L’area dell’ex Manifattura Tabacchi di Bologna, sita tra via Stalingrado e via Ferrarese, rappresenta un bene architettonico di primaria importanza, progettato e realizzato dall’ingegner Pier Luigi Nervi negli anni ’50 del Novecento, con soluzioni che hanno fatto la storia dell’architettura. Oggi, grazie ad un intervento progettuale di elevata qualità, si sta trasformando per accogliere il Tecnopolo di Bologna.

Su un’area di circa 130.000 mq, che prevede diversi lotti di intervento, sta prendendo vita uno dei centri di calcolo più potenti al mondo, un vero e proprio hub dei Big Data e della ricerca applicata nei campi dell'ambiente, dell'energia, della salute e dell'industria 4.0.

In particolare, il lotto 3, che comprende tre delle cinque “botti”, enormi capannoni a volta in c.a. senza pilastri (foto 1), ospiterà il data center del centro meteo europeo per le previsioni metereologiche a medio termine – ECMWF, organizzazione internazionale partecipata da 22 Paesi fra i quali l’Italia. All’interno di questa struttura, che si estende su circa 17.500 mq coperti, saranno installati i due supercomputer dedicati alle previsioni meteorologiche (foto 2).

Foto 1- le “botti” dell’ex Manifattura Tabacchi, cuore del lotto 3 del Tecnopolo

Foto 2- progetto di riqualificazione degli edifici dell’ex Manifattura Tabacchi – gli edifici che ospiteranno il centro meteo ECMWF

Capogruppo dell’ATI che ha realizzato l’intervento è SITE spa (www.sitespa.it), che in particolare ha curato la realizzazione dell’impiantistica elettrica e di tutte le infrastrutture ad essa collegate (foto 3). Le peculiarità del cantiere e le tempistiche di realizzazione molto ridotte sono state un’importante sfida che ha richiesto un grande coordinamento da parte della Direzione Tecnica di cantiere di Site, guidata dall’ingegner Massimo Federici e che ha visto coinvolta Hilti Italia sia sul piano tecnico che di fornitura dei materiali.

Foto 3- SITE spa capogruppo dell’ATI incaricata della realizzazione del lotto 3

Quello del lotto 3 è un intervento che ha pochi precedenti per complessità ingegneristica e di cantiere, con l’aggravio di essere stato realizzato in piena pandemia Covid-19, che ha richiesto norme di sicurezza e tempi di realizzazione ancora più sfidanti.

La collaborazione tra HILTI e SITE si è sviluppata per diversi mesi ed ha visto Hilti impegnata come partner di Site per il calcolo e fornitura degli staffaggi antisismici a supporto degli impianti e nel calcolo, modellazione BIM e fornitura dei materiali per la realizzazione del sistema integrato per pavimenti tecnici antisismici Hilti IFS (foto 4 e foto 5).

Foto 4- Hilti Italia al fianco di SITE nella realizzazione del pavimento tecnico anche durante la pandemia di Covid-19

Foto 5- dal progetto al supporto in cantiere, Hilti Italia al fianco di SITE nella realizzazione del pavimento tecnico anche durante la pandemia di Covid-19

La progettazione dei supporti impiantistici e del pavimento flottante è resa particolarmente complessa da una serie di fattori:

·      Carichi gravitazionali elevati che richiedono una progettazione adeguata non solo dello staffaggio degli impianti sotto pavimento, ma anche della struttura del pavimento tecnico che deve avere una adeguata risposta alle sollecitazioni sia in fase di cantiere che in fase operativa;

·      Carichi orizzontali causati dall’azione sismica, particolarmente sfidanti trattandosi di un edificio strategico;

·      Spazi ristretti dove effettuare il montaggio delle strutture di sostegno di impianti e pavimento. La gestione delle interferenze tra i supporti antisismici della pavimentazione e degli altri impianti è condizione presente soprattutto nei corridoi tecnici dove sono convogliati i percorsi di tutti gli impianti; inoltre deve essere tenuta in conto l’integrazione con gli elementi strutturali esistenti (foto 6).

Foto 6- integrazione tra struttura di supporto antisismica, impianti di differente natura e struttura dell’edificio

La complessità del progetto e le necessità di natura tecnica ed organizzativa nonché le tempistiche di realizzazione particolarmente ridotte, hanno trovato nel Sistema Integrato per Pavimento Tecnico studiato da Hilti, la soluzione più idonea rispondente alle necessità di progetto.

