Il terminal 4 dell’aeroporto di Madrid- Barajas: un tetto ondulato sostenuto dall’acciaio ArcelorMittal

Informazioni dettagliate

T4: Concept & Edifici

Il Terminal 4 dell'aeroporto internazionale Madrid-Barajas, inaugurato nel 2006, è stato ideato in risposta alla crescita spettacolare che ha subito nel trasporto aereo mondiale nel corso degli anni, con l'obiettivo di creare un nuovo hub nel sud dell'Europa destinato principalmente ad essere il punto di connessione per i voli tra Europa e America Latina.

Il progetto comprende una configurazione semplice costituita da tre edifici: un edificio Terminal, un edificio Satellite e un parcheggio.

L’edificio Terminal 
Progettato per gestire il traffico domestico e Schengen, l'edificio T4 Terminal si estende su una superficie totale di 470.000 m2 e raggiunge una lunghezza massima del bacino di 1.142 m.
L'edificio è costituito da tre volumi paralleli, separati da cortili interni, cosiddetti "canyon" che consentono la penetrazione della luce naturale, su sei livelli: tre sopra il terreno e tre sotto terra.

Il più vicino all'area di accesso, il primo volume ospita, a vari livelli, 174 banchi di check-in e la sala di arrivo, nonché gli uffici doganali; il secondo ospiterà i centri di controllo della sicurezza e l'area commerciale, mentre il terzo volume, il Dock, ospiterà le zone di partenza e le zone di imbarco, con collegamento diretto con gli aerei attraverso 36 porte, oltre alle piattaforme sotterranee per accedere al sistema automatico dei treni che collegano il terminal e gli edifici satelliti.

L’edificio Satellite 
L'edificio satellite, situato a 2 km dall'edificio Terminal e tra le quattro piste, con una superficie di 315.000 m2 circa, prevede principalmente voli internazionali.
Simile alla configurazione dell'edificio terminal, in questo edificio possono essere distinti due volumi, con solo un canyon e sei livelli in ciascuno di essi. Il primo volume ospita l'imbarco e le zone di atterraggio, con una lunghezza di 927 m, dove si possono distinguere due livelli. È dotato di 26 banchi di imbarco, di cui 16 a doppie porte, cioè in grado di fornire contemporaneamente due aerei. Il secondo volume, che corre parallelo al precedente, è progettato per ospitare il controllo dei passaporti e le aree commerciali.

Il parcheggio
Con una capacità totale superiore a nove mila posti auto, il parcheggio, integrato da sei moduli a cinque piani, è collegato al Terminal mediante due pedane che attraversano le aree di accesso dei veicoli e la stazione ferroviaria e metropolitana ad un livello intermedio tra la partenza e gli spazi di arrivo.

Tunnel di collegamento sotterraneo
Un tunnel di servizio sotto le piste è stato progettato per facilitare lo spostamento di passeggeri, beni e bagagli tra il terminal e gli edifici satelliti. I veicoli di approvvigionamento, "Automatic People Mover" e il sistema automatico di elaborazione dei bagagli (SATE) attraversano questo tunnel.

La struttura in acciaio del T4

Dal punto di vista strutturale, l'elemento fondamentale del terminal e degli edifici satelliti è un sistema di travi e colonne in calcestruzzo post-tensionati, dai quali sporgono i supporti in metallo che supportano le travi primarie del tetto dell'edificio.

Così viene generata una superficie a doppia curvatura, modulare e ripetitiva che si estende su tutta l'area occupata dagli edifici. Una caratteristica particolarmente notevole nel disegno strutturale è che la facciata della facciata contribuisce in modo significativo alla stabilità dell'assieme, rinforzando la struttura del tetto mediante travi in calcestruzzo e un sistema di aste in acciaio inox distribuite su tutto il perimetro dell'edificio.

Travi principali: con una lunghezza di 72 m, misurata in loco, e disposte a 9 m l'una dall'altra sotto l'intera superficie del tetto, le travi principali consentono di ottenere un profilo geometrico che ha una grande rilevanza nella forma accattivante del costruzione. Queste travi profilate a forma di ala di gabbiano sono simmetriche e a sezione variabile, e vanno da una profondità di 1500 mm al centro fino a una profondità di 750 mm nell'area dell’ala pendente. Le ali hanno una sezione di 500x30 mm con l’anima costituita da un piatto di 15 mm di spessore.

In questo caso è stato selezionato il grado di acciaio S355 J2G3, ad eccezione delle zone con raggi di curvatura più elevati dove, a causa dell'allungamento della tensione causato dalla deviazione degli sforzi longitudinali, era necessario utilizzare un più alto grado di acciaio nelle ali (S420N).

