By Sydney Opera House
La Sydney Opera House è una delle strutture più interessanti dell’ingegneria civile. Quest’opera infatti ha dovuto tenere conto di numerose difficoltà costruttive e progettuali dovute alle famosissime linee che contraddistinguono la costruzione.
La Sydney Opera House venne inaugurata nel 1973, progettata dall’architetto Jorn Utzon coadiuvato dall’ingegnere Ove Arup, che si occupò di risolvere tutti i problemi statici che erano alla base del progetto.
La geologia e le fondazioni
Un primo problema che si presentò nella costruzione dell’opera, fu la mancanza di documentazione riguardo la geologia del sito. Si suppose infatti che il sito dove sarebbe sorta la Sydney Opera House avesse la medesima composizione geologica del resto della baia. In realtà era presente un deposito alluvionale con scarse caratteristiche meccaniche. Questo portò alla realizzazione di 700 pali di cemento armato, con diametro medio di 1m disposti nel perimetro e nella parte centro-settentrionale del sito. Nella roccia instabile presente nel centro invece si progettarono delle fondazioni di calcestruzzo armato. Questo lavoro non preventivato portò ad un notevole aumento dei costi della struttura.
Le travi della scalinata monumentale
Nella realizzazione della base della struttura particolare rilevanza occupano le travi che sostengono la scalinata monumentale dell’opera. Sono infatti delle travi a campata unica, lunghe 49m, la cui sezione varia lungo l’asse della trave. La loro forma ondulata riesce a resistere molto bene ai momenti alla quale le travi sono sollecitate.
Travi della scalinata monumentale
Per questo motivo laddove l’architetto Utzon prevedeva la necessità di colonne che potessero sostenere la scalinata, l’ingegnere Ove Arup eliminò l’utilizzo delle colonne, dando vita ad una scalinata molto suggestiva, anche dal punto di vista strutturale.
Le vele
Un’ altro problema strutturale derivava dalle curvature delle vele e dal ridotto numero di colonne presenti nel progetto. Questo poteva suggerire l’utilizzo di una struttura di acciaio, materiale che resiste ugualmente bene a trazione e a compressione. L’architetto però scelse una soluzione in calcestruzzo, che aumentò i problemi strutturali da superare. Infatti il calcestruzzo ha una bassa resistenza a trazione rispetto ad altri materiali da costruzione, mentre resiste bene alla compressione. Perciò si sarebbe dovuto trovare un metodo per sfruttare le caratteristiche di questo materiale, apparentemente inutilizzabile in queste situazioni.
Particolare delle vele in costruzione
La soluzione fu quella di adottare numerose costole di calcestruzzo prefabbricate per la costruzione delle vele, al cui interno vennero introdotti cavi post-tensionati che permisero di bloccare la struttura e renderla capace di assorbire sollecitazioni flettenti.
Inoltre ogni vela aveva dimensioni differenti e questo poteva portare alla costruzione di costole in calcestruzzo tutte differenti tra loro, aumentando la spesa totale della costruzione.
Ma l’architetto Jorn Utzon utilizzò una curvatura unica per tutte le vele. Infatti queste ultime sono parti differenti di una stessa sfera.
Vele come parti differenti di un unica sfera
Questo ha portato alla realizzazione di poche tipologie differenti di costole, tramite le quali si potevano assemblare tutte le vele presenti nel progetto, rendendo il procedimento di costruzione delle vele più meccanico e molto meno costoso.
Le vetrate
La costruzione della Sydney Opera House vedeva inoltre l’utilizzo di numerose vetrate che non potevano essere costruite tramite lastre di vetro comuni, in quanto sarebbero risultate pericolose a causa della loro elevata fragilità. Per questo si è utilizzato il vetro stratificato, che consiste nell’interposizione di un sottile strato di PVB (polivinilbutirrale) all’interno di due strati di vetro.
Vetrate in vetro stratificato
Questo strato interposto tra le lastre, anche essendo molto ridotto, crea un legame anche di natura chimica, tra i gruppi di idrossili lungo le catene del polimero e i gruppi silani del vetro, che conferisce al sistema una resistenza molto maggiore alla rottura fragile. Proprio per questi motivi questi materiali trovano ampio utilizzo anche come parabrezza per auto o vetri di sicurezza.
Un’altra caratteristica importante di questi vetri è l’ottimo isolamento acustico, particolarmente importante in opere come la Sydney Opera House.
Il legno lamellare
Un’ultima particolarità dell’opera riguarda la sua funzionalità. Essendo infatti una sala che ospita concerti aveva bisogno di un rivestimento fatto con un materiale che avesse caratteristiche acustiche migliori del calcestruzzo.
Rivestimento in legno lamellare, materiale con migliori caratteristiche acustiche del calcestruzzo
Per questo si è usato il legno lamellare, costruito variando l’orditura di ognuno degli strati di legno da cui è composto, che conferiva anche una maggiore resistenza nelle due direzioni.
Per tutti questi motivi la Sydney Opera House è stata un’importante sfida dell’ingegneria, che ha contribuito ad allargare la frontiera della progettazione civile, fornendo nuove soluzioni tecnologiche e progettuali.
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Fonti
