6/7 Maggio 2009

Il Dipartimento BEST del Politecnico di Milano ha organizzato un convegno internazionale dal titolo “Innovative design and construction technologies – Building complex shapes and beyond” presso la Facoltà di Architettura e Società. L’evento, svoltosi nei giorni 6-7 Maggio 2009, era teso a a definire lo “stato dell’arte” inerente i metodi progettuali ed i processi tecnologici più avanzati in architettura, partendo dal punto di vista di tutti gli operatori dai progettisti, agli specialisti, ai produttori sino ai costruttori e alla committenza.

La Commissione Scientifica ha ricevuto più di 100 abstracts, provenienti da molti paesi differenti. Sono stati selezionati i lavori più interessanti tra quelli pervenuti, al fine di produrre un’importante pubblicazione cartacea, disponibile durante i due giorni in cui si è svolto il convegno ed attualmente in corso di ristampa. IDCT09 ha costituito un’ottima occasione per discutere una pluralità di temi attraverso l’analisi critica di progetti, strumenti, tecnologie e materiali con l’obiettivo di individuare le opportunità di innovazione, presenti e future, offerte dall’evoluzione nella costruzione di forme complesse in ambito internazionale al settore delle costruzioni nella sua globalità.

I key speakers e invited lecturers presenti a questa edizione sono:

Matias del Campo – SPAN Architects | Wien

Marc Fornes – THEVERYMANY

Arnold Walz – DesignToProduction

Cristiano Ceccato – Zaha Hadid Architects

Nathaniel Stanton – Buro Happold Special Projects | New York

Shrikant Sharma – Buro Happold SMART Group | London

Luca Buzzoni –Arup Italia

Oliver Tessmann – Bollinger & Grohmann

Bruce Frey – Hines

John Nastasi – Product-Architecture Lab, Stevens Institute of Technology / Nastasi Architects

Marthijn Pool – ONL Oosterhuis – Lénard

Christian R Pongratz – Pongratz Perbellini Architecs

Erwin van Maaren – Nedcam

Martin Bechthold – Harvard GSD

Christian Florian – Permasteelisa Group

Mike Eekhout – Octatube

Roberto Verganti – DIG Politecnico di Milano

Per ulteriori informazioni circa il programma di questa edizione del convegno, le parallel sessions ed altri dettagli specifici è possibile consultare il sito internet ufficiale www.innovativetechnologies.polimi.it Al momento attuale sono disponibili per il download la Newsletter, il Flyer ed il Poster.

E’ stato un piacere incontrare tutti i partecipanti a Milano, i quali hanno dato un importante contributo a questa conferenza, prendendo parte alla sua riuscita. Grazie a tutti.

Referente Scientific Committee – Prof. Anna Mangiarotti

Coordinatrice scientifica – Prof. Ingrid Paoletti

Coordinatore – Arch. Matteo Lo Prete

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SINTESI DEL PERCORSO

Il progetto di ricerca descritto all’interno del precedente intervento, “Sistemi morfo-generativi per la modellazione“, è giunto al termine, con la realizzazione di un software su base parametrica per la progettazione architettonica. Il lavoro, svolto in collaborazione con l’Università dell’Insubria di Varese, ha portato ad uno strumento utile per indagare lo sviluppo di forme complesse basate su logiche di tipo strutturale.

Scopo principale dell’inter lavoro è la valutazione di come, attraverso l’utilizzo di sistemi informatici sempre più specifici e personalizzati, sia possibile sviluppare un approccio innovativo alla progettazione architettonica, il quale possa trarre grande giovamento dalle possibilità emergenti della rivoluzione informatica, senza però dimenticare tutto quel bagaglio di conoscenze che permette una valutazione critica del progetto, per far sì che questo prosegua nella direzione giusta. Il software in questione ha, come caratteristica fondamentale, quella di rappresentare un sistema parametrico ed interattivo per lo sviluppo a livello formale forme complesse ed in particolare grandi coperture. Questa prerogativa, che costituisce l’anima dello strumento, deriva direttamente dalle considerazioni fatte in merito al computing ed alla progettazione parametrica. Naturalmente una scelta di questo tipo deve essere perseguita con l’intento di trarre un chiaro e consistente miglioramento nel metodo di progettazione. Ed è qui che l’esperienza di Frei Otto permette di creare quel “delta” così importante: l’applicativo che si intende realizzare permetterà lo sviluppo di modelli pendenti basati su una serie potenzialmente illimitata di configurazioni spaziali a tre dimensioni. In questo modo l’output generato dal software sarà già dotato di una logica che permetterà un notevole risparmio di materiali da costruzione, data l’assenza di stati flessionali all’interno degli elementi strutturali, caratteristica fondamentale in base alla quale la tecnica viene adoperata. er meglio comprendere contenuti, funzionamento ed obiettivi relativi al software in questione vengono forniti una serie di passaggi che andrebbero a costituire la routine di funzionamento dello stesso:

