La zincatura in architettura ed ingegneria – case history | 2 Elsterbrücke Bridge, Halle-Osendorf | 10 Darmstadt University Campus | 12 Stellio 2.0 | 14
Rivista Internazionale ISSN 1363-0148 www.zincatura.it
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ZINCATURA A CALDO
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Editoriale Ci sono applicazioni che provano con le loro caratteristiche che un sistema, tutto sommato, semplice ma robusto può contribuire alla eternità di opere architettoniche visionarie. Nel contempo, l’affidabilità di manufatti inegneristici integrano un design innovativo con i benefici della sostenibilità garantita dalla zincatura a caldo. La modularità e la prefabbricazione, che permettono di sfruttare al massimo le caratteristiche che rendono l’acciaio un materiale così versatile da essere utilizzato con successo in un crescente numero di applicazioni, sono esaltate con l’applicazione della zincatura a caldo. Anche in questo numero sono forniti una serie di esempi applicativi che Illustrano il formidabile binomio acciaio – zinco, tra evoluzione ed innovazione tecnologica, nuove applicazioni e soluzioni costruttive di avanguardia
Carmine Ricciolino, Presidente Associazione Italiana Zincatura
Zincatura a Caldo– Rivista internazionale pubblicata dallle associazioni degli zincatori di Germania, RegnoUnito, Spagna © 2017 www..zincatura.it
Foto di copertina | Mark Hadden
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La Zincatura a Caldo in Architettura Møller Architects Greenwich Low Carbon Energy Centre, Londra La penisola di Greenwich è una delle principali aree di sviluppo urbano di Londra: include 15.700 nuove case, oltre 300.000 mq di uffici e l’ex Cupola del Millennio trasformata in un’arena coperta, “The O2”.
Progettato dall'artista inglese Conrad Shawcross, la torre alta 49 mt ha un rivestimento che unisce a sofisticate soluzioni ingegneristiche, complesse ricerche in campo ottico per creare una scultura di grande impatto visivo.
Al fine di realizzare un aumento dell'utilizzo della cogenerazione, cioè della produzione combinata di calore e di elettricità (CHP) in tutto il Regno Unito e per realizzare a Londra il decentramento dell’energia, il Low Carbon Energy Center della Penisola di Greenwich costruirà nei prossimi anni sulla penisola caldaie tecnologicamente avanzate e CHP che forniranno energia termica alle aziende e alle famiglie. Come parte di un vasto progetto di sostenibilità, il Centro Energetico è la più grande rete di calore residenziale in Europa, con le sue 20.000 tonnellate di carbonio risparmiate ogni anno.
Il rivestimento della struttura è costituito da centinaia di pannelli triangolari che si piegano e scorrono sulla superficie della torre formando complessi schemi geometrici, che letteralmente scompongono l’uniformità dei piani fino a creare una superficie irregolare, scolpita, che gioca con i punti di fuga e la prospettiva.
Il Low Carbon Energy Center di 3000 m², situato in una posizione privilegiata proprio all'ingresso della penisola e adiacente al tunnel di Blackwall, è un punto di riferimento molto visibile e importante che dimostra l’interesse di tutti verso un'energia sostenibile ed economica.
Per rendere più comprensibile il processo di generazione dell’energia, la sala macchine del Centro e gli uffici della sede sono integrati con un Centro Visitatori che offre un'esperienza educativa interattiva per i gruppi organizzati.
La struttura è larga 20 metri e profonda 3 metri ed è costruita con cinque telai in acciaio zincato interconnessi che sono rivestiti con pannelli di alluminio perforato, ciascuno delle dimensioni di un autobus londinese.
