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L'Arch_Tec_Lab mostra come la digitalizzazione possa contribuire a metodi di costruzione compatti, privi di emissioni e con un uso rispettoso delle risorse. Sei cattedre dell'ETH di Zurigo hanno unito i loro approcci di ricerca e sviluppato congiuntamente l'edificio innovativo come prototipo.
Il processo di pianificazione e costruzione, in gran parte digitale, in cui sono stati coinvolti architetti, ingegneri civili, tecnici edili e fisici delle costruzioni di sei cattedre dell'Istituto di Tecnologia dell'Architettura dell'ETH di Zurigo, è durato sei anni. Insieme, volevano scoprire come utilizzare le tecnologie digitali e i processi di pianificazione collaborativa per contribuire a un metodo di costruzione più efficiente dal punto di vista delle risorse e della densità spaziale. Hanno creato un laboratorio del mondo reale in cui hanno applicato le loro ultime scoperte in scala 1:1. Il risultato è un nuovo edificio in un'area di confine. Il risultato è un nuovo edificio sul tetto di un parcheggio esistente nel Campus Hönggerberg che incarna la sostenibilità in tutte le sue dimensioni. L'edificio è collegato all'edificio del Dipartimento di Architettura esistente da una passerella.
Con la leggerezza del legno e dell'acciaio
Per poter costruire sulle strutture edilizie esistenti, gli scienziati si sono concentrati sulla tecnologia di costruzione leggera e hanno deliberatamente utilizzato una massa minore. Rispetto ai grattacieli convenzionali, in cui si utilizzano fino a 400 chilogrammi di materiale per metro cubo, la massa media dell'Arch_Tec_Lab è di soli 240 chilogrammi.
Per la struttura del tetto è stato scelto il legno e per lo scheletro del sistema portante l'acciaio, perché questi materiali offrono una rigidità ottimale in rapporto alla loro massa. Inoltre, la struttura in acciaio non ha nuclei o alberi sponsor, il che, da un lato, consente un utilizzo flessibile e, dall'altro, permette di adattare il design degli interni alle mutevoli esigenze.
Tetto in legno robotizzato
Il tetto curvo in legno dell'Arch_Tec_Lab è stato completamente prefabbricato da un unico robot a portale. La base è stata un processo integrato di pianificazione e produzione digitale, sviluppato sotto la guida della cattedra di architettura e fabbricazione digitale con la partecipazione di progettisti specializzati e di Erne come azienda esecutrice. La struttura del tetto, con campate di circa 15 metri, è stata creata da Chi siamo con 48.000 singoli legni squadrati di lunghezza fino a 3,10 metri. 168 travi a traliccio unite in serie, assemblate e inchiodate roboticamente, trasferiscono i carichi in cinque campate su travi d'acciaio e integrano tutta la tecnologia, dalla protezione antincendio all'illuminazione. Senza ulteriori rivestimenti, le capriate finemente strutturate conferiscono alla copertura, che si estende per circa 2.300 metri quadrati, l'aspetto di una forma complessiva che si inarca sui piani superiori in apertura dell'Arch_Tec_Lab con un'elegante ampiezza e una mutevole incidenza della luce.
Gli scienziati dell'ETH volevano utilizzare il minor numero possibile di risorse, e non solo durante la fase di progettazione e costruzione. L'Arch_Tec_Lab deve funzionare senza emissioni anche quando si trasferiscono nell'edificio e vi lavorano. La tecnologia a emissioni zero sviluppata dal 2010 presso l'ETH di Zurigo viene quindi utilizzata nell'edificio. La struttura a due piani dell'edificio contiene 120 cosiddetti airbox, collegati alla rete di anergia del Campus Hönggerberg. Questi airbox forniscono la ventilazione e servono anche a riscaldare e raffreddare l'edificio. Il doppio pavimento ospita la rete di tubature e assicura anche che l'aria entri nelle stanze attraverso le uscite del pavimento grazie a una leggera sovrappressione. Per Ulrich Weidmann, vicepresidente per il personale e le risorse dell'ETH di Zurigo, l'Arch_Tec_Lab è un colpo di fortuna: "Gli scienziati dell'ETH di Zurigo sviluppano innovazioni per risolvere le sfide infrastrutturali. Utilizzando l'Arch_Tec_Lab come esempio, dimostrano che un'edilizia densa e un alto livello di cultura edilizia non si escludono a vicenda. Così facendo, danno un contributo all'uso sostenibile del territorio, di cui ora beneficiamo anche noi dell'ETH".
L'Arch_Tec_Lab è sinonimo di tecnologie all'avanguardia e uso sostenibile delle risorse. (tutte le foto: Andrea Diglas, © ITA/Arch-Tec-Lab AG)
Perseguire un approccio collaborativo
L'approccio collaborativo scelto dagli scienziati nella costruzione dell'Arch_Tec_Lab è qualcosa che vogliono continuare a perseguire intensamente in futuro. Nel nuovo edificio non ci sono uffici individuali, ma spazi comuni per gruppi piccoli e grandi. Il Robotic Fabrication Laboratory al piano terra, avviato e progettato da Gramazio Kohler Research, illustra l'ambizione dell'Arch_Tec_Lab di creare nuovi spazi per esperimenti interdisciplinari nel settore delle costruzioni. Qui, un sistema a portale montato a soffitto consente la realizzazione su larga scala di compiti di costruzione utilizzando quattro robot industriali cooperanti. Il laboratorio di robotica è utilizzato non solo dai ricercatori dell'Istituto di Tecnologia dell'Architettura, ma anche da quelli del Centro Nazionale di Competenza in Ricerca sulla Fabbricazione Digitale. È stato realizzato in stretta collaborazione con le aziende ABB e Güdel.
Per Sacha Menz, padre spirituale dell'Arch_Tec_Lab e direttore dell'Istituto di Tecnologia dell'Architettura, l'edificio è la visione realizzata di una tecnologia costruttiva futura, ma anche di un nuovo tipo di collaborazione: "L'Arch_Tec_Lab è al servizio della ricerca nel settore delle costruzioni, che non può avvenire a porte chiuse. Speriamo in una collaborazione interdisciplinare più intensa all'interno dell'istituto e in impulsi di ricerca che vadano oltre le singole discipline".
Molte delle domande poste nell'Arch_Tec_Lab sono lontane dall'avere una risposta definitiva, e non sono volutamente destinate ad averla. Infatti, l'Arch_Tec_Lab si considera un vero e proprio laboratorio in cui i ricercatori e i loro studenti affrontano costantemente nuove domande e testano soluzioni sul campo. Le conoscenze acquisite sono destinate a portare benefici all'industria delle costruzioni e, in ultima analisi, alla società.