Progettazione di Elementi Costruttivi - MAPEC - Appunti Architettura

Materiali e tecnologia dell'architettura

Introduzione alla tecnologia

Cos'è la tecnologia? Non c'è una risposta univoca, cambia a seconda del punto di vista disciplinare. La tecnologia indaga la natura dei materiali e delle scelte costruttive che riguardano un edificio.

Qual è la relazione tra tecnologia e architettura? Il tempio greco, ad esempio, oltre a essere un'espressione di linguaggio e di un periodo, ha anche una serie di importanti informazioni che riguardano il modo in cui è stato costruito. L'edificio è costituito da rocchi di pietra che impilati gli uni sugli altri vanno a determinare le colonne, che hanno una determinata geometria; questo elemento ripetuto un certo numero di volte, va a individuare l'insieme che descrive il linguaggio architettonico dell'edificio, in questo caso proprio il tempio greco.

La tecnologia è il tutto o è l'unità?

All'interno del rocco della colonna vi è un foro che ha la funzione di mantenere un perno che tiene i tocchi in maniera corretta in modo da mantenere la stabilità dell'unità e dell'edificio in overall: non è assicurato infatti che la colonna rimanga nell'equilibrio di partenza (quando sottoposta solo alla forza di gravità) se sottoposta a una forza esterna.

La configurazione, ovvero l'insieme di rapporti regolari dell'edificio, non è semplicemente un fatto strutturale, cioè il "fare stare in piedi un edificio", o non solo un fatto di materiali adoperati, quindi un fatto di appartenenza a una cultura (o comunque il comunicare il valore di un edificio, il fatto che un edificio sia realizzato in pietra ne aumenta l'importanza, poiché ha la capacità di durare per maggiore tempo).

Definizione di tecnologia

La tecnologia è la scelta dei materiali, è definizione degli elementi che si possono ottenere con i materiali, ma è anche organizzazione degli elementi in una determinata struttura che è la sintassi costruttiva di un manufatto. La tecnologia è espressione della cultura che la genera, tradizionalmente legata alla disponibilità di risorse, almeno fino a che la rivoluzione industriale non cambia le regole e gli equilibri, introducendo nuove disponibilità e nuove tecniche.

La rivoluzione industriale fu quindi quel periodo in cui le nuove scoperte tecnologiche permisero, grazie ai nuovi macchinari per la lavorazione dei materiali, di aumentare le prestazioni dei materiali adoperabili per la costruzione, come il ferro. Si crea un nuovo equilibrio tra forma e tettonica, tra materia ed elemento costruttivo; tecnologia è quindi ciò che rende possibile la trasposizione del pensiero di una forma in architettura costruita; il linguaggio non è altro che una scelta di espressione.

Ad esempio, la Torre Eiffel doveva essere un edificio rappresentativo: Eiffel, ingegnere, parte da un traliccio e realizza un simbolo che divenne destinato a durare per molti anni nello skyline parigino (anche grazie il contratto di 99 anni per l'occupazione dello spazio in cui fu realizzata), nonostante originariamente avrebbe dovuto essere temporaneo. In origine la tecnologia aveva lo scopo di rispondere efficacemente al problema di avere un landmark nella fiera, e conseguentemente al problema pratico di smontarlo.

In francese "architettura sostenibile" si traduce con architecture durable, cioè architettura durevole, progettare edifici in grado di minimizzare il loro impatto sull'ambiente, sia in termini di materiali e tecniche di costruzione utilizzate, sia in termini estetici, sia in termini di prestazioni. Dobbiamo domandarci "come stiamo usando le risorse che stiamo impiegando" in base all'edificio che stiamo progettando.

Neue Nationalgalerie, Mies van der Rohe

Peculiarità di questo edificio è l’assenza di un sostegno nell’angolo, dove la logica ci direbbe di mettere un pilastro o appoggio: l’architetto compie questa scelta in modo da rendere la copertura come sospesa, definendo così lo spazio interno, annullando la funzione dell’elemento della muratura perimetrale, trasformandola in un’architettura di vetro (completamente diverso dalla tradizione). Il processo tecnologico ha permesso la costruzione di strutture sempre più coraggiose, non solo servendosi di ferro e metalli, ma anche di altri materiali.

