Stefano Lenci Laura Consolini. Percorsi per un metodo progettuale tra forma e struttura

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3 Stefano Lenci Laura Consolini Percorsi per un metodo progettuale tra forma e struttura

4 Copyright MMVII ARACNE editrice S.r.l. via Raffaele Garofalo, 133 A/B Roma (06) ISBN I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: ottobre 2007

5 A Carlo e Maria (L.C.) A Claudio (S.L.)

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7 INDICE PREMESSA... pag INTRODUZIONE 1.1. Il significato classico della struttura... pag Le strutture resistenti per forma... pag Le strutture resistenti per superficie... pag FORMA E STRUTTURA NELLA STORIA 2.1. Introduzione... pag L architettura gotica... pag Filippo Brunelleschi... pag L ingegneria dell Ottocento e Gustav Eiffel... pag Antoni Gaudì... pag FORMA E STRUTTURA IN PROGETTISTI MODERNI E CONTEMPORANEI 3.1. Introduzione... pag Eduardo Torroja Miret ( )... pag Pier Luigi Nervi ( )... pag Riccardo Morandi ( )... pag Felix Candela ( )... pag Sergio Musmeci ( )... pag Santiago Calatrava Valls (1951)... pag OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE 4.1. Tematiche e metodi... pag. 61

8 5. L OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE CON LE LINEE ISOSTATICHE 5.1. Introduzione...pag Le ossa umane...pag I solai nervati...pag L OTTIMIZZAZIONE CON MODELLI FISICI 6.1. Introduzione...pag I modelli di soluzione d acqua saponata...pag Lo Stadio olimpico di Monaco...pag I modelli in materiale elastico...pag Il ponte sul Basento...pag I modelli di fili appesi o rovesci...pag La chiesa di Santa Coloma...pag L OTTIMIZZAZIONE CON CALCOLI MANUALI 7.1. Introduzione...pag L arco ottimale...pag Il Gateway Arch di St. Louis...pag La colonna ad uniforme resistenza...pag Il quartiere Wohnpark di Vienna...pag La Torre Eiffel di Parigi...pag La mensola ad uniforme resistenza...pag Il Tower Bridge di Londra...pag L OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA CON PROGRAMMI DI CALCOLO 8.1. Introduzione...pag Cenni storici...pag Elementi fondamentali...pag Tipologie fondamentali...pag Algoritmo di ottimizzazione...pag Progetti ottimi riconoscibili...pag. 118

9 Tipologia ponte 1... pag Tipologia ponte 2... pag Tipologia ponte 3... pag Tipologia ponte 4... pag Tipologia ponte 5... pag Tipologia ponte 6... pag Tipologia copertura... pag Progetti ottimi espliciti... pag Progetti ottimi possibili... pag CONCLUSIONI... pag. 133 APPENDICE... pag. 135 BIBLIOGRAFIA... pag. 135

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11 Premessa Ci si chiede spesso come mai una struttura, un opera architettonica o quant altro, risulti bella. La curiosità intellettuale è disarmata di fronte ad una domanda per la quale non abbiamo una risposta. Il manierismo e l omologazione ai canoni stabiliti dai maestri riconosciuti non bastano a giustificare certe sensazioni che ci colgono. L architettura come semplice opera artistica, e non come opera d arte e di conoscenza, colpisce, impressiona, a volte stupisce, attrae i turisti, ma non persuade e non incanta. Il razionalismo estremista, d altro canto, impatta, sconvolge, intaglia come certi suoi spigoli troppo arditi, e certo non commuove. Non c è una risposta. Quello che si propone in questo lavoro è un percorso, che può aiutare a comprendere, a riconoscere certi canoni, che può indicare metodologie e soluzioni, ma che non ha la pretesa di dare risposte. Partendo dall assunto che forma (architettonica) e struttura (ingegneristica) non devono vivere di vita propria, e che troppo tempo ed energie si sono sprecate con questa visione riduttiva anche tra coloro che la negano, vengono sviluppate alcune analisi che, muovendo da considerazioni di ottimizzazione strutturale, variamente intesa ed implementata, si propongono di fornire una visione comune di questi aspetti solo apparentemente duali, con l intento di suggerire, senza la pretesa di imporre o il desiderio di turbare. 11

