La Canopy di CityWave: il progetto strutturale di HB

La Canopy è uno degli elementi più riconoscibili di CityWave, il progetto firmato BIG – Bjarke Ingels Group che completa il distretto CityLife di Milano. La copertura centrale in legno (Canopy) si sviluppa per circa 140 metri tra i due edifici principali, RD e RE, definendo uno spazio pubblico coperto attraverso una superficie sospesa a doppia curvatura di circa 4.500 m².

HB Holzner & Bertagnolli Engineering, responsabile della progettazione strutturale e geotecnica di CityWave, ha ideato l’innovativo sistema resistente della Canopy integrandolo con le strutture dei due edifici.

La copertura non costituisce infatti un elemento indipendente: le azioni generate dal sistema sospeso vengono trasferite alle strutture sommitali di RD e RE, quindi ai nuclei in calcestruzzo armato e infine alle fondazioni. Il progetto ha richiesto quindi un approccio unitario, nel quale geometria, rigidezza, resistenze e deformazioni sono state analizzate considerando l’interazione tra tutte le componenti strutturali.

Una copertura sospesa integrata con gli edifici

Il principio statico della Canopy si basa su un sistema di cavi sospesi tra i due fabbricati, senza una successione di appoggi verticali intermedi.

Le forze sviluppate dalla copertura raggiungono le strutture sommitali di RD e RE e vengono trasferite attraverso i nuclei fino alle fondazioni. In corrispondenza delle coperture degli edifici, le componenti orizzontali raggiungono valori dell’ordine di 12.000–15.000 kN.

Il comportamento non può essere ricostruito attraverso l’analisi indipendente dei singoli elementi. Rigidezze, deformazioni e condizioni di vincolo devono essere valutate all’interno di un modello globale capace di descrivere l’interazione tra la copertura sospesa e i due edifici.

Il sistema resistente: 19 cavi e un impalcato in X-Lam

La soluzione strutturale sviluppata per la Canopy combina cavi a trefoli e legno strutturale. Il sistema di sospensione principale è costituito da 19 cavi formati da trefoli e distribuiti su tre livelli. La tecnologia deriva da sistemi utilizzati nelle grandi strutture strallate, adattati alla geometria e alle specifiche condizioni costruttive di CityWave.

Nel tratto compreso tra RD e RE i cavi seguono un andamento rettilineo in pianta. Questa configurazione evita l’introduzione di componenti trasversali indesiderate all’interno della copertura. In prossimità degli edifici, i trefoli vengono invece deviati verso le rispettive zone di ancoraggio.

Al sistema di cavi è associato un impalcato ligneo costituito da cinque strati incrociati di pannelli X-LAM, per uno spessore complessivo di circa 40 centimetri e un volume di legno strutturale prossimo a 1.800 m³. I pannelli svolgono più funzioni contemporaneamente: distribuiscono i carichi verso i cavi, incrementano la rigidezza flessionale e nel piano della copertura e permettono di realizzare la superficie a doppia curvatura definita dal progetto architettonico.

Il comportamento della Canopy deriva quindi dall’azione combinata dei due sistemi. I cavi assicurano l’efficienza del meccanismo sospeso, mentre il pacchetto in X-LAM contribuisce alla rigidezza, alla distribuzione delle azioni e alla definizione geometrica della superficie.

Il trasferimento delle azioni a RD e RE

Uno dei nodi principali del progetto riguarda il collegamento tra i cavi della Canopy e le strutture in calcestruzzo armato dei due edifici. Le elevate forze concentrate trasmesse dagli stralli richiedono strutture sommitali specificamente progettate per raccogliere le azioni e distribuirle verso i nuclei verticali.

Le coperture di RD e RE sono costituite da grandi piastre in calcestruzzo armato gettato in opera, caratterizzate da geometrie complesse e spessori significativi. Al loro interno sono integrati sistemi di post-tensione finalizzati al controllo dello stato tensionale e delle deformazioni.

Le azioni orizzontali vengono quindi trasferite ai nuclei in calcestruzzo armato, che devono resistere non soltanto ai carichi verticali, al vento e alle azioni sismiche, ma anche alle componenti permanenti generate dalla Canopy. Nei nuclei maggiormente coinvolti nel trasferimento delle forze è stata prevista una post-tensione verticale. La presollecitazione contribuisce a limitare le tensioni di trazione, la fessurazione e gli effetti deformativi nel lungo periodo.

