La progettazione di uno stadio con struttura a guscio attraverso metodi di form-finding

Football Stadia are undergoing a structural and functional evolution changing from simple venues for supporters, supposed to be active only during matchdays, to modern buildings designed to be used and lived 7 days per week and studied to host several types of events, not necessarily sport-related ones. The more and more urgent need of mitigating environmental impact of any human activity and of building structures which are sustainable not only from the environmental point of view also from the economic and social ones identifies the modern stadium as a warm but performant facility, versatile but at the same time highly identifying and iconic. The most famous football places, the ones that have overcome time challenge, are those which have been able to become an icon more than a simple place. Going deeper into this aspect this study has as objective to explore a possible designing solution for the creation of a “light” stadium, with low need of material, characterized by a sinuous profile, made by a structural scheme composed of a unique shell working in compression. In order to find an optimal configuration of shell from the structural point of view a method of Form-Finding, the Surface Stress Density Method (SSDM), has been used. Originally it was developed as a method of Form-Finding for designing membranes working in tension but in this work its extension to the case of shells working in compression has been developed. In addition, the possibility of considering a mixed system formed by shells working with beams is explored. Several types of possible constructing solutions are presented for the design of a stadium through the application of SSDM, analysing for each of them the principal positive aspects and criticism to be considered. In conclusion, some remarks related to the static interpretation are given, with particular attention to possible instability and construction-site problems.

Gli stadi di calcio stanno vivendo un’evoluzione strutturale e funzionale. Da semplice “contenitore” di tifosi, attivo solo la domenica in occasione delle partite, società sportive, architetti, ingegneri, enti comunali, sono alla ricerca di impianti pensati per vivere 7 giorni su 7, vocati sempre più alla multidisciplinarietà e non soltanto in campo sportivo. Le esigenze sempre più evidenti di mitigare gli impatti ambientali e di costruire strutture sostenibili anche dal punto di vista economico e sociale identificano lo stadio moderno come un impianto accogliente ma performante, versatile ma anche fortemente identificativo e iconico. I grandi impianti, quelli che sopravvivono alla prova del tempo, sono quelli che da semplice luogo, hanno saputo diventare “icona”. Approfondendo tale aspetto questo studio si prefigura come obiettivo quello di esplorare una possibile soluzione progettuale per la realizzazione di uno stadio “leggero”, con basso impiego di materiali, dal profilo sinuoso, attraverso l’utilizzo di uno schema strutturale a guscio unico interamente lavorante a compressione. Per trovare la configurazione di guscio più performante dal punto di vista strutturale si è ricorsi all’utilizzo di un metodo di Form-Finding, il Surface Stress Density Method (SSDM). Originariamente progettato come metodo di Form-Finding per la ricerca di forma di membrane a trazione, in questo lavoro è stato sviluppato nel suo adattamento per il caso di gusci soggetti prevalentemente a sforzi di compressione. In seguito è stata analizzata la possibilità di introdurre un sistema misto, nel caso a trazione di membrane con cavi e nel caso a compressione di guscio con travi. Sono presentate diverse tipologie di possibili soluzioni progettuali per la creazione di uno stadio attraverso applicazione del SSDM, analizzando per ciascuna i principali aspetti positivi e le possibili criticità da considerare. In conclusione, vengono fornite alcune considerazioni legate all’interpretazione statica del risultato, con particolare attenzione a possibili problematiche di instabilità e di carattere costruttivo.