Hydroassemblies

HYDROASSEMBLIES Unit-based system for the symbiosis of urban spaces and greeneries through hydraulic diriven tectonics

Dario Castellari aa 2015-2016

HYDROASSEMBLIES Unit-based system for the symbiosis of urban spaces and greeneries through hydraulic diriven tectonics

Tesi di Laurea in Architettura e Composizione Architettonica III Corso di Ingegneria Edile-Architettura Scuola di Ingegneria e Architettura Alma Mater Studiorum - UniversitĂ di Bologna aa 2015-2016 Relatore: Prof. Alessio Erioli

Dario Castellari

ottobre 2015 - luglio 2016

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INDICE

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Abstract Introduzione

49 56 60 62 72 76 87

01. INQUADRAMENTO DELLA RICERCA

01.01. Città

01.02. Tecnologie

01.03. Tecnologia e morfologia

01.04. Prateria, Ecosistema

02. QUESTIONE ARCHITETTONICA

02.01. Utopie

02.02. Morfologia e metabolismo: tettonica

02.03. Integrazione e ridondanza

02.04. Architettura combinatoria

02.05. References

03. PROCESSO DI DESIGN

03.01. Sistemi biologici di distribuzione

03.02. Studi e simulazioni

03.03 Materiali compositi

03.04. Studi di aggregazione

03.05. Distribuzione e integrazione

03.06. Combinazioni di unità

03.06. Gerarchia e direzionalità

111 116

04. DEFINIZIONE ARCHITETTONICA

04.01. Coltivazione e dispositivi

04.02. Caso studio: Piazza di Porta Galliera

123 128 138

05. FABBRICAZIONE

05.01. Modelli di Studio

05.02. Prototipo funzionale

05.03. Stampa 3d

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31 34 39 42 45

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CONCLUSIONI

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BIBLIOGRAFIA

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ABSTRACT

Hydroassemblies è una ricerca di tesi che investiga le potenzialità architettoniche e di un sistema basato sulla aggregazione e combinazione di unità che può crescere nello spazio in modo ricorsivo, guidato da principi idrodinamici, generando una tettonica intricata che integra articolazione spaziale, raccolta e distribuzione di acqua e substrato per la coltivazione di vegetali, con l'intento di creare una relazione simbiotica con l'ambiente urbano.

Avendo le sue radici in studi mereologici (che indagano le relazioni fra le parti e fra le parti di un insieme e l'insieme stesso) applicati all'architettura e il design combinatorio sperimentato da Jose Sanchez e Gilles Retsin, la ricerca cerca di andare oltre al mero assemblaggio di parti discrete, che segue regole fisse e immutabili, considerando invece come l'interazione locale fra le parti possa a vere una relazione di feedback con il processo di crescita dell'intero sistema e la sua morfologia, basandosi su diversi tipi di comportamento.

L'obiettivo è quello di investigare un processo su basi combinatorie che partendo da una singola componente possa generare un sistema che cresce per formazione di loop dentro loop, e che articola la propria tettonica strutturandosi attraverso un sistema di ramificazione continuo e interconnesso.

La crescita del network è guidata da un algoritmo che simula il comportamento dei fluidi nei sistemi circolatori degli esseri viventi, che possono essere rappresentati come network governati da leggi come quelle formulate da Moore, Poiseuille e Bernoulli, che si sono evoluti mostrando un tipo di organizzazione gerarchica con loop annidati, cioè con loop contenuti l'uno dentro l'altro. Nonostante questo modello non sia il più efficiente in termini di costo di costruzione e funzionamento, è quello che consente maggior resilienza al network, miglior distribuzione delle pressioni e adattabilità rispetto alla variazione di portata e al cambiamento delle condizioni ambientali. In questo contesto ricopre un'importanza fondamentale il processo di anastomosi, la continua ri-connessione delle ramificazioni.

L'assemblaggio è costituito da condotti in materiale fibro-composito capaci di performance sia idrauliche che strutturali, che possono integrare sistemi di distribuzione con pompe e serbatoi, tecnologie di coltivazione senza suolo (come idroponica e aeroponica) e sistemi di trattamento di acque di scarto.

Sebbene la costruzione del sistema è fissata, le sue performance tendono a essere dinamiche, come la termoregolazione, che può adattarsi ai cambi stagionali gestendo il flusso d’acqua all’interno dei condotti differenziando i cicli di gestione all’interno dei vasi sotterranei e di quelli più o meno esposti al sole o all’ombra, creando una differenza di temperatura tra l’acqua e l’ambiente circostante e le strategie di autoregolazione del sistema, dove la gestione dell’acqua opera in relazione alla stagione e a necessità cicliche.

Il sistema non è concepito come un dispositivo per la produzione estensiva di piante che possa competere con raccolti industriali, ma come un modello speculativo che consenta di abitare strutture che solitamente sono inabitate, in un sistema artificiale che dà la possibilità di riconsiderare le barriere fra naturale e sintetico e rimappare il rapporto tra gli spazi urbani e i sistemi che si rapportano con l’acqua.

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Introduzione

Tecnologia e architettura hanno sempre avuto un rapporto di interdipendenza, fatto di evoluzioni reciproche.

Storicamente ogni evoluzione tecnologica ha portato a cambiamenti morfologici, riadattamenti e riconfigurazioni e questo fa sì che l'architettura sia in continua ri-definizione.

Contemporaneamente, è sempre più sottile il confine tra ciò che è considerato 'naturale' e ciò che è 'tecnologico', 'artificiale, poiché sempre più ricerche sperimentano e si confrontano, per la risoluzione di problemi complessi e per esplorare nuove possibilità, con ciò che avviene nel mondo biologico. Secondo Kevin Kelly1, i sistemi tecnologici saranno sempre più vicini agli organismi biologici e gli organismi biologici saranno sempre più vicini a sistemi tecnologici.

L'insieme di queste dinamiche aprono un territorio interessante per quanto riguarda il mondo del progetto, un mondo in cui evoluzioni tecnologiche, principi biologici, ed evoluzione dei modelli spaziali convergono, o divergono, creando nuovi scenari e portando all'evoluzione dei modelli precedenti.

In questo contesto la computazione ha un ruolo di collante tra queste sfere, generando sistemi di relazioni che costruiscono o simulano processi. La computazione non solo fa sì che assuma importanza fondamentale il processo, cioè la serie di operazioni che portano alla costruzione del sistema di relazioni, il cui risultato non è determinato a priori ma emerge sulla base delle relazioni stabilite, ma serve come strumento di controllo e di sviluppo dell'intera fase di progettazione.

L'implementazione di strategie derivanti dal mondo biologico porta all'integrazione tra funzioni, alla ridondanza degli elementi e alla 1. Kevin Kelly, Out of Control: The new biology of Machines, Social Sistem and The Economic Word, 1994

combinazione di struttura, forma e materiale e ornamento.

L'evoluzione tecnologica, fa sì ancora una volta che il processo architettonico non avvenga più per fasi distinte in cui è netta la separazione tra progettazione, modellazione e costruzione, ma che le fasi procedano in maniera non lineare e che nuove potenzialità possano emergere dalle relazioni tra progettazione, simulazione, analisi e fabbricazione.

Questo è uno dei modi in cui l'architettura i confronta con i modi di vivere lo spazio contemporaneo, in cui i processi sociali ed economici sono sempre più accelerati e il rapporto con le strutture che li ospitano sempre più dinamico.

Il modo di progettare in questo senso diventa quello di immaginare scenari possibili che possano interagire con un contesto in continua e rapida evoluzione, inteso come l’insieme delle relazioni tra gruppi di persone e il loro ambiente fisico, virtuale e sociale.

Per questo in architettura si studiano sistemi adattativi in grado di potersi relazionare in modo dinamico agli ambienti

http://www.dailymail.co.uk Schema di relazioni tra 1318 compagnie internazionali

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con cui interagiscono e che contemplano la possibilità di contrarsi, espandersi o vivere solo per un tempo programmato.

Le teorie sempre più condivise dei sistemi complessi e dell’emergenza ci mostrano come le società siano sistemi formati da un altissimo un numero di individui che agiscono secondo specifiche regole di interdipendenza. Sono le dinamiche di tipo bottom-up le responsabili del comportamento globale di questi sistemi ed è questo il motivo principale per cui spesso le scelte strategiche centralizzate non riescono a trovare soluzioni adatte alla portata dei problemi che si presentano.

Collocandosi in uno spazio di intersezione fra tecnologia, architettura e biologia, questa ricerca, tenta di indagare questi sistemi di relazioni, riprendendo principi di funzionamento metabolici dai sistemi biologici e come questi si rapportano a caratteri di tipo morfologico, e cercando di simulare questi principi tramite algoritmi, e guidando il processo verso una struttura leggera, adattabile e ri-configurabile, che possa crescere senza limiti nello spazio oppure essere smontata e riutilizzata in altri contesti, creando un ambiente in cui il sistema e l’architettura operano come un organismo singolo.

https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Mouse brain microfil

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01. Inquadramento della ricerca

01.01. Città La popolazione mondiale che vive nelle città ha superato la barriera del 50% e il dato è destinato a crescere: ormai la comunità scientifica concorda sul fatto che già nel 2050 si possa arrivare a una percentuale superiore all’80%.

A questo si aggiunge l’aumento incessante della popolazione, oggi registrata a 7,2 miliardi, e prevista di 11 miliardi entro 50-70 anni1.

Uno dei principali temi di indagine che si confrontano con questo scenario è come in queste megalopoli si gestiranno le risorse relative a acqua, verde, e terreno coltivabile, già oggi beni scarsamente disponibili.

L'acqua in questo contesto ha un ruolo contraddittorio: la sua scarsità è una questione di interesse globale, il suo utilizzo è dato per scontato, ed è un bene che circola nelle città in grandissime quantità ma in maniera invisibile; il rapporto tra i sistemi di distribuzione e le città esiste solo nel momento dell'utilizzo, anche se il suo trasporto e la sua distribuzione potrebbero potenzialmente permettere altro. In Italia il volume di acqua erogata agli utenti delle reti di distribuzione dell'acqua potabile è stata nel 2012 di 5,2 miliardi di metri cubi, che corrisponde a un consumo giornaliero di 241 litri per abitante, con strutture di adduzione e abduzione separate dalla vita delle città: un tipo di separazione è relativamente inedita per quanto riguarda i sistemi biologici ed ecologici.

L’attività umana che utilizza la maggior parte delle risorse idriche, fra il 50 e il 90% di tutta l’acqua dolce disponibile, a seconda dei Paesi2) è l'agricoltura.