Ad esempio, Pier Luigi Nervi, maestro del calcestruzzo (armato), diede vita alla struttura di un hangar costituita da una grande struttura a guscio di forma ellittica: la particolarità di questa struttura è la sua forma ellittica, che permette di distribuire le sollecitazioni in maniera uniforme su tutta la superficie, senza la necessità di utilizzare pilastri o travi di supporto. La struttura in calcestruzzo è stata realizzata utilizzando l'innovativa tecnica delle armature nervate, ideata proprio da Nervi. Questa tecnica prevede l'utilizzo di armature in acciaio disposte a nido d'ape all'interno del calcestruzzo, in modo da aumentarne la resistenza.

Centre Georges Pompidou | Piano e Rogers

Il 1979, con la progettazione e realizzazione del Centre Pompidou, rappresenta un punto di svolta nella storia dell'architettura, in particolare per quanto riguarda la tecnologia: la questione del linguaggio si pone in maniera controversa, poiché la tecnologia diventa una forma di espressione. Il governo francese bandisce la progettazione per un museo da realizzare in una zona residenziale (cosa che comportava la demolizione di diverse abitazioni). A questo partecipano due giovani, Renzo Piano e Richard Rogers, i quali proposero un edificio completamente svuotato, in cui tutti gli elementi e spazi di servizio erano stati trasferiti esternamente, come scale, impianti e tubazioni. La tecnologia diventa quindi un linguaggio, l'High-tech architecture. Il sistema strutturale è basato su coppie di pilastri, che sostengono travi Gerber, la quale viene a sua volta controbilanciata esternamente da cavi per mantenere la struttura stabile.

Saint Giles Court | Piano

Il Saint Giles Court è un edificio residenziale situato nel cuore di Londra, progettato da Piano. L'edificio è costituito da due torri gemelle, che raggiungono un'altezza di 118 metri, e ospita un totale di 400 appartamenti. Le torri sono collegate da una struttura a ponte, che offre spazi comuni agli abitanti, tra cui un giardino pensile, una palestra e una piscina. L'esterno dell'edificio è rivestito da una facciata in vetro e acciaio, che riflette l'ambiente circostante e crea un effetto di trasparenza e leggerezza, schermato da un pannello composto da elementi in ceramica. L'edificio è stato progettato con una particolare attenzione alla sostenibilità e all'efficienza energetica, con l'impiego di tecnologie all'avanguardia per ridurre l'impatto ambientale e i costi energetici. In sintesi, Saint Giles Court è un edificio moderno e funzionale, che rappresenta un'importante testimonianza dell'architettura contemporanea e offre ai suoi abitanti un'esperienza abitativa di alto livello.

Per questo progetto, Piano utilizza un registro completamente diverso rispetto al Centre Pompidou: la struttura metallica viene ricoperta esternamente da un pannello, preassemblato e composto da elementi in ceramica, che viene poi appeso alla facciata (si tratta di una tecnologia molto articolata).

Tettonica e forma

La tettonica e la forma sono due concetti fondamentali nell'architettura, ma rappresentano due approcci differenti alla progettazione. La tettonica si riferisce alla costruzione e all'assemblaggio dei materiali che compongono un edificio. Questo approccio mette l'accento sulla materialità dell'architettura, sulla qualità e sulla bellezza dei materiali impiegati, e sul modo in cui essi sono assemblati insieme per formare l'edificio. In altre parole, la tettonica si concentra sulle tecniche di costruzione e sulla loro espressione visiva all'interno dell'edificio.

La forma, invece, si riferisce alla struttura, alla composizione e all'organizzazione degli elementi architettonici all'interno di un edificio. Questo approccio mette l'accento sulla configurazione spaziale dell'edificio, sulla sua forma, sulle proporzioni, sull'armonia tra gli elementi e sull'esperienza spaziale dell'utente. In altre parole, la forma si concentra sulla percezione estetica dell'edificio e sulla sua funzionalità spaziale.

