A Dubai il Museo del Futuro progettato in BIM

Dubai è famosa per i suoi moderni grattacieli di vetro e acciaio. Eppure, per quanto slanciato e alto possa essere, un grattacielo rimane una forma architettonica “tradizionale”. Il nuovo Museo del Futuro di Dubai, invece, adotta un approccio innovativo ed è considerato uno dei progetti più complessi mai realizzati. Progettato da Killa Design su committenza di Dubai Future Foundation, il museo ha una forma toroidale: un ovale d’argento scintillante con un centro aperto. L’edificio sembra quasi un occhio che veglia sulla città in espansione, la più grande degli Emirati Arabi Uniti. Occupa una superficie di 30.000 m2 e risulta innovativo anche grazie al processo di progettazione e costruzione messo in atto da BuroHappold Engineering. Eseguito interamente con un approccio parametrico, sviluppato grazie a migliaia di dati e variabili, sarebbe stato irrealizzabile senza il BIM.
Il Museo del Futuro è attualmente in costruzione dall’impresa BAM International e si prevede che aprirà al pubblico durante l’Expo mondiale che sarà proprio a Dubai dal 20 ottobre 2020.

Il concept
Sorto per volontà dello sceicco Mohammed Bin Rashid Al Maktoum, vice presidente e primo ministro degli Emirati Arabi e governatore di Dubai, il museo è destinato a essere un incubatore d’innovazione e invenzione. Non sarà un “classico” deposito di opere d’arte, bensì un luogo attivo da riempire con strutture innovative, un deposito d’idee non ancora concepite. Era importante quindi che il progetto fosse emblematico della missione: una combinazione stupefacente di arte, ingegneria e architettura. Lo studio Killa Design ha colto la sfida ideando la forma così particolare dell’edificio. La parte solida della struttura rappresenta la conoscenza che abbiamo acquisito fino a oggi, mentre il vuoto al centro vuole rappresentare tutto ciò che ancora non conosciamo: il futuro.
Per garantire la corretta realizzazione, Killa Design ha lavorato a stretto contatto con BuroHappold per i servizi ingegneristici e con BAM International per la costruzione, implementando la quarta dimensione del BIM (BIM 4D). Grazie all’utilizzo del BIM in tutte le fasi di realizzazione, il progetto ha vinto il Tekla Middle East BIM Awards 2018 e l’Autodesk AEC Excellence Awards 2017 nella categoria Building.

Le sfide progettuali
La facciata del museo è un assemblaggio perfettamente liscio e senza giunture di 890 pannelli in acciaio inox e fibra di vetro. Nonostante la sua forma avveniristica, questa superficie non è “solo” accattivante; svolge egregiamente la funzione di involucro edilizio. “Solitamente, gli edifici con superfici così complesse adottano delle facciate ventilate e dietro il guscio dotato di un sistema di impermeabilizzazione c’è il fabbricato. In questo edificio, invece, l’involucro funge da impermeabilizzazione, tenuta all’aria, struttura, illuminazione” spiegano da Killa Design. Ulteriore elemento di complessità è la calligrafia araba sulla facciata che forma le bucature dell’edificio: sono poesie scritte dal sovrano di Dubai.
Anche l’interno del museo, progettato senza colonne, ha posto diverse sfide, tra cui quella di progettare una scala autoportante a doppia elica, realizzata grazie al BIM. Tommaso Calistri, architetto presso Killa Design, aggiunge che la doppia elica svolge anche una funzione pratica: poiché le scale conducono in posti diversi, la configurazione consente di creare percorsi differenti tra i visitatori. “Abbiamo potuto realizzare forme estremamente complesse che 20, 30 anni fa non era forse possibile nemmeno progettare. Grazie al BIM e agli altri software oggi a disposizione, possiamo effettivamente creare un nuovo senso di architettura”.
Anche per la progettazione delle aree di percorrenza del museo è stato utilizzato un processo parametrico: in particolare si è cercato di ideare spazi per ridurre i tempi di attesa all’ingresso.