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13 1. INTRODUZIONE 1.1 Il significato classico della struttura Tutti gli oggetti prodotti dall uomo assolvono ad una specifica funzione: da quella conservativa, a quella meccanica e strutturale, fino a quella psicologica ed estetica. Una funzione specifica è legata ad una forma specifica; così se la forma viene danneggiata, verranno influenzate anche le funzioni che essa contiene. La forma quindi deve essere conservata. Ogni forma materiale, ovvero l oggetto rappresentato da quella forma, è esposto alle azioni gravitazionali, in primo luogo, ed a tutte le altre azioni accidentali che possono caricarlo nel corso della sua vita utile. Per sopportare questi carichi, e quindi per conservare la forma e la funzione nel tempo, è necessaria una struttura. La struttura è quell organismo che intercetta il carico, lo assorbe e lo scarica al terreno. È perciò implicito che ogni struttura al suo interno deve consentire il flusso delle forze, e la progettazione ottimale di una struttura non può prescindere dallo studio del trasferimento di esse all interno di ogni sua parte. In seguito si mostrerà che lo studio e l intuizione del meccanismo di flusso delle forze sono metodi progettuali veri e propri, applicabili non solo alle strutture pure e semplici, ma anche alle forme architettoniche. Un oggetto può risultare molto più piacevole se plasmato secondo considerazioni sulla materia e sulle tensioni, piuttosto che ideato in un certo modo e fatto stare in piedi solo in un secondo momento (v. Fig. 1). Nella pratica usuale la struttura e la forma vengono ideate in maniera separata: la forma viene progettata in relazione alla funzione, ad elementi esterni, alla riproposizione modificata di soluzioni già adottate, mentre la struttura si limita ad essere sviluppata come un organismo atto ad assorbire il flusso delle forze, che combaci però con la forma già delineata, senza dare fastidio o occupare troppo spazio. Questo concetto è ben esemplificato da una frase di Eduardo Torroja: «il progettista, innamorato di una soluzione ( ), la passa allo strutturista perché vi inserisca dentro una struttura» [1]. Alcune tipologie classiche di struttura, però, sono già forma senza che le due cose debbano essere separate in fase di progetto. 13

14 14 Capitolo I Figura 1. Confronto tra il Palazzo dello Sport di Roma di P.L. Nervi e il Palazzo del ghiaccio di Selva di Val Gardena 1.2 Le strutture resistenti per forma La materia non rigida, flessibile, configurata in maniera specifica e vincolata a estremità fisse, è in grado di autosostenersi, di far fronte ad una specifica condizione di carico e di coprire determinate luci: sono le strutture resistenti per forma. Colonna verticale e fune sospesa sono prototipi ed esempi di strutture resistenti per forma: esse trasmettono i carichi solo attraverso sollecitazioni normali semplici, ovvero la trazione e la compressione. Legando due funi con punti di sospensione differenti si forma un sistema che è in grado di sostenere il proprio peso e di trasferire

15 Introduzione 15 lateralmente i carichi attraverso sollecitazioni di semplice trazione. Una fune sospesa ribaltata forma un arco funicolare; la forma ideale di un arco varia a seconda della condizione di carico per cui è progettato (v. Fig. 2). Figura 2. Rapporto tra fune ed arco funicolare Il meccanismo di portata delle strutture resistenti per forma si basa essenzialmente sulla forma del materiale. Una deviazione dalla forma ottimale mette in pericolo il funzionamento dell intero sistema e occorre tener conto di ciò in fase di progettazione. In un ipotetico caso ideale (cioè irrealizzabile in senso concreto), la forma di queste strutture coincide esattamente con l andamento delle sollecitazioni, ed importanza fondamentale assumono la linea dei centri di pressione e la linea dei centri di trazione. Qualsiasi cambiamento nelle condizioni di carico o di vincolo modifica l andamento della linea dei centri di pressione e genera una nuova forma strutturale. Mentre la fune, in quanto sistema flessibile, sotto nuovi carichi assume da sola una nuova linea dei centri di trazione, l arco, in quanto sistema rigido, deve compensare il cambiamento della linea dei centri di pressione con la rigidezza stessa. La fune quindi rappresenta sempre la curva funicolare per quel carico

