Le tensostrutture

Testo di Enrico Sicignano
 
La tensostruttura è un sistema statico-resistente composto da elementi sottili (funi o membrane) sollecitati unicamente da uno sforzo di trazione con il quale ottenere il comportamento stabile e resistente della struttura. Impiegate soprattutto nelle grandi coperture, si propongono come strutture molto leggere e in caso di deformabilità, per effetto di carichi asimmetrici, non si determinano effetti pericolosi. La scelta di ogni possibile configurazione, con questo sistema statico-resistente, è molto ampia e si presta per ottenere suggestivi effetti architettonici. Le tensostrutture si possono suddividere in due categorie: strutture con funi e strutture con membrane. Le prime a loro volta si suddividono in strutture strallate, sistemi sospesi, travi e reti di funi.

Risalgono agli anni intorno alla metà del secolo diciannovesimo le prime esperienze di coperture sospese con l'uso degli stralli. Nella Rotonde des Panoramas, del 1839, e nella Galérie des Machines, del 1867, rispettivamente di J.I. Hittorf e di J. B. Krantz, l'impiego degli stralli è riscontrato, nel primo caso, con l'applicazione di una sospensione a sviluppo radiale che parte da un anello centrale per concludersi all'apice di puntoni metallici perimetrali mentre, nel secondo, lo schema statico ricorda quello dei ponti strallati con la copertura di luce libera ottenuta mediante archi metallici il cui momento di rotazione è eliminato, appunto, da una coppia di stralli. Il sistema costruttivo prevede l'impiego di elementi lineari soggetti a soli sforzi di trazione, prevedendo il caso dello schema detto a sospensione diretta (serie di stralli sorretti da antenne intermedie che sostengono l'impalcato) o indiretta (la struttura portante è costituita da tiranti d'acciaio che sospesi tra puntoni assumono la tipica configurazione della funicolare dei carichi sostenendo l'impalcato tramite una serie di pendoli) oppure a sospensione integrale (di particolare interesse per il nostro studio) che prevede una conformazione a maglia sospesa, composta da membrane - sistemi reticolari di funi - ancorate tramite supporti verticali. Il sistema strallato si presta ottimamente per quelle costruzioni che richiedono la copertura di vaste aree con il minor numero di appoggi, come le aviorimesse il cui requisito fondamentale è disporre di spazio completamente libero per il movimento dei velivoli.

Tra le svariate applicazioni dell'uso degli stralli - i quali, rammentiamo, trovano il maggiore impiego nella costruzione di ponti - quelle  riguardanti la realizzazione di grandi coperture ha dato notevoli contributi. L'ing. Guido Fiorini, attivo negli anni Trenta, fu incaricato di progettare, nel periodo 1933-34, su richiesta del Ministero dell'Aeronautica, un'aviorimessa metallica dotata di grande luce per l'aeroporto di Milano Linate. Venne concepita una struttura 'resistente a trazione'. Nella relazione tecnica, di corredo alle tavole esecutive del progetto, Fiorini sottolineava la razionalità del sistema a sospensione che tuttavia venne accantonato per scegliere quello dell'arch. Duilio Torres, poi realizzato, che nel rispetto delle dimensioni indicate dalla stazione appaltante - una luce libera di 120 metri - prevedeva una doppia travatura ad arco. Tra gli esempi che utilizzano questa particolare struttura statico-resistente citiamo la copertura del Mercato dei Fiori a Pescia, (Cfr.: scheda Savioli), l'Air Terminal della Pan Am di New York e l'ampliamento dell'aeroporto di Marsiglia, realizzato nel 1992, dall'arch. R. Rogers. Si tratta di un sistema tridimensionale, in acciaio, a pianta centrale, una sorta di ombrello sospeso ad otto stralli, vincolati sia all'estremità di un pilastro, posto nel centro, che ad un sottostante anello perimetrale. Nelle infrastrutture dove il sistema delle funi è sospeso, queste non presentano una configurazione rettilinea ma quella determinata dalla distribuzione dei carichi. A seconda della disposizione del carico la struttura può considerare due differenti sistemi di collocazione del manto di copertura, sul lato inferiore e su quello superiore delle funi. Nel primo caso la copertura si disporrà appesa alle funi portanti mediante tiranti verticali, come nei ponti sospesi. Un notevole esempio dell'impiego di questa tipologia è offerto dalla Cartiera Burgo di Mantova, di P. L. Nervi. Nel secondo caso la copertura è appoggiata alle funi che si possono disporre in vari modi. Esaminando le coperture realizzate con travi di funi disposte parallelamente o radialmente, in queste viene sfruttata una pretensione iniziale che irrigidisce la struttura. La pretensione si ottiene con l'impiego di funi stabilizzanti, con curvatura rivolta verso il basso, che si aggiungono a quelle portanti con curvatura rivolta verso l'alto.