- Impostazione di una griglia, posizionata su di un piano cartesiano xy, di forma rettangolare o quadrata, mediante la definizione di n righe e m colonne e delle dimensioni dei lati di un singolo elemento (che determinano successivamente le dimensioni complessive della griglia);

- Impostazione di una serie di valori di quota (asse z) in alcuni nodi della griglia, scelti arbitrariamente in base a logiche legate alla progettazione euristica architettonica. Tale processo può avvenire per selezione del singolo punto o mediante tabella specifica;

- Avviamento dell’algoritmo in base al quale la griglia viene assoggettata all’inverso della forza di gravità, in modo che il risultato conclusivo sia interpolante rispetto ai punti dei quali è stata definita la quota;

- Eventuale possibilità di modificare in tempo reale la superficie, agendo quantitativamente sui singoli punti di intersezione, sempre secondo la logica delle membrane soggette ad anti-gravità;

- Possibilità di esportare mesh quadrangolari o serie di spline in formato .obj, il quale permette l’acquisizione del risultato da parte di 3D Studio Max, software ampiamente utilizzato per la modellazione digitale.

Come è possibile osservare si tratta di un applicativo abbastanza semplice, che assume come input una griglia la quale sarà direttamente rapportata con il contesto relativo al progetto. Le altezze definite sono anch’esse espressione della volontà progettuale, in quanto verranno applicate in base ad una serie di criteri legati alla funzione degli spazi interni, ma di questo verrà discusso più approfonditamente in seguito.

SVILUPPO DEL SOFTWARE

La ricerca di un consulente in grado di risolvere i problemi relativi alla programmazione informatica di un software costruito dal nuovo ha condotto verso il prof. Marco Tarini, ricercatore presso il DICOM – Dipartimento di Informatica e Comunicazione, Facoltà di Scienze MM.FF.NN., Università dell’Isubria, Varese. Il prof. Tarini, oltre a svolgere attività di ricerca ed insegnamento all’interno della suddetta Università collabora presso il Visual Computing Lab – ISTI – CNR, dove svolge attività di ricerca a livello internazionale. Dopo aver appreso del progetto di ricerca in atto ed informato della necessità dello sviluppo di un software come sopra accennato, Tarini ha dimostrato un interesse nello stabilire una collaborazione a carattere temporaneo che permettesse al DiAP l’ottenimento di un applicativo rispondente alle richieste ed al DICOM la presenza di un tema da utilizzare per due tesi di laurea dedicate allo sviluppo di applicativi software. Il prof. Tarini ha espresso la possibilità di introdurre alcuni elementi aggiuntivi rispetto alla richiesta, che avrebbero certamente migliorato il software nella propria forma conclusiva. Nello specifico Tarini ha suggerito di prevedere come input, oltre alla griglia piana di forma quadrata o rettangolare, anche una superficie NURBS proveniente da un programma di modellazione. In questo modo sarebbe possibile affidare la progettazione euristica non solamente ad un processo parametrico ma, volendo, avvalersi anche dei processi progettuali come quello presentato all’interno del libro “Figure progettuali e modellazione digitale“. All’interno dei laboratori di progettazione architettonica condotti dal prof. Ernesto D’Alfonso e la prof. Antonella Contin, oltre ai laboratori di sintesi finale per le tesi di laurea, è già presente un’esercitazione specifica che conduce gli studenti ed i laureandi attraverso la progettazione mediante lo sviluppo di schizzo, linee generatrici, modello fisico e modello digitale. Grazie a questa modifica del software è possibile comprendere nello stesso pacchetto entrambi gli approcci, sia quello appena descritto che quello morfo-generativo di tipo parametrico. Un’ulteriore aggiunta è l’implementazione di un sistema di vincoli più raffinato rispetto alla sola definizione del valore di quota lungo l’asse z. Tarini, considerando le problematiche macroscopiche legate alla simulazione di un modello pendente ha sollevato problemi circa la possibilità di movimento nelle tre direzioni dei nodi che costituiscono la griglia: da qui il suggerimento di vincolare in maniera specifica questi ultimi (sempre in modo arbitrario) in modo che possano traslare solo rispetto a determinati piani. Quanto appena detto verrà trattato in maniera approfondita durante l’illustrazione del software nella sua forma conclusiva.

