06 - 2014 | Lo Stadio di Brasilia
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Alla scoperta dello stadio di Brasilia realizzato per i Mondiali di calcio in Sud America

In campo l’ingegneria e l’architettura italiane

dott. ing. Stefania Ferrante*


Lo Stadio Nazionale di Brasilia, meglio noto come il “Mané Garrincha”, sarà uno dei principali stadi per la Coppa del Mondo 2014 e per l’occasione ospiterà sette partite, inclusa la finale per il terzo posto. Il nome è un omaggio alla leggenda del calcio Mané Garrincha che con la nazionale del Brasile vinse la Coppa del Mondo nel 1958 e nel 1962.
Lo stadio preesistente, costruito nel 1974, è stato completamente smantellato e, a seguito dei lavori di espansione, ha aumentato la propria capacità da 42.000 a oltre 70.000 spettatori. Inoltre, grazie al suo nuovo design monumentale e alla sua posizione centrale nella collezione di architettura ultramoderna che fa di Brasilia un patrimonio dell’Unesco, lo Stadio è diventato il nuovo emblema della città.
I lavori di ampliamento/rifacimento sono stati affidati alla società governativa Novacap-Terracap e da questa suddivisi in lotti per i lavori civili mentre la copertura in acciaio attraverso la società brasiliana Entap è stata realizzata dalla Cimolai S.p.A. di Pordenone.

DESCRIZIONE GENERALE DELLA STRUTTURA DI COPERTURA
La singolarità dell’edificio consiste nelle sue 288 colonne alte 46 m che ne circondano l’intero perimetro e su cui appoggia l’anello di compressione in calcestruzzo. Lo stesso anello funziona da supporto per la copertura composta da cavi metallici ed elementi di carpenteria a supporto delle membrane e del policarbonato.
Il concetto strutturale del tetto si basa sul principio della ruota della bicicletta combinato con una struttura di copertura sospesa. La geometria di base del tetto consiste in un cerchio i cui 48 assi radiali in tensione reagiscono come i raggi della ruota della bicicletta tra l’anello di compressione esterno in calcestruzzo e l’anello di trazione interno in cavi.
Lo schema circolare consente la massima ottimizzazione e modularizzazione degli elementi strutturali coinvolti portando a simmetria ed omogeneità le forme.
Le strutture radiali, lunghe oltre 60 metri, sono realizzate da capriate “miste” ovvero strutture in profilato d’acciaio combinate con un sistema di funi pretese. Le funi sono spiroidali chiuse con diametro d=95mm, denominate radial cables, e collegano l’anello di compressione esterno con quello di tensione interno con funzione di cavi portanti su cui, mediante morsetti fusi, sono fissati gli elementi tubolari che vanno a dar corpo alla capriata stessa.
Le capriate si innestano, come detto, al corpo centrale teso, composto da un anello di funi disposto sul livello inferiore, il ring cable, con 8 funi chiuse del diametro d=100 mm ciascuna. Tra una capriata e l’altra, a distanza costante, sono inseriti una serie di elementi metallici, i membrane arches, che oltre a stabilizzare le capriate stesse donano ondulazione all’intera copertura realizzata con membrane in PTFE.
La parte terminale di ciascuna capriata si completa con uno sbalzo di 17,5 m ricoperto con lastre di policarbonato compatto extra chiaro.
La copertura principale dello stadio garantisce la protezione alla totalità degli spalti mentre la parte interna, corrispondente al campo di gioco, è lasciata scoperta ma si prevede l’installazione in futuro di un tetto retrattile.

