Il Grand Ring in Giappone è la struttura in legno più grande al mondo con una circonferenza di 2 km

Il Grand Ring della città di Osaka, in Giappone, è una delle sfide ingegneristiche più interessanti degli ultimi anni. Progettato dall'architetto Sou Fujimoto in occasione dell'Expo di Yumeshima nel 2025, è la struttura che detiene ufficialmente il primato mondiale per la più grande in legno mai realizzata, realizzata con oltre 27.000 metri cubi principalmente di cedro e cipresso giapponese con una combinazione sapiente di tecniche millenarie giapponesi di incastro con i più moderni standard di calcolo strutturale.

Come è stato realizzato il progetto: le caratteristiche

L'intera struttura si sviluppa su una superficie che misura complessivamente 61.035,55 m², con una circonferenza di circa 2 chilometri. Il Grand Ring deve essere considerato una vera e propria infrastruttura multifunzionale. La parte superiore funge, infatti, da passerella panoramica (Green Roof), sapientemente ricoperta di vegetazione, che consente ai visitatori di percorrere l'intero perimetro e di poter quindi godere o di una vista bellissima sul mare e sull'intero sito espositivo. Il diametro esterno raggiunge i 675 metri, mentre quello interno raggiunge i 615 metri. Per quanto riguarda i materiali impiegati,  la scelta dei progettisti è stata quella di impiegare legname proveniente da foreste sostenibili, principalmente cedro (Sugi) e cipresso giapponese (Hinoki). La scelta del legno non ha solo una valenza prettamente simbolica, ma ha una sua funzionalità: il materiale, infatti,  offre un eccellente rapporto resistenza-peso, una caratteristica di importanza fondamentale per una struttura di queste dimensioni situata su un'isola artificiale.

Cerchiamo di capire, insieme, in che modo verrà concretamente realizzata questa isola. Il progetto consiste nella posa di 23 cassoni giganti in cemento armato, prefabbricati a terra, che fungono da perimetro protettivo. Questi vengono rimorchiati, posati su un fondale preventivamente livellato e riempiti di sabbia per creare una struttura a gravità (Gravity Based Structure). All'interno di questo recinto protetto, verrà eseguita una bonifica del bacino  e colmato con sabbia dragata per formare una piattaforma solida che raggiunger i 7 metri sopra il livello del mare. Al di sopra di questa struttura che esce dall'acqua, verranno realizzate le infrastrutture elettriche, come, ad esempio, le sottostazioni ad alta tensione (HVAC/HVDC) e trasformatori, che verranno collegati mediante l'impiego di cavi sottomarini che giungono dai parchi eolici circostanti. L'isola agisce, quindi, come un vero e proprio hub che va a raccogliere l'energia, convertendola in HVDC per ridurre le perdite di trasmissione e inviandola, successivamente, verso la terraferma tramite interconnettori. La stabilità è garantita dal peso dei cassoni, mentre la protezione dagli eventi estremi è assicurata da una scogliera artificiale esterna. È, in sostanza, un'opera marittima di bonifica circondata da una "diga" in cemento che ospita una centrale elettrica offshore.

L'obiettivo e la funzione principale di questa struttura è stato quello di facilitare la circolazione dei visitatori, proteggendoli dal sole e dalla pioggia, fornendo contemporaneamente unae passerella panoramica sopraelevata (il Green Roof) da cui ammirare l'intero sito espositivo. Dal punto di vista architettonico,  è servita  a dare un senso di unità e coesione ("Unity in Diversity") a padiglioni nazionali molto diversi tra loro, stabilendo un orizzonte comune.

Tornando alle dimensioni della struttura, l'altezza si attesta tra i 12 ed i 20 metri, mentre la larghezza della sezione è di 30 metri, mentre, dal punto di vista delle quantità di legname impiegato, sappiamo che tra legno massiccio e lamellare, sono state impiegate ben 20.000 tonnellate di legno.

Ingegneria del legno: la tecnica Nuki

Come abbiamo già avuto modo di anticipare nel precedente paragrafo, la struttura è stata realizzata con l'impiego di antiche tecniche di ingegneria giapponese, utilizzate nei secoli scorsi ed ancora oggi perfettamente valide. Prima tra tutti la tecnica denominata Nuki. Questo metodo prevede l'inserimento di travi orizzontali attraverso fori praticati nei pilastri verticali, creando una rete di incastri che non richiede l'uso massiccio di bulloni o adesivi chimici.

Dal punto di vista strutturale, la tecnica è caratterizzata da una particolare distribuzione dei carichi. I pilastri sono infatti disposti in modo da creare un sistema a telaio rigido ma flessibile, capace di assorbire le vibrazioni.

Essendo il Grand Ring ubicato  in una zona ad alto rischio sismico, l'ingegneria del Grand Ring sfrutta la naturale elasticità del legno unita alla tecnica Nuki. In caso di terremoto, infatti, gli incastri permettono micro-movimenti che dissipano l'energia cinetica, evitando il collasso fragile tipico delle strutture eccessivamente rigide.

Data la natura di Yumeshima (l'isola su cui sorge l'opera), si è reso necessario l'impiego di fondazioni speciali per ridurre il rischio di liquefazione del suolo, distribuendo il peso della struttura in modo uniforme attraverso una piastra di base rinforzata.

Sostenibilità, funzionalità e sfide ingegneristiche

Appare ovvio che una infrastruttura tanto particolare porta con sé una serie di sfide ingegneristiche di grande valore. Prima di tutto la resistenza ai carichi orizzontali dovuti al vento. Essendo infatti situato sulla costa, il Ring deve resistere a venti di tifone. La sezione aerodinamica e la permeabilità visiva della struttura aiutano a ridurre la pressione del vento (carico del vento).

Per garantire la durabilità durante i sei mesi dell'evento, si rende necessario trattare il legno o con finiture nanotecnologiche idrorepellenti e ignifughe, senza però alterare la naturale traspirabilità della fibra di legno.

Al termine dell'Esposizione Mondiale, la struttura è stata progettata per essere smontata e infatti, ad oggi, la struttura è in fase di smantellamento avanzato, anche se solo una piccola sezione di circa 200 metri (circa il 10% della circonferenza totale) rimarrà sul sito come "monumento permanente" a memoria e ricordo dell'evento. Il legname potrà essere riutilizzato in altri progetti edilizi, seguendo i principi dell'architettura reversibile e minimizzando l'impatto ambientale residuo.

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