Il BIM per la torre di collaudo Thyssenkrupp

Svetta sulla cittadina tedesca di Rottweil la Thyssenkrupp Test Tower, torre di prova per ascensori di proprietà di Thyssenkrupp Elevator. La struttura detiene un primato: quello di avere la piattaforma panoramica più alta della Germania, a 232 m di altezza, con uno sviluppo complessivo di 246 m, più del doppio del Big Ben di Londra (96 m) e del Duomo di Milano (107 m).

È la torre di prova per ascensori più alta del mondo ed è aperta al pubblico dalla primavera del 2017: i visitatori possono salire sulla piattaforma e avere una vista a 360° sulla regione circostante. Qui gli ingegneri di Thyssenkrupp compiono ricerche sulle tecnologie all’avanguardia per gli ascensori. Il progetto e la costruzione di questa torre sono stati possibili grazie all’impiego del BIM.

La torre si erge come un’enorme punta di trapano che si avvita verso il cielo sopra la lussureggiante vegetazione della Foresta Nera. L’edificio ha un nucleo in cemento armato e una facciata polimerica ventilata. Ha un diametro di 20,8 m e pesa 40.000 tonnellate, pari a cinque volte la Tour Eiffel. Oltre 100 ingegneri sono stati coinvolti nella sua realizzazione durata venti mesi, per la quale sono stati impiegati 15.000 m3 di cemento e 2.640 tonnellate di acciaio. L’intero complesso occupa un’area di 10.000 m2.

Consente di validare i collaudi e di testare il funzionamento dei moderni ascensori destinati ai grattacieli, che possono arrivare fino a 18 m/s di velocità e necessitano di spazio per le fasi di accelerazione e di frenata in condizioni realistiche. La torre, infatti, permette di simulare in anticipo i possibili movimenti ondulatori degli edifici causati dal vento e da qualsiasi condizione metereologica. Le oscillazioni degli edifici rappresentano una delle più grandi sfide nello sviluppo di un ascensore. La grande attenzione posta alla gestione sostenibile della torre ha portato, inoltre, al recupero dell’energia prodotta in frenata, che viene riutilizzata per riscaldare i locali della torre. Nella torre c’è anche uno smorzatore di vibrazioni sospeso a un’altezza di 200 m, che, può essere utilizzato attivamente per compensare o indurre le oscillazioni per l’esecuzione delle prove. Ciò consente la simulazione di raffiche di vento o di un terremoto, rendendo questa torre l’unico grattacielo al mondo che può essere fatto ondeggiare deliberatamente.

Il design della torre ha una geometria dinamica che converge come una spirale verso l’alto; l’effetto è quello di un tassello che si avvita verso il cielo. La contrapposizione tra il contesto verde circostante e l’alta tecnologia contenuta nella torre è lampante. L’installazione della facciata in vetroresina politetrafluoroetilene è considerata il progetto più vasto nel suo genere: 17.000 m2 di materiale conferisce un effetto semitrasparente e autopulente, oltre a proteggere la torre dal vento e dal sole intenso.

La progettazione di una costruzione così avveniristica è stata possibile grazie all’adozione della metodologia BIM. È stato creato un modello digitale BIM dell’intero edificio in Revit di Autodesk, il che ha reso possibile l’utilizzo di Navisworks per rilevare i conflitti. Inoltre, è stato digitalizzato anche l’intero processo costruttivo: ad alcuni componenti, come le scale prefabbricate, sono stati assegnati codici QR, in modo che il personale impegnato nella costruzione potesse tracciare i materiali in qualsiasi momento per capire immediatamente se in cantiere qualcosa non stesse andando per il verso giusto.

Il progetto è stato curato dallo studio tedesco di progettazione e ingegneria Werner Sobek, che dal 2010 adotta il BIM in tutti i suoi lavori più significativi e per tutte le fasi: dalla preparazione del BEP (BIM Execution Plan) all’adozione del modello BIM fin dai primi stadi di progettazione, dalla preparazione di modelli dettagliati fondamentali nelle fasi di costruzione fino alle stime e il controllo di costi e quantità. Per questo progetto, Werner Sobek si è aggiudicata numerosi riconoscimenti, tra cui il BIM Awards 2016.

