Sfide tecniche con il vetro usato nella costruzione di mega-grattacieli

Spesso, le funzioni tecniche del vetro destinato alla costruzione di mega-grattacieli (ovvero edifici che superano i 600 metri di altezza) sono date per scontate. Eppure, le vetrature altamente resistenti usate in questo tipo di struttura – quali il Burj Khalifa di Dubai – sono altrettanto importanti in termini di prestazioni quanto l’acciaio e il cemento che le compongono.

Molte sono le sfide affrontate dai mega-grattacieli, in particolare i carichi di vento, le differenze di quota, di temperatura e la condensa.

In prossimità del suolo, il vento è ostacolato dagli alberi e dalle altre costruzioni. Ma quando si raggiungono altezze vertiginose, questi intralci scompaiono. Un grattacielo si trova allora a dover affrontare la forza massima e non ostacolata del vento.

La luce e il calore sono fattori altrettanto importanti da considerare. Gli edifici torreggianti, per via dell’immensa massa di calore interno che accumulano, necessitano di una climatizzazione costante, anche durante i mesi più freddi dell’anno. La climatizzazione rappresenta il costo energetico più alto da sostenere in questo tipo di edificio. I mega-grattacieli rappresentano una sfida unica: non solo hanno un’elevata massa termica interna, ma una percentuale molto elevata delle loro dimensioni complessive si trova al di sopra degli edifici vicini, quindi è direttamente esposta al sole. Inoltre, la maggior parte si trova in regioni desertiche del Medio Oriente, dell’Africa e dell’Asia Sud-Orientale.

Per complicare ulteriormente lo scenario, i mega-grattacieli sono quasi interamente rivestiti di vetro e privilegiano grandi e larghe vetrate che offrono viste interamente libere da ogni ostacolo. Si deve quindi fare in modo che queste immense lastre di vetro offrano non solo una resistenza estremamente elevata contro il vento forte, ma vengano anche concepite per compensare l’enorme quantità di luce che penetra nell’edificio per assicurare benessere e comfort agli ospiti della struttura.

Sfide specifiche dei mega-grattacieli

L’ambiente circostante

L’ambiente circostante di un edificio torreggiante – e nel caso del Burj Khalifa e della Jeddah Tower, un clima locale desertico – è un fattore importante da prendere in considerazione. Infatti, l’area circostante l’edificio, come ad esempio un paesaggio collinare o la presenza di altri edifici, assorbe in realtà gran parte del calore durante il giorno, per poi irradiarlo o emetterlo nell’ambiente circostante durante la notte. Il vetro basso emissivo (Low-E) contribuisce a riflettere questa radiazione a onde lunghe e a minimizzarne la trasmissione. L’uso di un tale vetro, come Guardian SunGuard Neutral 60, costituisce una delle scelte migliori per questo genere di applicazione.

Il clima locale nelle regioni calde, umide e desertiche, con temperature diurne che possono raggiungere i 50 °C, rappresenta una sfida reale per il vetro sia in termini di stress termico e di deflessione, che di potenziali problematiche di condensa.

Generalmente, non ci si rende conto di quanto il vetro basso emissivo sia diffuso nel Medio Oriente e perché il suo utilizzo risulti necessario. Si pensa abitualmente che l’uso di questo tipo di vetro sia riservato ai climi freddi e spesso si tende a non considerare il concetto di ostruzione e riflessione del calore indiretto nei periodi diurni e notturni.

Condensa

Nei mega-grattacieli si presenta sempre il rischio di condensa sui pannelli di vetro esterni (lato esterno). Tale effetto è dovuto alla differenza di temperatura fra la parte esterna della costruzione (molto calda e umida durante l’estate) e la temperatura interna (raffreddata dalla climatizzazione).

L’utilizzo di un vetro basso emissivo nelle lastre interne può aiutare a prevenire la dispersione termica dall’interno dell’edificio verso il pannello esterno, mentre il trattamento termico (temprato o indurito termicamente) rende il vetro fino a 5 volte più resistente a intensi carichi di vento e sbalzi estremi di temperatura.

Differenze di quota

La differenza di quota fra la cima e la base di un mega-grattacielo, nonché lo sbalzo di temperatura che ne deriva, può causare problemi di deflessione della vetrata isolante indotti dalla differenza di pressione.

Nel progetto del Burj Khalifa, si è presentata anche la sfida della differenza tra le temperature di produzione e di installazione delle vetrate isolanti, che sono state prodotte a gennaio con una temperatura di 26 °C, e poi installate in loco a Dubai ad agosto, quando la temperatura era di 48 °C. I calcoli di stress e deformazione delle vetrate isolanti hanno consentito ai nostri tecnici esperti di Guardian Glass di contribuire a definire i giusti spessori del vetro adatti alle diverse altezze di installazione lungo tutto l’edificio.

Vento

Per via della sua altezza notevole, un mega-grattacielo è esposto a carichi di vento estremamente alti. Se la forma dinamica della costruzione è concepita per ridurre il carico strutturale dovuto alla generazione di vortici, lo spessore del vetro ha un’importanza capitale. Per il Burj Khalifa, la facciata in vetro è stata concepita per resistere a carichi di vento di fino a 250 km/h. Come accennato in precedenza, le vetrate della Jeddah Tower sono state progettate per resistere a un raggio di oscillazione di 2,5 m senza rottura o perdita. Lo spessore del vetro usato dipende dall’altezza della costruzione sulla quale viene installato. Fondamentale anche il trattamento termico del vetro (temprato o indurito termicamente) che lo rende fino a 5 volte più resistente a intensi carichi di vento e sbalzi estremi di temperatura.

Se hai domande sull’uso del vetro nel tuo prossimo progetto, qualunque sia la sua dimensione e posizione, saremo lieti di aiutarti.