Foto | Mark Hadden
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La Zincatura a Caldo nell’Ingegneria Hastings Pier Charity Molo di Hastings L'impatto positivo che un molo può avere sull'economia legata al mare è stato il fattore chiave nella campagna di ripristino della struttura di Hastings Pier, classificata di II grado. Costruita nel 1872, è stata sottoposta ad ambiente marino, fuoco, tempeste, abbandono, problemi di proprietà e negligenza. Dopo la chiusura nel 2008, è stata devastata da un incendio nel 2010. Il rinnovo da 14,2 milioni di sterline finito di recente, ha non solo salvato Hastings Pier, ma ne garantisce il futuro. Progettato dal geniale ingegnere Pier Eugenius Birch e costruito da R Laidlaw & Son di Glasgow, il molo lungo 272 m presenta ora un padiglione rinnovato e un nuovo centro visitatori costruito in legno lamellare incrociato. Il padiglione e il centro visitatori presentano anche alcuni dei vecchi ponti in legno. E si crea così un’atmosfera nostalgica legata al vecchio molo. Quando alla fine del 2013 la ricostruzione di Hastings Pier è iniziata, il 90% della sovrastruttura del molo era in rovina; la copertura del padiglione occidentale era l'unico edificio originale che poteva essere salvato. Per garantire la durabilità in presenza del difficile ambiente marino di Hastings, il progetto doveva tenere conto della corrosione, del cedimento degli elementi della travatura, della perdita delle controventature verticali e dei legamenti orizzontali che assicurano al pilastro la sua stabilità strutturale. Si è seguito un approccio combinato: sono stati sostituiti e zincati gli elementi di travatura, controventatura e le traverse e, poiché non si conosceva la resistenza residua delle storiche colonne in ghisa, onde evitare rischi di difetti nascosti e futuro degrado, le parti principali della travatura sono state progettate a doppia campata al fine di consentire la sostituzione più agevole delle colonne. Foto | Daniel Shearing 5
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La Zincatura a Caldo dei Dettagli Snug Architects Cabine sulla spiaggia - Milford-on-Sea Il giorno di San Valentino 2014, una forte tempesta ha distrutto le cabine sul Lido anni '60 di Milford-on-Sea. Dopo la loro distruzione, il Comune, col sostegno della Parrocchia e dei proprietari delle cabine, ha convocato uno Studio di architettura per progettarne la sostituzione. Le nuove cabine sono state progettate per migliorare il lungomare, resistere alle difficili condizioni ambientali e resistere ad eventuali tempeste da qui a 200 anni. Le cabine sono state sistemate sulla parte superiore della passeggiata, consentendo sia ai proprietari che al pubblico di muoversi più facilmente lungo la passeggiata nella parte bassa. La struttura che resiste a tempeste molto forti ha reso le cabine sulla spiaggia molto popolari. Questa passeggiata sopraelevata gode di una vista ininterrotta sul Solent e lungo la costa. Le splendide viste panoramiche di un infinità incantevole sono riprese nel design delle cabine sulla spiaggia, un elemento di solidità che congiunge la terra al cielo. Pannelli in acciaio zincato sono stati utilizzati per contrassegnare questa transizione e per enfatizzare la linea dell’orizzonte. La zincatura è stata scelta come finitura per la sua durabilità in ambiente costiero, per la capacità di riflettere la luce della sera e per il suo aspetto estetico. Per migliorare l'accesso dei disabili alla passeggiata inferiore, all'estremità occidentale della spiaggia è stata realizzata una nuova rampa zincata, progettata per girare attorno alla fila di cabine, sopra le onde e le rocce sottostanti. Per migliorarne ulteriormente le prestazioni e resistere all’urto delle onde, il ponte e la balaustra sono realizzati in metallo zincato perforato. Ciò consente agli utenti di vedere le onde al di sotto, mentre i lati pieni della balaustra fungono da camera d’eco per il rumore delle onde.