Una tensostruttura può assumere diverse forme, tra le quali quelle circolari ed ellittiche. Solitamente, per quelle circolari, i componenti essenziali sono due grandi anelli, esterno ed interno, connessi da una serie di cavi radiali. L'anello interno è posto ad una quota inferiore rispetto a quello esterno. La copertura, in cemento armato, è formata da tegoloni, di modesto spessore, disposti normalmente ai cavi. Il peso della copertura spinge l'anello inferiore verso l'esterno sottoponendolo a trazione mentre l'anello maggiore lavora a compressione. Un interessante esempio di tensostruttura, detta a ruota di bicicletta, è rappresentato dal Palazzo dello Sport-Esposizioni di Genova[1]. La copertura dell'edificio, dal diametro di 68 metri, è concepita come una grande ruota di bicicletta realizzata con doppio ordito di funi pretese in acciaio, ancorate ad un anello di bordo in calcestruzzo. 'Il manto è eseguito interamente in poliestere rinforzato mediante tegoloni lunghi 28 metri, aventi la sezione di una catenaria con opportuni risvolti per essere adagiati sulle funi superiori alle quali sono rigidamente collegati. La parte centrale è pure in poliestere rinforzato, ma a spicchi ondulati con onda di passo variabile. Pure in poliestere rinforzato, di tipo normale, è la copertura di buona parte dell'anello esterno, per illuminare i solai intermedi e rendere disponibile la parte esterna per gli stands'[2]. Per le coperture ellittiche, eliminando l'anello centrale, si possono disporre tessiture di cavi opposte e intersecatesi tra loro. Il rapporto e la distanza dei fuochi determinano l'eccentricità e da questa, quindi, gli effetti spaziali della visione interna. A queste coperture con la struttura del bordo rigido si aggiungono quelle costituite da reti di funi dalla libera forma creando, in tal modo, immagini architettoniche altamente suggestive. Tra gli esempi, notevole fu la copertura del Parco Olimpico di Monaco. Le tensostrutture a rete libera sostituiscono il sistema rigido di bordo con funi e palificazioni sistemate anche all'interno della copertura.

Le strutture a membrana si richiamano alle precedenti tessiture a funi sospese considerando che la membrana non è altro che una rete formata da sottilissime funi. Per la concezione statica l'accostamento al comportamento della tenda è ampiamente giustificato. E' possibile realizzare delle tensostrutture in cui la membrana assolve contemporaneamente ai compiti di supporto portante e di copertura. Per complessi edilizi molto impegnativi, si è ricorso all'uso di membrane metalliche formate dall'intrecciarsi di sottilissime lamine in acciaio o in alluminio. Per quanto riguarda l'impiego di membrane in materiale sintetico, come le fibre di vetro o il poliestere rivestito di PVC, è da rilevare il loro diffusissimo impiego per le elevate caratteristiche tecnico-prestazionali. Nell'ambito delle diverse categorie che si richiamano ai principi della tensostruttura, numerosi sono i casi nei quali esse vengono congiuntamente applicate, utilizzando, ad esempio, stralli e membrane. Un episodio recente è fornito dal Millennium Dome di Greenwich, dell'arch. R. Rogers, una immensa cupola di tessuto sorretta da stralli che ha salutato l'avvento del nuovo millennio.

Note
[1] Cfr.: AA.VV., Palazzo Sport-Esposizioni a Genova, in 'L'Architettura, cronache e storia', n. 105, luglio 1964.
[2] Ibidem.