L’impresa esecutrice è stata la tedesca Züblin Strabag, che ha implementato il BIM 5D in tutte le fasi del lavoro: dal disegno alla costruzione, rendendo il processo più efficiente, anticipando possibili problematiche ed evitando gli errori, con benefici rilevanti anche per la committenza in termini di costi e rispetto dei tempi. Il BIM 5D offre un supporto particolarmente prezioso per progetti “fuori dalla norma” e la torre di prova per ascensori di ThyssenKrupp rientra senza dubbio in questa categoria. Il cantiere è stato già di per sé sorprendente. Le fasi di cementificazione, rinforzo e polimerizzazione sono state eseguite in tempi molto rapidi, lavorando su turni 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Di conseguenza, la torre è cresciuta a un ritmo di 3,6 m al giorno. Il BIM 5D ha svolto un ruolo importante nel far risparmiare tempo durante questo progetto.

Quando si costruisce un edificio con una forma particolare come questa, inoltre, la pianificazione e la quantificazione esatta dei materiali sono essenziali. Tutti i quantitativi sono stati determinati direttamente dal modello. Questo ha garantito una logistica fluida. Per le parti prefabbricate, inoltre, nel modello BIM è stato integrato un sistema di tracciamento dei materiali che ha consentito di documentare le varie stazioni della catena di produzione (fabbrica – consegna – stoccaggio in cantiere – installazione) in modo che il cantiere avesse sempre una visione d’insieme dello stato di avanzamento lavori.

La torre è stata costruita nel tempo record di due anni grazie al BIM: il risparmio di tempo e l’uso ben pianificato delle risorse sono due vantaggi evidenti della costruzione digitale.

La facciata è composta da uno strato polimerico di in tessuto di vetro PTFE bianco, posato su una sottostruttura in acciaio, composta da sei bobine di tubi d’acciaio a forma elicoidale che circondano la torre. Sotto la pelle dell’edificio, tuttavia, si trova una sofisticata tecnologia che è stato possibile realizzare grazie ai metodi propri della costruzione digitale. La società tedesca Steelconcept, con sede a Chemnitz, specializzata in progettazione e costruzione di strutture in acciaio, ha prodotto l’intera struttura. La struttura in acciaio, particolarmente imponente e complessa, è stata progettata in BIM con il software Tekla Structures che ha consentito interoperabilità tra le soluzioni software e ha facilitato il coordinamento e la collaborazione tra i diversi professionisti coinvolti, grazie alla buona visualizzazione in Tekla BIMsight. Diverse discipline hanno infatti collaborato in modo esemplare ottenendo un edificio dalle qualità straordinarie in termini di architettura e ingegneria.

Gli architetti Werner Sobek e Helmut Jahn hanno voluto “coprire il corpo cilindrico con una sorta di velo provocante”, rivestendolo con un tessuto di fibra di vetro. Da una certa distanza, la membrana sembra una parete in calcestruzzo piena, mentre invece è una rete di tessuto la cui trasparenza aumenta con l’altezza della torre. Le facciate infatti sono state realizzate con quattro materiali diversi, che diventano gradualmente più trasparenti dal basso verso l’alto. La facciata così realizzata non ha solo una valenza estetica; oltre a proteggere la costruzione in calcestruzzo dalle radiazioni solari e dagli agenti atmosferici, la disposizione a spirale ha un effetto estremamente positivo sul comportamento alle vibrazioni della torre e in particolare smorza gli effetti delle oscillazioni.

mm

Giornalista professionista della redazione di BIMportale, lavora da molti anni nell’editoria B2B per la stampa tecnica e specializzata. Ha scritto a lungo di tecnologia, business e innovazione. Oggi collabora con diverse testate, riviste specializzate e di cronaca locale, sempre alla ricerca di progetti e realtà da raccontare, da descrivere con curiosità e una particolare attenzione per le idee più innovative.