Foto | Martin Gardner
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La verniciatura sulla zincatura a Caldo – il Sistema-Duplex Ian Ritchie Architects Sainsbury Wellcome Centre, Londra Il Sainsbury Wellcome Centre è un Istituto di Ricerca sulle Neuroscienze per la University College London, la Gatsby Charitable Foundation e la Wellcome Trust. La sfida per il team di progettazione è stata la creazione di un ambiente di ricerca di 14.000 m² che fosse all'avanguardia, adattabile e stimolante la partecipazione, in grado di attrarre i migliori team di ricerca scientifica del mondo, e che avesse una durata minima di sessant'anni. Il progetto dell'edificio si basa sulla scienza, il sostegno, gli spazi sociali, la leggibilità e l’adattabilità spaziale. Fondamentali sono i costi contenuti/nulli della manutenzione dei materiali e l’accesso ai servizi. Il rivestimento duplex (zincatura più verniciatura) si presenta in due forme: semplice zincatura verniciata per necessità estetiche e zincatura con rivestimento intumescente per alcuni elementi esterni della struttura. I componenti esterni verniciati di bianco sono tutti zincati e sono visibili nel cortile sud a livello del suolo (ringhiere per lucernari e balaustre) e sulla terrazza del livello 5 - ringhiere per lucernari e balaustra ondulata fino torretta del livello 5. Elementi della facciata sud supportano parti dell’involucro dell'edificio e il pavimento dei piani. In vari punti, la finitura zincata è completata da un rivestimento intumescente combinato con una finitura a vernice. Questo sistema offre una protezione duratura per la carpenteria metallica, la protezione antincendio strutturale e finitura visiva. I rivestimenti duplex completano l'involucro esterno in vetro fuso, il paesaggio rigido e morbido insieme, e forniscono anche una gamma coerente di finiture per tutto il progetto.
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Foto | Grant Smith (1), iRAL (2)
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La Zincatura a caldo e la sostenibilità Global Rail Construction Crossrail West Gantries, Londra La Global Rail Construction Limited ha recentemente completato una serie di lavori per Network Rail che include la progettazione, la fornitura e l'installazione di alcune grandi strutture in acciaio zincato. Include una grande struttura di segnale a cavalletto, una pensilina larga a due binari, diverse strutture portanti più piccole e leggere e pensiline in acciaio zincato. La Global Rail Construction ha utilizzato il progetto per dimostrare alta efficienza in termini di costo e programmazione, considerando nuove strategie per gli scenari di fine vita. Un aspetto importante della nuova strategia è stato l’uso di elementi di ancoraggio al suolo elicoidali in acciaio, poichè offrono maggiori vantaggi rispetto alle tradizionali fondazioni a palo in acciaio e cemento. Uno dei molti vantaggi dei pali elicoidali zincati e dei relativi telai di supporto in acciaio zincato è che alla fine del suo utilizzo, il sistema può essere facilmente rimosso, riutilizzato o riciclato. Gli attuali scenari di fine vita per due dei più comuni materiali da costruzione, acciaio e cemento, mostrano che il 93% dell'acciaio viene riciclato e il 6% viene riutilizzato, una risorsa naturale in crescita rispetto al cemento riciclato al 20% e al 75% declassato. Ecco perché si è deciso di non utilizzare fondamenta di cemento a meno che non ci fosse una motivazione strutturale contro l'uso di telai in acciaio zincato rimovibili, riutilizzabili e riciclabili e i pali a terminazione elicoidale. Foto | Global Rail Construction
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Zincatura a caldo al salvataggio Ponte Elsterbrücke, Halle-Osendorf A causa dei danni provocati dalle piene, il vecchio ponte del 1950 a 3 campate di Elsterbrücke, presso Halle-Osendorf, necessitava di estese riparazioni o sostituzioni. Dopo indagini complete, si è concluso che la migliore soluzione a livello economico era quella di costruire un nuovo ponte. In questo modo è stato possibile migliorare la capacità di accesso e aumentare la portata del ponte per l’attraversamento e fornire un ulteriore servizio per la collettività. Le autorità locali hanno deciso di utilizzare un progetto piuttosto nuovo per il ponte, che comporta la sostituzione del ponte originale a 3 campate con un ponte di 21 m ad una campata.
Travi Composite Prefabbricate – (PreCOBeam) Questo nuovo tipo di trave composita è stato progettato per la prima volta quasi 20 anni fa, e negli ultimi anni sono state condotte ulteriori ricerche, test e ottimizzazioni sulla validità del progetto. La combinazione di acciaio e cemento offre una soluzione economica e versatile. Il design standard utilizza un’“imperniatura”che consente la trasmissione di taglio senza la necessità di viti a taglio. L’”imperniatura” composita viene prodotta tagliando una trave laminata in due sezioni per formare una "T". L’”imperniatura” in acciaio è incassata nella trave di cemento e consente di rendere il design più snello. Un vantaggio del design è che il cemento e l'acciaio si combinano per migliorare le prestazioni di entrambi i materiali e per un alto livello di pre-assemblaggio degli elementi che riducono i tempi
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1 | Il nuovo ponte Elsterbrücke ha una lunghezza di 21 metri e una profondità di soli 0,7 metri a metà campata 2 | Questo nuovo tipo di trave composita è stato ideato quasi 20 anni fa. Negli ultimi anni ha visto ulteriori ricerche, test e ottimizzazione 3 , 4 & 5 | L’”imperniatura” composita viene prodotta tagliando una trave laminata in due sezioni per formare una "T"
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di costruzione.
