Associazione degli ingegneri consulenti indipendenti

Gli stadi di calcio europei non sono soltanto luoghi dove si gioca e si tifa: sono opere di ingegneria e architettura il cui scopo è, prima di tutto, quello di ospitare nella maniera più sicura possibile sia le squadre, che i tifosi.
Negli ultimi decenni, la progettazione di questi impianti si è trasformata profondamente, con un’attenzione sempre maggiore alla sicurezza, al comfort e alla sostenibilità.

Le icone europee

Il primo nome che viene in mente è senza dubbio il Wembley Stadium di Londra, ricostruito nei primi anni 2000. Il suo arco in acciaio, lungo 315 metri, è diventato un simbolo della città e rappresenta una soluzione ingegneristica brillante: sorregge la copertura senza bisogno di pilastri interni, regalando una visibilità perfetta a tutti gli spettatori.
In Germania, l’Allianz Arena di Monaco è uno dei più riconoscibili al mondo grazie alla sua facciata composta da migliaia di pannelli gonfiabili in ETFE, capaci di illuminarsi di diversi colori. Qui la tecnologia incontra il design, trasformando lo stadio in un’esperienza visiva anche dall’esterno.
Non meno affascinante è il Camp Nou di Barcellona, che con la sua ristrutturazione punta a diventare un modello di sostenibilità, integrando energia rinnovabile e spazi multifunzionali pensati per la città e non solo per il calcio.

L’ingegneria italiana: tra passato e presente

L’Europa, quindi, sta sbandierando ai quattro venti alcune delle strutture più all’avanguardia di sempre per quanto riguarda sicurezza e sostenibilità. Come reggono il confronto gli stadi nostrani?
Bisogna ammettere che, nonostante la maggior parte degli stadi italiani non vantino il livello di ingegneria moderna di quelli sopra citati, abbiamo già assistito alla prima onda di “contemporaneizzazione” delle strutture.
Sia l’Allianz Stadium di Torino che il Bluenergy Stadium (anche detto Friuli) di Udine, così come il Gewiss di Bergamo, hanno finito da poco di rimettersi a nuovo.
L’Allianz si vanta di essere la prima struttura calcistica italiana priva di barriere architettoniche. L’effetto è simile a quello degli stadi inglesi, dove niente divide le tribune dal campo. Inoltre, gli spalti più bassi sono alti 7 metri e mezzo. Si ha così un’esperienza immersiva che permette a tutti e 41.147 spettatori di avere una visione perfetta del campo.
Ma non è l’unica nostra perla all’avanguardia. In quanto europei, oltre che italiani, spesso ci paragoniamo con il resto di Europa e ci scordiamo che abbiamo alcune tra le strutture più ecosostenibili a livello mondiale.
Stiamo parlando dello stadio Bluenergy, una struttura a impatto zero il cui tetto è coperto di pannelli fotovoltaici, e che è considerato il quarto stadio più ecosostenibile del mondo.
Il suo impegno in questo ambito gli ha addirittura consentito di aggiudicarsi il titolo di teatro della Supercoppa Europea.

Sicurezza e regolamentazione: due valori trasversali

Quando si parla di grandi opere come gli stadi, il tema della sicurezza è centrale: materiali, strutture e vie di accesso sono progettati per proteggere migliaia di persone. In un certo senso, la stessa attenzione al controllo e alla tutela si ritrova anche in altri ambiti legati al calcio, come quello delle scommesse.
In Italia, infatti, il mercato è regolato dall’Agenzia delle Dogane e dei Monopoli. Solo i siti di scommesse ADM garantiscono trasparenza e affidabilità, offrendo agli utenti un ambiente sicuro e legale. È un approccio che rispecchia lo stesso rigore visto nella progettazione dei nostri stadi: proteggere le persone e valorizzare la loro esperienza.

Che si parli dell’arco di Wembley, della facciata luminosa dell’Allianz Arena o della quasi completa autosufficienza dello stadio Friuli, gli stadi europei dimostrano come tramite l’ingegneria possiamo portare avanti dei valori universali e metterli in primo piano proprio là dove tutto il mondo guarda. L’Italia, con il suo mix di tradizione e innovazione, non fa eccezione.

