La Wangen Tower è la prima struttura multilivello e scalabile a utilizzare componenti strutturali in legno autoformati. La progettazione e la costruzione della torre si basano sulla ricerca del Cluster of Excellence "Integrative Computational Design and Construction for Architecture" (IntCDC) dell'Università di Stoccarda. La torre è stata creata come punto di riferimento architettonico e come struttura pionieristica in legno per la Landesgartenschau 2024 (questa mostra orticola annuale su larga scala si svolge in diverse regioni della Germania - l'edizione 2024 è nell'Allgäu occidentale).
La torre di Wangen collega il sito del Landesgartenschau nella valle di Argen con il paesaggio circostante. Al piano terra, i tre ingressi della torre si sviluppano tra le superfici in legno in tre direzioni, creando uno spazio invitante per le menti curiose. All'interno, quando i visitatori salgono i 113 gradini di una scala a chiocciola in acciaio, c'è una connessione sensoriale con la materialità della costruzione in legno della torre. Sulla piattaforma panoramica - una struttura in acciaio con pannelli di vetro - i visitatori possono ammirare la città medievale di Wangen im Allgäu, la valle dell'Argen e le Alpi.
Una struttura in legno all'avanguardia
La torre, alta 23 metri, comprende dodici lunghi segmenti strutturali, ognuno dei quali è costituito da tre singoli elementi in legno lamellare incrociato (CLT). Questi elementi sono stati lavorati con macchine a controllo numerico a 5 assi, per una maggiore accuratezza e precisione, e sono stati uniti con un giunto di giunzione monomateriale di nuova concezione. Questo permette di "trasmettere le forze in tutte le direzioni, creando elementi CLT continui e mantenendo costanti le dimensioni della sezione trasversale", spiega IntCDC.
La forma elicoidale della torre e la curvatura delle sue superfici in CLT creano un'inedita struttura in legno a superficie attiva, in grado di resistere ai carichi orizzontali del vento. "La curvatura conferisce ulteriore rigidità alla superficie in legno, simile a una lastra ondulata", spiega IntCDC. "La spina dorsale centrale della scala sostiene i carichi verticali vivi [il peso delle persone] sui gradini ed evidenzia con eleganza la precisa distribuzione del carico tra i vari componenti strutturali rastremandosi alla base".
Progettazione computazionale
La Wangen Tower è un edificio di ricerca permanente la cui progettazione e costruzione è stata determinata da strategie di progettazione computazionale utilizzate per integrare il comportamento dei materiali e i vincoli di fabbricazione. Il professor Jan Knippers, direttore dell'Istituto di strutture edilizie e progettazione strutturale dell'Università di Stoccarda, spiega: "L'innovazione nelle costruzioni in legno è resa possibile da un approccio integrativo alla ricerca scientifica, alla progettazione computazionale informata sui materiali, alla fabbricazione digitale e all'artigianato esperto". La Wangen Tower è stata progettata, certificata e costruita nell'arco di un anno. Una meticolosa prefabbricazione, con una precisione millimetrica e dettagli di connessione in legno fresati a CNC, ha garantito il completamento dell'assemblaggio in loco della torre in soli tre giorni.
Legno autoformato
I componenti in legno curvato della Wangen Tower si basano sulla produzione su larga scala e autoformante che deriva dal ritiro del legno indotto dall'umidità. "In genere, il ritiro e la deformazione indotti dall'umidità sono considerati indesiderabili nelle costruzioni in legno", spiega IntCDC. "Tuttavia, ispirandosi a esempi biologici, come il cono dell'abete rosso che reagisce al cambiamento dei livelli di umidità ambientale con un cambiamento di forma delle sue scaglie, è possibile applicare principi simili per controllare l'autoformazione dei componenti in legno curvo." Gli elementi in legno curvo della torre derivano da una curvatura target predeterminata a livello computazionale, guidata dal ritiro caratteristico del legno durante un processo di essiccazione industriale standard.