“Si tratta di un sistema detto “a masse e molle” con forza di gravità pur capovolta (applicata alle masse). E’ risolto (viene cioè trovata una configurazione di minima energia) con un sistema di Eulero (ovvero un sistema iterativo che può essere visto come una discesa del gradiente: ad ogni passo si calcolano le forze, dovute a gravità e trazione delle molle, e si applicano alle masse) ulteriormente semplificato. Specificatamente si ignora la velocità accumulata, dunque l’inerzia: la soluzione trovata non ne risente per nulla in quanto per la committenza è sufficiente trovare la configurazione finale statica, senza interesse per l’evoluzione temporale dinamica che il sistema segue per arrivare alla soluzione). Per una maggiore stabilità numerica, è stato applicato l’algoritmo noto come “leapfrog” (a salto di rana). I vincoli previsti (definiti sulle masse) consistono nel mantenimento di nessuna, una, due o tutte e tre le coordinate. Essi vengono applicati durante l’evoluzione del sistema. Per evitare che i travi cambino di lunghezza durante l’evoluzione, “difetto” dovuto alla scelta semplificatrice di aver modellato un trave rigido con una molla parzialmente estendibile/contraibile, si usa un espediente che consiste nel correggere appositamente (ed automaticamente) la lunghezza a riposo delle molle. La forma originale del cupola “ideale” è riflessa dalle lunghezze a riposo assegnate ai travi del modello digitale, mentre la correttezza statica del risultato è garantita dal fatto che nella configurazione finale, per ogni nodo, la somma di tutte le forze applicate a quel nodo è nulla o annullata dai vincoli dello stesso (vincoli che modellano costrizioni fisiche dell’oggetto reale, come ad esempio colonne ed altri elementi di supporto/vincolo).“

Una volta concluso il lavoro di progettazione, implementazione ed assemblaggio delle varie componenti, tramite il linguaggio di programmazione C++, è stata preparata una Demo dell’applicativo, attraverso la quale poter valutare le principali caratteristiche dello stesso. Il software, come è possibile osservare nelle immagini in fondo al testo, presenta una finestra di dialogo semplice e ben organizzata. E’ presente un grande riquadro principale, all’interno del quale osservare il lavoro svolto avvalendosi di diverse forme di rappresentazione: sono disponibili viste dall’alto, dai vari lati ed un sistema di controllo interattivo che permette di far “orbitare” la struttura per una visione tridimensionale personalizzata. Sul lato destro è presente una fascia verticale, che mostra una rappresentazione fissa in pianta della struttura ed una lista delle informazioni relative alle operazioni in atto, con la possibilità di editare determinati parametri. Escludendo la rappresentazione in pianta è possibile descrivere tale fascia come la vera e propria finestra di dialogo riguardante le operazioni in corso. Superiormente è presente la barra dei comandi, da dove è possibile selezionare tutte le operazioni che si intende compiere. Oltre alle classiche “tendine” ad estensione verticale, tipiche dell’interfaccia Windows, sono presenti due classi di icone: una di queste permette di vincolare i punti della griglia in maniera arbitraria. Selezionando un punto a piacimento è possibile vincolarne la traslazione all’interno di un piano oppure lungo una sola direzione. Oltre a queste due possibilità vi sono, naturalmente, i due casi estremi: quello di assoluta libertà del punto e di assoluta rigidezza. In quest’ultimo caso il punto è da ritenersi vincolato rispetto alle tre coordinate x,y,z di partenza. Unica libertà concessa è la rotazione dei segmenti ad esso collegati intorno al proprio baricentro. Vi è anche un insieme di icone in grado di semplificare il lavoro. Dato che, volendo vincolare i bordi della griglia, è necessario selezionare i punti singolarmente, questi tre tasti permettono una selezione immediata dei contorni, definendo già la tipologia del vincolo, esattamente come descritto per i punti. All’interno delle tendine è prevista la possibilità di selezionare velocemente anche singoli lati della griglia o del modello, scegliendo in base ai punti cardinali quali selezionare e, successivamente, vincolare. Vi è, in fine, la possibilità di rendere rigidi o elastici i singoli elementi, selezionando un apposita coppia di icone. Nel caso in cui si scelga una configurazione elastica degli elementi è possibile regolare tale caratteristica, mediante una barra di comando.