Caratteristiche chiave di Design alto livello di pre-assemblaggio, che consente maggiore rapidità nei lavori e riduce al minimo le interruzioni può essere incorporato in strutture esistenti la zincatura contribuisce con prestazioni elevate anticorrosione aggiunge flessibilità al design L’idea PreCOBeam è stata utilizzata per il nuovo ponte ed ha consentito di ottenere un profilo più snello. Nel progetto finale il ponte di 21 mt è largo 4,5 mt e alto 0,7 mt al centro del ponte e 1,4 mt ai pilastri. Le “imperniature” in acciaio sono state zincate a caldo per ottimizzare le prestazioni anticorrosione della struttura del ponte.
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Ingegneri | SSF Ingenieure AG Foto | Institut Feuerverzinken
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La lungimiranza
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dà i suoi frutti Campus Universitario di Darmstadt
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L'Università di Darmstadt ha diverse sedi, una delle quali è l’odierno Campus Lichtwiese, costruito alla fine degli anni '60. Nella prima fase, tra il 1968 e il 1970, furono costruiti sette edifici con struttura in acciaio zincato leggero per il Dipartimento di ingegneria civile. Le sale facevano parte del cosiddetto sistema di costruzione Darmstadt, sviluppato per completare il nuovo campus entro un tempo stabilito. Requisiti richiesti per il sistema di costruzione prefabbricato dovevano essere la flessibilità, l’economicità, attraverso l'uso di moduli standard, i tempi rapidi di costruzione e un progetto non troppo prescrittivo. Dal momento che all’interno della maggior parte degli edifici vi erano i laboratori sperimentali per gli studenti, il punto di partenza più adeguato è stato una semplice struttura a telaio. L'acciaio è stato scelto come materiale da costruzione più adatto, poiché soddisfa i requisiti del progetto, e si è deciso che i laboratori avrebbero condiviso un’impronta simile. Sono stati completati sette edifici con telaio Mero per il tetto, montato su quattro robusti profili scatolari saldati, intervallati da supporti fatti di profili cavi rettangolari. Tutti i componenti in acciaio, comprese le rotaie della gru, sono
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stati zincati a caldo. Nel luglio 2017 è stata condotta un’ispezione da parte di un tecnico specializzato dell'istituto Feuverzinken, che ha fatto ampie misurazioni del rivestimento zincato e un controllo visivo dell'acciaio. Sono stati misurati spessori di rivestimento compresi tra 475 e 560 micron sui supporti principali saldati. Sui supporti di sezioni cave rettangolari sono stati determinati spessori di rivestimento da 160 a 170 μm. 12
Foto | Institut Feuerverzinken
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Il controllo visivo non ha rivelato segni di corrosione. L'uso lungimirante di un sistema di progettazione flessibile e l'uso della zincatura hanno dato i loro frutti per l'università di Darmstadt. Negli ultimi 50 anni sono stati evitati costi di manutenzione, e si eviteranno anche per i prossimi 50 anni. Se fosse stato utilizzato un rivestimento organico sui componenti in acciaio, ci sarebbero sicuramente voluti dei lavori di ripristino, anche solo per l’estetica, con conseguenti costi e interruzioni delle attività quotidiane dell'università.