Ma vediamo in dettaglio cosa si intende per Sistema Integrato per Pavimento Tecnico e quali sono i vantaggi rispetto ad una soluzione tradizionale.

Il Sistema Integrato per Pavimento Tecnico Hilti (Hilti IFS) è un sistema tecnologico integrato per pavimenti rialzati utilizzato principalmente in ambito industriale (es. data room, control room) ove vi sia la necessità di creare un supporto per la pavimentazione, una struttura portante per quadri elettrici e di controllo dati ed una struttura per le passerelle porta cavi o altri impianti sottostanti al pavimento.

Tradizionalmente il pavimento flottante, i supporti della quadristica ed il supporto degli impianti (vie cavo e tubazioni) sono tre differenti discipline affrontate separatamente; questo modo di procedere porta a realizzare tre differenti strutture di supporto che si ostacolano tra loro rendendo complessa la progettazione e soprattutto la realizzazione.

L'elevata densità di apparecchiature e linee impiantistiche e dei loro supporti comporta una riduzione di spazio rendendo complesso il passaggio degli impianti più ingombranti (passerelle, blindo, condotte). La necessità di realizzare strutture in carpenteria per gli apparecchi più pesanti e/o per rispondere ai requisiti di progetto in termini di resistenza sismica dei supporti comporta la realizzazione di saldature in campo di difficile realizzazione e/o la movimentazione di telai complessi e pesanti con un ulteriore allungamento dei tempi di costruzione; i supporti devono essere ingegnerizzati e realizzati con largo anticipo e modifiche successive al layout del posizionamento degli armadi tecnici o degli impianti risultano così impedite; la struttura di sostegno del pavimento, solitamente con maglia 60 x 60 cm, interferisce con le vie cavi più ingombranti.

Il risultato è una selva di supporti con un bassissimo livello di flessibilità e quindi con un difficile adattamento a necessità future di modifica degli impianti, con spazi limitati, forte rischio di conflitto tra i supporti delle differenti discipline, necessità di un alto livello di coordinamento sia in fase di progetto tra gli ingegneri delle differenti discipline, che in fase di montaggio, dove possono essere coinvolte contemporaneamente in spazi limitati imprese differenti con un alto rischio di sovrapposizione e con tempi e costi che si dilatano.

Ben consci che un sistema tradizionale avrebbe potuto creare difficoltà in termini di tempi e costi in un cantiere così complesso, i tecnici di Site hanno sposato la soluzione Hilti IFS che a differenza delle soluzioni tradizionali propone un sistema tecnologico integrato che racchiude in sé tutte e tre le funzioni (supporto della pavimentazione, delle apparecchiature e degli impianti sottopavimento) (foto 7).

Foto 7- struttura integrata Hilti IFS e confronto con sistemi tradizionali

Il risultato è un sistema di supporto che permette di ridurre di più della metà i tempi di installazione, flessibile, semplice da progettare e da installare, facilmente adattabile, leggero e che necessita del minimo coordinamento.

La progettazione del cable routing non è influenzata dalla griglia rigida dei montanti del tradizionale supporto del pavimento flottante che può essere facilmente gestita con una luce più ampia e un layout flessibile. Questo ottimizza le tempistiche di progettazione riducendo inoltre, nel caso di interferenze, la riprogettazione del layout. Si veda il caso di pozzetti tecnici (es. uscita cavi/ blindosbarra) presenti nell’area da pavimentare che, grazie alla flessibilità offerta dal sistema, risultano di semplice gestione vista la possibilità data dal sistema Hilti IFS di effettuare variazioni in pianta alla regolarità della maglia.

Eventuali modifiche al layout in fase di installazione o manutenzione possono essere facilmente e rapidamente gestite (previa verifica di calcolo) grazie alla modularità del sistema che prevede la reversibilità e il riutilizzo della componentistica. La flessibilità del sistema va incontro anche a future modifiche, integrazioni, revamping degli impianti nel tempo consentendo il riadattamento delle strutture alle sopravvenute necessità.