Ma se il linguaggio implica una deformazione della tettonica: è la tettonica che esegue la forma o è la forma a seguire la tettonica di un edificio? Prendendo come esempio il museo Guggenheim di Bilbao, possiamo notare che la forma rappresenta quasi sempre un artificio, in quanto tutti gli edifici seguono le stesse regole, cioè devono essere progettati per contrastare la forza di gravità. Per questo motivo la scelta dei materiali e delle tecniche di costruzione può influenzare la forma dell'edificio. Ad esempio, l'utilizzo di grandi lastre di pietra o di acciaio strutturale può richiedere un certo tipo di struttura portante e di giunzioni tra i diversi elementi, che a loro volta possono contribuire a definire la forma dell'edificio.

In generale, la tettonica e la forma non sono mutuamente esclusive, ma piuttosto si integrano tra loro per creare un'architettura complessa e di successo. La tettonica può contribuire alla creazione della forma, mentre la forma (in meno casi) può influenzare la scelta dei materiali e delle tecniche di costruzione utilizzate. In ogni caso, sia la tettonica che la forma sono elementi essenziali dell'architettura e contribuiscono al valore estetico, funzionale e culturale degli edifici.

Il significato della tecnologia e dei materiali | l'approccio da scegliere

"[...] quello che ho cercato di fare io in architettura è di elaborare una struttura chiara. Davanti a ogni materiale quello che bisogna scoprire è come usarlo nella maniera appropriata. La forma non c’entra. [...] quando inizio non penso alla forma: penso alla maniera giusta di usare i materiali." Intervista di Mies van der Rohe nel 1964, in Casabella 800.

Il messaggio è che quando penso alla forma, penso primariamente ai materiali giusti per conseguire quella forma. Dunque, la tecnologia è conoscenza dei materiali e delle loro caratteristiche, del loro modo di essere posti in relazione, combinati e lavorati, sino a che non si ottiene il massimo rendimento e la soluzione più appropriata a una questione data e, nell’ottenere questo, la tecnologia corrisponde a una forma (rende possibile una forma) che è espressione della risposta culturale alla questione data, una forma che accetta i limiti dei materiali che l’hanno resa possibile.

Per questo si manifesta la necessità di conoscere i materiali.

Le qualità fondamentali di un edificio secondo Vitruvio

Secondo Vitruvio (I secolo a.C.) le qualità fondamentali di un edificio sono:

• Utilitas, funzionalità: l’edificio deve funzionare, cioè deve soddisfare le esigenze per cui è progettato.
• Firmitas, stabilità: l’edificio deve essere costruito in modo sicuro, solido e durevole.
• Venustas, decoro: l’edificio deve risultare piacevole alla vista, capace di emozionare chi lo usa e chi lo guarda.

Riepilogo della lezione

Produzione dei materiali

• Ridurre le quantità di materiali e di energia impiegati
• Impiegare materiali rinnovabili e riciclabili
• Limitare emissioni dei materiali impiegati
• Riparabilità (smontaggio e riparazione in sito)
• Riciclabilità (ritorno al produttore e riuso)

Costruzione

• Minimizzazione dei trasporti
• Utilizzo di materiali locali
• Sistemi costruttivi stratificati
• Costruzione facilmente disassemblabile (approccio modulare)
• Marcatura dei componenti (riconoscibilità)
• Standard di qualità per materiali riciclabili
• Manuali di manutenzione

Risparmio energetico

• Involucro efficiente
• Recupero e immagazzinamento del calore
• Impianti ad alta efficienza
• Tecnologie passive di raffrescamento e riscaldamento
• Controllo della radiazione solare
• Sensori e domotica
• Controllo del ciclo di vita

Qualità dell'aria

• Controllo delle polveri (costruzione, ristrutturazione, demolizione)
• Ventilazione e gestione dell'umidità
• Qualità degli impianti di ventilazione
• Procedure di manutenzione
• Selezione di materiali e arredi
• Emissioni delle dotazioni

Ciclo dell'acqua

• Recupero acque piovane
• Sviluppo sistemi di risparmio dell’acqua
• Sviluppo sistemi di riciclo dell’acqua

Parole chiave del progetto

• Minimizzare l'impiego di risorse
• Minimizzare i consumi energetici
• Garantire elevata durabilità
• Garantire possibilità di adattamento
• Garantire flessibilità d’uso e tecnologia
• Garantire la possibilità di manutenzione
• Garantire la possibilità di sostituire dei componenti
• Garantire la possibilità di recupero
• Garantire la possibilità di riuso e riciclo

Processo edilizio

Definizione effettiva | Processo edilizio

Il processo edilizio può essere definito come una successione organizzata di eventi e azioni collegati tra loro e finalizzati ad un obiettivo. Possiamo definire il processo edilizio quindi come una sequenza organizzata di eventi, non casuale, che hanno necessariamente una successione e sono azioni collegate fra loro; tutti sono accomunati da un unico obiettivo, quello finale dell’edificio.