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Il campus Lichtwiese dell'Università di Darmstadt, costruito negli anni '60, è stato costruito utilizzando un concetto modulare con una struttura in acciaio zincato
2 | Un telaio Mero, montato su quattro robusti profili scatolari saldati, intervallati da supporti fatti di profili cavi rettangolari, forma il tetto in acciaio 3 , 4 & 5 | L'uso lungimirante di un sistema di progettazione flessibile e l'uso della zincatura hanno dato i loro frutti all'università di Darmstadt, tanto da evitare costi di manutenzione negli ultimi 50 anni 5
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1 | La forma di un concentratore solare può influire sull'efficienza di un parco fotovoltaico. Una forma quasi circolare fornisce la soluzione ottimale 2 | Una struttura simmetrica "a ombrello"rigida in acciaio zincato sostiene ill vetro solare placcato in argento da 4 mm
Cattura il sole Stellio 2.0 "Raggiungere l'obiettivo 2050", l’articolo pubblicato nella nostra precedente edizione, spiegava la pressante necessità di accelerare lo sviluppo e l'implementazione di tecnologie mirate a produrre energia pulita per affrontare le sfide globali dell'energia e dello sviluppo sostenibile. Tra queste è stato preso in considerazione l’apporto dell’energia solare. Con la crescente domanda di costi accessibili nel settore dell’energia solare, molte tecnologie intelligenti sono state studiate e sviluppate. I progetti standard dei collettori parabolici o degli specchi rettangolari che ruotano verticalmente per seguire il percorso del sole, sono ora al centro di ulteriori sviluppi.
Stellio – Vincitore del premio per l’innovazione Un programma di ricerca ha portato alla progettazione di un nuovo eliostato sviluppato da sbp (partner di schlaich bergermann) in Germania, che include uno specchio concentratore pentagonale a guida lineare a basso costo e un nuovo software di controllo. Quattro innovazioni significative sono state implementate nel progetto dell’Eliostato Stellio: una struttura rigida e simmetrica in acciaio zincato a caldo con una struttura "a ombrello" di supporto zincata, caratterizzata da maggiore rigidità, minori deformazioni e minori vibrazioni causate dal vento costi ridotti grazie alle guide lineari inclinate e al software di controllo speciale forma pentagonale del concentratore ottima qualità visiva: gli specchi sono in vetro solare argentato da 4 mm
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Architetti | sbp – schlaich bergermann partner Foto | sbp – schlaich bergermann partner
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Per il nuovo eliostato Stellio i costruttori hanno utilizzato guide lineari inclinate. “Grazie alla disposizione intelligente degli assi, un azionamento lineare è sufficiente sia per l'asse orizzontale che per quello verticale, e risulta inoltre più economico di una guida rotante, che viene spesso utilizzata nell'asse verticale per consentire una panoramica a 360 gradi”, spiega il dott. Gerhard Weinrebe, membro del senior management dell’sbp, l'ufficio tecnico di Stoccarda, responsabile della gestione del progetto. In combinazione con il sistema di controllo intelligente, questo consente di risparmiare sui costi dell’acciaio e delle fondamenta Anche l’abbandono delle forme standard ha avuto un impatto importante sull'efficienza del nuovo progetto di eliostato. Weinrebe spiega: "La forma circolare è davvero ottimale. Tuttavia poiché gli specchi sono prodotti in serie, produrre un eliostato di forma circolare diventa molto complesso e costoso per via dei numerosi scarti da taglio. Per questo motivo, una forma 'quasi-circolare' fornisce la soluzione ottimale."
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Altri possibili benefici in termini di efficienza di questo nuovo progetto sono che l'ombreggiatura reciproca causata dagli eliostati pentagonali è inferiore rispetto ai modelli rettangolari. Un design più leggero aiuta anche l'installazione iniziale e le regolazioni che devono essere fatte sul posto. A causa della topografia, la disposizione degli specchi deve essere ogni volta determinata con minimi adattamenti per ogni nuovo progetto di centrale elettrica. Gli specchi devono essere disposti in modo che il ricevitore venga irradiato in modo uniforme e gli eliostati siano posizionati il più vicino possibile alla torre, senza ombreggiarsi l'un l'altro. Cinque modelli Stellio saranno installati sul sito della centrale solare sperimentale di Jülich, uno di questi sulla nuova piattaforma "Helitep". Qui sarà possibile studiare, ad esempio, l'influenza dei carichi esterni (tipo vento, temperatura e gravità) sugli eliostati. Inoltre, gli scienziati saranno in grado di testare la qualità ottica e precisione del tracciamento. Se implementato, il sistema Stellio può ridurre i costi di produzione di energia elettrica di oltre il 20%, il 15% per design strutturale, e il 5% per riduzione della superficie dello specchio grazie alla maggiore efficienza del sistema. Stellio ha ricevuto il Premio SolarPaces Technology Innovation.