La crescita delle città e della popolazione renderà necessario aumentare la produzione e quindi utilizzare maggiormente le risorse e i terreni, per riuscire a soddisfare una crescente domanda 1 http://www.ilsole24ore.com/art/mondo/2015-09-09/popolazione-mondiale-2050 2 Carolyne Steel, ‘Hungry Cities: How food shapes our lives’

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http://www.ilpost.it/wp-content/uploads/2016/03/terrazzamentialto-cina8.jpg Campi di angurie dall’alto nel comune di Xibeile, in Cina, vicino alla città di Baise, nel sud della regione autonoma cinese Guangxi. ph: Xinhua/Wei Wanzhong 2016

che sarà del 60-70% più alta di quella di oggi.

Quando il suolo è occupato dall’agricoltura, ciò avviene spesso a spese di ecosistemi naturali come i boschi o le foreste pluviali. E’ stimato che “ogni anno 1.7 milioni di ettari di foresta Amazzonica vengano abbattuti per realizzare terreno coltivabile”3, contribuendo alla distruzione di reti ecologiche ad elevatissima biodiversità e contribuendo all’innalzamento dei livelli di CO2. Secondo un rapporto della FAO, il diboscamento, nell’ultimo decennio, ha rallentato rispetto agli anni novanta, ma procede ancora ad un 1 Carolyne Steel, ‘Hungry Cities: How food shapes our lives’

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http://photomichaelwolf.com/ Micheal Wolf, The architecture of density, Hong Kong

ritmo troppo elevato. Tra il 2000 ed il 2010 la perdita netta di foreste è stata di 5,2 milioni di ettari all’anno, contro gli 8,3 milioni del decennio precedente. In particolare, le zone più colpite sono il Sud America e l’Africa orientale e meridionale4.

Questo tipo di dati ha aperto un’attività di ricerca sulle tipologie di produzione e sul ruolo e l’integrazione delle coltivazioni in ambito urbano, per ridurre il consumo di suolo, utilizzare meno acqua e ripensare il trasporto e la distribuzione.

4 https://it.wikipedia.org/wiki/Diboscamento

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01.02. Tecnologie Le innovazioni tecnologiche danno sempre origine a evoluzioni nella morfologia, anche in architettura, che in questo modo è in continua ridefinizione di sé stessa.

L'esempio classico è il cambio radicale di percezione e di struttura architettonica che ha portato l'inserimento dell'ascensore nei primi anni 60 dell' 800: all'interno degli edifici vengono abbattuti i limiti di circolazione in altezza e viene sprigionato il set di potenzialità legate alla luminosità e alla privacy che avevano gli appartamenti più alti, che diventarono subito i più cari. Anche l’avvento del cemento armato e dell’acciaio come nuovi materiali da costruzione potarono, anche se non subito, alla costituzione di nuovi paradigmi architettonici, da parte di Le Corbusier, a Mies van der Rohe, fino a Saarinen, architeti che riuscirono a capire le potenzialità tettoniche dati dal nuovo materiale.

L'acqua e il suo movimento verso gli edifici, all'interno degli stessi e il suo smaltimento rappresenta uno degli apparati tecnologici che si confrontano con l'architettura.

Tom Wiscombe, facendo riferimento alla potenzialità dei fluidi nel campo del design architettonico, afferma che sono destinati ad ‘avere un grande impatto nel design degli edifici, per due ragioni: una è che l’acqua trasporta energia termica molto meglio dell’aria; la seconda ragione è che i sistemi di applicazione dei fluidi stanno

sotto: http://www.techinsider.io/indoor-vertical-farm-is-the-future-ofagriculture-2015-10: CEO _ FarmedHere, the largest indoor vertical pink farm in North America. Bedford, Illinois

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trovando impiego in tecnologie di illuminazione, generazione di biocarburanti, sistemi architettonici per l’idroponica, distillazione di acque grigie e molte altre. Per strutturare questa nuova sensibilità, è utile pensare ai fluidi in termini di sistemi vascolari, network integrati [...] di sistemi capillari e come effetto secondario effetti emergenti come performance strutturali e eliotropismo’.5 E' possibile estendere queste considerazioni all'ambiente urbano e ai sistemi di trasporto dell'acqua.

Oltre al tema dell'inabitabilità di queste strutture e della loro separazione delle dinamiche spaziali della città, che ne suggerisce una possibile implementazione, una serie di questioni relative al consumo e all’uso più efficiente di acqua porta a riflessioni su come utilizzarla all'interno delle zone abitate dove spazi verdi e risorse idriche scarseggiano.

Dal punto di vista dei consumi idrici è l'agricoltura il settore più dispendioso e che infatti di recente si sta reinventando per aumentare l'efficienza delle risorse impiegate attraverso sperimentazione tecnologica di nuovi sistemi di coltivazione senza suolo.

Gli esperimenti più consistenti sono stati effettuati a partire dagli anni 90 dalla NASA, anche se già dal 1960 si testavano tecniche di coltivazione fuori suolo come l’ idroponica e l’aeroponica nello spazio.

Nella coltivazione idroponica la terra è sostituita da un substrato inerte (come argilla espansa o lana di roccia) e la pianta viene irrigata con una soluzione nutritiva disciolta in acqua, consentendo produzioni durante tutto l’anno, controllabili sia dal punto di vista qualitativo sia igienico-sanitario (pH, conducibilità, portata e composizioni chimiche)6.

L’ aeroponica non necessita alcun substrato, poiché le piante sono sostenute artificialmente e la loro alimentazione è garantita da sistemi di nebulizzazione dell’acqua, che si attivano periodicamente 5 Tom Wiscombe, 'Extreme Integration', 2010 6 https.//it.wikipedia.org/wiki/Idroponica

Tom Wiscombe, RADIANT HYDRONIC HOUSE Los Angeles, California, 2002

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e la arricchiscono di sostanze nutritive.

La coltivazione fuori suolo si presta per situazioni ambientali dove il substrato non è in condizione di far crescere la coltura in modo ottimale, come ad esempio roccia o terreni eccessivamente sabbiosi. Un vantaggio di questo tipo di coltivazione è il minor utilizzo di acqua per ottenere il medesimo risultato, indicativamente di un decimo rispetto alla coltura in terra, rendendo questo sistema particolarmente utile in quelle situazioni ambientali dove la scarsità di acqua rende difficile o addirittura impossibile la coltivazione di ortaggi.

Sperimentazioni in diversi climi hanno riportato che il consumo medio di acqua è ridotto del 90% per le colture fuori suolo. In molte delle condizioni climatiche di prova, si è riuscito a sostenere la coltivazione tramite acqua piovana. Anche il raccolto annuo risulta maggiore in virtù del fatto che possono essere eseguiti più cicli e disposte le coltivazioni su più piani verticali, a fronte di un consumo più alto di energia7.

Questi temi sono oggetto di ricerca al MIT Foodlab, in cui si stanno progettando box al cui interno il clima è programmabile e che possono coltivare un'enorme varietà di specie vegetali con un basso consumo di energia e risose.

Questi strumenti, utilizzando in maniera efficiente parte dell'acqua di un che circola in sistema, possono offrire opportunità legate alla presenza di verde e di coltivazioni e consentono di fornire un substrato a specie vegetali in zone in cui solitamente non è possibile coltivare Un'altra possibilità per quanto riguarda l'utilizzo di acqua in ambiente urbano è quello relativo ai sistemi per il trattamento delle acque di scarto o inquinate, prodotte per esempio da processi industriali.

Il requisito principale di questi sistemi è una lunghezza tale del sistema da riuscire a innescare, tramite contatto con combinazione di specie vegetali selezionate, una serie di reazioni chimiche assorbendo le impurità presenti.

Un esempio di questi meccanismi è applicato nei sistemi ecologici di

http://www.toddecological.com//index.php?id=projects#Corkscrew Baima Canal Restorer, before and after Fuzhou, China 2002

7 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4483736/

And http://www.domusweb.it/ Andres Jaque Architects Office for Political Innovation, IKEA Disobedients, MoMA PS

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John Todd, un biologo che ha sviluppato sistemi ingegnerizzati per ripristinare liquami e acque inquinate. Replicando e accelerando la naturale purificazione che avviene in ruscelli, stagni e acquitrini, attraverso comunità di batteri, piante, arbusti e altre creature, si creano habitat umidi per specie come libellule, e uccelli migratori.

L’acqua è riconosciuta come una risorsa ’fragile’ e per questo necessita di essere mantenuta pulita e pura, considerando anche problemi ambientali e climatici che alterano la condizione, come la crescita del livello del mare che è direttamente connessa con le quantità di acqua salata o le diverse forme di inquinamento, come pesticidi che filtrano nelle falde sotterranee.

http://www.toddecological.com//index.php?id=projects#Corkscrew The National Audubon Society’s Corkscrew Swamp Naples, Florida 1994

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Engineering News, 1914 Isometric View of Underground Piping at the intersection of Broadway and Fulton St., New Yorrk, 1890

http://www.flickr.com Aqua Mechanical Chand Baori, One Of The Deepest Stepwells In India

Tom Wiscmobe, FLOWER STREET BIOREACTOR Los Angeles, California, 2009

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https://www.gutenberg.org Diagram Of The Main Water Pipes and Water Sewers Of Monterrey. www.michealwolf.com Micheal Wolf, 'Informal Arrangements Series'

Nei paesi in via di sviluppo, come nel Sud Est Asiatico, una larga fascia della popolazione non ha un accesso a un livello minimo di acqua potabile e non dispone di una rete fognaria. Statisticamente è possibile controllare i flussi di materia ed energia relativi alle diverse megalopoli e valutare dell'impiego delle risorse: si calcola per esempio che in città come Buenos Aires o San Paolo, circa il 70% dell'acqua potabile vada sprecato.8 Sistematizzare e ampliare la circolazione dell’acqua può essere una possibilità per le città, sia a livello tettonico sia come possibili implicazioni socio-culturali. In città come New York circolano circa 7,5 miliardi di litri di acqua al giorno, di cui quasi un quarto può essere trattata e riutilizzata localmente.

In questa tesi si indagano le potenzialità di un’implementazione del ruolo dell’acqua all’interno dei sistemi urbani, trasportata solamente attraverso canali e sistemi di tubature sotterranei, tramite dispositivi che, attraverso lo studio dei sistemi di distribuzione dei fluidi degli organismi biologici, estremizzano alcuni concetti già esistenti nella progettazione idraulica, possono crescere e diffondersi in alcune zone della città integrando il trasporto con meccanismi di trattamento o di purificazione, come quelli visti precedentemente o anche altri, e che possa coinvolgere adduzione, ricircolo o smaltimento, coinvolgendo acqua, vegetali, e persone e condizioni spaziali eterogenee. http://graphics.latimes.com/me-aqueduct/ The L.A. Aqueduct

8 http://www.lescienze.it/news/2015/04/29/

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01.03 Tecnologia e Morfologia Ogni volta che un sistema tecnologico emerge, è inevitabile che lo faccia anche nuova arte e anche nuova architettura9.