Se ripercorriamo la storia dell’ingegneria, noteremo che ogni svolta è stata resa possibile grazie all’introduzione di un nuovo materiale.

Uno fra tanti, l’acciaio. Ormai lo vediamo ovunque. Oppure la gomma. Cosa del mondo moderno esisterebbe ancora senza questi? Esatto.

Quando si parla di ingegneria è quindi importante conoscere i materiali che stanno venendo sviluppati al fine di cambiare per sempre la forma della nostra realtà. Al momento, sono tutti intelligenti.

Materiali autopulenti (fotocatalitici)

Quando si pensa all’inquinamento, si pensa ai fumi che escono dai tubi di scarico delle macchine e dai camini delle industrie.

Il materiale al loro interno si deposita tutto intorno a noi, compromettendo la qualità dell’aria che inaliamo non solo nell’immediato, ma a lungo termine. È con il fine di migliorare quest’ultima che sono stati inventati i materiali fotocatalitici. Grazie alla loro composizione chimica, questi sono in grado di innescare in presenza di luce delle reazioni ossidative che trasformano molte delle sostanze più dannose presenti nell’aria – un esempio sono le polveri sottili – in sali inorganici assolutamente innocui. Poiché questi sono solubili in acqua, vengono lavati via dalla pioggia.

L’uso massiccio di questi materiali (mattoni, vetri ecc.) potrebbe portare alla formazione di quartieri che, pur essendo in città o vicini a zone industriali, non solo richiedono una minore manutenzione, ma contribuiscono a mantenere più salubre l’aria.

Calcestruzzo autorigenerante

Nonostante lo inseriamo tra i materiali più innovativi, il calcestruzzo rigenerante ha in realtà origini molto antiche. Si pensi che già i romani lo utilizzavano. Nonostante il concetto sia lo stesso, però, il loro aveva una composizione molto diversa da quelli odierni.

Come fa intendere il nome, questo materiale è in grado di ripararsi da solo.

Al momento, ci sono due tipi diversi di calcestruzzo autoriparante che stanno venendo sviluppati in parallelo. Il primo, quello di Harbottle, sfrutta dei batteri. Il secondo, detto calcestruzzo con additivi cristallini, si ripara grazie alla presenza di reazioni enzimatiche.

Calcestruzzo di Harbottle

Detto così dalla mente dello scienziato che ne sta conducendo lo sviluppo, è un materiale poroso nel quale vengono seminate le spore di batteri (Sporosarcina ureae) capaci di mineralizzare la calcite, andando così a riempire eventuali crepe presenti.

Rispetto al calcestruzzo romano, si pensa che questo sarà più autonomo, anche se non completamente. Rimangono comunque una serie di sfide: affinché si inneschi il processo di cristallizzazione della calcite, il sistema deve percepire la ferita. Inoltre, la quantità di batteri necessaria per un progetto del genere è veramente molto alta. Infine, Harbottle deve agire andando a testare il materiale su scala sempre più grande per verificarne la sicurezza.

Calcestruzzo con additivi cristallini

Lo sviluppo di questo materiale è in fase più avanzata rispetto a quello sopra descritto e ha un funzionamento più simile al modello romano che prevedeva la presenza di una piccola quantità di calce viva all’interno del calcestruzzo. In caso di frattura, l’acqua penetrava nella struttura andando a fare espandere le capsule di calce viva che così cicatrizzavano il buco.

Similmente, gli additivi cristallini in caso di frattura reagiscono con l’acqua e, in neanche 24 ore, vanno a sanare la ferita.

L’aspettativa è che non solo questo renda le strutture più sicure, ma anche più longeve.

Che si tratti del calcestruzzo di Harbottle o dei materiali autopulenti, è chiaro che la bioingegneria sarà una delle grandi protagoniste dell’edilizia del futuro.

