I profili in acciaio ad elevate resistenza di ArcelorMittal hanno ridotto il peso e l’impronta ambientale della Torre Diamante a Milano (LEED Gold)

Informazioni dettagliate

Una soluzione strutturale a servizio dell'efficienza e del design architettonico

Con una base di 30 x 50 m, 30 piani e 4 livelli sotterranei, la Torre Diamante è di gran lunga la più alta costruzione nel complesso di nuova realizzazione. Il suo nome deriva dalla geometria irregolare: una parte delle colonne della facciata è diagonale, cosa che si traduce in un allineamento speciale e che ricorda la forma di un diamante.

A causa della costruzione mista in acciaio e calcestruzzo con colonne d'acciaio, pavimenti in composito e un nucleo in cemento armato, più leggero di una struttura in calcestruzzo armato convenzionale, e il carico che distribuisce le pareti in calcestruzzo nelle fondazioni è stato possibile evitare la fondazione a pali e utilizzare una più economica e bassa fondazione con una piastra di base di 2 m - una soluzione economica che ha anche ridotto il tempo di costruzione.

Il piano terra dell'edificio di 30 piani è caratterizzato da un nucleo centrale, intorno al quale è disposta un'area libera da colonne. Questo nucleo in calcestruzzo contiene tutte le infrastrutture e le funzioni di accesso, come ascensori, scale e fornitura di elettricità ed è costituito da 3 pozzi verticali collegati con travi di collegamento contenuti nella pavimentazione. Ognuno di questi pozzi agisce come una mensola verticale fissata alle fondamenta ed è integrato con gli altri mediante travi di collegamento orizzontali. Queste travi collegano le pareti del nucleo e assicurano l'interazione dei 3 pozzi come sistema incrociato. Le travi di collegamento evitano lo spostamento verticale relativo dei singoli elementi e trasmettono carichi di taglio.

Acciai strutturali ad alta resistenza: riduzione del peso e risparmio garantito

Per la struttura in acciaio della torre sono stati impiegati acciai ad alta resistenza che, grazie alla loro resistenza allo snervamento più elevata rispetto al classico acciaio S235, hanno permesso un risparmio dei costi complessivi fino al 50%. Dal momento che il costo dei profili laminati in acciaio S460 M è superiore solo del 10-15% rispetto a quello dell’acciaio S235, è possibile ottenere risparmi del 30-40% nel materiale. Ulteriori risparmi potrebbero essere ottenuti in officina: tra questi, la riduzione del materiale di saldatura, la riduzione della protezione della corrosione grazie all'utilizzo di sezioni più piccole e la riduzione dei costi per il trasporto grazie alla struttura più leggera.

Non solo grazie alla maggiore resistenza allo snervamento, ma anche per via di una maggiore resistenza allo stress residuo, si riscontra nell’acciaio S460 un carico di rottura più elevato, cosa che genera un impatto positivo soprattutto sulle colonne della gamma con snellezza media e piccola, per quanto riguarda la quantità di acciaio utilizzata. In questo modo, l'acciaio S460 consente colonne snelle e altamente efficienti, che costituiscono una soluzione economica per gli edifici di grande altezza.

Questi vantaggi sono stati utilizzati nel concepire la struttura della Torre Diamante: le colonne realizzate con profili della gamma HD360 e HD400 sono state costruite in acciaio ad alta resistenza S460M. Le loro estremità sono state rifinite in fabbrica per assicurare il contatto diretto degli elementi in corrispondenza dei tagli, in cui vengono uniti insieme. Sono state utilizzate 700 tonnellate di acciaio per le colonne, per una lunghezza totale di 2.540m, con 250 giunzioni e 7.200 bulloni.

Creazione della forma "diamante": gli effetti positivi degli acciai ad alta resistenza nella rottura strutturale

Per creare la forma caratteristica dell'edificio, la facciata cambia la sua inclinazione in corrispondenza dei livelli 9 e 22. A causa di questa rottura strutturale, vengono attivate forze orizzontali di diverse centinaia di tonnellate, che devono essere trasmesse al sistema di rinforzo, ovvero il nucleo centrale. La struttura di questa trasmissione di carico è posizionata all'interno del sistema di pavimentazione ed è costituita da una trave realizzata con profili pesanti ad H saldate insieme (per la tensione e la flessione) e sezioni tubolari che fungono da supporti di compressione. Le sezioni saldate sono costituite da flange da 500x50 mm e da 400x30mm. Per mezzo di travi in acciaio inglobate nel calcestruzzo e connettori di taglio a vite, il traliccio è collegato al nucleo.

Al piano terra, le colonne inclinate sono costituite da sezioni composte con tubi esterni in acciaio e sezioni centrate saldate insieme. Al primo livello sotterraneo, il carico viene trasferito alle fondazioni composite attraverso profili di acciaio a flangia larga con connettori di taglio, legati alle colonne composte del pavimento sotterraneo e alla fondazione.

L'utilizzo di acciai ad alta resistenza per travi sotto momento di flessione ha un effetto positivo anche sulla loro resistenza alla curvatura e si può dimostrare che l’acciaio S460 risulta la soluzione più economica per le travi composite. Nella Torre Diamante sono state utilizzate travi composite fino a 11 m di lunghezza, contenenti numerose aperture per installazioni di servizio. In queste circostanze, le sezioni IPE e HE in S355 potrebbero essere utilizzate come travi a pavimento. I pavimenti compositi con la geometria del solaio in acciaio nella parte bassa, che contribuiscono al rinforzo, hanno uno spessore di soli 15-20 cm. Sono state utilizzate 1.800 travi di pavimento IPE e HE con una lunghezza totale di 13.520 m e 26.000m2 di solaio composito.

