Leggerezza Odierna by Chiara Signoroni

CHIARA SIGNORONI 733245 Politecnico di Milano Facoltà di Architettura e Società Laboratorio di Costruzione dell’Architettura 1 a.a. 2009/2010 Tel 333 9285606 Prof. Alessandra Zanelli, Carol Monticelli con Paolo Beccarelli, Roberto Maffei

LEGGEREZZA ODIERNA [LA RICERCA COSTRUTTIVA DI SPAZI TRASPORTABILI E TRASFORMABILI DALL’UTENTE STESSO]

ABSTRACT La tenda risulta essere il primo sistema architettonico che abbia insiti quei caratteri di trasportabilità, flessibilità e leggerezza tanto ricercati nell’architettura odierna. Partendo quindi dall’analisi di queste strutture e dei tendoni progettati per i circhi itineranti, passando per gli studi effettuati da personalità come Fuller, Prouvé e Otto, si arriva ad esaminare l’architettura a membrana, e più in particolare le tensostrutture, come sistemi che ben si identificano con le suddette caratteristiche. Vivendo in una modernità in cui la fruizione degli spazi risulta essere sempre più a breve termine, iniziano ad inserirsi nel panorama odierno strutture di carattere semi-permanente o addirittura temporaneo. In questa prospettiva l’utente è portato alla ricerca di sistemi che soddisfino determinate esigenze in relazione alla durata limitata delle attività e alla portatilità delle strutture. La ricerca inoltre si sofferma sulla possibilità dell’utente di diventare costruttore del proprio spazio, prestando attenzione, in fase progettuale, al processo di montaggio e smontaggio della struttura e, di conseguenza, alla necessità di produrre un kit contenente gli elementi che costituiscono il sistema. Esaminando lo stato dell’arte è possibile avere un quadro della situazione attuale che si connota quale punto di partenza di questa ricerca. Analizzando il caso studio di una tesostruttura di carattere temporaneo e flessibile si colgono gli aspetti più rilevanti della progettazione di un sistema di questo tipo. Consapevoli dei limiti della ricerca e degli errori emersi, saranno possibili futuri sviluppi del tema inerenti soprattutto all’ideazione di fondazioni consone a una struttura identificabile come leggera e alle diverse opportunità di scelta dei materiali utilizzabili, in modo da riuscire a progettare un sistema capace di reggere il peso portante e il peso portato e, al contempo, essere effettivamente trasportabile.

PAROLE CHIAVE FLESSIBILITA’, LEGGEREZZA, TENSOSTRUTTURA, TRASFORMABILITA’, TRASPORTABILITA’

1. INTRODUZIONE Fin dall’antichità l’uomo ha cercato di costruire spazi che rispondessero ad una serie di esigenze variabili nel tempo, cercando ogni volta i materiali più adatti e le tecniche costruttive più semplici in modo da riuscire a costruire la sua abitazione con il minor impiego possibile di energia, tempo e materia. Andando alle origini di un tipo di architettura che si identifica oggi come leggera, dobbiamo sicuramente soffermarci sull’analisi dello stile di vita delle popolazioni nomadi. Il bisogno di spostare continuamente la propria dimora mette in luce alcuni degli aspetti imprescindibili di quest’ultima come ad esempio l’impiego di materiali facilmente trasportabili, la creazione di forme semplici capaci di rispondere alle necessità basilari degli spazi e la rapidità dei processi di montaggio e smontaggio. “La tenda è per la sua stessa essenza una dimora disgiunta dal sito, non identificabile con un sito come lo è sempre la casa, che diventa elemento consustanziale al paesaggio, parte duratura di esso. Eppure, nonostante ciò, pur aperta e trapiantabile, pur fatta nient’altro che di pochi teli, essa ha magicamente il potere di creare intorno a sé, appena piantata, uno spazio ben preciso, una topografia organizzata”1. Da qui la voglia di soffermarsi sullo studio di strutture che con l’utilizzo di pochi e semplici elementi ha insiti da sempre quei caratteri di collettività e aggregazione tipici dell’essere umano. La ricerca si inserisce nel panorama architettonico della costruzione di strutture leggere e, più in particolare, tenta di rispondere alle diverse esigenze del consumatore riguardo le problematiche relative alle modalità d’uso di questo tipo di strutture, nonché al loro processo di montaggio e smontaggio nel momento in cui l’utente diventa costruttore stesso del proprio spazio. L’obiettivo del paper è appunto quello di rispondere all’esigenza della progettazione di una struttura leggera affichè sia flessibile nel tempo e nello spazio così com’è diventata flessibile la vita stessa dei consumatori odierni inseriti in una modernità che, “come i liquidi, non può assumere una forma per un lungo tempo”2. Nella società in cui viviamo è forte la richiesta di strutture che, pur arricchendo il contesto urbanistico, non lo pregiudichino e abbiano la capacità di configurare spazi permanenti o semipermanenti a seconda delle attività che vi sono legate. La possibilità di scelta dei diversi utilizzi che un utente può fare della propria struttura, la libertà nel decidere se utilizzarla quotidianamente o, al contrario, solo in particolari occasioni, per un’ora o per tutta la giornata e in qualsiasi luogo, stanno alla base di questa ricerca.