Elementi autoformati in preparazione all'incollaggio del CLT:
Incollaggio con pressa a vite del giunto di sovrapposizione tra i componenti in CLT:
Un segmento grezzo completo della torre:
Pre-installazione della facciata in larice:
I segmenti della torre sono protetti da una copertura pronta per il trasporto:
Una coppia di segmenti di torre trasportati in cantiere:
I componenti in CLT autoformati della torre sono realizzati con abete rosso di provenienza locale. L'IntCDC spiega il processo di automodellazione:
"Le lastre bilayer automodellanti sono progettate e prodotte come pannelli piatti, ciascuno composto da uno strato 'attivo' di 30 millimetri di spessore e da uno strato 'restrittivo' incrociato di 10 millimetri di spessore. Le tavole di legno vengono lavorate dopo una leggera essiccazione all'aria e lo strato "attivo", con un contenuto di umidità più elevato, viene laminato sullo strato restrittivo in una pressa piatta sotto vuoto.
Dopo la laminazione, le lastre piane vengono sottoposte a un processo di essiccazione controllata in forno, in cui lo strato attivo si restringe perpendicolarmente alla direzione delle fibre delle tavole, modellando efficacemente i pannelli nella forma curva prevista.
Tre lastre bilayer autoformate e uno strato di bloccaggio piegato elasticamente di 10 millimetri di spessore vengono impilati e laminati per creare un pannello CLT finale, dimensionalmente stabile e accuratamente curvato, di 130 millimetri di spessore".
Montaggio
I dodici lunghi segmenti strutturali sono stati preassemblati in gruppi di due, riducendo così i tempi di costruzione in loco (a tre giorni). I connettori in acciaio (tra la struttura in CLT e la scala) e la maggior parte dei 168 pannelli in larice della facciata, realizzati singolarmente, sono stati premontati in fabbrica. I componenti della torre sono stati installati in loco su una fondazione poco profonda realizzata in calcestruzzo riciclato con cemento a riduzione di CO2. La scala a chiocciola e la piattaforma panoramica sono state inserite nella torre dall'alto.
Realizzazione in loco delle prime due coppie di segmenti di torre:
Costruzione della struttura portante in CLT della Wangen Tower:
Installazione della piattaforma panoramica:
"L'espressione distintiva dell'esclusiva struttura in legno della torre è una testimonianza delle possibilità progettuali latenti nell'architettura in legno naturalmente rinnovabile, di provenienza locale, prodotta a livello regionale ed efficiente dal punto di vista delle risorse", afferma il professor Achim Menges, direttore del Cluster of Excellence IntCDC.
Dettagli della torre di Wangen
Altezza: circa 23 metri (75 piedi)
Impronta: 50 metri quadrati (538 piedi quadrati)
Diametro della torre panoramica: 5,6 metri (18 piedi)
Fondazione: calcestruzzo riciclato con cemento a ridotto contenuto di CO2
Struttura in legno: dodici pannelli curvi in CLT con uno spessore di 130 millimetri e una superficie totale di 360 metri quadrati (3.875 piedi quadrati)
Scala: scala a chiocciola in acciaio zincato a caldo con 113 gradini
Piattaforma panoramica: struttura in acciaio zincato a caldo con pannelli in vetro
Partner del progetto
Cluster di eccellenza IntCDC - Integrative Computational Design and Construction for Architecture, Università di Stoccarda
Istituto per la progettazione e la costruzione computazionale (ICD): Prof. Achim Menges, Martin Alvarez, Monika Göbel, Laura Kiesewetter, David Stieler e Dr. Dylan Wood, con il supporto di Gonzalo Muñoz Guerrero, Alina Turean e Aaron Wagner.
Istituto di strutture edilizie e progettazione strutturale (ITKE): Prof. Dr. Jan Knippers e Gregor Neubauer
Blumer-Lehmann AG: Katharina Lehmann, David Riggenbach e Jan Gantenbein
Biedenkapp Stahlbau GmbH: Markus Reischmann e Frank Jahr
Città di Wangen im Allgäu - Landesgartenschau Wangen im Allgäu 2024 GmbH