Al fine di accelerare la costruzione, è stata scelta una soluzione speciale per collegare gli elementi orizzontali e verticali: solo i cosiddetti "tronconi" che sono collegati al nucleo attraverso le travi in acciaio inglobate nel calcestruzzo, così come le piastre a pinna, la connessione e le piastre di ancoraggio sono state saldate in loco. Quasi tutte le travi principali e secondarie sono state collegate con piastre di copertura poste su anima e flangia. In questo modo, è stato possibile completare un piano a settimana.

Concetto di sostenibilità e certificazione LEED Gold

Il tema centrale nell'integrazione dell'area di riqualificazione nel contesto urbano esistente è il concetto di sostenibilità urbana, che rispetta sia le esigenze sociali che quelle ambientali della città. La responsabilità sui trasporti pubblici e la mobilità alternativa sono inclusi nel concetto di infrastrutture sostenibili e il concetto di responsabilità ambientale, oltre alle fonti energetiche alternative, tiene conto della soddisfazione della gente. Torre Diamante è stata pensata per ottenere almeno la certificazione Green Building LEED Gold; l'intero progetto Varesine è già stato precertificato per LEED Gold.

Nelle normative LEED per "Nuove costruzioni 2009",  la Torre Diamante ha ottenuto punti in 6 categorie:

Siti sostenibili:
Riguarda l'interazione dell'edificio con i suoi dintorni, e la costruzione in acciaio, praticamente priva di polvere, potrebbe essere valutata positivamente in questa categoria.

Efficienza dell'acqua:
L'edificio presenta un consumo di acqua particolarmente basso, importante in questa categoria: viene raccolta l'acqua piovana e utilizzata per l'irrigazione delle strutture all'aperto.

Energia & atmosfera:
In questa categoria, in cui viene assegnata la maggior parte dei crediti, Torre Diamante convince con una significativa riduzione del consumo energetico e la produzione di energia da fonti rinnovabili. L'elettricità viene ottenuta con un impianto a pompa di calore proveniente dall'acqua sotterranea e da impianti fotovoltaici. L'obiettivo è quello di ridurre del 14% il consumo energetico dell'edificio rispetto ad un edificio convenzionale. Le facciate altamente efficienti e il sistema ottimizzato di isolamento termico contribuiscono a questi risparmi.

Materiali & risorse:
L'utilizzo di materiali locali, rinnovabili e riciclati per la conservazione delle risorse naturali è l'obiettivo principale di questa categoria. Grazie all'utilizzo dell'acciaio, in questa categoria potrebbero essere ottenuti molti crediti: da una parte, la costruzione di acciaio è una procedura con uno scarto molto basso e l’acciaio può essere riciclato al 100%. Dall’altra, il contenuto riciclato determinato dell'acciaio usato in questo edificio è stato del 58%, superando il 20% richiesto in questa categoria. L'origine dell'acciaio è considerata "regionale" in quanto i siti produttivi si trovano all'interno del raggio di 800 km richiesto dalla città di Milano.

Qualità ambientale interna:
In questa categoria, la qualità dell'aria, le sostanze nocive e il comfort termico e visivo svolgono un ruolo importante. Le viste e la luce del giorno potrebbero essere massimizzate grazie alla disposizione della superficie utilizzabile attorno al nucleo centrale e alle colonne snelle della facciata completamente vetrata. Per quanto riguarda le sostanze pericolose, l'acciaio non contiene composti organici volatili (VOC), anche le vernici ei rivestimenti utilizzati sono ecologici e biodegradabili.

Innovazione nel design o nell'innovazione nelle operazioni:
Questa categoria bonus comprende criteri che superano i parametri stabiliti da LEED. Nel caso della Torre Diamante bisogna menzionare l'utilizzo di acciai ad alta resistenza S460M, in quanto migliora notevolmente l'efficienza delle risorse e l'impatto ambientale.

Al di là delle categorie e dei crediti LEED, la nuova torre dispone di un accesso senza barriere architettoniche e offre spazi per uffici open space senza colonne per dare la massima flessibilità d'uso.

I vantaggi della struttura in acciaio nel caso della Torre Diamante non si limitano solo alla riduzione del peso di tutta la costruzione, che ha permesso di realizzare una fondazione poco profonda, ma anche la riduzione dei costi di trasporto. Le sfide dovute alla logistica della torre, inserita nel contesto urbano, includono il traffico pesante, uno spazio ridotto per lo scarico e praticamente nessuno spazio di stoccaggio. Queste circostanze hanno richiesto un approfondito piano di produzione e logistica, gli elementi in acciaio sono stati consegnati quando necessari senza rendere necessarie interruzioni importanti del traffico. Un totale di 3.800 tonnellate di acciaio sono state trasportate con circa 150 carichi, durante il periodo principale di costruzione sono state solo 2 consegne al giorno.

Sviluppo di Porta Nuova

Nel corso di questo progetto a vasta scala di riqualificazione urbana che unisce i tre progetti Garibaldi, Varesine e Isola, circa 290.000 mq di terreno intorno ad una ex area dedicata ai trasporti, inutilizzata negli ultimi 50 anni, riconquistano così la loro funzionalità urbana e il loro significato. Nuovi edifici residenziali, uffici, spazi commerciali, culturali e amministrativi sono in costruzione. Circa 90.000 mq di parchi e aree verdi in grado di aerare il contesto urbano sono state recuperare, ed è stato garantito l'accesso completo alle infrastrutture della città.

Il progetto urbanistico della zona Varesine è stato sviluppato da Lee Polisano dello studio di architettura Kohn Pedersen Fox, supportato dall'architetto Paolo Caputo e dagli studi di ingegneria Jacobs e ARUP; quest'ultimo ha anche progettato le strutture degli edifici di grande altezza.