Il BIM 4D
L’intero processo è stato gestito in Autodesk Revit. “Non avevamo mai stato realizzato prima d’ora un edificio di questa complessità, con una struttura di tali fattezze”, ha detto Derek Bourke, responsabile BIM per l’impresa di costruzioni BAM International. “Grazie ai modelli di progetto ottenuti da BuroHappold, siamo stati in grado di verificare pesi e vincoli, produrre dati e ottenere la sequenza costruttiva in 4D. Man mano che procedevamo con la costruzione, aggiornandoli quotidianamente il modello BIM”. Il team ha potuto così prevedere potenziali conflitti nella struttura, nella facciata e negli impianti meccanici, elettrici e idraulici.
Abbiamo deciso di gestire l’intero processo completamente con Revit”, conferma Killa Design. “Non c’era spazio per i disegni 2D. Il team ha potuto utilizzare un software di visualizzazione immersiva, consentendo ai collaboratori di attraversare l’intero museo e controllare ogni singolo elemento. È stato possibile individuare potenziali conflitti sulla facciata, notevolmente complessa, sulla quale la calligrafia 3D – ad esempio – doveva allinearsi correttamente con la forma insolita dell’edificio”.
Il Museo del Futuro ha inoltre conseguito la certificazione LEED Platinum assegnata agli edifici ecologici grazie alle scelte di progettazione sostenibile, tra cui l’utilizzo di prodotti a contenuto di materiale riciclato e sistemi di ricambio dell’aria interna. Per ottenere la certificazione, è stato utilizzato uno scripting parametrico per determinare la posizione e le dimensioni finali dei caratteri delle scritte della facciata e trovare l’equilibrio ottimale tra la quantità di luce naturale che entra nel museo, il calore solare e il condizionamento dell’aria. La progettazione parametrica inoltre ha portato inoltre a una serie di vantaggi, tra cui una riduzione del 45% nel consumo di acqua e un risparmio totale di energia del 25%. L’edificio sarà dotato di soluzioni avanzate come sistemi di riciclaggio delle acque grigie e sistemi fotovoltaici per l’intera necessità energetica del museo. Inoltre i visitatori potranno ricaricare le autovetture elettriche nel piazzale antistante.

Il BIM strutturale
La struttura del Museo del Futuro, composta da 2.400 elementi in acciaio che s’intersecano diagonalmente, è decisamente complessa ed è stata progettata da Eversendai Engineering LLC con i software BIM di Tekla. Il processo computazionale è stato fondamentale fin dalle primissime fasi di ideazione, nelle quali si è definita la forma della struttura in relazione alle curvature complesse della facciata. Successivamente è stata definita la struttura del telaio in acciaio: una serie di elementi costituiti da travi diagonali intersecate.
Il team aveva in totale 12 modelli strutturali per i quali sono stati definiti diversi involucri per i carichi di connessione: è stato quindi necessario prendere in considerazione un’enorme quantità di dati e combinazioni delle sollecitazioni e questi parametri sono stati poi analizzati in una serie di configurazioni, utilizzando il modello FEM per determinare gli irrigidimenti, nonché la sequenza per la saldatura dei nodi al fine di trasferire correttamente le forze. Il risultato è una struttura ottimizzata in termini di punti di connessione, diametro dei tubi e quindi peso totale dell’acciaio utilizzato.
Per l’appaltatore BAM International, e per Eversendai Engineering che ha supervisionato l’implementazione e il coordinamento del progetto BIM della struttura, l’installazione è avvenuta senza modifiche in corso d’opera, garantendo un processo senza ritardi anche nella realizzazione di elementi meccanici, elettrici e idraulici. Tekla BIMSight è stato utilizzato per identificare incongruenze e risolvere eventuali problematiche direttamente nella fase di progettazione. Ci sono voluti 14 mesi per completare la lavorazione dell’acciaio e durante tutto il processo di costruzione la scansione laser è stata utilizzata per confrontare le posizioni degli elementi assemblati con il modello 3D.
La struttura è in grado di supportare gli 890 pannelli in acciaio inossidabile e polimero rinforzato con fibra di vetro che formano la facciata. La progettazione BIM è stata fondamentale anche per l’installazione dei pannelli di rivestimento, perché ogni pannello è diverso dall’altro.

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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 orienta la sua professione nel campo delle tecnologie applicate alla progettazione architettonica e all’imprenditoria delle costruzioni.