16 16 Capitolo I specifico; invece l arco può essere funicolare solo per un determinato carico. Nelle strutture resistenti per forma, a causa della loro dipendenza dalle condizioni di carico, la forma architettonica e spaziale è il risultato del meccanismo di sostegno. Oltre a funi ed archi, si può ricordare anche un altra tipologia tra le strutture resistenti per forma, che non è più strettamente bidimensionale come le precedenti. Si tratta di ciò che risulta dall accoppiamento di una serie di cavi ai vantaggi offerti dalla forma circolare ed alla sua simmetria rispetto all asse passante per il centro. Si sono venute così a creare strutture dalla caratteristica forma a ruota di bicicletta, in quanto realizzate, appunto, a mezzo di cavi disposti radialmente ed ancorati ad un mozzo centrale e ad una corona periferica (v. Fig. 3). Figura 3. Schema del funzionamento a ruota di bicicletta Strutture di chiara lettura, in quanto esprimono, oltre che la situazione tensionale dei cavi radiali, anche lo stato di sollecitazione dell anello di ancoraggio centrale, chiamato a lavoro di trazione, e quello dell anello di ancoraggio periferico, sollecitato a compressione semplice o a presso-flessione in base al sistema di vincoli con cui è collegato alla struttura inferiore (v. Fig. 4).

17 Introduzione 17 Figura 4. La copertura del Palasport di Genova 1.3 Le strutture resistenti per superficie È possibile combinare gli elementi delle strutture resistenti per forma per ottenere strutture di superficie. Le superfici sono il mezzo geometrico più efficace ed intelligibile di definizione dello spazio e, a causa di questa loro natura, sono le astrazioni elementari attraverso le quali l architettura si esprime. La superficie strutturale nasce dal percorso che le forze compiono al suo interno per giungere fino al terreno; la sua capacità di far cambiare direzione alle forze, ovvero di portare i carichi, dipende dalla posizione della superficie in relazione alla direzione della forza in questione. Nella superficie strutturale piana, a seconda della direzione della forza, intervengono due diversi meccanismi di resistenza o loro combinazioni: il meccanismo della piastra (forza perpendicolare alla superficie) e il meccanismo della lastra (forza parallela alla superficie) (v. Fig. 5).

18 18 Capitolo I Figura 5. Meccanismi a piastra e lastra Inclinando la superficie verso la direzione della forza agente con una piegatura o curvatura, è possibile riconciliare gli opposti dell efficienza orizzontale nella copertura dello spazio, e dell efficienza verticale nella resistenza alle forze gravitazionali. Nelle strutture resistenti per superficie è la forma ottimale a trasferire le forze ed a distribuirle uniformemente sulla superficie. Lo sviluppo di una forma efficace per la superficie è come un atto creativo, dal punto di vista strutturale, funzionale ed estetico. Queste strutture sono contemporaneamente l involucro dello spazio interno e il guscio dell edificio esterno e di conseguenza determinano forma e spazio dell edificio stesso. Esse arrivano a costituire il criterio della qualità dell edificio in quanto macchina razionale, efficiente, e forma esteticamente significativa. La forma strutturale è quindi non arbitraria, ma soggetta alle leggi della meccanica; qualsiasi deviazione dalla forma ottimale si scontra con il meccanismo statico e potrebbe metterne in pericolo il funzionamento. Nonostante le leggi comuni alle quali è soggetto qualsiasi sistema composto da superfici strutturali, esistono molti meccanismi resistenti diversi. Costruire queste superfici richiede quindi la conoscenza dei rispettivi meccanismi: il loro modo di funzionare, la loro geometria, il loro significato per la forma architettonica e lo spazio (v. Fig. 6).

19 Introduzione 19 Figura 6. Esempi di strutture resistenti per superficie Lo stesso Pier Luigi Nervi sottolinea l importanza dal punto di vista statico-architettonico dei sistemi a superficie resistente: ossia di quei sistemi nei quali la capacità statica è diretta conseguenza di curvature o corrugamenti dati ad una superficie, il cui spessore resta sempre molto piccolo rispetto alle dimensioni del complesso ( ). La loro piena verità statica appare chiaramente quando si consideri che le azioni agenti sono quasi sempre distribuite su superfici lungo le quali possono, nel più efficiente dei modi, diffondersi fino a incontrare ed equilibrare le reazioni all appoggio [2]. Tuttavia i progettisti non fanno spesso uso di queste strutture perché, come dice lo stesso Nervi, «non siamo abituati a ragionare per forma» [2]. Al contrario, questi sistemi sono molto efficaci, tanto è vero che sono molto presenti sia in natura, sia in campi della tecnica diversi dall architettura e dall ingegneria civile: carrozzerie di automobili, fusoliere e ali di aerei, scafi di navi, sono esempi di resistenza per forma dovuta alla necessità di stretta aderenza alle leggi della statica e dell aerodinamica.

