Una copertura in vetro, magnifica espressione di architettura in acciaio, all’interno di un quartiere di nuova costruzione nel cuore di Amburgo, ci offre la possibilità di percorrere l’esperienza reale vissuta dagli sviluppatori nel vincere queste sfide.

Di fianco al fiume Elba ad Amburgo, integrato nel progetto di sviluppo urbano HafenCity, si trova il Westfield Hamburg-Überseequartier. Concepito con una forte attenzione alla sostenibilità, il quartiere combina spazi per vivere e lavorare con attività culturali e ricreative e concetti di shopping innovativi, per un centro città moderno e vivace.

Passando per l’Überseequartier, i visitatori sono immediatamente colpiti dal carattere architettonico unico della copertura in acciaio e vetro, progettata dall’architetto tedesco Werner Sobek.

Assemblato con migliaia di pannelli unici, il rivestimento cattura in modo appropriato l’identità del quartiere quale ambiente urbano orientato al futuro.

Se l’imponenza della copertura è evidente a prima vista, le sfide di bullonatura necessarie per realizzarla sono ben più nascoste.

Oltre ai pannelli di forma unica, la struttura della copertura è costituita da sezioni cave, ideali per strutture di ampia portata nelle quali la resistenza, la stabilità, il peso ridotto e l’estetica hanno la massima priorità.

In questo contesto utilizzare esclusivamente i nodi saldati sarebbe stato molto complesso e dispendioso in termini di tempo, richiedendo un notevole lavoro di assemblaggio in cantiere e collegamenti ausiliari; pertanto, sono state previste anche soluzioni di fissaggio con connessioni bullonate.

I vantaggi delle connessioni bullonate si sono rilevati molteplici:

• le varie sezioni del tetto sono state realizzate fuori dal cantiere ed assemblate successivamente in loco rendendo più agevole la logistica e il coordinamento generale;
• le connessioni bullonate si sono rilevate estremamente flessibili.

I segmenti della copertura, di diverse tonnellate sono stati sollevati e posizionati in modo funzionale, cosa che non sarebbe stata concepibile con connessioni saldate, in quanto non sarebbe stato possibile controllare e correggere il posizionamento dei segmenti una volta montati. Grazie alle connessioni bullonate è stato invece possibile rielaborare e mettere a punto il posizionamento con una grande e fondamentale flessibilità.

Era inoltre necessaria la possibilità di correggere e serrare i valori esatti di precarico predeterminati, in modo che la copertura potesse muoversi leggermente. Dopo aver identificato la forza di precarico necessaria a garantire che i nodi della costruzione del tetto svolgessero la loro funzione, pur consentendo un certo grado di movimento, il passo successivo è stato quello di garantire che il precarico fosse applicato con precisione. Per questo motivo, l’Università di Scienze Applicate di Monaco ha effettuato dei test di serraggio.

A collaborare con il team di progetto per individuare una soluzione che mantenesse la corretta proporzione tra coppia e precarico delle connessioni bullonate è stato anche un produttore di bulloneria locale, in quanto, per questo progetto, era necessario avere un lubrificante che permettesse di ottenere il precarico stabilito e rimanere stabile nel tempo con bassa dispersione.

Attraverso un sistema di lubrificazione di nuova concezione, resistente al clima umido e piovoso di Amburgo, è stato possibile soddisfare i requisiti di coppia e precarico. Inoltre, visti il numero elevato di bulloni (5.000) e la diversità di dimensioni degli stessi, la lubrificazione parziale standard avrebbe richiesto troppo tempo; una soluzione speciale e automatizzata per la lubrificazione dell’intero bullone (testa e filettatura) ha accorciato i tempi.

Le problematiche relative alla bullonatura nella costruzione della copertura sono state, per varie ragioni, uniche e complicate. Come si è visto, il precarico calcolato necessario per consentire al tetto di essere sufficientemente flessibile da permettere piccoli movimenti non rientrava nei livelli normativi in quanto non era né precaricato né non precaricato.