2. STATO DELL’ARTE L’attuale bisogno di spazi flessibili, modificabili e reversibili che sappiano adeguarsi a differenti attività, presenta l’esigenza di una risposta architettonica innovativa e leggera: è questo lo scenario in cui si colloca l’architettura a membrana. Le attuali strutture a membrana derivano direttamente dalle grandi tende trasportabili impiegate per i circhi itineranti. I tendoni dei circhi infatti rappresentano un avanzato traguardo in termini di portatilità e di facilità di allestimento: le fasi di assemblaggio e disassemblaggio sono in assoluto le più semplici messe a punto dopo le tende dei popoli nomadi. Ogni parte del sistema è pensata per essere spostata e messa in posizione al massimo da due uomini e infine fissata da uno soltanto, senza ricorrere all’ausilio di alcuno strumento. Sebbene le tende circensi fossero coperture itineranti e dunque non esposte a eccessivi carichi

[ ] Eugenio Turri, Gli uomini delle tende, Edizioni di comunità, Milano, 1983, p. 240 2 [ ] Zigmund Bauman, Modernità liquida ,Laterza, Roma-Bari, 2002

dovuti al clima, quali vento e neve, nel loro processo progettuale erano già presenti due principi peculiari delle moderne strutture tessili: la deformabilità della superficie che determina la forma e la pretensione3. La trasformabilità dell’architettura inoltre lascia all’utente la possibilità di compiere in modo reversibile veri e propri atti costruttivi, come quello di coprire o scoprire uno spazio o di ampliare o ridurre un volume proprio grazie al suo alto grado di adattabilità. La possibilità di compiere tali atti implica però la necessità di alleggerire il più possibile le parti mobili e di rendere più veloci e facili le operazioni di conversione. Personalità come Richard Buckminster Fuller, Jean Prouvé e Frei Otto tentano, nella seconda metà del 1900, di creare sistemi a carattere temporaneo seppure in contesti e con tempi differenti. In particolare Otto inizia la sua ricerca verso forme minimali, capaci di coprire spazi molto ampi con la minor quantità di materiale possibile, attraverso lo studio di modelli creati con film di sapone. Questo liquido, costituito appunto da sapone disciolto in acqua, crea una membrana con una propria tensione superficiale che, se supportata da una struttura rigida, produce una perfetta base di studio per la forma e il comportamento fisico dell’architettura a membrana. Fig.1

Modello fisico di tensostruttura a stella, realizzato con film saponoso. Studi per la tenda a stella con fontana di Colonia.

Fig.2

Tensostruttura a forma di stella con fontana al centro, Colonia, Germania. Ricostruzione del 2000 a opera di Architekturburo, Rasch + Bradatsch con Frei Otto

Attualmente lo scenario che ci si propone riguardo le strutture leggere risulta essere molto ampio. Innanzitutto è opportuno classificare le strutture secondo un indice di portatilità che ci permette di distinguere i sistemi in portatili, semi-autonomi e semoventi.