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21 2. FORMA E STRUTTURA NELLA STORIA 2.1 Introduzione Solo poche volte nella storia dell architettura la tecnologia costruttiva, il calcolo statico e gli obiettivi formali hanno avuto ruoli paritetici nella definizione concreta dell idea di architettura. La visione dell oggetto di architettura come fusione di ciò che è forma e di ciò che è struttura è un concetto molto presente in epoca moderna. È in tale epoca, infatti, che si può vedere come molti progettisti abbiano cercato di progettare e costruire oggetti che entrino a tutti gli effetti a far parte dell insieme delle opere di architettura, ma che siano contemporaneamente oggetti in cui la struttura assume un ruolo importante e determina l aspetto formale. I progettisti moderni si mettono alla ricerca di forme strutturali efficaci ed esteticamente piacevoli con indagini statiche, studi costruttivi, attenzione al risultato formale (cfr. Cap. 3). In varie epoche della storia dell architettura si trovano però degli oggetti che riassumono in se stessi la coincidenza tra forma e struttura. Nel periodo gotico la coincidenza forma-struttura è conseguenza di motivazioni spirituali e allo stesso tempo scientifiche: alla base delle costruzioni del periodo infatti c è una scienza, vale a dire l insieme delle conoscenze scientifiche-empiriche dell epoca. Brunelleschi inizia il cammino verso un metodo più rigoroso di progettazione ed a lui va il merito di aver tentato l unione in un unica figura di ideatore, tecnico e costruttore di un progetto. Gli stessi ingegneri dell Ottocento non prestano attenzione al risultato estetico dell opera che si accingono a progettare, il fine che hanno è quello di ottenere la massima prestazione dai nuovi materiali (come l acciaio), di utilizzare procedimenti costruttivi innovativi, di mettere in pratica la scienza delle costruzioni che si stava sviluppando. Antoni Gaudì si serve di modelli fisici per la progettazione delle sue opere, ma queste, alla realizzazione, hanno molti elementi, soprattutto a livello decorativo, che denunciano una forte tendenza dell architetto verso la naturalità e l intuizione, e una sensibilità progettuale non codificata attraverso un metodo preciso. 21

22 22 Capitolo II 2.2 L architettura gotica Le basi della cultura gotica sono gettate da San Tommaso d Aquino, rinunciando al principio platonico dell Idea in favore di quello aristotelico della Realtà. Il fondamento di questa cultura quindi è la razionalità di origine divina che si attua tramite le forme reali delle cose, della natura e dell uomo. Le opere prodotte dall uomo devono così tendere ad una perfezione che è testimonianza di Dio; tutto l operato dell uomo si carica di una valenza mistica. Il sogno di incredibili cattedrali ha piegato la prassi del fabbricare a produrre specifiche tecnologie che ne consentissero la realizzazione (v. Fig. 7). Figura 7. Cattedrale di Notre Dame, Parigi La tecnica diventa quindi un fare guidato dalla ragione e dall esperienza, la teoria dell ideare precede e condiziona la tecnica del fare e la figura dell artista diventa centrale in quanto persona che ha una responsabilità tecnica ed ideologica. Anche se l architetto gotico è giunto ad un livello, per così dire, di professionalità assai più elevato del suo predecessore romanico, ancora si chiama tagliapietre o capomastro, nonostante raccolga in sé la responsabilità della composizione e dell esecuzione definitive. Dagli appellativi prima citati si può capire come l architetto gotico abbia uno stretto legame con le maestranze, in quanto non esistono scuole per un apprendimento teorico, ma si impara in cantiere tutto il necessario per portare a termine una costruzione.