Formando archi tra le travi principali, sono stati utilizzati elementi secondari perpendicolari lasciando tra loro un interasse di 3,50 m. Queste travi sono state realizzate in profili laminati (IPE-500, HEB-500 e HEB-700) in grado S355 J2G3 e supportano le filettature UPN-100 in grado S275, su cui poggia la superficie del tetto.

Un sistema speciale di rinforzo è stato predisposto per impedire l'inarcamento di alcuni componenti lungo il tetto, per distribuire le forze orizzontali e per ottimizzare la trasmissione del carico agli elementi di supporto.

I giunti di dilatazione sono disposti a intervalli di 72 m per farli corrispondere ai giunti di dilatazione dell'edificio, posizionati in sezione trasversale su uno dei lati della trave principale, con un sistema a cuscinetto scorrevole per tutte le travi secondarie fissate ad esso.

Supporti a V metallici: Ogni trave principale ha quattro punti di sostegno, due al centro e due sul lato, tutti appoggiati a supporti metallici incorporati in zoccoli in calcestruzzo, realizzati con un disegno speciale e copiando il supporto della struttura.

I supporti centrali tronco-conici sono inclinati formando una V, con una sezione di 750 mm nella base e di 400 mm in testa. Questi elementi sono stati fabbricati da lastre di acciaio S355 di spessore 16 mm e sono collegate alle travi principali tramite un giunto sferico con un perno in acciaio 42 CrM04 + QT.

Supporti a Y metallici: I punti di sostegno delle estremità principali delle travi sono costituiti da colonne a Y con un angolo di 19º. Come una lettera Y, la sezione superiore si estende su due bracci separati, ognuno dei quali supporta una trave principale.

La scelta di questa opzione strutturale ha dato origine a un vincolo architettonico significativo: questi elementi devono dare un impatto visivo minimo guardandoli attraverso le facciate, contribuendo contemporaneamente alla definizione spaziale dei canyon.

Sono costituiti da due tubi ellittici in lastra d'acciaio spessa di 14 mm nel grado S355, con sezioni di 480 mm e 240 mm. Anche se ricevono solo una reazione verticale e nonostante la loro inclinazione e la forma Y, viene generato un effetto di curvatura molto importante, ridotto in parte dai supporti posti sulla testa di entrambi i bracci e dalla connessione flessibile inferiore.

Nelle sezioni dove funzionano in parallelo, questi tubi sono collegati a piastre a diverse altezze, dando così una prestazione equivalente a quella delle colonne rinforzate. Le sezioni del braccio sono collegate da un alloggiamento tubolare (Ø159.20). Il supporto inferiore è articolato per mezzo di un perno in acciaio 42 CrM04 + QT, mentre l'estremità superiore è collegata alla trave principale in acciaio utilizzando un giunto sferico con un perno in acciaio 42 CrM04 + QT.

Fabbricazione di supporti in acciaio a forma di Y

I tubi ellittici (Ø480x240x14 mm) sono fabbricati con un processo di piegatura a caldo di precisione a seguito del riscaldamento a induzione del materiale. In questa operazione, a temperature comprese tra 800 e 900 ºC, viene applicata una tensione di piegatura e di compressione combinata, a seconda dell'asse del tubo.

Il processo può essere descritto come segue:

In origine, il tubo è posizionato in modo che l'anello induttore incontri il punto di sviluppo della curva definito. Una volta che il tubo è posizionato correttamente e con un morsetto idraulico che tiene la sua testa, il processo di piegatura inizia. L'anello di induttore riscalda una zona del tubo fino a raggiungere la temperatura iniziale. In quel momento, il tubo viene spinto dall'estremità posteriore e quando il morsetto inizia a muoversi lungo una guida circonferenziale, viene prodotto un effetto di piegatura che rende curva la zona del tubo sotto l'anello di induttore. La temperatura di questa sezione è controllata da due termometri ottici, che si focalizzano rispettivamente sugli estradossi e sugli intradossi del tubo.

Per posizionare correttamente il tubo sulla macchina, quando la sezione ha una sola curva o quando la curva da ottenere è la prima di una serie, è sufficiente impostare la linea di generazione precedentemente definita come estradosso nella sezione esterna.

Questo tipo di processo di piegatura fa sì che le microsezioni del tubo vengano riscaldate e raffreddate in un'azione veloce e immediata (grazie ad una leggera e continua azione di spruzzatura dell'acqua per evitare danni materiali). Poiché il tempo di mantenimento della temperatura di curvatura viene ridotto al minimo, non si verifica alcuna trasformazione nel materiale, ad eccezione di una minore raffinazione del grano nel materiale piegato, a causa dell'effetto fisico associato allo sforzo di compressione causato sulla sezione calda quando il tubo viene spinto dalla parte posteriore.