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8 Novembre, 2019 Commenti (0) Ingegneria, Ingegneria Civile Tempo di Lettura:

Il Marina Bay Sands – Strutture Speciali

Il Marina Bay Sands è una delle più difficili sfide a cui è stato messo davanti il mondo dell’ingegneria civile e sicuramente occupa un posto d’onore in questa nuova rubrica “Strutture Speciali”.

L’opera consiste in tre grattacieli di 55 piani, al culmine dei quali si trova lo Sky Park, la più grande terrazza panoramica del mondo, a 200 metri dal suolo. Inoltre comprende il Casinò, due teatri, un bellissimo Museo dell’Arte e della Scienza e un edificio che ospita congressi ed esposizioni, tutti situati ai piedi dei tre grattacieli, nella baia di Singapore.

La forma molto particolare dell’opera si deve all’architetto Moshe Safdie. L’architetto ha ideato per l’opera geometrie molto differenti da quelli che sono gli standard per strutture così alte.

LE FONDAZIONI

La struttura giace su uno strato di sabbia, sotto del quale c’è un strato di argilla marina. Le scadenti caratteristiche meccaniche di quest’ultima, non permetteva di effettuare lo scavo in completa sicurezza. Questo ha portato alla realizzazione di muri di contenimento circolari spessi 1.5 metri, con un diametro massimo di 120 metri. I muri ospitavano le fondazioni degli edifici che formano il complesso. Alcune parti di questi muri di contenimento hanno contribuito come elementi portanti alla fondazione dei grattacieli. Quelli di diametro maggiore che hanno permesso la realizzazione delle fondazioni del complesso ai piedi dei grattacieli, vennero portati al livello di scavo e quindi rimossi.

Particolare del muro di contenimento

 

I GRATTACIELI

I tre bellissimi grattacieli che compongono quest’opera diventano ancora più interessanti se si guarda con attenzione la loro struttura.

Problemi costruttivi

La loro geometria infatti non permetteva la costruzione della struttura fino al 23° piano senza supporti esterni. Lì le due parti del grattacielo sono collegate da una grande trave reticolare di acciaio. Perciò venne ideato un sistema di cavi di acciaio post-tesi all’interno della struttura, in analogia con un ponte sospeso, coadiuvato da alcune travi reticolari in acciaio. Le strutture di supporto vennero rimosse dopo aver collegato le due parti, i cavi post-tesi invece rimasero all’interno della struttura, per aumentare la resistenza della struttura al ribaltamento ed evitare disgregazioni del calcestruzzo.

Schema di collegamento della trave al 23° piano e sollecitazioni sulla struttura.

 

Resistenza alle azioni orizzontali

La struttura portante dei grattacieli è di acciaio e pareti di calcestruzzo armato.

Una nota molto particolare dei grattacieli della Marina Bay Sands è il peso proprio, che con riferimento alla sezione inclinata del grattacielo, risulta un’azione inclinata. Queste componenti orizzontali sul grattacielo, differentemente dal vento e dal sisma, sono permanenti e vengono assorbite dalle pareti di calcestruzzo armato e dai nuclei degli ascensori, anch’essi dello stesso materiale. Per diminuire al massimo queste azioni laterali, il solaio usato è di calcestruzzo armato post-teso, che permetteva una campata massima di 10 m, così da evitare la necessità di colonne interne, riducendo il peso della struttura.

Atrio

All’interno dei tre grattacieli c’è un ampio atrio di collegamento, largo da 40 m nella prima torre a 10 m della terza torre. Anche l’altezza dell’atrio è variabile da 20 piani nella prima torre a 6 piani nella terza torre. La struttura portante dell’atrio consiste in travi di acciaio e da traversi verticali anch’essi in acciaio.

Vista interna dell’atrio

 

Sky Park

Lo Sky Park della Marina Bay Sands misura mediamente 38 m di larghezza e 340 m di lunghezza, ed ospita piscine e giardini. Molto interessante è il processo costruttivo di questa struttura elevata a 200 m dal suolo. La struttura fu divisa in 14 parti,  che vennero sollevate e assemblate in quota.

Mensola in costruzione.

 

La struttura portante dello Sky Park è costituita da oltre 7000 tonnellate di acciaio, e da lastre di materiale composito. Il problema strutturale principale fu sicuramente la realizzazione della mensola. Con una lunghezza di 66.5 m sul vuoto è senza dubbio il punto più suggestivo della terrazza. Tra le differenti ipotesi per la struttura della mensola, la trave scatolare post-tensionata risultò quella ottimale (schema 4 in figura).

Differenti schemi proposti per la sezione della mensola.

Un particolare studio fu eseguito per valutare la dinamica di questa struttura, la sua risposta al vento e alle vibrazioni associate alle persone in movimento sulla terrazza. La modellazione della struttura inoltre risultò molto complessa per la quantità di differenti elementi strutturali ed architettonici presenti.

Sono inoltre presenti degli assorbitori armonici all’interno della struttura, cosi da permettere che il movimento relativo dei grattacieli non inducesse delle tensioni aggiuntive nella struttura.

 

Tutti i problemi relativi alla progettazione e costruzione di quest’opera hanno portato a nuove tecnologie costruttive. Possiamo quindi dire che opere come la Marina Bay Sands aprono a nuovi orizzonti di sviluppo ingegneristico.

 

Fonti

Arup Journal

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