Quando si è in questi templi dello sport non ci si pensa, ma gli stadi rappresentano anche sfide ingegneristiche straordinarie. La loro progettazione richiede un perfetto equilibrio tra esigenze architettoniche, vincoli strutturali e obiettivi di funzionalità e sicurezza. Il tutto senza scordare la visibilità che devono avere tutti gli spettatori. Vediamo quindi quali sono alcune delle cose da tenere a mente nella progettazione, quali sono i materiali più indicati e molto altro:

Le tre grandi sfide

Oggigiorno si preferisce di gran lunga ristrutturare vecchi stadi piuttosto che ripartire da zero. Secondo i dati forniti dalla FIGC, infatti, negli ultimi 10 anni sono stati costruiti solo 159 stadi in tutta Europa. Alle volte, però, è necessario, come quando la struttura esistente non ha la capienza per soddisfare le richieste di pubblico. In tal caso, ci sono tre problemi fondamentali che gli ingegneri si trovano ad affrontare:

Grandi distanze tra i supporti verticali

La necessità principale è quella di mantenere l’area centrale – il campo di gioco – libera da pilastri, torri o muri. In strutture più piccole, la cosa non è così difficile come nel caso degli stadi. Ragion per cui solitamente viene favorita la soluzione di una struttura ad anello, o ovale, aperta. Questa necessita di molti supporti disposti lungo tutto il perimetro. Le coperture, inoltre, sono parziali che, contrariamente a quello che si potrebbe pensare, sono più difficili da progettare di quelle totali.

Carichi elevati sulle strutture di copertura

Le coperture devono sopportare il peso di neve, animali, detriti e varie sollecitazioni atmosferiche tra cui quella del vento che, come sapranno coloro che si sono svegliati vedendo che durante il temporale erano stati divelti cartelli stradali, non è per niente da sottovalutare. Tra i carichi vanno però anche considerate le luci e gli impianti audio che spesso si trovano proprio adesi alla volta. Quando la copertura è parziale bisogna anche pianificare delle strutture tridimensionali capaci di scaricare il peso della copertura stessa e di quello che vi è sopra a terra in tutti i punti della circonferenza esterna. Il tutto, ovviamente deve anche essere esteticamente bello, se possibile.

Carico della folla compatta

Ovviamente, uno stadio è una struttura che ospita decine di migliaia di persone. Ragion per cui è necessario che gli spalti, spesso gremiti, siano in grado di reggere il peso. Eppure le arene, e strutture dedicate ad accogliere moltissime persone esistono da sempre. Basta pensare al Colosseo. E allora come mai la cosa è tutt’ora così problematica?

Sostenere la folla

La maggior parte degli edifici sono fatti per sostenere un gran numero di persone, basti pensare ai musei. Eppure quando si parla di stadi bisogna tenere presenti due cose:

1. L’entità della folla, che arriva anche a 90.000 persone, come nel caso del Wembley Stadium
2. Il fatto che la folla si sposta tutta insieme

Tante persone che si saltano e, in generale, si muovono in contemporanea corrispondono a un notevole carico dinamico che la base dello stadio deve sopportare. La quantità di energia che devono assorbire i pavimenti è veramente enorme, anche perché, se non dissipata, deve uscire da qualche parte. Questo porterebbe a danni alla struttura che potrebbero rivelarsi fatali per il pubblico, non rendendo lo stadio sicuro. Un tempo, tutti questi aspetti andavano calcolati esclusivamente a mano. Oggi ci vengono in aiuto i software che permettono di modellare e simulare il comportamento delle strutture sotto carico. Infine, un grande aiuto ai fini di costruire stadi più sicuri sono stati i materiali. Questi sono i più utilizzati:

• Acciaio: Ideale per le coperture leggere, come nella Commerzbank-Arena di Francoforte, dove le tensostrutture in acciaio combinano leggerezza e resistenza.
• Legno lamellare: Utilizzato in coperture totali per la sua leggerezza e versatilità estetica.
• Calcestruzzo armato: Impiegato principalmente nelle tribune e nei supporti delle coperture per la sua capacità di resistere a carichi elevati.

