Una struttura di copertura in vetro e acciaio high tech e resistente ai terremoti per l’Hotel Crown Plaza a Caserta

Informazioni dettagliate

Una struttura del tetto antisismica

La pianta della copertura è quadrata ed è impostata su quattro edifici costruiti precedentemente, e i suoi angoli sono ritagliati per la presenza dei corpi scale. Le grandi dimensioni, pari a 60 x 60 metri e con 6 metri di altezza in chiave, hanno richiesto una struttura composta da archi tubulari in acciaio posti a 4,5 metri di interasse, tra i quali è ordita una sottostruttura, anch’essa in acciaio, che supporta i vetri di forma romboidale. 

Proprio per il fatto di costruire in una zona sismica, dove – secondo normativa – gli spostamenti sismici di progetto alla sommità sono pari a 300 mm, è stato necessario pensare a una copertura rigidamente collegata a uno dei quattro edifici attraverso un sistema in calcestruzzo precompresso e libera di scorrere sugli altri tre, i cui ancoraggi sono realizzati con un telaio orizzontale di contorno sui tre lati costituito da una struttura reticolare in acciaio.  Tutto ciò al fine di equilibrare le spinte degli archi e trasferire i carichi sulla sommità delle colonne degli edifici esistenti.

Si è, inoltre, provveduto a realizzare delle sconnessioni di 300 mm per lasciare gli edifici liberi di oscillare in ogni direzione con il sisma. Gli appoggi scorrevoli che permettono di rispondere alle sollecitazioni sono realizzati ad hoc per questo progetto, mediante una piastra superiore bullonata alla struttura reticolare in acciaio, un appoggio in neoprene-acciaio, un disco di PTFE, una guarnizione antipolvere, un disco in acciaio inossidabile e, infine, il supporto. Il collegamento della struttura in acciaio alla trave in calcestruzzo armato precompresso è effettuato con dei cavi di precompressione solidarizzati alla struttura in acciaio.

Caratteristiche tecniche

La copertura è stata realizzata con elementi trasparenti a forma romboidale: i vetri sono stratificati e la lastra esterna, temperata, ha uno spessore di 6 mm mentre quella interna di 4 mm; i vetri sono uniti da un foglio di PVB (polivinilbutirrale). Le lastre di vetro sono state sottoposte a prove di rottura: nel caso del carico distribuito, la rottura è avvenuta poco oltre 4 kN/mq e ha interessato solo la lastra temperata; inoltre, è stato dimostrato come il PVB sia in grado di mantenere il carico del peso proprio della lastra in seguito a rottura per 36 ore senza collassare. I vetri sono appoggiati sugli archi principali e sulla struttura secondaria. In particolare vi sono delle guarnizioni di appoggio in polietilene ad alta densità, sagomate in modo da raccogliere l’acqua che può penetrare tra un vetro e l’altro, nonostante sia previsto tra le lastre di vetro un collegamento con silicone strutturale.

Un particolare studio è stato inoltre condotto, con la collaborazione dell’EMPA di Dubendorf, sulla resistenza della copertura alla grandine: si è così determinato un diametro stimato del chicco di grandine che impatta sulla copertura a una certa velocità, e si è realizzata una prova empirica lanciando una sfera di poliammide di 40 mm di diametro, determinando così le caratteristiche di rottura (procedura normalizzata per coperture in policarbonato). La prova ha dimostrato che la rottura avviene per velocità ben superiori a quelle di progetto e, soprattutto, se l’impatto avviene sulla parte centrale o ad appena 10-12 mm dal bordo libero essa non si rompe.

Il varo incrementale

Il varo incrementale si è reso necessario per via dei ristretti tempi di costruzione: è stata costruita una piattaforma di lavoro e, sulla zona con la trave in calcestruzzo precompresso, è stata realizzata la parte terminale della copertura; sono poi stati costruiti gli archi trasversali del primo gruppo con i collegamenti longitudinali. Dopo il varo del primo gruppo di archi, è stato assemblato un secondo gruppo collegato alla parte posteriore del primo e l’insieme è stato varato procedendo in questo modo fino a congiungersi con la parte esistente. Per ottimizzare i tempi sono stati montati i vetri prima del varo, garantendo inoltre agli operai condizioni di sicurezza relativa; gli archi sono stati pre-assemblati a terra.

Ovviamente, in fase di varo, il comportamento della struttura anziché essere bidirezionale è solo monodirezionale in senso trasversale, quindi sono state aggiunte delle catene presollecitate e degli elementi di stabilizzazione durante il varo, poi rimossi a varo concluso.

Analisi antincendio

Al termine della costruzione si è poi verificato l’effetto di un eventuale incendio che può realizzarsi in una camera dell’albergo, quando le fiamme che escono dalle finestre possono far aumentare la temperatura della struttura della cupola. È stata creata la mappa dell’incendio con le temperature generate e, a seguito delle analisi strutturali, risulta sollecitato oltre il limite elastico l’arco di bordo.

La strategia della verifica è stata quella di introdurre in questo arco la rigidezza ridotta e corrispondente alle caratteristiche di resistenza del materiale alla temperatura prevista e di verificare inoltre gli elementi adiacenti come incernierati alle due estremità, accettando quindi formazione di cerniere plastiche.