Se in architettura questa relazione è già stata evidenziata, le rapide evoluzioni morfologiche date da cambiamenti tecnologici invadono la maggiorparte delle attività umane.

La NASA di recente ha rilasciato una serie di immagini che mostrano la trasformazioni avvenute in alcune grandi aree coltivate in Kansas dal 1972 al 2015.

I campi hanno gradualmente cambiato forma da rettangolare a circolare negli ultimi 40 anni, e la stessa cosa è avvenuta in altre porzioni di terra sparse per il mondo. La trasformazione non ha niente a che fare con l’aspetto, ma si tratta di un cambio radicale avvenuto nel campo dell’irrigazione, dovuto all’utilizzo di sistemi a perno centrale. Questi sono irrigatori automatizzati che ruotano attorno a un perno, dando al campo una forma circolare.

Il sistema a perno centrale non è una nuova invenzione. Non hanno trovato subito una grande diffusione, perché inizialmente erano sistemi molto pesanti che si rompevano abbastanza facilmente ed erano incredibilmente difficili da riparare.

A partire dagli anni 60, i produttori hanno capito come renderli più leggeri, semplici e come migliorare il sistema attraverso cui 9. Chris Wise, ‘Drunk in an orgy of technology’, AD Architetcural Design, vol 74

http://dorhoutrd.com/prospero_robot_farmer Prospero, piccolo robot per agricoltura (David Dorhout)

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ph: NASA/GSFC/METI/Japan Space Systems, and U.S./Japan ASTER Science Team Contea di Finney, Kansas.

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distribuiscono acqua. Questa innovazione nel sistema di gestione dell'acqua e dell'irrigazione ha fatto sÏ che nel decennio successivo molti agricoltori hanno iniziato ad adottarli in modo sempre piÚ rapido, consentendo un’irrigazione automatica direttamente da pozzi.

Oggi, sui 34 milioni di acri che utilizzano sistemi di irrigazione negli Stati Uniti, quasi 28 milioni di questi sono irrigati utilizzando un sistema a perno centrale: questo ha avuto effetti sulla morfologia di questi terreni.

Per decenni le macchine delle fattorie avevano come obiettivo le dimensioni e la produzione industriale, secondo un modello che perseguiva una produzione massiva ed estesa su grandi porzioni di terra.

Negli ultimi anni si è assistito a una miniaturizzazione delle macchine per agricoltura, che stanno già portando a coltivazioni più piccole e diversificate. Questo avviene perché i nuovi minirobot sono abbastanza piccoli da poter andare tra le file di raccolto, distribuire i fertilizzanti in micro dosi diverse da pianta a pianta solo quando queste ne hanno bisogno. In questo modo vengono utilizzate in modo più efficiente sostanze nutritive e acqua, risparmiando tempo e risorse.

Questi piccoli dispositivi possono arrivare a piccole parti di terreno impossibili da mantenere per agricoltori che guidano grandi veicoli, garantendo la sopravvivenza, e la cura, se necessario, per piccole nicchie ecologiche che aumentano la biodiversità delle coltivazioni, come piccole piante e arbusti che crescono al riparo di piante più grandi, espandendosi a livello del terreno, e che instaurano un livello di interazioni con le coltivazioni circostanti.

Sempre più spesso i droni sono utilizzati per monitorare le piante e per raccogliere dati specifici riguardo alla crescita e allo sviluppo dei diversi tipi di coltivazione, controllandone le fasi e regolando l’intervento dell’uomo.

Paul Hoff, di Agribotix10, produttore di droni per agricoltura ha confermato in un articolo su medium.com11 ,che la maggior parte dei suoi clienti sono piccole aziende, proprio perché i benefici dell’uso dei droni sono maggiori in coltivazioni diversificate e complicate, non in vaste monocolture.

10 http://agribotix.com/ 11 https://medium.com/the-rise-of-small-farm-robots-365e76dbdac1

Drawn by Heidi Natura, Conservation Research Institute Le diverse specie di piante e loro radici di prateria

http://www.usnews.com/news/articles/2014/10/10/universities-usedrones-for-disaster-response-agriculture-and-energy-research drone per agricoltura

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http://www.mnn.com/ Una colonia di formiche in India (Photo: Raghu Mohan/Flickr)

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01.04. Prateria, Ecosistema Nel libro ‘Biomimicry’, J.M. Benyus traccia una serie di potenzialità legate all’imitazione di processi naturali nel campo del design, della tecnologia e dell’energia.

Nella parte che riguarda la coltivazione, sottolinea come il modello di funzionamento potrebbe essere molto più simile a quello ecosistemi naturali, piuttosto che subire imposizioni legate al guadagno e alle pratiche industriali, secondo le quali i campi coltivati hanno un indice economico di produttività.

Nel saggio viene evidenziato il caso delle praterie, intese come ecosistemi, che riciclano i nutrienti, conservano acqua e producono in maniera abbondante, adattandosi.

I fertilizzanti mascherano problemi di erosione del suolo causato da piante con soli cicli di crescita e raccolta annuali, mentre i pesticidi nascondono la vulnerabilità di monoculture geneticamente identiche. Inoltre è noto che l’agricoltura industriale danneggia le comunità rurali locali.

In alcuni istituti come il The Land Institue in Kansas, si stanno sperimentando già da anni tecniche alternative che prevedono l’imitazione degli ecosistemi vegetali.

Vengono studiate le caratteristiche di strutture vegetative capaci di auto-organizzarsi e creare una serie di cooperazioni fra loro.

Jack Ewel, Professore di Botanica all’Università di Gainesville, Florida, ha trovato all’interno delle praterie dei pattern che si ripetono e che le rendono resilienti.

La maggior parte delle piante sono perenni, alcune coprono e proteggono il suolo, altre creano ripari con diversi gradi di protezione. Creano dunque una serie di varietà dell’ambiente.

Inoltre assorbono acqua, si fertilizzano e si ‘auto-diserbano’. Il 30% delle radici ogni anno decade e fertilizza il suolo.

La seconda caratteristica è la grande diversità. In porzioni ridotte di terreno si possono trovare oltre 230 specie, una grande varietà con diversi comportamenti e diverse ecologie. La diversità diventa un controllo per gli organismi nocivi: la sinergia tra piante diverse riesce ad affrontarli e a rendere più lenta la loro ricerca di obiettivi.

Nell’ecosistema prateria vi sono quattro specie vegetali che sono sempre presenti: le erbe delle stagioni calde, le erbe da stagioni fredde, i legumi e i compositi.

Negli esperimenti realizzati al The Land Institute su lotti di dimensioni prefissate, sono stati realizzati test su policolture con specie perenni fondamentali rappresentate e con molte più specie di quelle necessarie in diversi numeri e combinazioni; veniva poi tenuta traccia dei cambiamenti nelle comunità vegetali e delle ‘traiettorie’, cioè l’evoluzione delle formazioni in rapporto alle condizioni esterne. Lasciando che l’assemblaggio si assestasse per alcuni anni, venivano inserite gradualmente piante che producessero cibo all’interno dell’ecosistema e si verificava l’adattamento.

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Ciò che si otteneva era un sistema complesso e persistente.

Dopo anni di esperimenti i risultati degli studi affermano che si può avere un ottimo raccolto senza perdere i caratteri perenni, con la manifestazione di performance che superano quelle delle monocolture, poichÊ nel medio lungo termine si formano sinergie fra particolari specie vegetative che collaborano in modo complementare, non dovendo competere come quando crescono vicino a specie identiche, ma avendo diversi bisogni in termine di luce acqua, nutrienti e profondità delle radici.

Ewel ha ipotizzato e simulato la ricrescita di una giungla utilizzando piante domestiche come sostituti delle specie selvatiche, riproducendone il sistema di relazioni e implementandolo. I test su lotti in Costa Rica, partivano dalle specie selvatiche del luogo, e una volta che una specie germogliava veniva sostituita da una coltura domestica con caratteri simili, in grado di produrre frutti, arrivando negli anni ad avere ecosistemi perenni in grado di produrre cibo, inclusi alberi di cocco e banane.

Questi sistemi forniscono esempi di come gli ecosistemi si relazionano tra loro e gestiscono le risorse e le diverse economie.

Il libro della Benyus suggerisce come gli il mondo biologico fornisca indicazioni e strategie per la soluzione di problemi complessi e per il design.

http://n-e-r-v-o-u-s.com/pressKit/hyphaeLamp.html 'Drawing inspiration from natural phenomena, they write computer programs mimicking processes and patterns found in nature'

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http://www.photo.rmn.fr/C. aspx?VP3=SearchResult&IID=2C6NU0BHH99C Brassaï, Halasz Gyula Photo (C) Centre Pompidou, MNAM-CCI, Dist. RMN-Grand Palais / Adam Rzepka Coral

In campo architettonico, comprendere il funzionamento di processi biologici, astraendoli e implementandoli costituisce una risorsa importante per il progetto.

I sistemi biologici e gli ecosistemi, come le praterie, si mantengono in vita producendo un pattern costante di differenze e varietà, fruttando un set di opportunità.

Sono i comportamenti e non le forme ad essere studiati e presi in considerazione, perché si tratta di sistemi estremamente più sofisticati di quelli progettati dall'uomo.

Nelle ramificazioni di una foglia, per esempio, l'organizzazione morfologica deriva da un rapporto estremamente sofisticato tra le parti che comunicano sinergicamente per controllare l'efficienza del sistema: è impossibile separare processo materiale, estetica e funzionamento. Le ramificazioni crescono per formazione successiva di loop ridondanti, che garantiscono la del fluido in tutte le parti della lamina e in cui la ridondanza dei collegamenti rende il circuito resistente a danni parziali e a variazione di flussi.

Il sistema di circolazione è anche il sistema strutturale.

Questo tipo di ramificazioni possono essere applicate a diversi diagrammi, come il sistema circolatorio della mano o come meccanismo di crescita di alcune specie di funghi.

Alcune di queste caratteristiche sono già state fatte proprie dal mondo del design attraverso studi e simulazioni.

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http://www.splinetex.at/architecture/2011/02/20/supertex-bar/ Supertex Bar

http://m.gxn.3xn.com/projects/by-year/154-splinetex-tableGXN, Splinetex Table, 2012

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sopra: http://plethora-project.com/completeworks/2015/07/20/ polyomino-2/ Polyomino 2 by Jose Sanchez (st: Kaining Li, Hanze Yu, Siyu Cui) sotto: http://plethora-project.com/completeworks/2014/11/23/polyominoexhibition/ Polyomino Exhibition for Acadia 2014

Partendo dalla considerazione di questi aspetti, la volontà della ricerca è quella di partire dallo studio di sistemi di distribuzione biologica e estremizzare le considerazioni di Wiscombe riguardo al ruolo e alle potenzialità dei fluidi in architettura generando un sistema di distribuzione che possa crescere per aggregazione ricorsiva di ramificazioni ridondanti, incrementando e diffondendosi dove esistono le condizioni o le risorse.

