Dubai: mega grattacieli, vento e vetri

Vetro e mega grattacieli rappresentano un binomio fondamentale. 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 – come  Burj Khalifa di Dubai – sono altrettanto importanti in termini di prestazioni quanto l’acciaio e il cemento che la compongono.

In prossimità del suolo, infatti, il vento è ostacolato dagli alberi e dalle altre costruzioni. Ma quando si raggiungono altezze vertiginose, questi intralci scompaiono. I mega grattacieli si trovano 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 una climatizzazione costante, anche durante i mesi più freddi dell’anno. La climatizzazione rappresenta il costo energetico più notevole di questo tipo di edificio. I mega-grattacieli costituiscono una sfida unica: non solo possiedono una massa di calore interno molto elevata, ma una grande porzione della loro struttura supera in altezza quella degli altri edifici, lasciandoli senza protezione di fronte 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 occupanti della struttura.

L’ambiente circostante di un edificio torreggiante – e nel caso della Burj Khalifa e della Jeddah Tower, un clima locale desertico – è un fattore importante da prendere in considerazione. Infatti, questa zona, ad esempio un paesaggio collinare o altri edifici, assorbe in realtà gran parte del calore intenso durante il giorno, ma continua ad irradiarlo o ad 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 ad esempio 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 quanto il vetro basso emissivo sia diffuso nel Medio Oriente e perché il suo utilizzo è 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.

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’uso di un vetro basso emissivo come lastra di vetro interna può contribuire ad impedire il trasferimento del freddo dall’interno dell’edificio alla lastra di vetro esterna. Inoltre, un trattamento termico (tempera o indurimento completo) rende il vetro fino a 5 volte più resistente a estremi carichi di vento e sbalzi di temperatura. 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.

Il progetto della Burj Khalifa ad esempio ha posto anche un’altra sfida: affrontare gli sbalzi di temperatura tra la fase di produzione delle vetrate isolanti, avvenuta a gennaio, con una temperatura di 26°C, e la fase di installazione delle medesime, in loco a Dubai nel mese di agosto sotto 48°C. Calcolando lo stress termico e la deflessione delle vetrate isolanti, i tecnici di Guardian Glass hanno potuto determinare gli spessori da applicare ai vari pannelli di vetro a seconda delle loro rispettive altezze di installazione sull’edificio.

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 la Burj Khalifa, la facciata vetrata è stata concepita per resistere a carichi di vento di fino ai 250 km/h. Come accennato in precedenza, le vetrature della Jeddah Tower sono state progettate per resistere ad 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.