A seguito dei primi test, relativi al funzionamento del software, il prof. Tarini ha riscontrato alcune problematiche relative all’eccessiva riduzione degli angoli interni dei singoli quadrilateri che compongono la griglia. Una volta che questa viene fatta pendere  avviene una rotazione delle aste intorno al baricentro dei nodi, per cui vi è una riduzione degli angoli interni dei quadrilateri, che si trasformano così in romboidi. Regolando le capacità elastiche degli elementi al massimo concesso dal software si nota come gli elementi maggiormente sollecitati presentino una riduzione eccessiva degli angoli suddetti. Per questo vi è la possibilità di introdurre delle diagonali di rinforzo, in modo da ridurre la deformazione degli elementi. E’ possibile inserire le diagonali sia in fase di import della superficie che durante il successivo editing, garantendo così un elevato grado di interattività. E’ anche presente l’opzione per una dinamica di inserimento basata sulla valutazione di ogni singolo quadrilatero, al fine di inserire elementi solo dove necessario. In ultimo viene affrontato l’aspetto legato alle tempistiche di elaborazione dei sistemi di calcolo. Una prima e più semplice versione del software permetteva la corretta risoluzione di griglie fino ad un massimo di 30² elementi. Oltre questo quantitativo i tempi superavano le aspettative, producendo risultati in tempi superiori ai 2-3′ previsti come limite. Per una maglia di 100² elementi era necessario un processo iterativo della durata ci circa 150′. Successivamente è stato pensato un sistema di risoluzione più efficiente, che ha abbassato notevolmente i tempi, portandoli al di sotto dei 5′. In questo modo risulta possibile operare una serie di prove sulle griglie mantenendo l’approccio interattivo con risoluzione in tempi rapidi, che naturalmente rappresenta uno degli obiettivi fondamentali da raggiungere.

CONCLUSIONI

Una volta concluso lo sviluppo del software, ad opera del team guidato da Tarini, è necessario fare il punto della situazione per individuare i passi successivi, in merito ad un percorso di ricerca che non può considerarsi concluso con il raggiungimento dell’obiettivo a medio termine appena conseguito. Il passo immediatamente successivo sarà certamente verso un’ulteriore implementazione e perfezionamento del software, oltre che la verifica tramite FEM della rispondenza del sistema progettato alle aspettative (oggettiva assenza di stati flessionali all’interno degli elementi che costituiscono la griglia), oltre al dimensionamento della struttura. In seguito a questo processo di consolidamento del pacchetto applicativo, si procederà verso lo studio delle tecnologie e dei materiali più adatti per riuscire a concretizzare i progetti sviluppati mediante il software. Al termine di questa fase verrà quindi individuato un ventaglio di soluzioni tecnologicamente all’avanguardia in grado di compiere il fondamentale passaggio dal progetto alla realizzazione. Una prospettiva ben definita, quindi, che manifesta l’intenzione di rendere il processo progettuale fin qui consolidato capace di compiere l’ultimo e più importante passo: consentire la realizzazione delle strutture verso le quali è stato specificamente sviluppato, in modo da costituire un sistema applicativo che possa trovare sbocco all’interno di un mercato internazionale e competitivo come è quello dedicato ai sistemi informatizzati per l’architettura d’avanguardia.

