Come furono costruite le Torri Gemelle e cosa c’è oggi al loro posto

Progettate e realizzate a New York negli anni '60-'70, le Torri Gemelle furono un simbolo caratterizzato da elementi di innovazione e coraggio. Oggigiorno, si associano principalmente a commemorazione, ricordo e dolore. Infatti, la storia solitamente racconta i tragici eventi associati all'11 settembre 2001. Tuttavia, diversi di noi ricorderanno l'impatto che queste strutture hanno avuto sul mondo prima che la storia, tristemente, si scrivesse come è noto. In questo articolo ricorderemo il simbolo prima della tragedia, mettendo in risalto le peculiarità della progettazione architettonica e strutturale dietro una delle più grandi realizzazioni americane degli anni '70.

La genesi delle Torri e del WTC

Appartenenti a un complesso di edifici commerciali ben più ampio – il World Trade Center, WTC, formato da ben sette edifici – le Torri Gemelle rappresentarono i due grattacieli dominanti lo skyline della New York City degli anni '70. Con ben 110 piani, le due torri erano in grado di raggruppare – per motivi lavorativi differenti – ben 130 mila persone! Rappresentavano il nuovo cuore finanziario/commerciale della Grande Mela. Non a caso, la letterale traduzione di World Trade Center è Centro di Commercio Mondiale. Al tempo di costruzione, le torri avevano il primato di grattacieli più alti al mondo, rispettivamente con 417 m (WTC 1) e 415 m (WTC 2). Un importante traguardo di ingegneria strutturale, sebbene mantenuto per pochi anni dal completamento dei lavori. Infatti, nel 1973, il titolo passerà alla Willis Tower di Chicago, che lo manterrà fino al 1998.

L'architettura delle facciate

A differenza delle tipiche idee dell'epoca, il concept dietro l'architettura delle facciate delle Torri Gemelle era piuttosto singolare. L'Architetto incaricato alla progettazione, Minoru Yamasaki, stravolge l'approccio ordinario, prevalentemente caratterizzato dalla realizzazione di spazi esterni con ampie vetrate e colonne distanti tra loro. Al suo posto, concepisce delle facciate piene zeppe di acciaio e con pochi spazi liberi (46 cm) per la vista del panorama. Yamasaki voleva che i futuri occupanti del grattacielo si sentissero al sicuro al suo interno guardando attraverso le finestre, date le importanti altezze del caso. In effetti, lui stesso pare avesse paura delle altezze!

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Capiamo come l’elevata temperatura dell’acciaio ha portato al crollo delle Torri Gemelle

Il concept strutturale

L'idea di Yamasaki ben si presta alla realizzazione di una struttura con schema resistente a tubo: pensiamo all'edificio come un grosso cilindro verticale (un tubo, per l'appunto) che "trasforma" il suo peso e le forze orizzontali (ad esempio il vento) in reazioni verticali di compressione e trazione negli elementi perimetrali (qui in basso uno schema in pianta e vista laterale). Queste reazioni sono "piccole" ai piani alti e crescono mano a mano che si scende. Di conseguenza, gli elementi in acciaio utilizzati possono seguire facilmente il flusso dei carichi dai piani più alti a quelli più bassi. Ne è dimostrazione il fatto che il loro spessore partiva da un minimo di 6 mm (ai piani alti) fino ad un massimo di 76 mm (ai piani bassi). Con esso, anche la resistenza dell'acciaio utilizzata cresceva da un minimo tipico di un acciaio "ordinario" fino a quasi triplicare ai piani inferiori. Curiosità: sono stati utilizzati dieci tipologie di acciai differenti a tal proposito!

Per garantire assenza di colonne intermedie negli spazi interni, gli impalcati dell'edificio erano sorretti da un sistema misto acciaio-calcestruzzo formato principalmente da tre elementi: travature reticolari in acciaio, lamiera di acciaio poggiante sulle travature e getto di riempimento/completamento in cemento armato. Vediamo brevemente di cosa si tratta.

