The Spheres, le sfere di vetro immerse nel verde sede di Amazon

Nel Gennaio del 2018 il colosso americano di e-commerce Amazon ha inaugurato la sede del suo nuovo Head-Quarter nella città di Seattle. All’interno del complesso si stagliano due grattacieli il cui nome riprende la visione imprenditoriale di Jeff Bezos. DayOne e Doppler ripropongono il motto di Amazon per cui “ogni nuovo giorno è il primo giorno di un nuovo progetto”. Due edifici i cui primi cinque piani ospitano caffetterie, ristoranti e poltrone per i dipendenti.

Il motivo? Favorire l’incontro di persone che lavorano in diverse sezioni dell’azienda, con l’auspicio che dal confronto nascano nuove idee. L’area è completata da un parco centrale all’interno del quale sono state installate tre enormi sfere di acciaio e vetro. The Spheres, così chiamate, sono pensate dallo studio di architettura Nbbj e dagli ingegneri di MKA di Seattle con lo scopo di portare un’area naturale innovativa in città.

L’idea per la sede di Amazon

L’idea alla base del progetto del Bio-Dome Office è quello di far si che i dipendenti si sentano immersi nella natura più viva, avvolti da un senso di appartenenza ad un’unica azienda priva di barriere. L’obiettivo è quello di spronare ogni confronto in cerca di nuovi spunti e stimoli produttivi. Le tre sfere sono infatti delle vere e proprie serre, che ospitano più di 40.000 piante provenienti da tutto il mondo.

Esse sono coltivate in micro ambienti climatici perfetti alimentati da generatori di calore, luci solari e impianti di umidità. Il tutto regolato da un unico server centrale, grazie anche alla presenza dei più innovativi sensori e tecnologie in ambito domotico. Il progetto si presenta a basso impatto ambientale, limitando al minimo la produzione di CO2. Infatti l’azienda americana sta puntando all’ottenimento della certificazione LEED Gold.

Il problema geometrico

Una volta concepita l’idea, l’impegno si è spostato sulla definizione di una struttura esteticamente accattivante, che non rinunciasse alla visione del concetto di “Centro di energia” e che fosse visibile, bella da vedere e integrata nel progetto. La prima soluzione è stata quella di realizzare una costruzione completamente in acciaio. Su di essa è stata installata una pelle di vetro attraverso la quale potesse passare la luce necessaria per la sopravvivenza delle piante.

Si racconta che un membro del team di progettazione, fissando un paralume di forma sferica, abbia avuto una illuminazione, proponendo una struttura basata sulla fusione di tre esacontaedri pentagonali, solidi sferici descritti nel 1865 dal matematico Eugéne Charles Catalan. Tuttavia, una volta definito il modello geometrico, il team di MKA si è reso conto che all’interno di ogni pentagono che costituisce il solido descritto fosse possibile inserire infinite possibili configurazioni di elementi in acciaio. La scelta di utilizzare una struttura a raggi di curvatura variabili rende di fatto The Spheres una costruzione completamente unica nel suo genere.

Il problema strutturale della sede di Amazon

La difficoltà nel creare un modello strutturale di facile analisi ed interpretazione, ma comunque capace di cogliere tutti gli aspetti della progettazione di un edificio così complesso, è stata nota fin da subito. A tal proposito si è utilizzato un procedimento logico galileiano, scomponendo il problema in piccoli sotto-problemi di facile risoluzione. I progettisti si sono posti la domanda “come possiamo realizzarlo facilmente?”. Pertanto sono stati interpellati all’interno del processo progettuale i produttori di acciaio per comprendere fino a che punto la piegatura dei profili a sezione cava (HSS) potesse essere una soluzione.

Una volta definiti i limiti di applicazione degli elementi strutturali è bastato apporre piccole modifiche al modulo catalano pensato, semplificando quindi il problema della fabbricazione in modo significativo. In seguito MKA ha creato un modello strutturale parametrico con il quale gestire un unico elemento “catalano” accuratamente costruito nel programma per poi applicarlo all’intera superficie descritta da ogni sfera.

Gli elementi secondari di supporto delle vetrate sono stati progettati con lo stesso iter procedurale ed implementanti nel modello di calcolo globale. Per studiare e cogliere i possibili effetti del secondo ordine generati principalmente dalla presenza di elementi a curvatura molto accentuata, è stato creato un modello di analisi capace di cogliere i grandi spostamenti. Ciò ha richiesto di eseguire tutte le combinazioni di carico separatamente non potendo più avvalersi del principio di sovrapposizione degli effetti. Il modello finale aveva circa 16mila elementi di acciaio e, dopo l’ottimizzazione, i 96 casi di carico elementare potevano essere eseguiti in circa 20 minuti.