La crescita è pensata su basi combinatorie, a partire dagli studi mereologici di GIlles Retsin e Jose Sanchez. La mereologia è la scienza che studia la relazioni tra le parti e tra le parti e il tutto. Nei sistemi complessi la concezione di parte e di tutto è relativa alla scala con cui si guarda il sistema: salendo di scala, ciò che sembrava essere un insieme è in realtà un’ulteriore parte.

La ricerca tenterà di andare oltre il mero assemblaggio di parti identicche, ma partendo da un set di elementi, differenziare il comportamento delle unità sulla base di relazioni locali di vicinato e obiettivi multipli (e divergenti).

La computazione ha un ruolo fondamentale nel processo di design attraverso cui si costruiscono un set di relazioni che portano crescita del network simulando alcuni dei principi che guidano il trasporto dei fluidi all’interno dei sistemi degli esseri viventi.

L’intero assemblaggio è costituito da condotti in materiale fibrocomposito, già testati in sistemi che richiedano performance sia idrauliche che strutturali. Al sistema sono integrate pompe, serbatoi sotterranei e tecnologie per l’irrigazione-la coltivazione e il trattamento delle acque.

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02. Questione Architettonica

City of the Future from The Wonderful World, The Adventure of the Earth We Live On, 1954. Illus by Kempster & Evans.

01.05. Utopie Johann Heinrich von Thünen, nel suo trattato “The Isolated state” del 1826, descrive il modello di organizzazione delle città preindustriali, immaginando una città isolata, posta al centro di una pianura orizzontale, uniformemente fertile, priva di corsi d’acqua navigabili e limitata da un’area caratterizzata da “natura selvaggia e incontaminata”. In questo modello, si formano sei zone concentriche di produzione agricola attorno alla città centrale, in cui i beni deperibili e pesanti vengono prodotti vicino alla città mentre quelli durevoli e leggeri in periferia. Nella zona più vicina al centro del mercato, si coltivano i prodotti meno adatti al trasporto, perché più delicati; nella zona subito più esterna si concentrano i boschi, necessari per far fronte alla grande domanda di legname; una terza area è dedicata alle colture intensive, mentre quella successiva alle rotazioni poliennali; la quinta zona è tenuta per un anno incolta (o a maggese) e l’ultima è dedicata all’allevamento.

Nel XIX secolo, lo sfruttamento dei combustibili fossili, una potente intensificazione del flusso di energia, e il conseguente trasporto via rotaia, liberò la città dal vincolo della geografia e le consentì di poter crescere in maniera praticamente illimitata. I prodotti potevano essere trasportati senza i limiti dei trasporti tradizionali e le zone rurali non avevano più la necessità di essere vicino ai centri urbani.

La popolazione e le aree geografiche urbane si espansero e le città diventarono in poco tempo congestionate.

E’ in questo contesto evolutivo in si svilupparono le prime riflessioni riguardo a nuovi modelli di crescita che potessero opporsi alla città post-industrializzazione.

Nel 1898 Sir Ebenezer Howard costituì il ‘Garden City Movement’, un metodo di pianificazione di città ideali circondate da ‘greenbelts’ che contenevano aree in misura proporzionata di residenze, industrie, e agricoltura. Le Garden Cities erano pianificate su uno

schema concentrico con spazi aperti, parchi pubblici e boulevards radiali che si estendevano dal centro.

Le Corubusier tra il 1920 e il 1930 sperimentò una serie di piani utopistici in cui proponeva la sua visione della città ideale che sperava potesse riconciliare i cittadini con un ambiente altamente ordinato e dai grandi spazi aperti, elevandone la cultura su basi universali.

Nella Ville Raudieuse di Le Corbusier, un set di blocchi monolitici di 60 piani erano disposti all’interno di un sistema di strade organizzate a griglia.

Reazioni al fenomeno dello sprawl urbano si leggono nelle visioni utopiche di Paolo Soleri. Mentre gli architetti modernisti pianificavano di riconnettere la vita della città con la natura costruendo torri circondate da grandi parchi, o lavorando su distese di città a bassa densità, Soleri,

http://www.archdaily.com/ville-radieuse-le-corbusier/ Le Corbusier’s “contemporary city”, Ville Radieuse (1925)

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proponeva una visione più integrata, basato sulla convergenza di componenti sociali, filosofiche, ecologiche, tradotte in quella che egli stesso definisce ‘arcologia’ (da ‘architettura’ e ‘ecologia’).

Nel progetto Hexahedron Arcology proponeva una gigantesca struttura formata da due piramidi inverse, una specie di montagna artificiale in grado di ospitare 17000 residenti, dove le attività della città erano compattate e collegate in maniera efficiente tramite percorsi pedonali e ascensori. La struttura sorgeva completamente circondata da vegetazione incontaminata, non solo parchi e campi, rendendo i cittadini abitanti sia della città che della campagna, e suggerendo la creazione di comunità interconnesse.

Di recente sono stati sviluppati una serie di progetti che propongono grattacieli dichiarati ‘autosufficienti’ in grado di generare la propria energia, produrre cibo e purificare acqua a partire dalle visioni di Despommier, professore di scienze ambientali e microbiologia alla Columbia University. Despommier è il teorizzatore delle vertical farms, torri in cui le facciate lasciano penetrare la luce e viene raccolta acqua di scarto per irrigare frutta, verdura, grano all’interno di un sistema altamente meccanizzato in cui si possono crescere anche polli bestiame e pesci.

Le vertical farms possono essere interpretate come anti-ecologiche, poiché tendono ad essere isolate, concentrate in un singolo punto e con un solo obiettivo, coltivare, come in una sorta di edifico ‘zonizzato’.

Richiedono inoltre un altissimo livello tecnologico e meccanico, un universo soggetto a evoluzioni velocissime che necessita di manutenzione continua. Inoltre, come le altre utopie ‘verdi’ sopra citate, si fonda su logiche estensive di produzione industriale, senza considerare le variabili intensive.

http://architizer.com/blog/utopian-architecture-part-2/ media/615172/ Hexahedron Arcology section

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02.01. Morfologia e metabolismo “ In all living forms metabolism is considered as the system that captures energy and materials from the environment, transform it into fuel, transport it to every cell and finally disposes its waste back into the environment as nutrients for another cycle and another organism. Biological metabolism operates through surfaces and branching networks that from the smallest to the largest species, exhibit identical mathematical parameters. Metabolism is also of importance in determining the behaviour of individuals and populations and how they act in their local environment” Weinstcok M., 2011, The Metabolism of the City Anche le città hanno un metabolismo che può essere definito come l’insieme di input di risorse ed energia consumate dalle persone e dall’ambiente costruito e il conseguente output di scarti. Le città moderne non riassorbono localmente gli scarti trasformandoli in risorse per altri processi, o almeno questo non avviene in maniera efficiente come nei cicli biologici.

L’evoluzione degli organismi biologici non è dovuta ad un processo di adattamento degli organismi all’ambiente, ma piuttosto ad un reciproco adattamento basato su scambi di materia ed energia che portano alla modificazione dell’ambiente da parte di tali .

La comparsa degli organismi vegetali sul pianeta terra, per esempio, ha provocato, grazie al processo di fotosintesi, una sostanziale

http://www.hawaiimagazine.com/images/content/Hawaii_Oahu_ Honolulu_Museum_Exhibition/ansel%20roots.jpg Roots

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modificazione dell’ambiente in cui si sono evoluti portando alla comparsa dell’atmosfera, ambiente che ha permesso la comparsa e la successiva differenziazione ed evoluzione degli organismi animali. Lo stesso processo è comune a tutte le attività biologiche senza soluzione di continuità nello spazio e nel tempo.

Una delle caratteristiche fondamentali esibite dagli organismi biologici è la capacità della materia di instaurare processi di auto-organizzazione, responsabile dei processi di ottimizzazione che guidano all’uso efficiente dell’energia nella lotta per la sopravvivenza.

Questa ottimizzazione non mira al raggiungimento di un risultato precedentemente stabilito e poi perseguito, ma al raggiungimento di un’efficienza di processi locali con obiettivi multipli e necessità divergenti, ma a creare pattern di condizioni eterogenee che garantiscano la sopravvivenza.

http://www.jeffreymilstein.com/ Jeffrey Milstein, LA Freeway

Ogni metabolismo induce delle relazioni molto differenti nella struttura morfologica, che si riorganizza di volta in volta in base a mutazioni di tipo metabolico.

In questo sistema di relazioni tra la logica interna di funzionamento di un sistema (il suo ‘metabolismo’) e la sua organizzazione geometrica e formale (‘morfologia’) può risiedere una delle definizioni di tettonica.

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http://www.zebulemagazine.com/endless-house/ Endless House / Friedrick Kiesler, 1950

L’organizzazione tettonica è quindi il risultato di una serie di processi che si influenzano reciprocamente e che derivano da comportamenti materiali, leggi di funzionamento, condizioni locali di costrizione, necessità di sviluppo divergenti.

Gli aspetti morfologici sono a loro volta determinati dall’interazione tra grandezze estensive e intensive.

Secondo Reiser e Umemoto1, si può intendere l’architettura come un sistema intensivo che si relaziona, comunica, con i confini estensivi.

Le grandezze intensive, descritte anche da Manuel DeLanda nel suo ‘Intensive Science e Virtual Philosophy’, sono quelle grandezze, come temperatura e pressione, che non possono essere divise, e si esprimono attraverso gradienti, al contrario delle grandezze estensive, che sono proprietà della materia con differenze divisibili, come massa e volume.

1. Reiser e Umemoto ‘Atlas of Novel tectonics’, Princeton Architetcural Press, New York, 2006

Atlas of Novel Tectonics (Reiser+Umemoto) Intensivo vs Estensivo

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L’introduzione di grandezze intensive consente il passaggio da un diagramma (estensivo) ad un’organizzazione morfologica.

Un esempio è l’apparato circolatorio umano, che parte dalla necessità di ricercare e connettere una serie di risorse, ma dovendo relazionarsi con il mantenimento della pressione nei vasi sanguigni, vengono variate dimensioni, proporzioni e struttura topologica della ramificazione.

Questo avviene anche per le venature delle foglie, sistemi molto più sofisticati di qualsiasi sistema architettonico che oggi è possibile produrrre.

Questo vale anche per sistemi tecnologici. L’esempio che riportano Reiser e Umemoto sono le componenti del motore delle automobili, la cui geometria è condizionata da una serie di limiti in competizione tra loro, come l’involucro dell’automobile, estensivo, o la relazione di vicinanza tra componenti di propulsione meccaniche, chimiche, ed elettriche.

O anche l’organizzazione dei sistemi stradali, la cui chiave che regola la morfologia è il mantenimento di inerzia e velocità delle automobili.