[ ] Brian Foster e Marijke Mollaert, 2004, The European Design Guide for Tensile Surface Structures, Tensinet, 2004 (tr. it. a cura di Alessandra Zanelli, Progettare con le membrane, Maggioli S.p.A., 2007) p.33

I sistemi cosiddetti portatili si caratterizzano con la possibilità di essere interamente smonatbili anche se con un numero molto alto di elementi da assemblare e dimensioni così ampie da dover prevedere l’utilizzo di mezzi di trasporto adeguati e manodopera specializzata per il raggiungimento della configurazione finale. I sistemi semi-autonomi invece prevedono la possibilità di montaggio anche da parte di operatori non specializzati ma non è ancora previsto il ricorso a speciali mezzi di trasporto. Infine i sistemi semoventi sono caratterizzati dalla possibilità di essere spostati da un luogo a un altro dall’utente stesso, con una completa integrazione tra sistema di trasporto e unità trasportata4. Un ulteriore approfondimento che attualmente è posssibile fare nell’ambito delle strutture leggere è quello che riguarda la possibilità di adattare la stessa struttura secondo le specifiche esigenze dell’utente. In questo contesto è possibile collocare le tensostrutture5 a membrana derivanti dagli studi di Frei Otto e concepite tramite l’applicazione del principio delle superfici minime6. La tensostruttura si identifica in una superficie a doppia curvatura anticlastica, ossia in una membrana tensionata e stabilizzata mediante l’azione di pretensione meccanica applicata nel piano del tessuto e lungo i suoi bordi. Le tensostrutture a membrana presentano inoltre innumerevoli possibilità formali e di scelta dei movimenti previsti in fase progettuale. Esistono poi strutture supportate dall’aria, ossia particolari strutture tensili a membrana di forma sinclastica7 stabilizzate da una differenza di pressione dell’aria attraverso la loro superficie, o anche cuscini pneumatici che consistono in involucri chiusi, isolati e mantenuti a pressione costante. Infine ci sono sistemi cosiddetti a elementi rigidi, i cui elementi coinvolti nella conversione sono appunto realizzati con materiali rigidi; questi sistemi sono compatibili più di ogni altro con edifici permanenti8. Fig.3

Fig.4

Pino Zoppini, Piscina alla Sciorba, Genova, 1993. Vista della copertura con portali scorrevoli a telescopio in posizione distesa. (Esempio di sistema a elementi rigidi)

Pino Zoppini, Piscina alla Sciorba, Genova, 1993. Vista generale della piscina – copertura con portali scorrevoli a telescopio in posizione retratta. (Esempio di sistema a elementi rigidi)

I vari ambiti analizzati non rispondono però all’esigenza di avere una struttura leggera utilizzabile dall’utente in modo flessibile nel tempo e nello spazio presupponendo quindi condizioni di minima difficoltà per quanto riguarda le fasi di assemblaggio e disassemblaggio degli elementi aventi un peso proprio tale da poterne permettere lo spostamento senza l’utilizzo di mezzi di trasporto.

[ ] Alessandra Zanelli, Trasportabile, Trasformabile. Idee e tecniche per architetture in movimento, Libreria CLUP, Milano, 2003 5 [ ] Tipologia costruttiva con elementi pretesi, aventi funzione portante e doppia curvatura contrapposta, fondamentale ai fini del calcolo e/o della stabilità e del mantenimento della forma (UNI 10949, 2001) 6 [ ] Si definisce minima quella superficie che, posssedendo la più piccola area possibile, richiede il minimo quantitativo di energia potenziale necessaria a conferirle una forma stabile all’interno di una data condizione di bordo. La peculiarità strutturale delle superfici minime è quella di possedere la medesima e uniforme distribuzione di sforzi in tutte le direzioni. Alla base della progettazione dell’architettura leggera a membrana vi è appunto l’impiego di processi autogenerativi che diano come risultato proprio delle superfici minime. 7 [ ] Superficie con curvatura gaussiana positiva (prodotto delle curvature principali), in quanto formata da due curve con curvatura concorde. 8 [ ] Brian Foster e Marijke Mollaert, 2004, The European Design Guide for Tensile Surface Structures, Tensinet, 2004 (tr. it. a cura di Alessandra Zanelli, Progettare con le membrane, Maggioli S.p.A., 2007) p. 55-63