I controlli aggiuntivi

Oltre ai tipici controlli di progettazione, era necessario considerare due effetti aggiuntivi:

• L’andamento curvo dei pannelli e degli elementi stessi produceva una componente torsionale che non poteva essere trascurata.
• I collegamenti difficili da realizzare sulle ali degli elementi curvi producevano necessariamente delle torsioni assorbite dagli elementi principali.

Le sollecitazioni lungo l’elemento sono state combinate con sollecitazioni perpendicolari dovute alla torsione per verificare il design dell’elemento. Questo è stato verificato in tutti gli angoli di sezione e nel mezzo di tutte le facce, per ogni caso di carico. Nel complesso, la progettazione della struttura ha richiesto decine di milioni di controlli di stress. La struttura degli edifici che accoglieranno gli uffici e i ristoranti all’interno della nuova sede di Amazon è stata pensata e realizzata in calcestruzzo armato e svincolata dai gusci esterni.

La fase di realizzazione della sede di Amazon

Una volta definito e realizzato un modello strutturale chiaro, a design consolidato e completo in ogni sua parte, il team di progettazione e quello di fabbricazione si sono uniti creando un processo produttivo unico e controllato in ogni suo dettaglio. Il successo del progetto The Spheres è da attribuire anche alla sinergia creata tra tutti gli attori. Un gruppo di lavoro dove tutte le parti collaboravano, partendo dallo studio di progettazione e dalla committenza fino ad arrivare alle maestranze estremamente specializzate che hanno svolto le operazioni di montaggio in cantiere.

L’importante contributo del produttore dei profili di acciaio in fase di progettazione ha definito in maniera più efficace i dettagli costruttivi e le giunzioni necessarie per le fasi di assemblaggio. Questo tipo di co-working, tipico della mentalità produttiva di Amazon, ha permesso l’erezione in loco di 620 tonnellate di acciaio in sole 6 settimane, con l’ausilio di sole 18 tavole strutturali. Un record in quanto a semplicità progettuale ottenuto dal perfetto sviluppo dei “kit di parti” organizzati in fase progettuale. Tutti i catalani assemblati sono stati analizzati e sottoposti a scansione laser prima di lasciare l’officina di fabbricazione.

Oggi per visitare gli uffici della nuova sede di Amazon è possibile prenotare, con larghissimo anticipo, una visita guidata all’interno dell’edificio durante i giorni festivi. In questo modo le tre grandi sfere si mostrano al pubblico come un’opera d’arte o un monumento, capace di attirare verso di sé migliaia di visitatori ogni giorno. Ancora una volta il colosso americano entra nella storia riscrivendo il concetto stesso di posto di lavoro e facendo così crescere ancora il suo titolo azionario.

Time History

• Febbrario 2013 – il team di progettisti trova la soluzione del problema geometrico nel solido di Catalan.
• Aprile 2014 – inizia il procedimento di coltivazione della prima pianta esotica in una greenhouse a Woodinville, WA, USA.
• Giugno 2015 – inizia la realizzazione delle fondazioni di The Spheres realizzate con un reticolo di travi e cordoli.
• Marzo 2016 – completata l’intera struttura di acciaio.
• Dicembre 2016 – posizionato l’ultimo dei 2.600 pannelli di vetro sull’orditura secondaria in acciaio.
• Maggio 2017 – posizionata la prima pianta all’interno della nuova sede di Amazon.
• Giugno 2017 – sono piantati i grandi alberi nell’area esterna del complesso.
• Ottobre 2017 – completata la parete verde, chiamata The Living Walls.
• Gennaio 2018 – Finalmente viene inaugurato il campus con una grandissima cerimonia di apertura dove sono state invitate tutte le scuole di Seattle.

Alcuni dati

• 300.000 m2 di superficie totale del campus;
• 6.200 m2 di superficie totale del “The Spheres”;
• 27 mt di altezza per la sfera più grande;
• 39 mt di diametro per la sfera più grande;
• 5.700 tonnellate di cemento per il cuore e le fondazioni;
• 1.100 tonnellate di acciaio da armatura;
• 620 tonnellate di acciaio da carpenteria per i gusci sferici;
• 2.643 pannelli di vetro per ricoprire le superfici curve;
• 16.000 elementi frame generati nel modello di calcolo;
• 22°C temperatura diurna con 60% di umidità;
• 12°C temperatura notturna con 90% di umidità;
• 40.000 piante all’interno del “Bio-Dome Office”;
• 80 lampade solari da stadio installate all’interno della serra;
• 7 anni di lavoro dalla fase di progettazione all’inaugurazione del centro;
• 4 bilioni di dollari investiti per la realizzazione dell’intero campus.

di Luca Ciuffardi