Droneport

Il progetto Droneport per superare le sfide del futuro

Progetto Droneport copertina

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Approfondimenti

Pubblicato il

11 Maggio 2021

“Il progetto Droneport esplora il potenziale di un” salto infrastrutturale “utilizzando tecnologie all’avanguardia per superare le sfide del futuro”.

Lord Norman Foster

Nel continente africano, dove solo un terzo della popolazione vive in media a circa 2 km dalla strada, non ci sono mezzi di trasporto principali come ferrovie e autostrade, solo tunnel e ponti per facilitare la circolazione delle merci. Secondo le condizioni attuali, la popolazione dovrebbe raddoppiare entro il 2050 [Foster, 2016]. quindi, far fronte a tale domanda con un’infrastruttura efficiente sarebbe quasi impossibile.

Tuttavia, con il progresso tecnologico raggiunto, Jonathan Ledgard, scrittore e insegnante all’EPFL (Losanna, Svizzera) ha pensato ad un’idea straordinaria, creare una rete di droni in Africa.

In un documento intitolato “Better use of the lower sky in a sharing economy” Ledgard ha presentato i piani per creare le prime rotte mercantili di droni in Africa, avrà una lunghezza di 80 km e coprirà diversi villaggi e città. Inizialmente, i droni trasporteranno carichi utili più piccoli come per esempio le necessarie forniture mediche, in seguito si evolveranno in mezzi aerei più pesanti che potranno sollevare anche 20 kg.

Il progetto dovrà essere semplice, poco costoso, realizzato in loco e in grado di sopportare anche le forti variazioni climatiche.

L’obiettivo era quello di creare un hub per droni che non possono essere azionati in un solo centro di stazionamento. Quindi, è stata sviluppata l’idea di costruire forme modulari con tecnologia edilizia adatta all’esperienza delle comunità locali. Considerando anche la forte domanda di occupazione locale, tutti i materiali saranno reperiti e assemblati in loco. Ci sono anche fattori sociali che inducono il processo di progettazione. L’Africa è un continente in via di sviluppo e c’è un’enorme richiesta di lavoro, il progetto dovrebbe anche dare risposte in questo senso, fornire occupazione alle comunità locali.
Considerando tutto questo, il metodo di costruzione, la forma e le caratteristiche della modellazione erano i vincoli importanti.

Schema progetto Droneport
Processo di progettazione architettonica. Immagine dell’autore
Schizzo concettuale progetto Droneport
Schizzo concettuale di Lord Norman Foster. Immagine: per gentile concessione della Norman Foster Foundation

Lord Foster ha piani ambiziosi per questo progetto, inizierà come un aeroporto per droni ma sicuramente avrà ulteriori sviluppi.
Man mano che la tecnologia si evolverà, anche la forma dello spazio e le funzioni si evolveranno. Questi moduli serviranno le comunità come centri civici, cliniche e centri per servizi di vario tipo, la forma della struttura si presta per essere usata in molti modi.
Ciò ha reso “Droneport” un progetto pianificato con sensibilità verso delle condizioni molto locali e in cui gli abitanti del luogo potranno beneficiare degli aspetti positivi della globalizzazione.

Il risultato architettonico finale, dopo aver considerato tutti i fattori, è stato una “Volta in mattoni” in cui il 92% del materiale sarà “la terra del luogo”.

La ricerca esaminerà brevemente: ottimizzazione della forma, specifiche dei materiali e metodo di costruzione.

La “Volta in mattoni” è stata ulteriormente ottimizzata da ODB Engineering, uno studio fondato da Philippe Block, Dejong e John Ochsendorf. L’elaborazione è stata eseguita con “RhinoVault” così da dare una forma con elementi sollecitati in pura compressione basata sull’analisi della rete di spinta, senza bisogno di alcun tipo di rinforzo strutturale.

Diagramma forma e forza reciproca
A sinistra diagramma della forma reciproca. A destra diagramma delle forze.
Immagini di Norman Foster Foundation

Nel diagramma sopra, la mesh stabilisce con nodi, bordi e poligoni le varie sollecitazioni, presentate anche con colori diversi. 
Ciò ha generato l’idea dell’analisi della rete di spinta tridimensionale, che successivamente è stata elaborata da Phillipe Block del “Block Research Group” come statica grafica tridimensionale con un’interfaccia interattiva.

In termini semplici, RhinoVault (un plug-in 3D interattivo di Rhinoceros) sviluppato da Block Research Group, genera geometrie di sola compressione funicolare. Fino a che tutti i valori di tensione non diventano zero, la forma deve essere ottimizzata e, alla fine si ricava una forma che è in compressione totale e può essere costruita utilizzando mattoni senza nessuna armatura.

Naturalmente per l’utilizzo di questo software, la geometria di base che da luogo alla forma architettonica, deve essere stabilita in partenza, il software può solo ottimizzarla restituendo un grafico funicolare.