I soggetti coinvolti - gli attori del processo - si scambiano informazioni e interagiscono sulla base di regole codificate e condivise. Il processo non ha come protagonisti solo gli architetti, ma un numero cospicuo di altri individui, attori (coloro che agiscono), coi quali gli architetti scambiano informazioni: non si tratta però di uno scambio gestito, ma è codificato, in quanto le informazioni viaggiano per canali ministeriali, seguono un sistema normato di procedure (linguaggio e metodiche).

All’interno del processo, cioè di un sistema organizzato, il processo ha il compito di trasferire le informazioni e le decisioni assunte. Le istruzioni devono essere uguali per tutti, o intellegibili indipendentemente dalla lingua (come accade per i disegni), che portano allo stesso risultato. Il compito del progetto è quello di essere un corredo di informazioni, più chiare possibili. Il processo deve inoltre rispondere a un elenco codificato di elementi.

Per tradurre un insieme di requisiti - espressione di un proposito - in un insieme di fasi realizzative tese al conseguimento dell’obiettivo ritornano i concetti di requisito e performance di un materiale: i requisiti rappresentano le caratteristiche tecniche necessarie per un materiale per soddisfare le specifiche di un progetto o di un'applicazione, mentre la performance si riferisce alla capacità effettiva del materiale di svolgere la sua funzione in modo efficace.

Requisito e performance

Un requisito di un materiale è una specifica o un criterio che deve essere soddisfatto affinché il materiale possa essere considerato adeguato a un determinato scopo. Ad esempio, i requisiti di un materiale utilizzato per la costruzione di una struttura potrebbero includere la resistenza alla compressione, alla trazione, alla flessione e alla corrosione. D'altra parte, la performance di un materiale si riferisce alla capacità effettiva del materiale di svolgere la sua funzione specifica in un dato contesto o applicazione. Ad esempio, la performance di un materiale utilizzato per un componente di un motore potrebbe includere la sua capacità di resistere alle alte temperature e alle sollecitazioni meccaniche.

Schema del processo edilizio

Schematizzando il processo edilizio, possiamo dividerlo in due sotto-processi:

Processo attuativo

Il processo attuativo coincide alla fase in cui si va a pensare, progettare e costruire l’edificio. All’interno di questo troviamo due attività che non sono legate alla progettazione:

• Concezione dell’opera, in cui vengono espresse le esigenze che portano a generare la commessa che verrà poi data come incarico.
• Segue poi l’impostazione, cioè la promozione e la programmazione.

Queste sono fasi estremamente delicate, in quanto la mal organizzazione di queste fasi può portare al fatto che la commessa non venga mai realizzata.

• Selezione del progettista: scelto da una pubblica competizione, si tratta di un professionista che ha il compito di organizzare lo spazio e lo traduca in una maniera comprensibile e edificabile.

Progettazione

• Progettazione preliminare: tipicamente affronta le questioni organizzative quantitative, in cui quindi si traduce il brief in un progetto di architettura.
• Progettazione definitiva: si occupa della corrispondenza del progetto preliminare agli standard vigenti nel luogo di costruzione, finalizzato all'acquisizione del titolo organizzativo.
• Progettazione esecutiva: è la progettazione di dettaglio che ci permette di trasformare il progetto in qualcosa che possa essere cantierizzabile e costruibile.
• Selezione degli esecutori: come abbiamo fasi di sviluppo del progetto, abbiamo un'ulteriore fase in cui si seleziona l'esecutore materiale dell’edifico, colui che lo costruirà.

Esecuzione

• Progettazione operativa: il periodo necessario all’esecutore per studiare il progetto designato, quindi per capire quale sia il piano per la costruzione effettiva.