23 Forma e struttura nella storia 23 Una delle figure che iniziano ad assomigliare in modo più significativo ad un architetto moderno è Villard de Honnecourt: è il primo che, imparato il mestiere in varie commesse, cerca di raccoglierlo e di divulgarlo in modo da ampliare le conoscenze tecniche e contribuire al progresso dell arte costruttiva. Il suo testo era nato come un taccuino di appunti, ma poi è diventato un vero e proprio manuale per gli apprendisti (v. Fig. 8). In esso univa didascalie e spiegazioni a piante, sezioni, prospetti e vedute, divenendo così una specie di summa che dimostra quanto fosse importante per ogni capomastro avere dei modelli da imitare e seguire. Figura 8. Disegno di Villard de Honnecourt Nel periodo gotico si perfeziona il sistema ad ossatura, la tecnica degli archi ogivali riduce le spinte laterali, archi rampanti e contrafforti divengono mezzi per far fronte alle spinte. Tutta questa macchina statica viene portata all esterno della cattedrale per riuscire ad ottenere all interno un grande vuoto ed una grande altezza, come richiesto dallo spirito religioso del tempo. Il vocabolario figurativo viene a coincidere con le linee delle forze e con le linee isostatiche (cfr. Cap. 5) che, dalla navata centrale, altissima e libera all interno, devono giungere al terreno (v. Fig. 9).

24 24 Capitolo II Figura 9. Archi rampanti della cattedrale di Reims La maggiore responsabilità dell architetto gotico è naturalmente statica-strutturale, cioè il grande edificio-cattedrale deve necessariamente stare in piedi. Un esempio di soluzioni gotiche ai problemi strutturali lo si può trovare nella controversia che sorse a Milano nel 1386 durante la costruzione del Duomo. Iniziata la costruzione dell enorme cattedrale, i capomastri della fabbrica si trovarono di fronte al problema del dimensionamento: non erano in grado di decidere quanto avrebbero dovuto essere alti i pilastri, le navate e le volte della navata centrale. Si rivolsero perciò a maestri francesi e tedeschi per avere una soluzione, ma ognuno ne proponeva una diversa, poiché le loro considerazioni non erano basate su indagini statiche precise, ma si trattava semplicemente di regole empiriche che si erano rivelate efficaci nel corso delle generazioni e nel corso dei tentativi in cui erano state usate. Quello che tuttavia interessa notare è che, per questi architetti, il problema strettamente dimensionale era secondario: la cosa più importante era lo schema astratto generale, la forma dell edificio, che era indispensabile per risolvere i problemi statici. I tentativi di compiere calcoli statici in senso moderno furono davvero poca cosa.

25 Forma e struttura nella storia 25 Non poche chiese crollarono durante o poco dopo la costruzione, e quelle che restarono in piedi erano, probabilmente, sovradimensionate se guardate con occhio moderno. I capomastri medievali si occupavano di un problema statico applicando il metodo secondo loro più appropriato e i mezzi scientifici che avevano a disposizione. 2.3 Filippo Brunelleschi Il più eloquente esempio di perfetta fusione tra obiettive istanze tecniche e soggettiva sensibilità estetica, si può trovare nella descrizione dei pensieri, delle lunghissime, tormentose meditazioni, nella raggiunta certezza sull efficienza delle proprie intuizioni, che permisero a Brunelleschi di vincere la lunga battaglia contro le terrificanti difficoltà costruttive, e l incomprensione dei contemporanei, per la realizzazione della cupola di Santa Maria del Fiore a Firenze [2]. Con queste parole Pier Luigi Nervi fa capire come Filippo Brunelleschi entra di diritto a far parte di coloro che producono opere di architettura a partire da riflessioni che non siano puramente formali. Della personalità di Brunelleschi, infatti, non si sa se ammirare di più l inventiva e la sensibilità dell architetto, la profondità dell intuizione e le conoscenze tecniche dell ingegnere o la cura del dettaglio e l amore verso la propria opera di costruttore. Brunelleschi inizia nel Rinascimento una riflessione matematica sui risultati ottenuti nelle epoche precedenti, ossia una riflessione su ciò che viene chiamato metrica romanica e gotica. Si va alla ricerca di un ordine, una logica, una legge, una disciplina, insomma le basi di un metodo, che non lasci la nascita del progetto di architettura al caso, ma che ne getti delle solide fondamenta. In quanto uomo del Rinascimento, egli trova questo ordine a partire dall ordine classico, da quel linguaggio all antica formato da stili e moduli, che vengono aggregati in maniera sempre differente per ottenere nuove forme (v. Fig. 10). La ricerca della nuova legge che regoli un opera di architettura è però anche frutto dell intuizione e della sperimentazione di nuove tecniche costruttive.