L’eccellenza all’opera

Tutto quello che abbiamo appena scoperto sulla progettazione di uno stadio ci permette di apprezzare ancora di più alcune delle strutture più famose del mondo, ad esempio lo Stadio di Wembley a Londra. La sua copertura è sostenuta da un arco in acciaio che permette di mantenere il campo completamente libero da supporti verticali. Questo non solo garantisce una visione ottimale da ogni posto, ma rappresenta anche una soluzione ingegneristica unica per gestire carichi elevati.

L’Allianz Arena di Monaco di Baviera, invece, si distingue per la sua facciata di pannelli gonfiabili in ETFE, un materiale leggero e resistente che contribuisce anche all’efficienza energetica dello stadio.

Sostenibilità: la prossima challenge

Adesso che abbiamo perfezionato la costruzione di stadi sicuri, si apre una nuova challenge: in un pianeta in piena crisi climatica servono strutture autosufficienti. È quindi in atto una rivoluzione, se vogliamo, di cui è figlio il Kaohsiung World Stadium a Taiwan, la cui copertura è interamente rivestita di pannelli fotovoltaici, rendendolo un modello di efficienza energetica.

L’industria delle costruzioni e del design sta vivendo una rivoluzione grazie ad alcune tecnologie innovative che stanno ridefinendo il modo in cui progettiamo, costruiamo e viviamo gli spazi. L’adozione di soluzioni smart ha trasformato la catena di costruzione, rendendola più efficiente, sostenibile e orientata al futuro. E nonostante la maggior parte di noi realizzi tutto questo a livello puramente teorico, non ha idea di come accada. Ecco quindi alcune soluzioni che hanno cambiato, e stanno tutt’ora cambiando, l’ingegneria, permettondoci di fare cose che non avremmo mai immaginato.

Un’ingegneria tecnologica

Le soluzioni smart nell’ingegneria e nel design si basano sull’integrazione di tecnologie avanzate che viviamo quotidianamente, anche se non ce ne rendiamo conto. Figlio di questo tipo di studi è la domotica ad esempio, che ormai si trova in sempre più case. Ma affinché questo accadesse sono servitre tre innovazioni:

• L’internet delle cose (IdC), anche detto Internet of Things (IoT) – ovvero la possibilità di connettere gli oggetti alla rete internet
• L’intelligenza artificiale (AI)
• La stampa 3D
• Materiali intelligenti

Questi strumenti consentono di migliorare la qualità dei prodotti, ridurre i costi e aumentare la velocità di esecuzione dei progetti. E adesso che vi è stata data un’infarinatura generale di cosa è cosa, vediamoli più nel dettaglio.

Sensori e IdC

Figo connettere gli oggetti a internet, ma quali sono i vantaggi? Molti dispositivi IdC sono spesso dotati di sensori che permettono di raccogliere dati in tempo reale su vari aspetti della struttura in cui si trovano, come consumo energetico, temperatura e manutenzione. Grazie a internet, questi dati vengono inviati sul network della casa, e il risultato è la capacità di ottimizzare l’efficienza energetica, automatizzare processi come l’illuminazione e il controllo climatico e persino aumentare la sicurezza dell’abitazione grazie a sistemi di monitoraggio avanzati.

Il tutto funziona solo grazie a un grande cervello centrale che riceve i dati dagli IdC, li elabora e genera una risposta che viene inviata sottoforma di comando agli IdC stessi. Sto parlando dell’AI.

AI all’opera: automatizzazione e Building Information Modeling (BIM)

L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando l’ingegneria e il design, e il suo più grande contributo al settore delle costruzioni sono l’automatizzazione dei processi e il time traveling. Sto scherzando, sì, ma fino a un certo punto: gli algoritmi di machine learning possono analizzare grandi quantità di dati per ottimizzare i progetti e prevedere il comportamento delle strutture nel tempo.