A questo proposito, Frei Otto, studiando i network, si accorse che i sistemi di connessione che sorgono negli organismi biologici sono

Industrial drawings and car artwork by Kevin Hulsey Air Brushed Sabre motore aereo

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molto simili a quelli che sorgono nelle città, e ne studiò la topologia.

In uno dei suoi esperimenti più iconici, collegando attraverso fili di lana una serie di nodi disposti lungo la circonferenza all’interno di un sistema circolare, e simulando, attraverso l’immersione in acqua, la riorganizzazione del sistema soggetto ad una serie di forze, come simulazione dello spazio urbano, si accorse che il sistema aveva come risultato una sintesi tra esigenze divergenti, una mediazione tra connessione diretta e minor numero di percorsi.

https://afrofocus.files.wordpress.com/2013/11/rainforest.jpg Il sistema biologico giungla

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La Tour de 300 mètres. Paris : Lemercier, 1900 - 2 vol. T I : Texte TII : Planches.

Disegni tecnici della Tour Eiffel

02.02.Integrazione e Ridondanza “Una giungla è troppo integrata.

Le giungle si evolvono secondo sinergie locali tra una condizione non ottimale e l’altra, proprietà materiali e comportamenti adattativi” T Wiscombe Nei sistemi biologici ogni funzione è svolta da più elementi e ogni elemento svolge più funzioni.

E’ questo il principio alla base secondo cui ‘in biologia è impossibile chiarire con certezza le complesse combinazioni di comportamenti e caratteristiche morfologiche di creature individuali o di ecosistemi’2.

Wiscombe descrive anche le potenzialità che possono aprirsi rapportando le superfici architettoniche con i sistemi meccanici di un’architettura, come i canali di trasporto di aria e acqua, che generalmente rimangono marginali e vengono pensati in una seconda fase progettuale. Investigando le possibilità di transizioni da tubi a superfici a volumi e integrando diverse funzioni all’interno di blocchi compatti e muliperformanti, rende possibili queste transizioni tramite l’applicazione dei compositi, materiali su cui la ricerca sta diventando sempre più approfondita e che sono ben noti ai sistemi fibrosi naturali, di fatto materiali compositi.

In questi sistemi il materiale è organizzato attraverso gerarchie complesse e interdipendenti.

L’ala della libellula è il classico esempio di gerarchia multilivello all’interno di un sistema integrato, in cui la ridondanza, fa si che il sistema sia più affidabile e nel caso specifico, riesca a sopportare sollecitazioni molto elevate.

Infatti si può ottenere una struttura ad alto grado di resistenza applicando un modello statico ridondante, una struttura in cui i vincoli tra gli elementi sono sovrabbondanti rispetto a quelli necessari a creare una struttura rigida. Questa strategia è spesso utilizzata in maniera efficace dai sistemi naturali per poter rispondere a sollecitazioni imprevedibili grazie a un comportamento complessivo migliore dovuto all’abbondanza di elementi resistenti.

2. Tom Wiscombe, Extreme Integration, 2010

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Un altro pregio dei sistemi ridondanti è che ogni singolo elemento non è indispensabile per la capacità strutturale complessiva, che non viene condizionata da eventuali danneggiamenti subiti localmente. Infatti ogni elemento svolge più funzioni e ogni funzione è svolta da più elementi. Questo fa si che non si possano individuare specifiche funzioni per gli elementi costituenti un sistema ma che si possano individuare dei comportamenti e delle transizioni tra un comportamento e l'altro.

Alcune di queste caratteristiche possono essere individuate in alcuni sistemi architettonici come una serie di architetture gotiche, in cui è impossibile distinguere, tra le numerose nervature ciò che è struttura da ciò che è ornamento.

Questo tipo di organizzazione che fa si che la Tour Eiffel, organizzata per loop ridondanti con tre ordini di gerarchia, utilizza il materiale in modo molto più efficiente del Centre Pompidou, costruzione più recente ma in cui compare un solo ordine gerarchico. Ne deriva una struttura più leggera, che utilizza meno materiale in modo più affidabile e con una migliore distribuzione di carichi all’interno della costruzione.

Fabrication of Functionally-Graded Hydrogel Composites, 2014, Chitosan ,MIT Media Lab Jorge Duro-Royo,Laia Mogas-Soldevila,Jared Laucks,Markus Kayser,Steven Keating,Prof. Neri Oxman Mediated Matter

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http://www.kokkugia.com/ Roland Snooks, FIBROUS TOWER 2, 2008

http://www.kokkugia.com/ Roland Snooks, WOVEN COMPOSITES, 2010-2012

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02.03.Architettettura combinatoria Il termine combinatorio deriva dalla matematica e descrive lo studio di strutture che derivano da un set finito di unità discrete.

Nei sistemi combinatori le unità sono date in partenza e la computazione si interfaccia con le possibili combinazioni di queste unità. In questo modo, il risultato finale è aperto e non definito.

Nei sistemi combinatori gran parte dell’attenzione è sul definire un processo, una serie di regole che reiterate aprono le possibilità per una famiglia di risultati: un ‘non holystic set’, come viene chiamato da Josè Sanchez di Plethora Project e Professore alla UCL Bartlett School of Architecture di Londra e allo Sci-Arc di Los Angeles, cioè una serie di operazioni che non portano a una configurazione definita e completa, ma che lasciano aperte una serie di possibilità di design.

Qui è racchiuso il punto nodale, alla base della concezione stessa di progettazione generativa, rappresentato dal cambio radicale di ottica su come un organismo architettonico venga concepito e quale sia il ruolo del progettista. L’attività del designer sarà quella di strutturare un sistema che potrà essere informato con dati, frutto di analisi specifiche, che daranno come risultato, sulla base delle regole inserite e al variare delle condizioni esterne, una delle possibilità che il sistema iniziale può fornire.

In questo modo dal progetto inteso in termini tradizionali, l’attenzione si sposta sul processo che lo genera.

I processi (di ogni tipo) sono basati su una serie di operazioni; utilizzando sistemi che lavorano con regole semplici ma applicate intensivamente, per un numero alto di interazioni, si pongono le basi per un processo rigoroso ma senza una determinazione finale.

Ancora una volta i sistemi biologici possono fornire una serie di indicazioni, in quanto lavorano attraverso una serie di regole rigorose, ma senza predeterminazione sul risultato a cui l’applicazione di queste regole tende.

In questi termini si può introdurre il concetto di ‘vaghezza’ applicato al design. La vaghezza non è intesa come mancanza di logica, ma come mancanza di una finalità precisa, un procedimento che

http://www.retsin.org/Guggenheim-Helsinki Gilles Retsin, Proposal for Guggenheim Helsinki

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porta a sospendere a priori il giudizio per valutare le potenzialità che si creano durante il percorso. Il processo è molto rigoroso, con una sua logica intrinseca e una sua organizzazione: può quindi manifestare opportunità inaspettate che possono essere mappate di volta in volta.

Stanley Tigerman and G.L. Crabtree (The Linked Form). A+U 55 July 1975

https://relationalthought.wordpress.com/ Primi esperimenti di architettura combinatoria

Stanley Tigerman and G.L. Crabtree (The Pinwheel). A+U 55 July 1975 p48(3)

Stanley Tigerman and G.L. Crabtree (The Cruciform). A+U 55 July 1975 p45(2)

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VARIATIONS OF INCOMPLETE OPEN CUBES IN SOUND⁄2011 osmikanálová audio instalace ⁄ ocelová lanka

‘The idea becomes a machine that makes art’ Sol LeWitt, paragraphs on conceptual art 1967

www.wikiorg.com Sol Lewitt, Corner Piece #4, 1976

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02.04.References La possibilità di sfruttare sistemi che gestiscono acqua per creare una serie di nuove relazioni all’interno di spazi urbani o per investigare nuove opportunità morfologiche ha dato luogo a una molteplicità di progetti che investono architettura, tecnologia e design.

L’interesse per l’architettura combinatoria è partita da progetti come Polyomino, di Jose Sanchez: una ricerca di game-scaping, per la costruzione di oggetti composti da diverse parti e componibili dagli utenti all’interno di una simulazione virtuale. Lo studio si fonda su concetti come architettura non standard, cioè composta da parti sempre diverse e personalizzabili di volta in volta a seconda del ruolo del designer-giocatore e ad un insieme di condizioni esterne, e ‘non holystic set’, cioè sulla generazione di un insieme di regole che lasciano il finale aperto per quanto riguarda la forma finale che risulta dal processo. Inoltre parte importante della ricerca è volta al così detto file-to-factory protocol, un procedimento che coinvolge nuovi strumenti di progettazione e prototipazione attraverso i quali si possono gestire una serie di informazioni durante la progettazione che possono essere direttamente trasmesse in fase

Polyomino, Jose Sanchez Plethora Project 2013

Spatial Curvoxel Sedia stampa 3d

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di fabbricazione, rendendo possibile la differenziazione delle parti, la precisione e la velocità nel realizzarle.

Spatial Curvoxel è un progetto sperimentale realizzato all’interno del cluster RC4 della UCL Bartlett School of Architetcure di Londra, per lo sviluppo di una stampa 3d senza soluzione di continuità.

Una serie di oggetti, dalla scala degli arredi a quella architettonica, vengono discretizzati in un insieme di voxel, e viene poi studiata una logica secondo cui ogni il voxel si ‘smaterializza’ in una serie di curve di Bezier, che possano rendere efficiente il processo di fabbricazione di un estrusore customizzato che dispensa un filamento polimerico di 4-6 mm di spessore direttamente nell’aria, realizzando specificatamente per il progetto. Un algoritmo combinatorio crea un singolo elemento curvilineo che è trasformato in estrusione continua lunga chilometri in grado di creare strutture resistenti e altamente dettagliate.

La volontà di partenza era creare un sistema combinatorio che potesse generare una serie di percorsi continui e ridondanti per la gestione dell’acqua e il supporto per la crescita di vegetali.

L’idea era una struttura che potesse essere montata in modo relativamente semplice, che richiedesse pochissima manutenzione e che potesse adattarsi alle condizioni locali. In questo modo poteva favorire la crescita di specie appartenenti al biotopo del luogo ed eventualmente estenderle, creando un gradiente di condizioni microclimatiche diverse che potesse interfacciarsi e offrire un set di opportunità alla vita di alcune parti della città.

In questo senso un altro esempio è stato COSMO, l’installazione al Moma Ps1 del 2015 di Andre Jacques: un’ installazione temporanea outdoor che attraverso una serie di condotti e di reazioni biochimiche incluse nel design, eliminava particelle

Think Tank and the Life Acquatech, Roland Snooks e Robert Stuart Smith DRL dell’ Architectural Association School of Architetcure di Londra

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Andres Jacques, COSMOS, 2015

inquinanti da taniche di acqua portate periodicamente, creando un ‘artefatto mobile’, che aveva il piano di unire ‘la città, il domestico, e l’infrastrutturale’, realizzando un giardino che differenziava la temperatura circostante.