26 26 Capitolo II Figura 10. Spedale degli innocenti, Firenze Nella cupola di Santa Maria del Fiore, pensiero e arte, scienza nuova, poetica e genio si integrano, dando luogo ad una forma nuova. Dalle intuizioni statiche e costruttive che hanno guidato Brunelleschi, si vede chiaramente che esse sono state «i dati determinanti della definizione del profilo della cupola, della massa del lanternino e del rapporto volumetrico di questi due elementi che costituiscono la base della meravigliosa armonia che, a tanti secoli di distanza, ci commuove così profondamente» [2] (v. Fig. 11). Figura 11. Cupola di Santa Maria del Fiore, Firenze

27 Forma e struttura nella storia 27 Studiando le architetture romane, ed in particolare la Domus Aurea di Nerone ed il Pantheon, Brunelleschi rimane incuriosito da come gli architetti romani avevano affrontato i vari problemi statici: come neutralizzare le forze che agiscono sulla volta? Brunelleschi nel progetto della sua cupola ha lo stesso problema. Come è noto, la pietra ed i mattoni hanno grandissime capacità di resistere a compressione, mentre questo non accade in alcun modo per la resistenza a trazione. Nella cupola deve fronteggiare le forze di trazione, poiché le cupole caricate dall alto tendono a gonfiarsi alla base, generando in questo punto sforzi di trazione. Una cupola è costruita sul principio dell arco: una volta completata si regge su se stessa funzionando come un insieme di archi. Il problema della costruzione di una cupola è che fino al posizionamento della pietra finale (cioè la chiave degli archi), la tendenza della costruzione è di crollare verso l interno. Per questo motivo normalmente si usano delle centine per costruire archi e volte. Brunelleschi risolve questo problema ed elimina l uso della centina utilizzando in particolare due soluzioni dettate dalla sua intuizione, dai suoi studi sul comportamento statico e dalle sue sperimentazioni sulle tecniche costruttive. Decide di utilizzare la tecnica detta di giro in giro, vale a dire che si attende l asciugatura della malta di un corso di muratura prima di iniziare il successivo. Fa disporre i mattoni (al di sopra di una certa quota) a spina di pesce; questi mattoni disposti perpendicolarmente che fuoriuscivano dai corsi orizzontali, interrompendo gli stessi, li suddividevano in piccole sezioni e li rendevano analoghi a piccoli archi orizzontali capaci di resistere alla gravità. Questo accorgimento, da solo, non sarebbe bastato tuttavia a contrastare il crollo della cupola verso l interno: il colpo di genio statico-costruttivo di Brunelleschi fu la creazione di uno scheletro circolare, posto tra le due calotte di cui è composta la cupola, su cui si conformasse la struttura ottagonale della stessa. In questo modo si ottiene una struttura autoportante che rende possibile il non utilizzo della centina (v. Fig. 12). Tuttavia guardando oggi la cupola si possono ben notare le fessure che si sono formate lungo gli archi utilizzati per la cerchiatura dei costoloni. Nonostante i grandi meriti di Brunelleschi, quindi, l organismo statico da lui intuito non ha perfettamente funzionato.

28 28 Capitolo II Figura 12. Spaccato assonometrico della cattedrale 2.4 L ingegneria dell Ottocento e Gustav Eiffel L ingegneria ottocentesca apre quel filone che si può definire del razionalismo costruttivo, cioè una metodologia libera da mode formali e in continua ricerca di integrazione tra funzione, costruzione e immagine. L architettura moderna, nata da una violenta crisi d identità, nel primo periodo, ha posto ingegneri e architetti fianco a fianco nel cercare di tracciare una nuova via progettuale. Si erano appena scoperte le possibilità teoriche e pratiche delle strutture elastiche in acciaio, e quindi si poteva attuare lo svincolamento dagli schemi obbligati della muratura attraverso il superamento del concetto di equilibrio per masse gravanti. Costruendo strutture a luce sempre più ampia, edifici sempre più alti, strutture sempre più esili, si è venuto a creare un nuovo

