Il primo museo di design della Scozia è un’impresa ingegneristica che attinge alla vibrante storia di Dundee come centro del commercio e della costruzione navale. Il Victoria and Albert Museum (V&A) è il fiore all’occhiello di un progetto di rigenerazione del lungofiume di Dundee, del valore di 1 miliardo di sterline e 30 anni di lavori.
Con la sua sagoma frastagliata che sembra una scogliera battuta dai flutti, l’edificio è stato progettato dall’architetto giapponese Kengo Kuma.

Il progetto architettonico
L’edificio è una struttura a tre piani geometricamente complessa, con una superficie totale di 8.445 m², Presenta un livello superiore dedicato a una galleria aperta, che si affaccia su due livelli inferiori di spazi per negozi e uffici. Danno forma al volume del V&A Dundee due piramidi rovesciate che, pur essendo separate al piano terra, sono collegate superiormente dal piano che ospita le gallerie espositive. L’arco sotteso dal collegamento dei due volumi è attraversato da una passerella pedonale che mette in comunicazione, sia fisica che visiva, la città con il fiume e viceversa.
L’edificio di Kengo Kuma nel progetto originale doveva emergere dall’acqua, ma per ragioni economiche – il museo è costato 81 milioni di sterline, il doppio della stima iniziale – e in seguito al veto imposto dagli ingegneri, è stato spostato sulla banchina. Kuma ha ovviato a questa restrizione ricavando attorno alle mura degli specchi d’acqua poco profondi capaci di legare comunque il museo al fiume e di farlo anche percepire come una nave pronta a salpare (il riferimento è ai cantieri navali di Dundee).

Le sfide progettuali
La struttura necessaria per realizzare questa visione era estremamente complessa, costituita da una serie di pareti curve in cemento che si incastrano insieme per formare un guscio strutturale rigido. L’appaltatore principale, BAM Construction, ha iniziato a lavorare al progetto nel marzo 2015. Completato dopo un cantiere di circa 3 anni, il progetto è stato caratterizzato da una complessa fase di realizzazione on site e dall’introduzione di soluzioni tecniche all’avanguardia. Molteplici le sfide di progetto, tra cui la stessa realizzazione dei muri strutturali perimetrali originariamente pensati con uno spessore di 60 cm e con importanti componenti d’acciaio al loro interno, poi ridimensionati a uno spessore di soli 30 cm con barre di rinforzo in acciaio più sottili grazie a innovativi sistemi di analisi e modellazioni 3D. La struttura finita è rimasta fedele al concetto originale, con una forma leggermente più ripida e meno strombata rispetto al design originale. Nonostante le modifiche, la sporgenza vede il tetto estendersi di ben 19,8 metri oltre l’impronta del museo.
La forma strutturale dell’edificio presentava numerose sfide: Arup ha fornito servizi di progettazione ingegneristica e di coordinamento dei servizi, sviluppando un modello che è stato adottato dall’appaltatore per sviluppare e produrre i disegni di installazione.

La modellazione 3D
Non sarebbe stato possibile progettare il museo senza l’uso di strumenti di modellazione e analisi 3D. Sperimentando la forma dell’edificio utilizzando strumenti 3D, il team ha dimezzato lo spessore delle pareti e ha sostituito lo scheletro in acciaio all’interno con barre rinforzate molto più sottili.
L’edificio funziona in modo simile a un involucro in quanto è una struttura continua e interconnessa. Il tetto, le pareti e il pavimento lavorano tutti insieme per garantire stabilità.
È stato creato un modello 3D integrato dell’intero edificio come strumento di coordinamento, il che significa che gli ingegneri e gli appaltatori coinvolti nella costruzione hanno potuto studiare una versione digitale di ciò che stavano per creare.

