Gli architetti stanno cominciando a sperimentare nuovi materiali esotici che possono essere colati sul posto formando ugualmente strutture complesse.
di The Physics arXiv Blog
L’architettura è una disciplina conservativa, se non altro per i rigorosi standard di stabilità e sicurezza che tutte le strutture realizzate dall’uomo devono rispettare. Le forze che agiscono all’interno ed all’esterno di ogni struttura devono essere attentamente calcolate, e il design va modificato di conseguenza. Poche cose sono lasciate al caso.
Questa, per lo meno, è la visione tradizionale. Alcuni designer stanno però giocando con una nuova idea – che esista un modo differente di costruire, affidato alla casualità piuttosto che al rigore. Un edificio così realizzato si affiderebbe quindi a nuove forme di materiali granulari che, una volta deposti, si legherebbero fra loro in maniera tale da garantire la stabilità strutturale richiesta. Così facendo, mura, colonne e persino cupole potrebbero essere gettate sul posto per andare a formare strutture complesse ma stabili.
Potrà sembrare un racconto di fantascienza, ma Sean Keller, dell’Illinois Institute of Technology di Chicago, e Heinrich Jaeger, dell’Università di Chicago, spiegano che questa specie di “architettura aleatoria” sta finalmente diventando possibile. Raccontano infatti come le prime strutture aleatorie siano già in via di costruzione e come l’approccio stia introducendo nuovi modi di pensare all’architettura e al design in generale.
Partiamo da qualche antefatto. Per migliaia di anni l’uomo ha utilizzato materiali granulari quali pietre, sabbia o terra per realizzare strutture. Persino oggi, la pratica è comune per la costruzione di dighe, porti, frangiflutti e letti di ghiaia per binari. Queste strutture beneficiano delle stesse proprietà speciali dei materiali granulari – la loro natura porosa che permette di assorbire rapidamente e il fatto che possono essere versati e posizionati rapidamente e ad un costo contenuto.
Aspetto ancora più interessante è il modo in cui gestiscono i carichi. Le strutture convenzionali richiedono colonne o archi appositamente sviluppati, ma i materiali granulari si affidano alle forze concatenate fra le particelle adiacenti che vengono determinate quando i materiali si incastrano fra loro. Allo stesso tempo, il materiale può scorrere liberamente quando l’incastro viene sbloccato. Esiste un aspetto negativo, però. La forma di queste strutture è severamente limitata dall’angolo di riposo naturale del materiale. Questo aspetto limita anche le applicazioni di questa tecnica.
Gran parte delle proprietà dei materiali granulari è determinata dalla forma delle particelle che li costituiscono. In molti casi, queste hanno una forma pressoché sferica. Negli ultimi anni, però, gli scienziati dei materiali hanno cominciato a sperimentare particelle con forme più esotiche, quali forme a stella tridimensionale, uncini, X ed altre ancora. Una volta gettati, questi materiali si incastrano facilmente per andare a formare strutture stabili.
Questo ha portato a un modo interamente nuovo di pensare al design. Tradizionalmente, gli architetti partono dalle componenti strutturali più piccole, come colonne, archi, mura e via dicendo, per unirle assieme e formare strutture più grandi, quali ponti, abitazioni e grattacieli. Le proprietà di questi nuovi materiali granulari invertono però il processo, permettendo agli architetti di pensare prima alla forma complessiva ed escogitare quindi come ottenerla colando del materiale granulare in sito.
Un approccio consiste nel liberare il materiale in un contenitore ermetico prefabbricato che possa essere sigillato sottovuoto. Questo processo genera la pressione necessaria a forzare il materiale in pressoché qualunque forma desiderata. Qualche anno fa, un gruppo di ingegneri della Technical University di Delft aveva realizzato un ponte attraverso questo processo “sgonfiabile” (vedi immagine a lato).
Un traguardo ancora più ambizioso consiste nel determinare la struttura complessiva e quindi procedere inversamente per determinare la forma delle particelle che produrrebbero la forma desiderata. Questi granuli potrebbero quindi essere stampati in 3-D e colati in sito, dove si assemblerebbero autonomamente o con l’ausilio di un robot.
Una soluzione del genere avrebbe profonde conseguenze sul processo progettuale. “La pianificazione verrebbe liberata dalla necessità di considerare la struttura locale nel dettaglio”, dicono Keller e Jaeger. “Piuttosto, il compito principale diverrebbe quello di generare le forme adeguate per le particelle e le condizioni di lavorazione e legame complessive necessarie a garantire la stabilità meccanica della struttura”.
I primi passi verso questa nuova forma di costruzione sono già in fase di esecuzione, con risultati affascinanti. Un giorno le nostre abitazioni verranno realizzate con una semplice “colata”? Magari no, ma non possiamo comunque escluderlo.
Per approfondimenti: Aleatory Architectures
(MO)