Per quanto riguarda l’automatizzazione dei processi, invece, l’Intelligenza Artificiale consente di agire sugli ambienti 24 ore su 24. Questo particolare brand di AI è impiegato soprattutto da parte delle aziende farmaceutiche. Poiché i medicinali devono essere conservati a temperature precise e un minimo cambiamento potrebbe rovinare interi batch, i container in cui vengono conservati sono gestiti da un sistema AI centralizzato che, grazie ai sensori menzionati nel paragrafo precedente, monitora la temperatura nei vari container e, se questa aumenta eccessivamente, la riporta al set point.

Sempre sull’AI, inoltre, si basa il Building Information Modeling (BIM), una piattaforma digitale che consente la pianificazione, progettazione e gestione dei progetti edilizi in modo collaborativo. Il BIM permette ai team di lavorare su un modello 3D condiviso, migliorando la precisione nella progettazione e riducendo gli errori costosi durante la costruzione. Ma non solo, il fatto che permetta l’analisi energetica dei progetti prima ancora che essi passino alla realizzazione permette di creare strutture sostenibili. E a quelli che dicono che si stava meglio quando si stava peggio vorrei far vedere le simulazioni di scenari per prevedere problemi strutturali che il BMI è capace di generare.

Stampa 3D: una frontiera umanitaria

La stampa 3D ha introdotto una nuova dimensione nell’edilizia, permettendo la creazione di strutture complesse con tempi e costi ridotti. Case, ponti e persino interi edifici possono essere stampati utilizzando materiali come cemento e plastica riciclata. Alcune conseguenze quasi fantascientifiche di questa tecnologia? La possibilità di stampare case in 24 ore. Poichè i costi di questo processo sono bassi, anche queste sono solitamente a costi accessibili. Possiamo quindi considerare la stampa in 3D un alleato fondamentale per aiutare famiglie a basso reddito, permettendo loro di avere un tetto sulla testa. Ovviamente, la stampa in 3D viene usata anche per la realizzazione di strutture temporanee per rispondere a emergenze umanitarie

Innovazioni nei Materiali

Come avrete già capito, l’ingegneria e il design innovativo non puntano tanto alla realizzazione di capolavori solamente estetici, ma sono decisi a cambiare il mondo intorno a noi. A renderlo un posto migliore. Non fanno eccezione i materiali sviluppati negli ultimi anni, tra i quali spiccano:

• Cemento autoriparante: contiene batteri che producono calcare quando entrano in contatto con l’acqua, riparando automaticamente le crepe.
• Materiali fotovoltaici: come vetri e rivestimenti che generano energia solare, contribuendo alla creazione di edifici a energia quasi zero.
• Legno ingegnerizzato: un materiale dalla resistenza, stabilità e durabilità superiore rispetto a quella del legno normale. Più sostenibile lì per lì, ma anche nel corso del tempo in quanto necessita di minore manutenzione

Il futuro dell’ingegneria smart

L’ingegneria innovativa e le soluzioni smart stanno portando a una nuova era di costruzione e design, in cui tecnologia e creatività lavorano insieme per affrontare le sfide globali. Nei prossimi anni questo approccio diventerà fondamentale per aiutare a salvare il pianeta e sono sicuro che ci porterà a creare spazi più efficienti, sostenibili e futuristici, generando un impatto positivo sulla società e sull’ambiente.

Gli ingegneri utilizzano la scienza e la matematica per risolvere i problemi in modo pratico. L’applicazione della scienza e della matematica per risolvere i problemi è conosciuta come ingegneria. Gli ingegneri capiscono come funzionano le cose e mettono in pratica le scoperte scientifiche. Gli ingegneri sono cruciali nel rendere le innovazioni disponibili al resto del mondo. Gli scienziati e gli inventori sono tipicamente accreditati per le scoperte che migliorano la condizione umana, ma gli ingegneri sono cruciali nel rendere quelle idee disponibili al resto del mondo. Vi aiuteremo a scoprire ingegnere meccanico cosa fa.