Hanno collaborato allo sviluppo del progetto:

prof. Ernesto D’Alfonso – DiAP

arch. Matteo Fraschini – DiAP

prof. Marco Tarini – DICOM

ing. Paolo Brivio – DICOM

Gianfranco Femia e Maurizio Macchi (tesisti)

Riferimenti:

Kilian, A. and Ochsendorf, J., 2005. Particle-spring systems for structural form finding. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures 46(2), pp. 77-84.

Ekkehard, R., 2004. Shape finding of concrete shell roofs. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures 45(1), pp. 29-39.

Gibson, S. F. F. and Mirtich, B., 1997. A survey of deformable modeling in computer graphics. Technical report, Mitsubishi Electric Research Laboratories.

Proceedings of the 22nd annual conference on Computer graphics and interactive techniques, ACM, New York, NY, USA, pp. 55-62.

Nealen, A., Mueller, M., Keiser, R., Boxerman, E. and Carlson, M., 2006. Physically based deformable models in computer graphics. Computer Graphics Forum 25(4), pp. 809-836.

Terzopoulos, D. and Waters, K., 1990. Physically-based facial modelling, analysis, and animation. The Journal of Visualization and Computer Animation 1(2), pp. 73-80.

Lucca Film Festival, un’illustre manifestazione dedicata al cinema d’avanguardia ma aperta anche alle ibridazioni con altre forme artistiche e di comunicazione, ha ospitato quest’anno un tema innovativo, di particolare interesse sotto molteplici punti di vista: il Machinima. Durante il giorno 11/10/2008 è stata inserita in programma una rassegna dedicata all’argomento, denominata “MACHINIMA IS…”.
La conferenza di apertura, tenuta dal dott. Alessandro Cavaleri e dall’arch. Matteo Lo Prete, con l’intervento virtuale di Domenico Quaranta, ha introdotto il tema considerando le sue molteplici applicazioni. Successivamente il programma è proseguito con una serie di audiovisivi atti a fornire alcuni dei migliori esempi presenti a livello internazionale.

«La parola Machinima deriva da una contrazione delle parole ”machine ‐ cinema” o anche “machine animation”. Il termine viene comunemente utilizzato per indicare il processo che porta alla creazione di audiovisivi d’animazione all’interno di un “ambiente virtuale” mosso in tempo reale. Nella maggior parte dei casi questo “ambiente virtuale” è l’engine di un videogioco.» [1]

Come il dott. Cavaleri ha chiaramente specificato, all’interno del proprio saggio dedicato all’argomento, il Machinima rappresenta una tecnica, o meglio un insieme di tecniche grazie alle quali è possibile realizzare audiovisivi in maniera certamente più rapida ed economica rispetto alle tradizionali tecniche di animazione digitale, senza per questo andare a scapito della qualità espressiva di quanto viene realizzato. La possibilità di sfruttare l’engine di un videogioco, ovvero “tutto quel complesso di funzioni matematiche e fisiche che regolano il movimento ed il comportamento dei modelli” [2], permette di liberare il produttore da un’ingente mole di lavoro per implementare l’intero ambiente all’interno del quale vengono realizzate le animazioni. Naturalmente questo aspetto rappresenta sia un pregio che un difetto, considerando le limitazioni insite nello scegliere un engine già realizzato, che non necessariamente presenta tutte le caratteristiche auspicate. Ad ogni modo, trattandosi di un ambiente digitale, è possibile modificare ed implementare ulteriormente questa base di partenza, ottenendo un risultato sempre più rispondente a quanto previsto.

Il fatto che tale insieme di tecniche trovi una prima ed immediata applicazione in campo cinematografico non ne esclude necessariamente l’utilizzo in altri ambiti, anzi. Per citare un esempio di come l’animazione digitale abbia influenzato il modo progettare e rappresentare l’architettura (un mondo che ha preso spesso spunto dalla cinematografia, con particolare riferimento all’opera di David Lynch) si può richiamare l’architetto Coop Himmelb(l)au di Vienna, che nel presentare il progetto del BMW Welt di Monaco alla committenza, ha commissionato un cortometraggio animato ad una troupe di Hollywood, incentrato sull’opera della quale si sarebbe decisa la realizzazione. Come è possibile immaginare i costi ed i tempi necessari per lo sviluppo di un audiovisivo così complesso sono ingenti, fattore che certamente preclude l’adozione di questo tipo di tecnica a livello rappresentativo e, tantomeno, a livello progettuale per la maggior parte delle realtà professionali.