Una struttura in grado di rispondere a queste particolari esigenze dovrebbe inoltre essere in grado di sopportare carichi utili o accidentali. Fig.3

Fig.4

3. METODOLOGIA In questa prospettiva è essenziale capire quali siano le reali condizioni di utilizzo della struttura e come sia quindi possibile assolvere a determinati compiti. Un sistema progettato in modo da riuscire a soddisfare condizioni differenti, sia per quanto riguarda le possibilità di posizionamento nello spazio della struttura stessa, sia per le conformazioni che essa è in grado di assumere in caso di improvvisi cambiamenti climatici piuttosto che di differenti condizioni di utilizzo in base alle attività svolte, deve necessariamente presentare un alto grado di adattabilità. Da queste precisazioni ne deriva che, oltre alle caratteristiche intrinseche della struttura, di importanza basilare sono anche le possibilità che vengono offerte all’utente il quale deve essere messo in condizione di potere autonomamente gestire tutti i gradi di flessibilità previsti. - Temporaneità: con una struttura dotata di queste caratteristiche, è il fruitore a decidere, in termini temporali, quale uso fare del proprio spazio. Egli infatti può presentare la necessità di utilizzo del sistema in un qualsiasi periodo dell’anno e in qualunque momento del giorno a seconda delle diverse possibilità che si hanno di vivere il tempo e lo spazio stesso. - Trasformabilità: come detto in precedenza, la società odierna è calata in una modernità che richiede sempre più l’utilizzo di sistemi temporanei caratterizzati quindi da un livello non indifferente di trasformabilità. L’utente, nell’arco di tempo di utilizzo della struttura, può presentare il bisogno di avere un sistema coperto sotto al quale svolgere determinate attività, ma può anche decidere di assolvere alle medesime in corrispondenza di uno spazio aperto o solo parzialmente coperto. È inoltre possibile che la scelta di una piuttosto che di un’altra attività da svolgersi all’interno della struttura porti a un cambiamento dei modi di fruizione dello spazio e quindi presupponga il bisogno di conformazioni totalmente diverse del sistema. Ciò implica la necessità di avere una struttura in grado di assumere particolari e diverse configurazioni modificabili dall’utente e di conseguenza di un processo di montaggio e smontaggio della stessa, temporaneo o definitivo, pratico e veloce. Questo è possibile solamente se in fase progettuale vengono definiti elementi strutturali molto semplici che non richiedano la presenza di mano d’opera specializzata per l’assemblaggio e il disassemblaggio delle parti. Questi elementi dovranno inoltre essere pratici e maneggevoli e si dovrà predisporre la possibilità di sostituire un unico elemento in caso di perdita o guasto dello stesso. Conseguentemente è auspicabile che in questa stessa fase venga ideato un kit che presenti il minor numero possibile di pezzi in dotazione accompagnato da una chiara esposizione delle istruzioni di motaggio.

Fig.5

Fig.6

Fig.5

Render della struttura con membrana posizionata con funzione di amaca

Fig.6

Render della struttura con membrana posizionata con funzione di copertura

3.1 STRUTTURA Gli elementi che costituiscono una struttura altamente modificabile da parte del fruitore dello spazio, dovrebbero avere un rapido e semplice processo di assemblaggio ed essere un numero molto ridotto di pezzi. Nel caso studio presentato infatti vengono dati in dotazione n. 12 elementi tubolari di lunghezza pari ad 1 m e sezione di 10 cm: ogni palo, costituente la struttura portante del sistema, è composto da 3 di questi elementi uniti insieme con un semplice sistema ad incastro. Ognuno di questi è fornito di anelli saldati ad una distanza di circa 40 cm ai quali è previsto l’aggancio dell’elemento tessile. Inoltre il kit è fornito di tre membrane già dotate degli elementi necessari al montaggio, predisposti ai quattro angoli. In base all’attività prevista è possibile fissare questi sistemi a differenti altezze così che la membrana sia utilizzabile come copertura piuttosto che come amaca o nel modo più consono alle esigenze. Ogni aggancio è appositamente studiato in modo da risultare come la soluzione più semplice possibile; è previsto infatti che l’utente possa montare l’intera struttura semplicemente con l’utilizzo di moschettoni che verranno fissati, una volta scelta la posizione della struttura, agli appositi anelli. Questo sistema deve inoltre risultare abbastanza forte da riuscire a raccogliere tutte le forze risultanti della membrana in trazione nonché dei carichi esterni. Fig.7