Il Sistema integrato Hilti IFS offre pertanto una maggiore efficienza in termini di riduzione tempi e costi e maggiore sicurezza grazie ai seguenti vantaggi:

·      Risparmio della manodopera grazie ad una riduzione dei tempi di installazione di almeno il 50%

·      Maggiore flessibilità per il cable tray routing

·      Riduzione dei costi totali di realizzazione sino al 20%                      

·      Efficientamento della gestione dell’intero ciclo del progetto, dalla progettazione, all’installazione, fino alla manutenzione

·      Minore necessità di coordinamento tra tecnici di diverse discipline e riduzione dei tempi di progettazione

Nello specifico per gli ambienti del lotto 3 del Tecnopolo di Bologna i requisiti di progetto sono stati i seguenti:

Definizione dei carichi statici:

- peso proprio del pacchetto di pavimentazione: g1 = 0,60kN/m2;

- peso proprio dei quadri: G1 = 1000kg per un singolo quadro tipo di dimensioni 1200x800mm;

- peso proprio degli impianti elettrici: stimato in base alla dimensione della canalina

canalina di larghezza 500mm → g1 = 0,50kN/m

- peso proprio impianto meccanico:

tubazione DN200 → g1 = 0,65kN/m

- carico di manutenzione/movimentazione quadri: q = 12kN/m2.

Definizione dei carichi sismici:

Per quanto riguarda lo studio delle sollecitazioni sismiche, si è fatto riferimento a:

• Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 17/01/18 - § 7.2.3 e § 7.2.4

• Circolare Applicativa delle nuove tecniche per le costruzioni approvate con il D.M. 17/01/18 - § C7.2.3 e § C7.3.3.2. (foto 8).

Foto 8- la definizione delle azioni sismiche in conformità alle NTC 2018

Nella progettazione si è poi ricorsi ad un fattore di struttura q=2, avendo progettato supporti sismici controventati in entrambe le direzioni grazie all’ancoraggio diretto alla struttura o alla predisposizione di appositi controventi.

È stato considerato il contributo all’azione sismica dato dagli impianti nella loro effettiva posizione, dalla pavimentazione e dal peso complessivo dei quadri, distribuito su tutta la superficie della sala che li contiene.

Il carico di manutenzione/movimentazione dei quadri è stato usato, invece, ai fini del solo dimensionamento statico della struttura e non sismico, trattandosi di operazioni straordinarie o relative alla sola vita iniziale della struttura (fase di costruzione).

Per tutti i locali è stata realizzata una struttura integrata per pavimento tecnico di altezza complessiva 1,10 m con la possibilità di fissarsi a tale quota ai muri perimetrali in cls.

Il concept della struttura Hilti IFS

La struttura principale è composta da un doppio layer di telai e binari in acciaio zincato sendzmir da 20 micron con sezione aperta a forma di U (binari Hilti MQ), adibiti al supporto di passerelle elettriche e camminamenti; i collegamenti e le bullonerie sono previste in materiale zincato a caldo sendzimir da minimo 56 micron, evitando l’utilizzo di binari o componenti con zincatura elettrolitica che potrebbero presentare problemi di rilascio nel tempo di particelle nell’ambiente (foto 9).

Foto 9- la struttura a doppio layer del sistema Hilti IFS

La struttura si articola quindi in un doppio layer costituito da:

- un layer superiore, realizzato in binari longitudinali MQ, disposti a passo 0,60 m, sui quali si poggiano le mattonelle della pavimentazione di dimensioni 0,60 x 0,60 m, supportate da elementi di regolazione per consentire l’allineamento in quota dell’estradosso del pavimento (foto 10);

Foto 10- il layer superiore e la compatibilità con gli accessori per il posizionamento delle mattonelle della pavimentazione

- un layer inferiore, costituito da telai realizzati con un traverso superiore in binario MQ con passo costante dei telai pari ad 1,00 m (eventualmente modificabile in caso di interferenza con gli impianti) ed interasse dei montanti verticali variabile, realizzati pure con binari MQ, con una valore massimo di 0,90 m. La modularità del sistema consente, qualora vi sia interferenza con il percorso degli impianti posizionati sotto al pavimento, di adattare alle necessità locali il passo dei telai e la distanza tra i montanti. Il passo dei montanti è stato infatti valutato, area per area, in modo da non interferire con l’andamento degli impianti (foto 11);

 Foto 11- i telai modulari del layer inferiore

- L’ancoraggio delle strutture a terra ed ai muri perimetrali è previsto con tasselli a vite HUS3-H (foto 12).