Nel suo libro, dice: “”Un buon scienziato è una persona con idee nuove”, ha osservato il fisico Freeman Dyson in “Disturbing the Universe” (Sloan Foundation, 1981). Un abile ingegnere crea un progetto che funziona con il minor numero possibile di idee originali. In ingegneria, non ci sono prime donne”. La storia dell’ingegneria è intrecciata con la storia della civiltà umana. Oggi, le Piramidi, Stonehenge, il Partenone e la Torre Eiffel si ergono come monumenti al nostro patrimonio ingegneristico. Gli ingegneri oggi stanno creando non solo costruzioni enormi come la Stazione Spaziale Internazionale, ma anche mappe del genoma umano e migliori e più piccoli processori per computer. L’ingegneria è una pietra miliare dell’educazione STEM, un curriculum interdisciplinare che incoraggia gli studenti a conoscere la scienza, la tecnologia, l’ingegneria e la matematica.

Gli ingegneri lavorano su una vasta gamma di prodotti e sistemi, valutando, sviluppando, testando, modificando, installando, ispezionando e facendo manutenzione. Inoltre, raccomandano e specificano materiali e procedure, controllano la produzione e la costruzione, conducono analisi dei guasti, danno servizi di consulenza e insegnano corsi di ingegneria presso college e università.L’ingegneria è organizzata in una vasta gamma di specializzazioni, tra cui:Progettazione, produzione, ispezione e manutenzione di macchinari, attrezzature e componenti, nonché sistemi di controllo e dispositivi per il monitoraggio delle loro condizioni e prestazioni, sono tutti coperti da ingegneria meccanica. I veicoli, le macchine edili e agricole, le installazioni industriali e un’ampia gamma di strumenti e dispositivi rientrano in questa categoria. La progettazione, il collaudo, la produzione, la costruzione, il controllo, il monitoraggio e l’ispezione di apparecchiature, macchine e sistemi elettrici ed elettronici rientrano nell’ingegneria elettrica. Dai piccoli circuiti ai sistemi nazionali di generazione e trasmissione dell’energia, questi sistemi variano in dimensioni. Autostrade, treni, ponti, gallerie, dighe e aeroporti sono esempi di importanti progetti di infrastrutture che gli ingegneri civili pianificano, costruiscono, mantengono e ispezionano. Gli aerei e i veicoli spaziali, così come le parti e i componenti come le cellule, le centrali elettriche, i sistemi di controllo e di guida, i sistemi elettrici ed elettronici e i sistemi di comunicazione e di navigazione, sono tutti progettati, fabbricati e testati dagli ingegneri aerospaziali. La progettazione, la fabbricazione, la costruzione, il funzionamento e il test di attrezzature, sistemi e processi che coinvolgono la produzione, il controllo e il rilevamento di radiazioni radioattive sono tutti coperti dall’ingegneria nucleare. Gli acceleratori di particelle e i reattori nucleari per le centrali elettriche e le navi, così come la produzione di radioisotopi e la ricerca, sono tra questi sistemi. Anche il monitoraggio e la protezione degli esseri umani dai possibili effetti dannosi delle radiazioni fanno parte dell’ingegneria nucleare.

Molte aziende richiedono che gli ingegneri ottengano l’accreditamento di ingegnere professionale dai loro rispettivi stati. Molti ingegneri sono anche membri dell’American Society of Professional Engineers e di altre società di ingegneria, a seconda delle loro aree di competenza. Il Bureau of Labor Statistics (BLS) contiene dati su una varietà di aree di ingegneria specializzata, compresi i requisiti educativi, le descrizioni di lavoro, le condizioni di lavoro e le prospettive di lavoro. Un’altra fonte di informazioni sulle descrizioni di carriera, i prerequisiti educativi e le abilità e competenze richieste per molti campi dell’ingegneria. Secondo il Bureau of Labor Statistics, gli ingegneri operano in una varietà di ambienti, tra cui laboratori di ricerca, fabbriche, cantieri, centrali nucleari, piattaforme petrolifere offshore e persino la Stazione Spaziale Internazionale.