Sistemi morfo-generativi per la modellazione
Immagine: “Algorithmic architecture”, Kostas Terzidis, Architectural Press – Oxford 2006, pag. 76
Attualmente sto sviluppando un percorso di ricerca, in collaborazione con il prof. D’Alfonso, con lo scopo di indagare alcuni sistemi, sia informatici che basati su logiche differenti, in grado di giungere alla definizione formale di un modello partendo da alcune regole fondamentali, definite a priori. Il percorso si divide in tre momenti principali.
In primo luogo, requisito indispensabile per ogni ricerca, vi è una parte dedicata all’acquisizione di informazioni riguardanti il tema specifico, avvalorata dalla consultazione di una serie di testi specializzati, prevalentemente in lingua inglese. Un argomento di studio riguarda l’architetto Frei Otto, uno dei pochi nella storia dell’architettura ad essersi avvalso di metodi inerenti questo tema. In particolare viene affrontata l’analisi della Multihalle di Mannheim (1975), padiglione multifunzionale la cui progettazione ha visto l’utilizzo dei cosiddetti “hanging models“, maquette realizzate sfruttando la forza di gravità come elemento utile per determinare la forma di strutture che, una volta rovesciate, acquistano una serie di caratteristiche che si riflettono in una forte economia dei costi di costruzione dell’edificio in questione. La Multihalle rappresenta probabilmente, dopo i progetti dell’architetto catalano Antoni Gaudì, uno degli esempi più mirabili della messa in pratica di questa tecnica.
Il secondo argomento, legato alle nuove tecnologie, riguarda gli algoritmi generativi della forma. Questi ultimi hanno costituito, negli ultimi anni, uno strumento sempre più interessante per la gestione formale del progetto. Un numero crescente di architetti e società di consulenza per la progettazione, dall’indiscussa fama internazionale, ha iniziato ad utilizzare questi sistemi. Alcuni esempi sono: Frank Owen Gehry, Greg Lynn, Norman Foster, Ali Rahid, Ove Arup, Buro Happold. Anche alcune università tra le più prestigiose del mondo affrontano il tema in maniera specifica. Tra queste vi sono: MIT – Massachusetts Institute of Technology (Cambridge), Pratt Institute (New York), Architectural Association (London). Gli algoritmi generativi sono dei sistemi che, partendo da alcune forme di base, permettono di ottenere, seguendo una regola impostata dall’utente, conformazioni estremamente complesse, derivanti dalle forme impostate all’inizio del processo. La stessa tecnica è adottabile per la corretta gestione di geometrie complesse, dove vi è la necessità di mantenere uno stretto controllo in tutte le fasi di elaborazione e dove spesso l’ultimo passaggio rappresenta la realizzazione di alcune parti dell’oggetto architettonico, mediante utensili robotizzati a controllo numerico, che ormai costituiscono uno strumento utilizzato a livello internazionale e non soltanto riferito ad alcuni casi-studio particolari.
Una volta esaurita questa prima parte si procede con la ricerca in questione, riprendendo i temi legati al progetto concluso a dicembre 2007. Una delle coperture sviluppate in quel frangente viene selezionata ed il modello fisico ricostruito, utilizzando le tecniche acquisite grazie allo studio di Frei Otto, riguardante gli “hanging models“. Viene quindi realizzata una maquette con le stesse caratteristiche, che successivamente viene rilevata con scanner tridimensionale non a contatto, presso il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano. La superficie così ottenuta, come per quella sviluppata da Otto, possiede caratteristiche tali per cui il dimensionamento risulterà certamente più economico, rispettando la formula dell’arco di catenaria (la cui conformazione geometrica agevola il trasferimento dei carichi applicati). Questa fase termina con l’analisi matematica di una sezione trasversale generica della copertura che, messa a confronto con l’arco di catenaria ricavato dalla formula matematica (coseno iperbolico), risulta combaciare, salvo un margine di tolleranza. I modelli pendenti possono essere definiti morfo-generativi, in quanto la forma che assumono le membrane ed i fili utilizzati non è definita da chi costruisce il modello, bensì ottenuta grazie all’azione della forza di gravità. Essi rappresentano pertanto un caso in cui tali modelli possono essere sviluppati senza per forza ricorrere al calcolatore.
Il terzo passaggio, ancora in fase di svolgimento, riguarda la realizzazione di un algoritmo morfo-generativo, sviluppato grazie a consulenze specifiche in matematica, programmazione e computer grafica. L’algoritmo, strutturato come un software molto semplice, permetterà la generazione di superfici a partire da una griglia piana di partenza. Una volta impostate le dimensioni di tale griglia, in relazione al progetto architettonico nel quale la struttura andrà inserita, e la quota di alcuni punti notevoli di quest’ultima, sempre legati a specifiche di progetto, sarà possibile ottenere una superficie modellata secondo la formula della catenaria, esattamente come un “hanging model“. Grazie a questo algoritmo sarà quindi possibile, senza avvalersi di alcun intervento manuale e successiva scansione, come è avvenuto nel passaggio precedente, sviluppare una superficie che possieda delle caratteristiche favorevoli dal punto di vista strutturale. Una volta generata, la superficie digitale potrà essere trasferita a programmi specifici per il calcolo strutturale, proseguendo il proprio iter di sviluppo fino alla realizzazione, completamente in ambiente digitale. Una volta sviluppato, il software verrà testato in alcune esperienze progettuali, in modo da valutarne l’efficacia nel funzionamento.