Il progetto ‘Think Tank and the Life Acquatech’, realizzato presso il DRL dell’ Architectural Association School of Architetcure di Londra sotto la guida di Roland Snooks e Robert Stuart Smith, è molto interessante per quel che riguarda le possibilità morfologiche e di gestione dell’acqua per creare nuovi scenari urbani e l’esplorazione delle possibilità dei sistemi capillari.

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03. Processo di design

Gunther von Hagens, acid-corrosion cast of the arteries of the adult human hand

03.01.Sistemi biologici di distribuzione Esaminando i percorsi su una foglia si può vedere una rete complessa di loop uno dentro l’altro. Queste geometrie possono essere trovate tanto in natura quanto in alcuni esempi di ingegneria strutturale: sia nel sistema vascolare del cervello che nelle varietà di funghi che vivono sottoterra che in ridondanti network informatici e griglie elettriche.

Per quanto riguarda i network naturali di distribuzione dei fluidi, le strutture a ‘nested loop’, cioè anelli che si ripetono, sono più resistenti ai danni e assorbono meglio le fluttuazioni di flusso. Le piante crescono in maniera iterativa ed esibiscono frequentemente pattern simili ai cristalli.

Poiché i sistemi circolatori possono essere rappresentati da sistemi connessi di condotti con note equazioni che governano il flusso dei fluidi (Leggi di Moore, Poseuille e Bernoulli), i ricercatori possono facilmente modellare network come le venature delle foglie, eseguendo una mappatura precisa di queste morfologie.

Quando deve essere creata una rete di distribuzione, a livello evolutivo vengono presi in considerazione due fattori fondamentali: il costo per realizzare il network e il costo per mantenerlo. Per le venature ciò si traduce nel costo per costruire le vene e pompare il fluido attraverso queste. Il sistema meno costoso è una semplice struttura ramificata, utilizzata in molte piante antiche.

Nonostante la sua efficienza, questa struttura non è molto resiliente.

Quando una connessione viene danneggiata parte sistema soffre una grande perdita di fluido e muore. In natura, quando un insetto danneggia parte di una foglia il sistema continua a funzionare.

Per riuscire a comprendere la topologia dell’architettura delle vene, Marcelo Magnasco, fisico alla Rockefeller University e i suoi collaboratori, hanno costruito dei modelli matematici per capirne i caratteri essenziali. Hanno modellato le vene, chiamate xilemi, come una rete di condotti e hanno provato a variare flussi e

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pressioni all’interno di questi. Sono riusciti a capire che strutture gerarchiche costituite da nested loops, cioè con loop all’interno di loop, sono le più resistenti ai danneggiamenti, perché rendono il network ridondante: se un canale si danneggia, l’acqua viene ricondotta attraverso percorsi alternativi. Le strutture ottenute assomigliano moltissimo a quelle che si trovano in alcune foglie.

Una foglia come quella del Ginko Biloba, una pianta antica dal punto di vista evolutivo, che presenta una struttura semplice ad albero piuttosto che con circuiti, non mostra la stessa resilienza.

Queste strutture sono dimostrate essere più resistenti anche alle fluttuazioni di flusso e ai cambiamenti ambientali.

In una ricerca condotta all’Istituto di Scienze Naturali di Shanghai3, sono stati effettuati studi sui sistemi di trasporto biologici introducendo come parametro la funzione di consumo di energia totale del sistema di distribuzione che includesse anche il costo di costruzione in termini di materiale come una parte del consumo energetico totale, variando le posizioni delle sorgenti e le portate di flusso nel tempo e simulando danni ad alcuni condotti.

Oltre a risultare che i principi di ottimizzazione non agiscono a livello globale nel perseguimento di un determinato obiettivo, ma il motore dell’adattamento dipende solo da informazioni a livello locale, dagli esperimenti si è evidenziato che il sistema ad 3 Adaptation and Optimization of Biological Transport Networks’, Hu,Cai,Institute of Natural Science,Shanghai; New York University of Neural Science; NYUAD Institute Abu Dhabi, United Arab Emirates)

Hierarchical looped structrues; flow driven by pressure drop (Q=CdP) Adaptation and Optimization of Biological Transport Networks’, Hu,Cai,Institute of Natural Science,Shanghai; New York University of Neural Science; NYUAD Institute Abu Dhabi, United Arab Emirates)

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Sopra: Anastomosis as fundamental feature: cycles, loops, redundancy; (Evolution and Function of Leaf Venation Architecture: A Review, NEBELSICK,UHL,MOSBRUGGER, KERP, Institut und Museum fuĂˆr Geologie und Palaontologie der UniversitaĂˆt Tubingen, Sigwartstr. 10, D-72076, Tubingen,Germany) This design allows for a relatively equitable distribution of water potential and thus reflects the capacity of the venation to provide a relatively homogeneous water supply across the leaf lamina (Hydraulic architecture of leaf venation in Laurus nobilis, ZWIENIECKI, MELCHER, BOYCE, SACK & HOLBROOK; Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge, MA, USA) Sotto: https://sharanam.wordpress.com/2011/03/08/waking-up-as-metaphor/ leef skeleton

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anelli non è il più efficiente come metodo di trasporto e come costo di costruzione, ma che i modelli simulati, in accordo con quelli naturali, spesso tendono a questo tipo di struttura perché li rendono più resilienti.

Non solo, ma si è visto che la presenza di anastomosi - parte della ramificazione che dopo essersi separata, si riconnette creando loop ricorsivi all’interno della rete - è fondamentale per mantenere la pressione entro certi range all’interno del sistema di distribuzione e per abbattere le pressioni nelle zone marginali delle foglie, dove le piccole ramificazioni necessitano di pressioni inferiori.4 Come fa notare D’Arcy Thompson nel suo libro ‘Crescita e forma’, in cui dedica una sezione alle venature, per mantenere la circolazione 4 Evolution and Function of Leaf Venation Architecture: A Review’, NEBELSICK,UHL,MOSBRUGGER, KERP, Institut und Museum Geologie und Palaontologie der Universitat, Tubingen,Germany

https://physics.aps.org/story/v25/st4 Resilienza e ridondanza differenti nei pattern venosi di Ginko Biloba (sopra, privo di loop) e nella foglia di Limone.

(Eleni Katifori, Rockefeller University)

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On Growth and Form, D’Arcy W. Thompson, 1917, Cambridge University Press ACP vs ADP...

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‘sufficiente e nulla più’5, la natura non solo ha variato l’angolo delle ramificazioni dei sistemi di distribuzione, ma ha regolato le dimensioni di ogni ramo e di ogni capillare.

Nel saggio viene sottolineato che la perdita di energia dipende da due fattori: lunghezza percorsa (più il tratto è lungo più si perderà energia per attrito) e diametro (maggiore è la superficie di contatto tra fluido e parete, maggiore saranno le dispersioni). Questi fattori vengono valutati di volta in volta e dipendono dalla grandezza della ramificazione, infatti se la diramazione avrà un raggio simile al condotto principale, sarà trascurabile la perdita di energia dovuta al rimpicciolimento del raggio e si tenderà a preferire la distanza più breve, per differenze di raggio più considerevoli si tenderà a preferire un tratto anche più lungo, ma con un transito maggiore dove il diametro è maggiore. Da qui si ha che nelle ramificazioni principali gli angoli sono più piccoli, nelle ramificazioni secondarie si hanno angoli più ampi (F).

Questo principio, ancora una volta, porta ad avvicinare i concetti di morfologia e fisiologia. Il meccanismo è il migliore possibile alle circostanze che si presentano di caso in caso, e il lavoro viene fatto cercando di massimizzare l’efficienza al minimo costo.

Il punto di partenza per un sistema distributivo di una foglia è il nodo, e i tratti compresi fra i diversi nodi sono detti internodi. Da un nodo possono crescere una o più ramificazioni.

Nei sistemi vegetali (ma questo tipo di crescita si può estendere ad altri organismi, applicando lo stesso diagramma) la struttura di branching è detta monopodiale se l'asse principale è gerarchicamente il più rilevante per estensione e per diametro del condotto; in questo tipo di ramificazione questa regola si 5 On Growth and Form, D’Arcy W. Thompson, 1917, Cambridge University Press

http://www.td-grafik.de/artic/talk20030122/overview.html Practical Procedural Modelling of Plants

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Fabrication of Functionally-Graded Hydrogel Composites 2014, Chitosan ,MIT Media Lab Jorge Duro-Royo,Laia Mogas-Soldevila,Jared Laucks,Markus Kayser,Steven Keating,Prof. Neri Oxman Mediated Matter

reitera anche negli ordini successivi di ramificazione; quando la ramificazione è dominante, i singoli tratti crescono fino a una certa lunghezza poi ramificano e la struttura è costruita unicamente per successive ramificazioni, la struttura è detta simpodiale. Se la ramificazione avviene simmetricamente si dice dichasium, se uno dei due rami è dominante e prosegue invece si parla di monochasium.

Solitamente i sistemi distributivi esibiscono differenti caratteristiche a seconda dell'area in cui avviene la ramificazione, mostrando più direzionalità (o angoli più acuti, come sottolineato da D'Arcy Thompson), mentre nelle aree marginali, che crescono anche più velocente gli angoli più grandi e la struttura tende a diffondersi maggiormente nello spazio. Questo è dovuto alla ricerca di una certa economia nel trasporto delle sostanze, come visto, ma anche alle condizioni di crescita del sistema: per ramificazioni appartenenti a sistemi vegetali che crescono fitti vicini gli uni agli altri, si hanno strutture più diffuse in cerca di migliori condizioni di luce, viceversa per sistemi che crescono isolati dove la direzionalità è più accentuata per garantire strutture che possano occupare maggior spazio possibile per ottenere migliori condizioni di illuminazione e nutrimento. L'insieme di questi meccanismi sono chiamati gravitotropismo e fototropismo.

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Venation types: A. midrib; B. primary lateral veins; C. interprimary veins; D. tertiary veins; E. lesser reticulate veins; F. collective vein. http://www.aroid.org/TAP/Articles/standanthdesc.php

http://www.biologydiscussion.com/ Diagram illustrating the agles formed between 1st and 3rd order of veins

Venation types: A. midrib; B. primary lateral veins; C. interprimaray veins; D. secondary veins; E. collective veins; F. tertiary veins; G. basal ribs; H. basal veins. http://www.aroid.org/TAP/Articles/standanthdesc.php

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03.02. Studi e simulazioni La crescita di questi sistemi è simulata attraverso strutture frattali di ramificazione. Questo processo porta a risultati interessanti, assumendo che le parti più piccole della ramificazione hanno la stessa struttura dell'insieme nel suo complesso. Questa struttura è dovuta all'esigenza di ragionare per percorsi minimi per la distribuzione delle sostanze nutritive, e alla contemporanea necessità di avere una superficie più estesa possibile per l'assorbimento di energia. Prendendo in considerazione la dimensione dei rami i sistemi distributivi deviano dalla struttura a frattale assumendo diverse configurazioni. Per quanto riguarda la sezione trasversale dei rami, questa varia, per ramificazioni discendenti da una ramificazione principale, con la regola: d3 = d13 + d23 , che di base rappresenta buona approssimazione.