La lamiera e il calcestruzzo formano il piano di solaio e scaricano il peso agente sulle travature reticolari. Queste, ripartiscono il carico tra le colonne perimetrali e il nucleo centrale. Non solo: l'uso di travature reticolari permette di avere più distanza tra le colonne rispetto all'uso di semplici travi (circa 20 m nel caso specifico), garantendo così l'assenza di supporti intermedi. Nel suo complesso, il sistema di impalcato collegava le colonne perimetrali tra loro, rendendole complessivamente stabili. Il nucleo centrale, composto da colonne in acciaio, garantiva capacità portante principalmente per carichi verticali, pur mantenendo la capacità di sorreggere un eventuale aggravio di azioni orizzontali.

I problemi generati dal vento

Date le elevate altezze in gioco, gli effetti strutturali indotti dalle pressioni del vento non passarono inosservati nella progettazione delle torri stesse. Fu necessario, in fase progettuale, una previsione di dettaglio della risposta strutturale attesa sotto forti venti. In particolare, gli ingegneri eseguirono differenti test in scala (attraverso l'utilizzo della galleria del vento) per capire, ad esempio, quali fossero gli spostamenti orizzontali attesi sull'edificio. La presenza di spostamenti e vibrazioni eccessive della struttura rappresentano alcuni degli effetti indiretti del vento sul benessere fisiologico degli occupanti. Per eliminare questa problematica, venne progettata una distribuzione di più di 10000 smorzatori visco-elastici, alloggiati in corrispondenza delle estremità delle travature reticolari di impalcato e collegati da queste direttamente alle colonne perimetrali. Gli smorzatori garantivano assorbimento dell'energia generata dalle azioni da vento: la struttura non accumulava energia elastica e riduceva conseguentemente le sue deformazioni.

Le insidie del fiume Hudson nel progetto delle fondazioni

L'isola di Manhattan è principalmente formata da terreni con un consistente strato roccioso affiorante (chiamato Manhattan schist), ideale per ergere importanti grattacieli. Nello specifico sito di progetto, tuttavia, tale strato roccioso non è così superficiale e richiede un importante scavo per arrivare ad un consono piano di posa delle fondazioni. Gli ingegneri devono quindi studiare un modo per evitare che, durante lo scavo, l'acqua del fiume Hudson nelle vicinanze non allaghi il sito. Per fare ciò, si utilizzò per la prima volta negli Stati Uniti la tecnica costruttiva slurry-wall, oggi largamente utilizzata per la costruzione di paratie. Questa consiste nell'utilizzo di un particolare fango in grado di impermeabilizzare e stabilizzare le pareti di un foro nel terreno, nell'attesa del getto del calcestruzzo che fungerà da sostegno definitivo. Il progetto quindi comportò la creazione di un'enorme "vasca da bagno" (la cosiddetta bathtub) a protezione dello scavo nelle fasi di costruzione delle fondazioni e dell'edificio nel suo complesso.

Cosa c'è oggi al posto delle Torri Gemelle

Gli eventi dell'11 settembre, che provocarono il collasso delle Torri a causa dell'attentato terroristico, aprirono uno scenario commemorativo di risonanza mondiale. A ricordo dell'accaduto, il nuovo progetto di ricostruzione dell'area vede la presenza di una scultura commemorativa riproducente, mediante luce artificiale, le sagome delle due torri. In aggiunta, un nuovo progetto vede la nascita del New World Trade Center. Anche questo prevede un complesso di diversi edifici. Il principale è il One World Trade Center, o Freedom Tower, alto 1776 piedi (541 metri), quale richiamo dell’anno della dichiarazione d’indipendenza degli Stati Uniti. I lavori, conclusi nel 2013, caratterizzarono la costruzione del grattacielo più costoso al mondo, con ben 3,8 miliardi di dollari investiti.