Esploso del nodo di incastro degli elementi che costituiscono il palo

Fig.8

Dettaglio dell’aggancio della membrana all’anello saldato al palo

3.2 MEMBRANA La scelta della membrana è un’operazione di fondamentale importanza per quanto concerne la progettazione delle tensostrutture in quanto, a seconda delle caratteristiche del materiale, essa assolve in modo diverso ai compiti assegnatigli. In questo caso è prevista la fornitura di tre membrane di m 5 x 5, aventi caratteristiche prestazionali diverse in quanto pensate facenti parte di una struttura che può ospitare differenti attività.

Nei bordi della membrana è inserito una cavo galvanizzato in acciaio al carbonio. In corrispondenza degli angoli la membrana è tagliata in modo da liberare una parte del cavo predisposta con gli appositi sistemi di aggancio ai pali. Una volta fissato il moschettone all’altezza desiderata e dopo aver montato i pali secondo la configurazione prescelta, è necessario passare al tensionamento della membrana. Questo avviene attraverso un tenditore fissato all’estremità del moschettone: semplicemente girando la parte centrale dell’elemento, viene teso il cavo e di conseguenza la membrana. Essendo una tensostruttura è d’obbligo assicurarsi che la membrana sia fissata ad altezze diverse in corrispondenza degli angoli; se non fosse così la membrana non risulterebbe tesa e quindi non riuscirebbe a sopportare i carichi previsti e le forze agenti sulla struttura. 3.3 FONDAZIONI Le fondazioni risultano essere la parte di ancoraggio della struttura al terreno. È necessario che il sistema, per poter reggere il peso portante e quello portato, sia studiato in modo adeguato e specifico per ogni struttura. Nel caso in analisi, per ogni palo, è prevista una fondazione costituita da una guida in acciaio inserita in un getto di calcestruzzo. A seguito del posizionamento del palo nella guida, un sistema ad incastro assicura che la struttura resti in posizione. Questo tipo di fondazione permette la massima stabilità del sistema anche nel momento in cui risulti soggetto a carichi previsti o accidentali. Fig.9

Esploso degli elementi che costituiscono la struttura

Fig.10

Particolare delle fondazioni - disegno

3.4 ISTRUZIONI Per prevedere un corretto montaggio della struttura è indispensabile che all’utente venga fornito un chiaro procedimento delle operazioni da compiere. Esso dovrà spiegare nel modo più semplice possibile tutte le azioni previste possibilmente anche con metodi grafici e intuitivi. Inoltre, per semplificare ulteriormente questa fase, è opportuno che tali operazioni risultino essere reversibili, in modo da poter stabilire anche un corretto smontaggio.

Partendo dall’analisi di strutture architettoniche leggere e soffermandosi sullo studio delle strutture a membrana, si è cercato di raggiungere gli obiettivi prefissatisi ossia quelli di rispondere alle esigenze di un’utenza che ricerca in questo tipo di strutture un sistema adattabile alle proprie necessità in termini temporali, spaziali e di ricerca di forma, utili a fruire lo spazio che la struttura stessa è in grado di creare, in condizioni differenti.

In riferimento a tali obiettivi si pensa che la ricerca abbia prodotto risultati soddisfacenti riuscendo ad assolvere al contempo ad una richiesta di trasformabilità e flessibilità della struttura e di utilizzo completo, da parte dell’utente, non solo dello sfruttamento dello spazio, ma anche delle stesse operazioni di montaggio e smontaggio dell’intero sistema. Si riscontrano però due problemi ai quali ad oggi non si è riuscita a trovare soluzione: il primo è identificabile nella progettazione delle fondazioni. Queste infatti risultano essere un intervento ancora lontanto dalla concezione di sistema leggero che si è avuta in tutta la ricerca. Volendo appunto avere una struttura trasportabile e quindi ricollocabile in diversi luoghi, non è possibile pensare ad un tipo di fondazione che preveda un intervento permanente. Il secondo limite si riscontra nell’incongruenza tra il fatto di poter avere una struttura trasportabile e flessibile da parte dell’utente e il peso eccessivo degli elementi componenti la struttura. Si nota infatti la difficoltà nel riuscire a progettare un sistema che riesca a sopportare il peso portante e il peso portato e sia al contempo tanto leggera da poter essere trasportata senza l’ausilio di mezzi di trasporto.

