Edifici con struttura a diagrid

Nel mondo molti edifici rappresentativi contemporanei, spesso a grande sviluppo in altezza, presentano una struttura a diagrid. Questo particolare sistema strutturale, costituito da una griglia a geometria triangolare/ romboidale posta sul perimetro dell’edificio, si è sviluppato in quanto rappresenta una soluzione molto efficiente sia in termini di rigidezza sia in termini di resistenza strutturale. Ciò consente una notevole economia di materiale strutturale con evidenti vantaggi in termini di sostenibilità energetica. Inoltre il diagrid permette di realizzare edifici di forme complesse e, sfruttando il modulo triangolare, di approssimare geometrie curvilinee con elementi lineari. Nell’ambito di questa tematica che per le sue peculiarità coinvolge molti aspetti del progetto dell’edificio (architettonici, strutturali e tecnologici) gli autori hanno cercato di esplicitare, nella prima parte del libro, quali siano le scelte di natura architettonica e tecnologica da compiere, e le loro ricadute, nel momento in cui si decida di adottare una struttura a diagrid. Analizzando molte realizzazioni di edifici con struttura a diagrid sono stati ricavati principi e indicazioni per la progettazione riguardanti aspetti di natura formale, organizzativo/distributiva, tecnologica e strutturale. Una forte attenzione è stata posta alla relazione che questo sistema strutturale può avere con l’involucro dell’edificio, visto che possono essere molte le possibili declinazioni di questo rapporto.
La seconda parte del testo è dedicata allo studio del comportamento strutturale per carichi verticali ed orizzontali di edifici con pareti isolate a diagrid (modelli piani) e di edifici a pianta rettangolare con struttura a diagrid su tutto il perimetro (modelli scatolari). Attraverso la definizione di alcuni schemi analitici semplificati, si sono ricavate relazioni utili al progettista per il predimensionamento delle aste diagonali. In particolare, nei modelli scatolari, tenuto conto dell’effetto “shear lag”, si è giunti a formulare relazioni analitiche applicabili ad edifici con rapporto di forma qualunque, che si differenziano dai principali studi in letteratura in cui i risultati sono validi solo per edifici snelli. Il grado di approssimazione dei modelli analitici proposti è stato infine verificato per confronto con modellazioni numeriche agli elementi finiti.

INDICE

Introduzione
Evoluzione storica
Principali vantaggi e svantaggi del sistema a diagrid
Piano libero
Minore utilizzo di materiale strutturale
Rapporto forma-struttura
Difficoltà progettuali e costruttive
Predominanza della struttura a livello estetico

1. Classificazione dei sistemi a diagrid
A – Modularità
A.1 – Modulo ripetuto in modo uguale su tutta la parete
A.2 – Modulo ripetuto con altezza costante su tutta la parete
A.3 – Modulo ripetuto con altezza decrescente dal basso verso l’alto
A.4 – Modulo irregolare
B – Rapporto fra diagrid e geometria della pianta dell’edificio
B.1 – Pianta circolare
B.2 – Pianta rettangolare
B.3 – Pianta di forma irregolare
C – Posizione del diagrid rispetto all’involucro
C.1 – Struttura a diagrid interna alla parete verticale perimetrale
C.2 – Struttura a diagrid interclusa in una doppia pelle
C.3 – Struttura a diagrid esterna alla parete perimetrale verticale
D – Materiale strutturale del diagrid
D.1 – Acciaio
D.2 – Sezioni miste acciaio-calcestruzzo
D.3 – Calcestruzzo armato
D.4 – Legno
E – Struttura interna e diagrid
E.1 – Struttura interna non controventante
E.2 – Struttura interna controventante

2. Tecnologia dell’involucro

3. Sostenibilità ambientale dei sistemi a diagrid
3.1. Vantaggi in ordine alla progettazione modulare
3.2. Riduzione del materiale strutturale
3.3. Prefabbricazione
3.4. Smontabilità end-life
3.5. Flessibilità e libertà della pianta
3.6. Diagrid e protocolli di valutazione della sostenibilità

4. Analisi strutturale di sistemi a diagrid
4.1. Parametri di una parete a diagrid
4.2. Modelli analitici piani
4.2.1. Rigidità a taglio e a flessione di una parete a diagrid
4.2.2. Predimensionamento di pareti a diagrid isolate con area delle diagonali costante
4.2.3. Confronto con modelli fem
4.3. Modelli analitici scatolari
4.3.1. Modelli analitici che non considerano l’effetto “shear lag”
4.3.2. Modello analitico che considera l’effetto “shear lag”
4.3.3. Confronti tra i due modelli analitici e modelli fem
4.4. Caso applicativo
4.5. Considerazioni sull’analisi strutturale

Bibliografia

Frida Bazzocchi
Architetto, Professore Ordinario di Architettura Tecnica presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università di Firenze. Ha sviluppato ricerche ed è autore di numerose pubblicazioni riguardanti gli ambiti della sostenibilità energetica degli edifici, dell’innovazione tecnologica e dei processi progettuali e costruttivi di opere del patrimonio edilizio Moderno.

Maurizio Orlando
Ingegnere Civile, Professore Associato di Tecnica delle Costruzioni presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università di Firenze. La sua attività di ricerca è rivolta principalmente alla riabilitazione di edifici esistenti, alle strutture in calcestruzzo armato, allo studio del vetro come materiale strutturale ed alle strutture realizzate con profili sottili di acciaio.

Simone Tognaccini
Ingegnere Edile, libero professionista. Si occupa di progettazione strutturale di edifici civili in ambito nazionale e internazionale con particolare riferimento alle strutture in acciaio.