Foto 12- le estremità dei telai sono fissate a terra ed ai muri perimetrali con tasselli a vite di facile e rapida installazione

Il sistema Hilti IFS consente quindi di svincolare il passo dei montanti da quello imposto dalle dimensioni delle mattonelle, permettendone l’adattabilità al percorso delle passerelle elettriche e degli altri impianti presenti (foto 13).

Foto 13- la modularità e flessibilità del sistema Hilti IFS consente di adattarsi alle necessità impiantistiche

Le strutture di supporto delle passerelle elettriche consentono la configurazione di più livelli sovrapposti posizionando la quota della passerella dove è necessario realizzando un ripiano con binario MQ fissato ai montanti della struttura principale. (foto 14).Il medesimo sistema di ripiani fissato ai montanti della struttura principale può essere utilizzato per il supporto di tubazioni o altri impianti posizionati al di sotto del piano di calpestio del pavimento.

Foto 14- posizionamento degli impianti a differenti quote nello spazio sotto pavimento

La struttura Hilti IFS è inoltre resa sismo-resistente con i seguenti accorgimenti tecnici finalizzati a garantire l’assorbimento delle azioni orizzontali:

·      Vincolo dei traversi superiori del layer inferiore alle pareti il cls della struttura tramite basi e ancoraggio;

·      Inserimento di controventi longitudinali in corrispondenza dei montanti verticali del layer inferiore tipicamente con passo 7,00 m, adattabile alle esigenze di posizionamento degli impianti (foto 15).

Foto 15- i controventi sismici posizionati in corrispondenza dei montanti dei telai

La struttura modulare consente il montaggio per fasi secondo questo schema:

·      Tracciamento e ancoraggio delle basi al pavimento strutturale esistente

·      Montaggio dei montanti

·      Montaggio dei traversi di sostegno delle passerelle elettriche e degli altri eventuali impianti

·      Posizionamento delle passerelle elettriche e di altri impianti

·      Montaggio dei traversi a chiusura del primo layer

·      Montaggio dei binari del secondo layer

·      Posizionamento delle mattonelle del pavimento rialzato

Questo modo di procedere rende semplice e veloce l’avanzamento dei lavori, senza intralci tra le varie squadre di montaggio, aumentando la sicurezza in cantiere (foto 16).

Foto 16- montaggio della struttura per fasi – aumenta la produttività e la sicurezza

Il progetto dell’intero sistema integrato è stato sviluppato dall’Ufficio Tecnico Hilti utilizzando il software di dimensionamento statico e sismico Hilti Profis Installation in cui si sono simulati i vari telai statici e sismoresistenti secondo le geometrie imposte dai vincoli della struttura dell’edificio e dal posizionamento degli impianti (foto 17 e foto 18)

Foto 17- modello ed esempio di telaio statico

Foto 18- modello ed esempio di telaio sismoresistente

Le verifiche hanno riguardato tutte le componenti costituenti il sistema: binari, piastre di collegamento a terra ed ai muri laterali, collegamenti tra montanti e traversi dei telai costituenti il layer inferiore e collegamenti tra layer inferiore e layer superiore e naturalmente gli ancoraggi alle strutture dell’edificio.

Tutte le strutture sono state modellate anche in BIM da parte dell’Ufficio Tecnico Hilti inserendo i modelli Revit all’interno del modello BIM del progetto rispettando gli interassi statici e sismici di progetto e valutando eventuali incompatibilità con il percorso degli impianti. La progettazione BIM ha permesso una gestione ottimizzata delle successive fasi di montaggio (foto 19, foto 20 e foto 21).

Foto 19- modello BIM delle strutture del pavimento integrato Hilti IFS

Foto 20- modello BIM delle strutture del pavimento integrato Hilti IFS

Foto 21- modello BIM delle strutture del pavimento integrato Hilti IFS

Si ringrazia per la collaborazione la Direzione Tecnica di cantiere di SITE spa ed in particolare ing Massimo Federici ed ing Lucia Pagano ed il team di progetto di Hilti Italia spa ed in particolare i colleghi ing. Lorenzo Mainardi per il calcolo delle strutture e ing. Francys Umbria per la modellazione BIM.

Se desideri approfondire maggiormente il tema dei pavimenti integrati, iscriviti al prossimo live webinar “Sistemi integrati per pavimenti rialzati” che si terrà il giorno 13 Aprile alle ore 14.15.