Geometria e sequenza costruttiva

Per una struttura sospesa di queste dimensioni, la sequenza costruttiva costituisce parte integrante del progetto strutturale. La geometria della Canopy viene inizialmente definita mediante strutture provvisionali e sistemi di controllo topografico. La posa dei pannelli lignei e dei diversi livelli di cavi avviene progressivamente fino alla formazione del pacchetto strutturale completo. La successiva tesatura dei trefoli modifica lo stato tensionale della copertura e la sua deformata. Il tensionamento dei cavi non rappresenta quindi una semplice operazione conclusiva, ma una fase strutturale che deve essere eseguita secondo una sequenza prestabilita.

Ogni passaggio modifica la risposta del sistema e deve condurre progressivamente alla configurazione geometrica e tensionale prevista dal modello di calcolo. Il controllo delle deformazioni durante il montaggio assume quindi lo stesso rilievo delle verifiche relative alla configurazione definitiva.

La progettazione ha inoltre incluso verifiche di robustezza riferite a condizioni accidentali, analizzando scenari caratterizzati dalla possibile perdita di efficienza di singoli componenti e verificando la capacità del sistema di mantenere una risposta strutturale controllata.

Modellazione integrata e coordinamento BIM

L’elevato grado di interazione tra Canopy ed edifici ha richiesto l’impiego di modellazione strutturale avanzata e un coordinamento continuo tra geometria, analisi e progettazione esecutiva. Il modello globale deve infatti rappresentare simultaneamente il comportamento dei cavi, dei componenti lignei, delle strutture post-tese, dei nuclei in calcestruzzo armato e delle fondazioni. A questo si aggiunge la necessità di considerare le differenti configurazioni assunte dalla struttura durante la costruzione.

La progettazione BIM ha consentito di coordinare geometrie tridimensionali, sistemi di post-tensione, connessioni e interferenze, mantenendo allineata la definizione architettonica della superficie con le esigenze derivanti dal comportamento strutturale.

Vento e risposta dinamica

La geometria e la leggerezza della Canopy hanno richiesto un approfondimento specifico del comportamento sotto l’azione del vento. Una superficie estesa, sospesa e caratterizzata da una rigidezza relativamente contenuta può infatti essere interessata da fenomeni dinamici che richiedono analisi specifiche rispetto alle procedure utilizzate per strutture convenzionali.

Il comportamento aeroelastico è stato quindi studiato attraverso prove in galleria del vento con modelli dedicati. I test hanno consentito di determinare la distribuzione delle pressioni sulla superficie e di valutare la risposta dinamica della copertura all’interno del contesto urbano di CityLife. Le prove in galleria del vento sono state svolte in Canada e al Politecnico di Milano, con modelli in scala 1:70.

I risultati sperimentali hanno contribuito alla definizione del sistema di controllo delle oscillazioni. Lungo il perimetro della Canopy sono collocati elementi verticali, denominati fins. Alcuni sono utilizzati per il drenaggio delle acque meteoriche, mentre altri integrano alla loro base, ma all’interno, dispositivi di smorzamento progettati ad hoc e destinati a ridurre le oscillazioni indotte dal vento (smorzatori ECD – Eddy Current Damper). Le fins non svolgono quindi una funzione di sostegno della copertura. Il principale meccanismo resistente rimane quello sospeso, mentre i dispositivi di smorzamento alla base delle fins intervengono sulla risposta dinamica del sistema.

Prove sperimentali e monitoraggio strutturale

Anche il pacchetto in X-Lam è stato sottoposto a specifiche campagne sperimentali svolte all’università di Trento. Le prove hanno riguardato il comportamento delle connessioni, la rigidezza, la resistenza e la risposta dinamica della struttura lignea, consentendo di confrontare i dati sperimentali con le ipotesi adottate nei modelli numerici.
Il controllo proseguirà anche durante la vita dell’opera attraverso un sistema permanente di Monitoraggio.

Accelerometri, inclinometri, sensori di spostamento e altri dispositivi permetteranno di registrare nel tempo la risposta statica e dinamica della Canopy e di confrontare il comportamento reale della struttura con quello previsto in fase di progettazione.

La Canopy di CityWave rappresenta così un caso nel quale il progetto della copertura centrale della piazza non può essere separato da quello degli edifici che la sostengono. Cavi di trefoli, X-Lam, strutture in calcestruzzo armato e sistemi di post-tensione concorrono alla formazione di un unico organismo resistente, la cui configurazione finale dipende tanto dal dimensionamento dei componenti quanto dal controllo delle deformazioni e delle fasi costruttive.

Il contributo di HB si sviluppa precisamente a questa scala: dalla definizione del principio statico alla modellazione globale, dal trasferimento delle azioni alle sequenze di montaggio, fino alle verifiche sperimentali e al monitoraggio della struttura.