Ed è proprio a questo punto che il Machinima fornisce quel “delta” aggiuntivo in grado di stravolgere il rapporto tra progettazione, rappresentazione e cinematografia. In un comune programma di modellazione 3d, animazione e rendering [3] quale 3D Studio Max (prodotto dalla Autodesk), una volta realizzato il modello digitale completo del progetto questo viene tradotto in immagini mediante la realizzazione automatica di uno o più fotogrammi (nel caso di un audiovisivo). Ognuna di queste immagini assorbe grandi quantità di tempo e potenza di calcolo, incrementando drasticamente i costi di produzione. Basti pensare che un normale personal computer, per realizzare un cortometraggio di due minuti inerente un modello digitale abbastanza semplice, impiega circa 150 ore di calcolo. Il Machinima invece, sfruttando il motore di un videogioco, permette di realizzare rendering in “tempo reale” senza l’ausilio di potenti workstation (da ricordare il fatto che la maggior parte dei giocatori è dotata di strumenti informatici di uso comune), garantendo così facilità di elaborazione e risparmio di tempo.

Naturalmente, trattandosi di progetti realizzati ex-novo, è impossibile pensare che un engine possegga già, al suo interno, tutti gli ambienti previsti. Ecco quindi che ci si pone il problema di come editare gli scenari presenti in modo da poter realizzare simulazioni su misura. Alcuni dei più potenti videogiochi hanno, al loro interno, un editor, ovvero un programma espressamente dedicato alla modifica di scenari oppure alla realizzazione di soluzioni completamente nuove. E’ grazie a questi sistemi che l’architetto può realizzare in formato digitale la propria opera, per poterla successivamente presentare alla committenza in un formato interattivo (come per un classico videogioco l’utente può scegliere liberamente il percorso da seguire) oppure sottoforma di audiovisivo classico (mediante la registrazione di un percorso prefissato dal progettista). Per citare un altro esempio si può ricordare un giovane studente di architettura in Spagna che, mediante la manipolazione di uno scenario appartenente ad un videogioco, è stato in grado di riprodurre la celebre Kauffman House, capolavoro di Frank Lloyd Wright, dando la possibilità di osservare l’oggetto architettonico sia internamente che esternamente, con la più assoluta libertà.

Ma la rappresentazione non è l’unico ambito all’interno del quale il Machinima può fornire un valido contributo. Considerando che l’editor di gioco permette di modificare la scena in modo interattivo, il suo utilizzo fornisce un importante ausilio anche dal punto di vista progettuale, permettendo di considerare sia l’aspetto estetico sia quello illuminotecnico (di tipo naturale ed artificiale) ed ancora altri fattori. Concludendo, quindi, è possibile considerare il Machinima come una tecnica certamente ancora immatura ma che presenta un ventaglio di potenzialità che la rendono appetibile in relazione a molteplici linguaggi espressivi, tra cui l’architettura. Considerando il rapido sviluppo subito nel corso degli ultimi dieci anni è prevedibile che, ben presto, questo metodo possa diventare di uso comune all’interno di molti studi di progettazione in tutto il mondo.

Per un ulteriore approfondimento del tema è disponibile il seguente materiale allegato:

Sito ufficiale del Lucca Film Festival 2008

Download del saggio “Architecture Games”, a cura dell’arch. Matteo Lo Prete.

Download del saggio “Machinima”, a cura del dott. Alessandro Cavaleri.

[2] “Machinima:produzioni cinematografiche spettacolari ed economiche”, Riccardo Meggiato, APOGEO Editore, 2008, XVIII – 318p.

[3] Termine della computer grafica: identifica il processo di “resa” ovvero di generazione di un’immagine, definita per punti dotati di colore, a partire da una descrizione matematica di una scena tridimensionale interpretata da algoritmi specifici.

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.

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