In questo articolo mostreremo come l’architettura sia basata su una serie complessa di elementi, che si sono sviluppati nel corso dei secoli per ciò che riguarda i materiali, le tecniche di costruzione e la matematica. Per comprendere a pieno la storia e l’evoluzione dell’architettura, è essenziale integrare queste tre componenti fondamentali e conoscere i limiti connessi alla costruzione. Daremo anche un’occhiata a un’iniziativa francese iniziata nel 1997, che merita di essere menzionata.
Materiali da costruzione: una storia di pietra, legno e innovazioni
L’uso di materiali da costruzione appropriati è uno dei capisaldi dell’architettura. Nel corso dei secoli materiali differenti sono stati usati per venire incontro a necessità architettoniche. Nell’Antico Egitto, ad esempio, si usò la pietra per costruire le famose piramidi, sfruttando la matematica per garantire dimensioni precise e strutture stabili.
Col passare del tempo, vennero usati nuovi materiali. L’acciaio rivoluzionò l’edilizia nel XIX secolo, permettendo agli architetti di creare strutture più audaci. L’uso di cemento armato nel XX secolo diede vita a grattacieli e edifici all’avanguardia.
Tecniche di costruzione: dall’artigianato alla tecnologia digitale
Le tecniche di costruzione si sono evolute in parallelo con i materiali. Nel Medioevo i mastri costruttori utilizzavano metodi artigianali per costruire cattedrali. La matematica, in particolare la geometria, era essenziale per creare piani complessi e volte e archi magnifici.
Con l’avvento dell’età industriale, le tecniche di costruzione si sono evolute con l’uso di macchinari, gru e prefabbricati. La matematica è stata utilizzata per analizzare i difetti strutturali, permettendo così la costruzione di edifici e ponti ancora più ambiziosi.
Oggi, l’architettura fa largo uso di tecnologie digitali avanzate, basate su principi matematici, che consentono agli architetti di disegnare strutture complesse con una precisione mai raggiunta prima.
Matematica: una guida senza tempo
In aggiunta alla semplice misurazione di altezza e larghezza di un edificio, la matematica serve anche come un guida nella scelta di alcuni tipi di materiali e di specifiche tecniche di costruzione per tener conto dei problemi delle forze, che giocano un ruolo essenziale in architettura. Sono elementi fondamentali di cui tener conto, perché determinano la stabilità e la longevità delle strutture. Comprendere questi problemi è cruciale per progettare edifici resistenti e sicuri. Questa è una breve lista delle forze principali studiate in architettura:
Compressione: La compressione è una forza che spinge i materiali dell’edificio verso l’interno. Gli elementi che normalmente sono soggetti a tale forza sono piloni, colonne e muri. Gli architetti devono assicurarsi che questi elementi possano sopportare il carico senza deformarsi eccessivamente.
Tensione: La tensione è l’opposto della compressione. Si ha quanto i materiali sono stirati. Gli elementi soggetti a questa forza possono essere cavi, catene e parti di strutture sospese. È fondamentale scegliere materiali che possano reggere la tensione senza rompersi.
Distorsione: La distorsione avviene quando parti di una struttura scorrono l’una sull’altra. Aree soggette alla distorsione includono cardini, saldature e viti. La struttura e i materiali devono essere scelti per resistere a tale forza.
Flessione: La flessione è la deformazione provocata dalla combinazione di forze di compressione e tensione. Travi e architravi sono normalmente soggette a questo tipo di forza. La progettazione di questi elementi deve considerare la loro capacità di resistere a queste forze per evitare la rottura o un’eccessiva deformazione.
Coesione: La coesione è la capacità dei materiali di resistere alla rottura causata da forze interne. È particolarmente importante per il cemento, la pietra e i mattoni. Gli ingegneri devono assicurarsi che questi materiali rimangano intatti nonostante gli stress a cui sono sottoposti.
Compressione laterale: La compressione laterale avviene quando gli elementi sono compressi non uniformemente o obliquamente. Ciò può provocare una deformazione e un collasso strutturale. La progettazione deve minimizzare queste forze per assicurare stabilità all’edificio.
Torsione: La torsione è una forza di rotazione che agisce su elementi come colonne o pali. Gli architetti e gli ingegneri devono progettare questi elementi affinché resistano a rotazioni, utilizzando forme e materiali appropriati.
Sismica e venti: Le forze sismiche derivano da movimenti tellurici durante i terremoti, mentre le forze eoliche sono dovute alla pressione esercitata dal vento sull’edificio. Gli edifici devono essere progettati per resistere a tali forze, utilizzando tecniche quali l’isolamento sismico e la resistenza al vento. Comprendere e trattare con queste forze è essenziale per garantire la sicurezza e la stabilità degli edifici. Gli architetti e gli ingegneri devono tenerle in considerazione al momento di progettare e scegliere materiali appropriati, forme strutturali e metodi di costruzione per assicurarsi che tali strutture possano sopportare il carico.
Il sito di Guédelon: un esempio di ritorno ai fondamentali
The Guédelon site, located in Bourgogne, is an extraordinary example of the importance of these components in architecture. This project to reconstruct a 13th century medieval castle relies on fundamental mathematical knowledge to ensure precision in construction.
Il sito di Guédelon, in Borgogna, è uno straordinario esempio dell’importanza di queste componenti in architettura. Il progetto di ricostruire un castello medievale del XIII secolo si basa sulle fondamentali conoscenze matematiche per raggiungere un alto grado di precisione nella costruzione.
Gli artigiani, in stretta collaborazione con un team di scienziati, architetti e altri esperti del settore edile, lavorano per garantire che ogni elemento sia progettato e costruito con precisione, rispettando gli standard dell’epoca. Gli artigiani di Guéledon lavorano con materiali locali, come pietra, legno e metalli, utilizzando tecniche dell’epoca, che richiedevano abilità matematiche per le misure, la geometria e la geodesia. I calcoli sulla forza dei materiali, sulle proporzioni e sulle misure erano essenziali per la costruzione di castelli, cattedrali e altri edifici monumentali dell’epoca. Ciò dimostra come la matematica fosse alla base della creazione di strutture monumentali, anche in un periodo in cui ciò appariva meno evidente.
L’architettura è in continua evoluzione, perché riflette i cambiamenti della società. È il risultato di una armoniosa combinazione di materiali, tecniche di costruzione e matematica. La matematica è alla base dei principi di progettazione, del calcolo della resistenza dei materiali e delle precise misurazioni necessarie a creare edifici straordinari. Gli edifici storici mettono in evidenza la maestria degli artigiani del tempo, mentre i risultati moderni sfruttano le innovazioni tecnologiche per creare strutture all’avanguardia.
Grazie a questo esempio, il sito di Guédelon ci ricorda l’importanza di comprendere e rispettare la storia delle costruzioni e ci dà un assaggio della maestria nell’uso di materiali, tecniche di costruzione e matematica nel corso dei secoli. Non sono soltanto oggetti pratici, ma testimonianze dell’evoluzione della scienza, dell’arte e della matematica. Al centro dell’architettura, essi permettono agli architetti di creare opere che riflettono le caratteristiche della propria epoca, conservando, tuttavia, le capacità ereditate dal passato.
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