Questa relazione, detta legge di Murray, è una relazione generale quantitativa tra geometria e flusso per i sistemi ramificati.

Grazie alla sua ampia applicabilità, sebbene si tratti di una semplificazione, la legge di Murray costituisce un principio fisico generale estremamente utile nella descrizione dei sistemi biologici di trasporto fibrosi, sia animali che vegetali e valida sia per ramificazioni simmetriche che a-simmetriche.

http://www.readorrefer.in Bernoulli's Theorem

https://www.flickr.com/photos/bushman_k/6177594429 Kirill Ignatyev, Mycelium

Hydroassembies

http://www.plantphysiol.org/content/121/4/1179/F5.expansion Leaf vein pattern

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Per ricavare tale relazione Murray si è basato sulla legge di Poiseuille, legge costitutiva che lega la viscosità alla conducibilità idraulica, utilizzata per calcolare le perdite di carico dei sistemi idraulici e come modello di comportamento per i sistemi vascolari naturali.

Lo scambio di sostanze nutritive tra le pareti capillari è una delle attività essenziali per la vita. E' questo l'obiettivo della circolazione.

La ramificazione vascolare, come quella arteriosa, è considerata come un sistema di condotti tale da fornire un flusso di sangue sufficiente ai capillari che sono situati in tutte le parti del corpo. Lo scambio di sostanze è regolato dal bilanciamento tra la pressione idrostatica e la differenza di pressione osmotica attraverso la membrana capillare. La struttura morfologica di tali sistemi è un compromesso fra necessità multiple: evitare che si creino pressioni troppo elevate ai margini del sistema e facilitare il ruolo dei sistemi di pompaggio (come il cuore, negli organismi animali).

Il volume del sangue in questo caso non ha niente a che vedere con l'efficienza dello scambio di sostanze nutritive. Si può dire che è uno spazio morto anatomico. D'altra parte, è necessaria una considerevole quantità di energia per volume di sangue per mantenerlo fresco e attivo. Meno volume di sangue nell'albero vascolare, richiederà meno energia per il mantenimento del flusso.

Inoltre, il tempo di trasmissione di informazioni attraverso la circolazione inviata da ormoni ossigeno, anidride carbonica e altri soluti presenti nel sangue, diminuisce con il diminuire del volume del sangue in quanto il tempo di circolazione del sangue è dato dal rapporto volume/flusso. Per avere una circolazione efficiente all'interno del sistema vascolare occorre una ramificazione in grado di circolare a bassi volumi sotto le costrizioni di una data localizzazione, e determinati livelli di pressione e flusso all'origine e ai terminali.

Pressione e velocità rispondono, in via generale all'equazione di Bernoulli, che può essere considerato come l'affermazione del principio di conservazione dell'energia per fluidi in moto.

In fluidodinamica, l'equazione di Bernoulli rappresenta un

58 Hydroassemblies

modello semplificato per cui in un fluido ideale su cui non viene applicato un lavoro, per ogni incremento della velocità di deriva si ha simultaneamente una diminuzione della pressione o un cambiamento nell'energia potenziale del fluido, non necessariamente gravitazionale.

Dal punto di vista metabolico, c'è una legge elaborata dagli studiosi West, Brown e Enquist, che descrive tratti essenziali dei sistemi di trasporto biologici, dai vasi sanguigni dei mammiferi alle ramificazioni bronchiali ai sistemi vascolari delle piante.

La dipendenza di una variabile biologica (tasso metabolico) Y dalla massa del corpo dell'organismo M è legata attraverso una legge di dimensionamento allometrica (l'allometria, in biologia, è il processo di accrescimento relativo di un organo o di una parte di un organismo rispetto a tutto il corpo), che prende la forma di Y = Y0Mb. Dove b è l'esponente che regola il dimensionamento (in questo caso del condotto della ramificazione) e Y0 una costante caratteristica del tipo di organismo. 6 West, Brown e Enquist dimostrano che l'esponente che regola il dimensionamento dei rami dei network biologici abbia un fattore di scala allometrico pari a 3/4.

Questa relazione si basa su tre assunti fondamentali: il primo è che un network che voglia rifornire di sostanze nutritive l'intero organismo, deve essere costituito da un sistema ricorsivo di ramificazioni (talvolta tipo-frattale) che riempia completamente lo spazio (space-filling). il secondo è che le ramificazioni finali sono di dimensioni invarianti; il terzo è che l'energia necessaria per distribuire le sostanze deve essere minimizzata; ciò equivale a dire che deve essere minimizzata la resistenza idrodinamica dell'intero sistema.

Il fattore di scala deriva dall'interdipendenza di fattori geometrici e fisici legati a questi assunti.

6 'A general model for the origin of allometric scaling laws in biology' West GB1, Brown JH, Enquist BJ., Science. 1997 Apr 4;276(5309):122-6.

http://www.bg.ic.ac.uk/research/k.parker/homepage/Mechanics%20 of%20the%20Circulation/Chap_15/_Chapter_15.htm The pulmonary circulation

Hydroassembies

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Sebbene questa legge sia stata recentemente rimessa in discussione, e è attuale il dibattito sulla sua validità per tutti i sistemi distributivi biologici, al di là di una elaborazione quantitativa della legge, o uno studio approfondito delle sue implicazioni matematiche ciò che ci interessa è la capacità di un sistema di ramificazioni progressive di generare una tettonica guidata da principi metabolici, che si relaziona con grandezze intensive, capace di organizzarsi in strutture ridondanti e integrate, che funzionano come sistemi distributivi e strutturali e hanno la possibilità tramite organizzazione morfologica dettata da una serie di principi, di generare spazi.

L'intento è quindi predisporre un sistema che funzioni attraverso una serie di regole morfologiche ma che non si vincoli alla validità di una legge specifica: potendo settare le dimensioni dei condotti e le loro reciproche sezioni attraverso un sistema parametrico e un algoritmo in grado di prendere tale funzioni e di utilizzarle di volta in volta, considerando la possibilità di ereditare una serie di leggi e farle proprie per assecondare una serie di obiettivi e necessità e, a seconda delle specificità anche applicative del sistema, considerare la possibilità di variare il tipo di relazioni utilizzate.

http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2013.00292/full Simulazione di crescita di radici

03.03 Materiali, Compositi Nell’approcciarsi al problema di sistemi distributivi che gestiscano acqua e che integrino proprietà strutturali, qualità fondamentali sono l’integrazione la possibilità di utilizzare tecnologie a basso grado di manutenzione.

I materiali compositi, con cui il mondo dell'architettura, dell'ingegneria e l'industria delle costruzioni in genere, possono gestire transizioni da condotti a sistemi microcapillari fino a superfici e volumi e la tecnica di formazione e montaggio consente di fare ameno di viti e bulloni.

I materiali compositi hanno un comportamento anisotropo ed eterogeneo,e caratteristiche peculiari sono elevata leggerezza e resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e ottima coibentazione.

L'intreccio fibroso di questo materiale eredita principi dai materiali fibrosi presenti nel mondo biologico Il comportamento di questo materiale eredita principi dai tessuti fibrosi nel mondo naturale dove fasci intrecciati multistrato formano sistemi leggeri, elastici e resistenti. Gli xylemi nella struttura delle foglie e i sistemi linfatici biologici sono composti da un numero elevato di canali fibrosi accorpati, che oltre alla funzione strutturale svolgono anche quella di trasporto di sostanze nutritive.

Anche l'uovo, che sottoposto a condizioni di carico particolari

Sopra: https://www.tuwien.ac.at/aktuelles/news_detail/article/7923/ Braccio robotico effettua la piegatura di un pipe composito

http://ming3d.com/DAAP/ARCH719sp11/?m=201104 Leaf Structure

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risulta estrememente resistente è composto da materiale fibroso.

Questo tipo di materiali staLa tecnologia splineTEX (http://www. supertex.at/), ad esempio, lavora materiali compositi in plastica fibrorinforzata che permette di creare strutture leggere e resistenti.

Tra le produzioni dell’azienda vi sono condotti in materiale composito utilizzabili come tubazioni idrauliche con la possibilità di gestire ramificazioni, e con proprietà strutturali.

Il riferimento è ancora ai progetti di Wiscombe in cui le proprietà di questo materiale vengono utilizzati per condotti e per realizzare transizioni trasistemi capillari e superifici multistrato.

http://www.supertex.at/wp-content/uploads/2016/04/greenWall_ folder.pdf Green Wall, di splineTEX

Amanda Levete, Mpavillion, Melbourne, 2016 (images © John Gollings)

All'interno della pagina web di splineTEX, si trova 'Green Wall' un progetto per giardino indoor verticale supportato da una sistema di tubazioni in materiali compositi in cui gli elementi sono sia strutturali che distributivi, e la cui irrigazione è completamente automatizzata.

Greenwall è un progetto da splineTEX, un’azienda produttrice di tubazioni in materiale composito in plastica fibrorinforzata che permette di creare strutture leggere e resistenti, utilizzate in questo caso per realizzare un sistema di coltivazione per interni che sia strutturale e distributivo e con irrigazione automatizzata.

http://rediscoveringbucky.blogspot.it/ Terrari ricavati da alcune dei poliedri studiati dall’architetto Buckminster Fuller

03.04. Studi di crescita La ricerca è partita dallo studio di aggregazione di poliedri.

Fin da subito si è pensato a come poter settare una serie di regole semplici che portassero a un'aggregazione i cui elementi potessero trasportare acqua e integrare altre funzioni (come la coltivazione), sfruttando i bordi dei poliedri per il trasporto dei fluidi e studiando i sistemi di crescita che potevano favorire questo tipo di dinamica.

Inizialmente la ricerca era più concentrata sugli aspetti di coltivazione, partendo da riferimenti come ‘Rediscovering Bucky’1 dove vengono studiate, riprodotte, e poi utilizzate come terrari alcune delle geometrie studiate dall’architetto Buckminster Fuller.

La studio è partito cercando di sperimentare le possibilità di un design di un sistema collocabile tra la sfera individuale e quella industriale, in una dimensione in cui lo spazio pubblico può emergere.