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03|2017 ZINCATURA A CALDO il contributo di Fondazione Promozione Acciaio
al centro
Arti e Scienze Centro per le Arti e le Scienze, Bologna
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La Fondazione Golinelli, promotrice nel 2016 di una riqualificazione in acciaio volta a creare la “Cittadella per la Conoscenza e la Cultura”, ha oggi integrato il primo progetto con una nuova architettura eclettica, anch’essa in acciaio, che porta la firma di Mario Cucinella. Il nuovo “Centro per le Arti e le Scienze” ha preso forma mediante un progetto architettonico dalla forte vocazione sperimentale, come richiesto dalla committenza, che desiderava un manufatto in grado di rappresentare, solamente con la sua presenza, l’idea di scienza che pervade gli spazi della Fondazione. Il progettista ha così giocato con la metafora della crescita molecolare ottenuta sotto forma di moduli assemblati secondo un preciso schema compositivo. L’edificio, di
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semplice concezione, è costituito da due elementi distinti e ben riconoscibili. Il primo è il “cuore” del centro, il padiglione vero e proprio, racchiuso in un volume compatto di 30x20 metri e alto 8. Si tratta di una geometria pura e semi-trasparente, che riflette nelle ore diurne ciò che la circonda e che risulta invece luminosa
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Inaugurato a ottobre 2017 e progettato da
nelle ore notturne. Il secondo elemento è la sovrastruttura
Mario Cucinella Architects, sorge accanto a
metallica modulare che avvolge il padiglione, prende
Opificio, a completare, con una forte caratura
forma nello spazio intorno ad esso in maniera irregolare e
artistica e simbolica, la cittadella per la
crea anche una passerella sospesa, consentendo ai
conoscenza e la cultura
visitatori di percorrerla in alcune sue parti raggiungendo delle terrazze panoramiche affacciate sulla città.
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2,3 & 4| Particolari della struttura
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Il nuovo edificio è stato terminato in soli nove mesi di lavori, anche grazie alle scelte dei materiali utilizzati. Il reticolo portante è in carpenteria metallica, con 300 tonnellate di acciaio fornito in opera. La struttura interna del padiglione è in pilastri tubolari rettangolari 260x180x12,5 mm accoppiati e innestati alle fondazioni mediante tirafondi. Le capriate di copertura sono reticolari con diagonali e montanti in profili cavi quadri 160x160 mm e arcarecci in profili SHS 160x160 mm. Sulla sommità, invece, sono poste lamiere grecate in acciaio. Sulle
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reticolari sono stati anche giuntati profili angolari in acciaio che fungono da fissaggio e supporto delle installazioni museali. Anche la struttura esterna, che compone il reticolo modulare, è stata realizzata in carpenteria metallica: profili tubolari a sezione quadrata da 100 mm e spessore variabile hanno permesso di ottenere l’idea di movimento desiderata. Elementi secondari sono stati, infine, realizzati in profili IPE, HE e U. L’acciaio utilizzato è prevalentemente di qualità S355JR e S355J20. I profili metallici sono stati verniciati in colore bianco RAL 9001 e le strutture
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esterne sono state sottoposte ad un trattamento di zincatura a caldo. Internamente lo spazio è completamente open space e progettato senza rigide ripartizioni proprio per consentire la maggiore flessibilità nell’utilizzo e
Architetti |
Mario Cucinella Achitects
Strutturisti| Ballardini Studio di Ingegneria Costruttore Metallico|M.B.M. spa
nell’organizzazione dei vari eventi. Testo: Federica Calò, courtesy of Fondazione Promozione Acciaio
Foto| Foto pricipale OKNO studio Foto di cantiere e delle strutture M.B.M. spa
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Delizia Zincata
La scultura 'Conduct' è stata progettata e realizzata in acciaio zincato da Matthew Lane Sanderson. In essa ha rappresentato la gioventù, la musica e la comunità, interconnettendoli in un progetto basato sulla serie di Fibonacci. L’altezza, la larghezza, i rigonfiamenti, le curvature, il numero di tubi e i cantanti astratti fanno tutti riferimento alla serie. Crediti fotografici | Joseph Ash Galvanizing Ltd