Un altro dettaglio che ha reso la bullonatura difficile e non conforme ai protocolli regolamentati e standardizzati è la combinazione di parti (bullone e rondella) assemblate all’interno delle sezioni cave, denominata “connessione a foro cieco” (connessioni bullonate non visibili). Nella realizzazione della copertura, le connessioni sono state coperte con piastre di fissaggio.

Questo sistema di mascheramento era fondamentale per l’estetica di progetto: guardando la copertura dal basso non è infatti possibile scorgere cordoli di saldatura o bulloni.

La combinazione di connessioni bullonate non completamente precaricate e di connessioni a foro cieco con un unico bullone longitudinale ha rappresentato una sfida costruttiva senza precedenti per i costruttori ed il produttore di bulloni.

Di fatto le norme tedesche sulle costruzioni in acciaio stabiliscono quali bulloni possono essere utilizzati con quali dadi e in quali tipi di connessioni. In questo caso, la combinazione di bulloni HV completamente lubrificati con rondelle di bloccaggio a cuneo, installati in un foro cieco filettato mediante serraggio della testa del bullone, è probabilmente quanto di più lontano dallo standard.

Uno sguardo ravvicinato alla connessione a foro cieco nella costruzione del tetto. Sul lato opposto della sezione cava, il collegamento imbullonato si ancorerà a una struttura in materiale solido, anziché a un’altra sezione cava.

Capire la relazione tra coppia e precarico e come ottimizzare l’uso della lubrificazione ha significato effettuare test approfonditi con tutti i componenti da utilizzare nel montaggio finale della copertura.

Da tutto ciò deriva una domanda cruciale: dal momento che le connessioni bullonate si trovano in fori ciechi sigillati direttamente sotto i massicci pannelli di vetro, come può avvenire la manutenzione?

La risposta a questa domanda è: non è necessaria alcuna manutenzione.

Con connessioni bullonate non direttamente accessibili, il progetto doveva garantire che il precarico rimanesse entro gli intervalli calcolati. Serviva quindi una soluzione esente da manutenzione, in grado di gestire le connessioni non standardizzate e non completamente precaricate della copertura.

In questo progetto, che chiaramente non seguiva i protocolli standard e richiedeva un precarico molto specifico, il metodo di fissaggio dei bulloni con rondelle filettate, in grado di mantenere i livelli di precarico anche in presenza di forti vibrazioni, risulta assolutamente sicuro e stabile.

L’identificazione della giusta soluzione di bullonatura, compresi i livelli di precarico, la lubrificazione e il metodo di fissaggio, sono stati fondamentali nel trasformare la visione progettuale in una costruzione reale, sicura, robusta e destinata a durare.

Quella che appare come una copertura molto semplice, armoniosa e senza alcun segno di giunzioni “a vista” nasconde al suo interno un apparato di calcoli e test che l’hanno resa realizzabile.

La copertura dell’area all’interno del Westfield Hamburg-Überseequartier è la sintesi più attuale tra ingegneria e architettura, un’opera che coniuga armonicamente, grazie alla proficua partnership tra tutte le figure coinvolte, aspetti antitetici del processo progettuale e costruttivo: il patos, l’estetica e dall’altro, la razio, la funzionalità ed il calcolo.

Copertura Westfield Hamburg-Überseequartier, Amburgo

Committente: Westfield
Progetto architettonico: Werner Sobek
Costruttore metallico copertura e facciate: Roschmann Group
Consulenza alla progettazione giunzioni: CCTH (Center of Competence for Tubes and Hollow sections)
Consulenza e fornitura sistema di giunzione: Nord Lock Group
Immagini: Roschmann, 2024 – tutti i diritti riservati

Per maggiori informazioni: Il sistema di giunzione trattato nel testo e la sua marcatura CE