LA PROGETTAZIONE
Una interessante coincidenza da sottolineare è: tre generazioni di architetti appartenenti alla stessa famiglia hanno preso parte alla progettazione dello stadio Mané Garrincha in tempi diversi. Costruito nei primi anni ‘70, lo stadio è stato progettato da Icaro Castro Mello, architetto e atleta di fama internazionale nonché padre e nonno di quelli che sarebbero divenuti gli autori del nuovo design in occasione della Coppa del Mondo 2014.
A quaranta anni dal primo progetto realizzato da Icaro, spetta infatti ad Eduardo e Vincent Castro Mello raccogliere la sfida e creare il design del nuovo stadio di Brasilia soddisfacendo non solo gli standard FIFA ma anche i nuovi concetti di sostenibilità al punto da ricevere la LEED Platinum, la più alta certificazione di sostenibilità ambientale.
La fase esecutiva è stata sviluppata con la collaborazione fra lo studio di ingegneria tedesco Schlaich Bergermann and Partners (SBP) e gli architetti del gruppo Gerkan Marg and Partners (GMP).
La Cimolai ha sviluppato tutta la ingegneria di dettaglio supportandola con le analisi locali e utilizzando la modellazione ad elementi finiti. Con l’ausilio dei software Bocad e Tekla è stato quindi realizzato un modello tridimensionale della struttura con la definizione di tutti i dettagli per la redazione dei disegni costruttivi.

LA REALIZZAZIONE DELL’OPERA
Uno dei requisiti fondamentali nella realizzazione dello Stadio Nazionale di Brasilia è stata la tolleranza molto ristretta nella fabbricazione da parte della Cimolai di tutti gli elementi di carpenteria metallica componenti la copertura. Al fine, infatti, di consentire valori alti di pretensione del sistema di funi, è stato richiesto che gli elementi in carpenteria metallica venissero fabbricati con tolleranze non usuali se confrontate con quelle usualmente adottate per strutture in acciaio di analoga tipologia. Questa precisione ha consentito di utilizzare al massimo la capacità portante dei cavi e contemporaneamente di evitare effetti secondari.
Per alcuni elementi come le piastre di ancoraggio, a causa dell’entità degli sforzi da trasferire ed ai dettagli di collegamento progettati, è stato richiesto l’utilizzo di acciaio speciale Z25-Z35 con elevata resistenza nella direzione perpendicolare al piano di laminazione.
Il controllo geometrico da parte del sistema di qualità della Cimolai durante la produzione degli elementi principali della capriata ha garantito che non ci fossero inconvenienti nella fase di assiematura a terra e nel successivo posizionamento in quota.

IL MONTAGGIO DELLA COPERTURA
Il montaggio della struttura è avvenuto sostanzialmente in tre fasi principali: il montaggio delle piastre in acciaio in corrispondenza di ciascun punto di ancoraggio dei cavi a ridosso dell’anello di compressione in calcestruzzo armato, il “big lift” ed infine l’assiemaggio e montaggio in quota della copertura.

Nell’agosto del 2012 la posa in opera della prima piastra di ancoraggio ha dato il via al montaggio della copertura. Le differenti logiche di tolleranze tra le opere in c.a. e le strutture metalliche hanno imposto, già in fase di progettazione, accorgimenti tecnici che permettessero la compatibilità e non interferissero con le piccolissime tolleranze della rete di funi chiuse.
Successivamente, con il campo di gioco libero dai mezzi, in preparazione del “Big Lift”, sia nel pitch che su parte delle gradinate è stata stesa la rete di cavi con messa in tensione tramite 48 strand jacks; una volta raggiunti i corretti valori di tensione nel rispetto delle fasi definite dal progettista per assicurare la stabilità strutturale, l’intera rete di cavi ha iniziato a sollevarsi fino alla fase di connessione fra i cavi radiali e le piastre di ancoraggio attraverso i 48 lug plates, vere e proprie cerniere tra i punti fissi di ancoraggio nell’anello di compressione e le funi radiali.
Al termine del big lift il montaggio è proseguito con l’installazione delle capriate, degli elementi di connessione, di controventamento e della struttura a sbalzo a sostegno del policarbonato.
Parallelamente al montaggio delle strutture metalliche secondarie di completamento è iniziata l’installazione delle membrane e del policarbonato. A conclusione si è effettuata l’installazione di tutte le strutture accessorie.
L’opera è stata completata non solo rispettando i vincoli tecnici imposti dal progettista ma anche i tempi ristrettissimi richiesti per garantire lo svolgimento delle attività propedeutiche di collaudo e di allestimento per la partita d’esordio della FIFA Confederations Cup 2013 svoltasi il 15 giugno 2013 tra Brasile e Giappone (e conclusasi con un 3-0 per i padroni di casa).

dott. ing. Stefania Ferrante
*Project Manager
Stadio Nazionale di Brasilia - Cimolai S.p.A.

 

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