La facciata
Le facciate sono state rivestite con 2.466 singoli pannelli di rivestimento prefabbricati di pietra chiara, con lunghezze fino a 4 m, geometrie variabili e con un peso fino a 2 tonnellate per componente. I pannelli sono stati posizionati longitudinalmente lungo le pareti in modo che alcuni elementi risultassero avanzati e altri arretrati, senza rispettare un unico allineamento, così da rievocare l’immagine frastagliata ed erosa delle scogliere e proporre un gioco dei chiaroscuri.
La modellazione parametrica è stata utilizzata per ottimizzare i pannelli prefabbricati, pur mantenendo l’aspetto casuale, rendendone la produzione e il trasporto più economici. Tutti i 2.429 elementi sono stati compilati in un programma di lunghezze e forme.
La doppia curvatura delle pareti strutturali ha presentato una sfida specifica. I pannelli dovevano essere appesi alla struttura ed è stata quindi progettata una staffa su misura per “sostenere” ciascuna tavola lontano dalla parete curva e all’angolazione richiesta. Ciò ha permesso di utilizzare un fissaggio comune per tutte le varianti di rivestimento ed è diventato parte integrante del processo di installazione ideato da Arup.
A causa della posizione sul lungomare, alcune aree della facciata continua vetrata sono direttamente esposte a forti carichi d’onda e hanno richiesto una progettazione migliorata di robusti elementi di supporto in vetro e acciaio e i necessari livelli di resistenza alla corrosione per tutti gli elementi.
Data la forma e il design complesso dell’edificio, sviluppato attraverso questa facciata a doppia curvatura, il calcestruzzo è risultato essere l’unica tecnologia che ha permesso di concretizzare l’idea progettuale: un “guscio” composto da pareti in cls dalla geometria molto ardita è l’unico elemento portante di tutta la struttura. Le pareti a doppia curvatura che si protraggono verso l’esterno sono “tirantate” verso i due nuclei centrale in cls dalle imponenti travi in acciaio del primo piano e della copertura. Un unico insieme strutturale che garantisce stabilità all’edificio. Negli spazi interni non si trova nessun altro elemento portante come pilastri o colonne, eccetto i due nuclei centrali che contengono i collegamenti verticali.

Il ruolo del BIM
Il Building Information Modeling  è stato utilizzato come unico e necessario strumento di coordinamento ai fini di una perfetta progettazione integrata tra architetti, ingegneri e appaltatori, per concretizzare la visione architettonica di Kengo Kuma. I software di modellazione tridimensionale sono stati utilizzati fin dalle prime fasi del concorso. In fase di progettazione tecnica è stato necessario creare un protocollo di coordinamento con ingegneri e consulenti. Questo ha permesso di coordinare i passaggi del modello tridimensionale tra i differenti software utilizzati per il progetto architettonico, strutturale e impiantistico. Infine, il modello 3D che conteneva struttura e impianti è stato passato alla impresa appaltatrice che ha continuato a coordinarsi con  Arup per tutti i dettagli relativi alla parte architettonica e ingegneristica. Interessante è stato l’uso del modello tridimensionale per poter realizzazione le casseforme per il getto delle pareti in calcestruzzo, ognuna diversa dall’altra.
Proprio grazie al modello in BIM, attraverso sofisticati sistemi di analisi è stato possibile dimezzare lo spessore delle pareti in calcestruzzo, inizialmente ipotizzate con uno spessore di 60 cm e con consistenti armature interne.

Il progetto in breve
V&A Musuem
Tipologia: edifici pubblici
Località: Dundee, Scozia
Committente: Dundee City Council
Progetto architettonico: Kengo Kuma and Associates
Architetti paesaggisti: Optimesed Environments (OPEN)
Ingegneria civile, marittima e strutturale: Arup
Ingegneria meccanica, elettrica, antincendio e acustica: Arup
Ingegneria facciata: Arup
Illuminazione: Arup
Project management: Turner & Townsend
General contractor: BAM Construction
Superficie totale: 8.445 m²
Costo di costruzione: 80,11 milioni di sterline