Prospetti Droneport
A sinistra prospetto lato corto. A destra prospetto lato lungo. Immagini dell’autore

Questa immagine mostra i prospetti di base del prototipo di Droneport. Per dimostrare la fattibilità del progetto si è deciso di costruire un prototipo in scala 1:1 alla “Biennale di Venezia 2016”. La Struttura è stata realizzata da studenti degli Istituti tecnici con l’ausilio di abili muratori. Ciò ha dimostrato che nello scenario reale, la tecnica di costruzione della volta catalana può essere facilmente insegnata alle varie comunità locali.

Schizzo concettuale della sezione della volta in mattoni.
Schizzo concettuale – Sezione della volta in mattoni. Immagine dell’autore

La base della struttura è una griglia ortogonale, è aperta su tutti e quattro i lati con spazio sufficiente per tutte le funzioni richieste.
La particolarità delle volte in pianelle è che non richiedono alcun tipo di cassaforma pesante, naturalmente la forma generata deve avere una corretta geometria per funzionare. La trasmissione delle sollecitazioni deve essere sempre continua per garantire la stabilità della struttura.

La volta non ha alcun tipo di rinforzo se non quattro supporti in cemento armato alle estremità, la spinta generata verrà trasferita a terra da queste piastre di fondazione.
È molto importante ricordare che la tolleranza di tale volta a conchiglia in muratura è molto bassa, quindi anche 5-7 mm possono causare gravi instabilità. Non c’è quasi nessuna cassaforma tranne le guide. Queste guide che possono essere in forma di tondini di ferro o compensato, assicurano che la forma vada nella giusta direzione, seguendo lo schema ottimizzato dai calcoli, in base alla perfetta trasmissione del carico.
In Africa, dove il progetto è in fase di costruzione, gli operai potranno utilizzare anche casseforme in legno (per gli archi) e ponteggi in legno per costruire le volte.

La Fondazione LafargeHolcim ha svolto un ruolo importante nel processo di costruzione, ha introdotto una innovativa pianella “DuraBric”, con la resistenza di un vero e proprio mattone. Questa soluzione è stata progettata specificamente per il “Droneport” dove l’obiettivo era quello di erigere una struttura che fosse economicamente e socialmente sostenibile, fondamentale per rendere l’iniziativa realizzabile.

Foto cantiere prototipo Droneport
In alto, prototipo Droneport completato con guide visive per la geometria. Sotto, costruzione in corso della volta. Foto di Nigel Young e Norman Foster Foundation

1. In primo luogo, predisporre il ponteggio secondo la forma della struttura.

2. realizzare i quattro archi come da guide e con l’utilizzo di casseri minimi.

3. iniziare la muratura partendo da tutti i bordi degli archi con direzione orizzontalmente o a spina di pesce.

4. dopo la posa del primo strato di pianelle in laterizio, i restanti strati possono procedere con l’aggiunta della malta.

Caratteristiche modulazione e ripetizione
Caratteristiche del modulo e ripetizione. Immagine dell’autore
Moduli: ripetizione in griglia
Modularità / Ripetizione sulla griglia. Immagine dell’autore

L’idea è stata quella di definire un “modulo” e poi ripeterlo sulla griglia tante volte quando fosse necessario a soddisfare gli aspetti funzionali del progetto. Il prototipo sopra visualizzato ha una griglia 8×10 mt. con il modulo che si è ripetuto circa 7-10 volte per creare lo spazio sufficiente per le funzioni di un aeroporto. Tuttavia, la modalità lo suggerisce, potrà cambiare secondo altri eventuali requisiti.
Le innovazioni strutturali del futuro potranno suggerire un modulo più grande e la griglia potrà espandersi in entrambe le direzioni.
In alternativa al volume unico ci potranno essere più volumi con forme aderenti alle diverse funzioni ospitate nell’edificio.

Il prototipo ha dimostrato che questa tecnica tradizionale con l’uso del progresso tecnologico può aiutare il “salto infrastrutturale” che l’Africa deve necessariamente compiere. Il prototipo è stato smantellato nel 2019.

Il progetto è in fase di sviluppo e tre Droneport saranno completati entro il 2020, coprendo quasi la metà del Ruanda.

L’LVC (Lake Victoria Challenge 2018) tenutosi a Mwanza, in Tanzania, è stato il primo simposio internazionale sui droni in Africa e la banca mondiale ha stimato in circa 130 miliardi di dollari la domanda di infrastrutture in questo continente. Tre stazioni Droneport avrebbero dovuto essere completati entro il 2020, coprendo quasi la metà del Ruanda ma al momento nel 2021 non ci sono aggiornamenti sulla tempistica effettiva del progetto. Presumibilmente a causa della pandemia COVID e delle condizioni politiche esistenti, il progetto subirà fortissimi ritardi.

Foto copertina: Foster + Partners

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