29 Forma e struttura nella storia 29 linguaggio attraverso un progressivo affinamento delle soluzioni, in cui il ruolo dell intuizione ingegneristica è stato di primo piano. Tale ruolo si è imposto per mezzo di una serie di costruzioni (ponti, porti, ferrovie, fabbriche, stazioni) la cui valenza principale non era tanto l aspetto esteriore, quanto la funzionalità dell insieme, il corretto impiego dei materiali, l economicità statica e costruttiva, l uso di tecniche realizzative di tipo industriale, cioè tutte quelle componenti che l ingegneria era chiamata a definire per dare la migliore soluzione ai problemi pratici della società industriale in via di formazione. Ponti e grandi coperture sono i temi di maggior interesse in questo periodo: in essi la struttura e la costruzione raggiungono livelli notevoli grazie all impiego dei prodotti siderurgici. Alcuni esempi di strutture costruite in questo periodo e secondo questi principi sono: il ponte in ghisa sul Severn a Coalbrookdale del 1779 (v. Fig. 13), il ponte Firth of Forth in Scozia del 1885 (v. Fig. 14), il ponte di Brookling a New York del 1883 (v. Fig. 15), il Crystal Palace per l Esposizione universale di Londra del 1851 (v. Fig. 16), la Galerie des Machiens per l Esposizione universale di Parigi del 1889 (v. Fig. 17). Figura 13. Ponte sul Severn, Coalbrookdale

30 30 Capitolo II Figura 14. Ponte Firth of Forth, Scozia Figura 15. Ponte di Brookling, New York

31 Forma e struttura nella storia 31 Figura 16. Crystal Palace, Londra Figura 17. Galerie des Machines, Parigi Personalità di grande importanza e di grande nome del periodo è sicuramente Gustav Eiffel, soprattutto dopo l Esposizione universale del 1889 a Parigi. Nelle sue opere, si può vedere come non ci sia un idea formale alla base, il risultato si ottiene con la coerenza progettuale derivata dallo studio tecnico e costruttivo. Il viadotto sul Garabit (v. Fig. 18) dimostra come venga utilizzato l arco a sezione variabile per resistere alle varie sollecitazioni e contrastare l instabilità.

32 32 Capitolo II Figura 18. Viadotto sul Garabit Il tema fondamentale delle opere di Eiffel (ma il concetto si può estendere anche a tutte le opere del periodo) è la sincerità strutturale: ogni elemento della costruzione è conformato e posizionato in base a ciò che deriva dall analisi statica della struttura stessa. L opera principale di Eiffel è ovviamente la Torre omonima costruita a Parigi nel 1889 in occasione dell Esposizione universale (v. Fig. 19). Essa occupa un posto particolare nell opera dell ingegnereimpresario perché, oltre ad essere un riferimento per tutti gli appassionati di architettura, è l elemento che congiunge i due momenti dell attività di Eiffel: segna l apoteosi delle costruzioni metalliche e costituisce l inizio dei suoi lavori scientifici. Il profilo della torre è quello che si ottiene imponendo la condizione di uniforme resistenza a compressione ed anche un carico laterale uniformemente distribuito, cioè il vento, su tutta la struttura (cfr. Par ). È quindi un preciso motivo statico che ne determina la forma, ma la torre è divenuta anche un oggetto d arte fino al punto di essere fonte d ispirazione per artisti che la celebrano nei dipinti.

33 Forma e struttura nella storia 33 Figura 19. Torre Eiffel, Parigi Quello che vale per la Torre Eiffel vale per molte altre opere di questo periodo: esse sono ormai acquisite dalla storia dell architettura poiché, anche se sono state esplicitamente progettate per risolvere problemi essenzialmente costruttivi, è evidente al loro interno l operato di una volontà architettonica ordinatrice dell insieme e dei dettagli. Gli elementi standard prodotti in officina e montati in sito con tecniche ideate appositamente per ovviare a ragioni di economia e rapidità di costruzione, non sono che un pretesto e un supporto materico per concretizzare un idea architettonica; e l obiettivo di ridurre al minimo il peso della struttura, massimizzando il rendimento statico di ciascun elemento, contribuì non poco a sovvertire coscientemente i rapporti proporzionali accreditati dall estetica della costruzione muraria [3]. Leggendo in questa chiave le realizzazioni dell ingegneria ottocentesca, le necessità dei materiali e la sincerità strutturale, divenuti fattori guida della progettazione, hanno prodotto soluzioni di grandissimo interesse, tanto che molti schemi strutturali e soluzioni costruttive introdotte in queste opere sono diventate archetipi dell architettura del Novecento.