Uno studio condotto dal gruppo di ricerca congiunto tra il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale e il CNR-ISTI ha messo a punto un metodo innovativo per il design degli esoscheletri dei grattacieli, ed è stato pubblicato sulla rivista Computer Aided Civil and Infrastructure Engineering (Editore Wiley), una delle più autorevoli del settore.
“Nei grattacieli – spiega Maurizio Froli, docente di Tecnica delle Costruzioni al DICI, – il raggiungimento di grandi altezze è fondamentalmente condizionato dall’efficienza delle strutture dette di controventamento, che servono all’assorbimento di forze orizzontali, quali vento e sisma. Nel corso degli anni si sono diffuse le strutture a esoscheletro (tube) e maglie romboidali, cosiddetti “diagrids”. Con la nostra ricerca proponiamo invece una variante innovativa di questa tessitura sostituendo le maglie romboidali con maglie dette “Voronoi”, il cui addensamento obbedisce a criteri computerizzati di ottimizzazione strutturale”.
Questo nuovo approccio permetterebbe la costruzione di grattacieli dal design organico e simile a certe strutture come le ali della libellula e il guscio delle tartarughe, contribuendo a rafforzare le nuove tendenze dell’architettura urbana, in cui gli edifici sono studiati per integrarsi o richiamare alla mente il mondo naturale.
“L’architettura in questi anni – prosegue Froli -è caratterizzata dall’eteronomia più che dall’autonomia, perché presta molta attenzione, nella fase di progettazione di un edificio, al rapporto dell’uomo con il contesto urbano e naturale. L’uso delle celle Voronoi che proponiamo mette a disposizione dell’architetto gli strumenti tecnologici per progettare un design “naturale”, inconfondibile ed iconico conferendo una notevole valenza commerciale al progetto”.
Il gruppo di ricerca ha lavorato per l’ottimizzazione delle celle Voronoi in diversi tipi di patterns con riferimento essenziale alla rigidezza laterale dell’edificio.
“Vorogrid – conclude – descrive una metodologia progettuale per esoscheletri di grattacieli di tipo super tall (300-600 m). L’obiettivo è quello di generare diverse tassellazioni geometriche basate sulla mesh di Voronoi, caratterizzata da una cella poligonale di aspetto fortemente organico, su cui costruire un reticolo di aste posizionato sulla superficie esterna dell’edificio. La tassellazione è inizializzata e alterata in modo da manifestare degli specifici comportamenti strutturali. Vorogrid fa uso di diverse strumenti computazioni di geometry processing e ottimizzazione geometrico-strutturale. Inizialmente il progettista selezione il comportamento meccanico desiderato nella forma di uno schema statico. Su di esso viene definita una tassellazione Voronoi a densità variabile la cui metrica è alterata rispetto alla vicinanza ai punti e alle linee di schema. Successivamente, la tassellazione viene affinata per rimuovere concentrazioni di tensione e per migliorarne la fattibilità tramite metodi iterativi di ‘rilassamento’ geometrico e ottimizzazione non lineare vincolata, la quale fa uso di un solutore agli elementi finiti della struttura.”