4. RISULTATI OTTENUTI Come caso studio viene analizzata una struttura ideata in un contesto temporaneo che risponde in modo adeguato alle esigenze sopra citate. Questa presenta quattro elementi portanti costituiti da pali ai quali viene agganciata, con metodi molto semplici, una membrana. A seconda delle attività da svolgersi, tale struttura è in grado di assumere conformazioni adeguate alle richieste.

5. POSSIBILI SVILUPPI FUTURI Dati i risultati ottenuti, un possibile sviluppo futuro potrebbe essere quello di riuscire ad ovviare ai problemi rinvenuti. Si potrebbe infatti pensare ad una soluzione migliore per quanto riguarda il campo delle fondazioni, prestando maggiore attenzione ad un intervento che, come la struttura stessa, risulti trasportabile e adattabile ad una nuova situazione. Si dovrebbe quindi trovare un metodo di ancoraggio della struttura al terreno che non implichi un processo irreversibile ma che riesca in ogni caso a resistere a tutti gli sforzi derivanti dalla struttura e a tutti i carichi applicati. Inoltre, con la sperimentazione e l’utilizzo di materiali con caratteristiche consone alle richieste, si potrebbe pensare all’effettiva possibilità di spostamento della struttura da parte dell’utente senza l’ausilio di mezzi di trasporto, tenendo comunque in considerazione il rapporto economico che si avrebbe tra il costo della struttura e il tempo di vita della stessa.

BIBLIOGRAFIA Bauman Zigmund, Modernità liquida, Laterza, Roma-Bari, 2002 Campioli Andrea e Zanelli Alessandra, Architettura Tessile. Progettare e costruire membrane e scocche, Il Sole 24 Ore, Milano, 2009 Foster Brian e Mollaert Marijke, The European Design Guide for Tensile Surface Structures, Tensinet, 2004 (tr. it. a cura di Alessandra Zanelli, Progettare con le membrane, Maggioli S.p.A., 2007) Parravicini Ermanna, Tesi di laurea, Evoluzione storica e tecnologica delle strutture sospese: dalle tende alle tensostrutture, Relatore prof. Guido Gai, Correlatore arch. Antonio Montanari, a.a. 1992-1993 Turri Eugenio, Gli uomini delle tende, Edizioni di comunità, Milano, 1983 Zanelli Alessandra, Trasportabile, Trasformabile. Idee e tecniche per architetture in movimento, Libreria CLUP, Milano, 2003

SITOGRAFIA http://www.architetturatessile.it http://www.freiotto.com http://www.sl-rasch.de http://www.tenso2000.it

FONTI DELLE ILLUSTRAZIONI Fig.1 Fig.2 Fig.3 Fig.4 Fig.5

Archivio Frei Otto Archivio Frei Otto http://www.assgau.it http://www.gruppogenova.forumcommunity.net Render realizzato l’utilizzo del software Rhino durante il Laboratorio di Costruzione dell’architettura 1 a.a.2009-2010 Fig.6 Render realizzato l’utilizzo del software Rhino durante il Laboratorio di Costruzione dell’architettura 1 a.a.2009-2010 Fig.7 Render realizzato l’utilizzo del software Rhino durante il Laboratorio di Costruzione dell’architettura 1 a.a.2009-2010 Fig.8 Render realizzato l’utilizzo del software Rhino durante il Laboratorio di Costruzione dell’architettura 1 a.a.2009-2010 Fig.9 Render realizzato l’utilizzo del software Rhino durante il Laboratorio di Costruzione dell’architettura 1 a.a.2009-2010 Fig.10 Schizzo realizzato a mano durante il Laboratorio di Costruzione dell’Architettura 1 a.a.2009-2010