Questa dimensione è al momento occupata ad esempio da orti condominiali, il cui limite è spesso quello di consentire solamente la coltivazione e dove manca un range di potenzialità relativo alla nascita di nuove interazioni. Raramente sono entrati in sinergiasimbiosi con lo spazio urbano e hanno avuto successo oltre la scala del vicinato.

Per quanto riguarda gli aspetti di coltivazione e produzione, un aspetto importante è la volontà di non entrare in competizione con la produzione industriale, in quanto il tema della ricerca è quello di proporre (in maniera speculativa) un sistema che abbia una serie di economie (ecologie), e che possa 'fare' più cose: trasportare acqua 1 http://rediscoveringbucky.blogspot.it/

La dimensione in cui si colloca il progetto: tra la scala personale e quella industriale

Hydroassembies

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in ambito urbano generando spazialità non convenzionali, trattarla, e utilizzarne una parte per altri scopi: il rapporto con gli utenti della città è uno degli scopi principali, permettendo di 'abitare' strutture che solitamente non sono abitate (ile infrastrutture per il trasporto idrico, creando la più alta eterogeneità spaziale possibile, ampliando le condizioni microclimatiche delle aree in cui si sviluppa, fornendo un set di possibilità e interazioni in ambiente urbano.

Non è dunque la produttività il termine di valutazione del progetto ma caratteristiche come molteplicità e la sua adattabilità, progettando un sistema che possa partire da uno stato con alcune caratteristiche e che possa liberarne altre, non per forza programmate, durante il suo ciclo vitale.

Per adattabilità si intende che possa configurarsi a seconda dei climi, delle piogge, e degli spazi urbani (intesi come ecosistemi, quindi sistemi di relazioni) che occupa e con cui interagisce, potendo essere assemblato con la possibilità di contrarsi, espandersi, o crescere potenzialmente in modo infinito.

Max Bruckner, “Vielecke und Vielflache” (Leipzig, 1900)

Max Bruckner, “Vielecke und Vielflache” (Leipzig, 1900)

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TEST1

TEST2

TEST3

TEST4

m2=0;m3=5;m5=6;mE=1 n iterations: 20 face: quad

m2=2;m3=5;m5=6;mE=4 n iterations: 20 face: quad

m2=1;m3=4;m5=2;mE=0 n iterations: 20 face: hex

m2=0;m3=4;m5=3;mE=6 n iterations: 20 face: hex

m2=0;m3=5;m5=6;mE=1 n iterations: 40 face: quad

m2=2;m3=5;m5=6;mE=4 n iterations: 40 face: quad

m2=1;m3=4;m5=2;mE=0 n iterations: 40 face: hex

m2=0;m3=4;m5=3;mE=6 n iterations: 40 face: hex

m2=0;m3=5;m5=6;mE=1 n iterations: 60 face: quad

m2=2;m3=5;m5=6;mE=4 n iterations: 60 face: quad

m2=1;m3=4;m5=2;mE=0 n iterations: 60 face: hex

m2=0;m3=4;m5=3;mE=6 n iterations: 60 face: hex

m2=0;m3=5;m5=6;mE=1 n iterations: 80 face: quad

m2=2;m3=5;m5=6;mE=4 n iterations: 80 face: quad

m2=1;m3=4;m5=2;mE=0 n iterations: 80 face: hex

m2=0;m3=4;m5=3;mE=6 n iterations: 80 face: hex

m2=0;m3=5;m5=6;mE=1 n iterations: 100 face: quad

m2=2;m3=5;m5=6;mE=4 n iterations: 100 face: quad

m2=1;m3=4;m5=2;mE=0 n iterations: 100 face: hex

m2=0;m3=4;m5=3;mE=6 n iterations: 100 face: hex

Hydroassembies 65

m2=0;m3=7;m6=6;mE=1 n iterations: 100 face: quad

m2=0;m3=7;m6=5;mE=4 n iterations: 100 face: quad

m2=1;m3=4;m3=5;mE=7 n iterations: 100 face: quad

m2=1;m3=4;m3=2;mE=0 n iterations: 100 face: quad

L’esplorazione geometrica è iniziata con una serie di aggregazioni con diversi tipi di poliedri.

Inizialmente si è esplorato un tipo di recursione ripetitiva, che periodicamente moltiplicava la geometria sulle stesse facce.

Le prime prove, eseguite sperimentando il linguaggio di programmazione Python all'interno di Grasshopper per Rhinoceros, sono state fatte con l’ottaedro troncato, e mostrano subito alcuni caratteri interessanti.

L’ottaedro troncato è un poliedro archimedeo ottenuto troncando le cuspidi di un ottaedro regolare, ha 14 facce regolari, 6 quadrate e 8 esagonali. Lord Kelvin qualificò l’ottaedro troncato come la figura geometrica ideale per riempire uno spazio tridimensionale (congettura di Kelvin). Un centinaio di anni dopo Weaire e Phelan trovarono una forma geometrica più indicata allo scopo chiamandola “struttura di Weaire-Phelan”.

In generale se si aggregano questi poliedri attraverso le facce quadrate, si mantiene l’orientazione iniziale (TEST1, TEST2), mentre assemblando iterativamente utilizzando le facce esagonali (TEST3, TEST4), si cambia l’orientazione degli ottaedri troncati.

Durante lo spostamento delle unità una regola impedisce l’occupazione di una cella che comporta una compenetrazione con una delle unità già presenti nell’aggregato (self-intersection avoiding).

Lo studio si è allargato a diversi tipi di poliedri.

Partendo dal cubo, si è cercato di andare verso poliedri con più di 6 facce, per avere aggregazioni che avessero più direzioni possibili di sviluppo e potessero dare forma ad aggregati più variabili.

Alcuni di questi poliedri hanno la caratteristica di poter riempire completamente lo spazio, ovvero tassellarlo.

Il cubo ad esempio, è l’unico solido platonico che possiede questa proprietà.

Vi sono anche possibili combinazioni di poliedri diversi che possono occupare lo spazio senza lasciare spazi marginali, come si vedrà di seguito.

Le aggregazioni sono inizialmente attraverso duplicazioni dei poliedri su facce casuali.

66 Hydroassemblies

face: quad n of iterations: 20

face: quad n of iterations: 200

face: quad n of iterations: 40

face: quad n of iterations: 300

face: quad n of iterations: 80

face: quad n of iterations: 500

face: quad n of iterations: 120

face: quad n of iterations: 1000

Si è iniziato a definire un set di operazioni che regolassero l'aggregazione, lavorando sulle condizioni di spostamento delle unità, sulle condizioni di vicinato e sull'interazione con condizioni esterne non omogenee.

Inizialmente si è provato a far occupare all’aggregazione una mesh colorata.

L’aggregazione, valutando di volta in volta il colore su cui sviluppare

Hydroassembies 67

face: tri n of iterations: 20

face: tri n of iterations: 200

face: tri n of iterations: 40

face: tri n of iterations: 300

face: tri n of iterations: 80

face: tri n of iterations: 500

face: tri n of iterations: 120

face: tri n of iterations: 1000

la successiva iterazione, si sposta solo in alcune aree consentite.

Negli esempi mostrati il poliedro indagato è il cubottaedro,uno dei 13 poliedri archimedei ottenuto troncando le otto cuspidi del cubo, oppure sei cuspidi dell’ottaedro regolare.

Questo solido ha 6 facce quadrate e otto triangolari. I test di aggregazione sono stati eseguiti prima sviluppando l’aggregazione attraverso le facce quadrate, poi sulle facce triangolari.

68 Hydroassemblies intersection polylines = 3 neighbours MAX = 4 neighbours min = 2

n it.

200

n it.

400

n it.

800

n it.

1000

n it.

2000

intersection polylines = 1 neighbours MAX = 5 neighbours min = 2

intersection polylines = 3 neighbours MAX = 5 neighbours min = 1

intersection polylines = 5 neighbours MAX = 5 neighbours min = 1

Hydroassembies 69

Nell’aggregazione attraverso facce quadrate, il cubottaedro appartenente all’iterazione i+1 ha la possibilità di svilupparsi in 6 direzioni ortogonali, cioè le medesime direzioni del cubo. In questo modo viene mantenuta l’orientazione iniziale del solido.

L’aggregazione per facce triangolari cambia l’orientazione reciproca tra l’ottaedro e quello precedente, sviluppandosi in direzioni diagonali.

Cercando di ottenere un’aggregazione più articolata nello spazio cercando di limitare la congestione tra le celle, si è fatto in modo che ogni cubottaedro potesse valutare se le posizioni nella quale fosse possibile l’aggregazione fossero già occupate o libere, e in quale numero.

Ragionando con un’aggregazione che avviene attraverso le facce quadrate del cubottaedro, i possibili spostamenti sono sei, due in verticale e quattro in orizzontale.

Mano a mano che l’insieme di unità cresce, in ogni successivo spostamento la cella valuta, il livello di occupazione, da 1 a 6 , delle sue eventuali posizioni future. Se il valore è 6, lo spostamento per quella cella non può comunque avvenire poiché, essendo tutte le posizioni occupate, vale la regola che impedisce l’autointersezione; il valore inoltre è bene che sia maggiore di zero per garantire la continuità dell’aggregato.

Con questo tipo di valutazioni, a cui si aggiunge anche un valore relativo a quante intersezioni incontra ogni polilinea di ogni faccia, si sono variate densità e congestione degli insiemi.

Nella tabella è riportato uno schema sintetico di questa analisi, che aiuta a comprendere la relazione tra parametri e morfologia.

Questo tipo di condizioni sono focalizzate a ottenere una varietà di risultati con diversi rapporti tra pieni e vuoti, diverse articolazioni nello spazio e gradi di permeabilità e penetrabilità.

70 Hydroassemblies

Obstacle avoidance

Hydroassembies 71

Lo sviluppo dell'aggregazione si confronta con ostacoli, e anche in assenza di campi mesh eterogenei, ha una sua cariabilità propria e articolazione.

Gli ostacoli possono essere evitati, aggirati o utilizzati come supporto per la crescita.

Esperimenti di suddivisione: complementarietà fra cubo, ottaedro e cubottaedro.

Si si sono effettuate prove all’interno di una ‘bounding box’ di sviluppo con diversi tipi di condizioni come mesh colorata, distanza da un punto, allineamento ad un una curva, e variando la densità e la congestione dell’agglomerato a partire dalle valutazioni dell’intorno di ogni cella durante le iterazioni.

In questa fase si sono anche fatti i primi studi di suddivisione.

Per il sistema studiato è fondamentale poter variare la risoluzione dell'aggregato, generando suddivisioni e addensamenti sotto determinate condizioni.

Questo aiuta il sistema ad articolarsi nello spazio, ad adattarsi alle condizioni morfologiche delle zone in cui sorge ma anche ad aumentare le connessioni e le ramificazioni per necessità distributive o strutturali, e per creare condizioni sempre più eterogenee e variabili.

Per fare ciò si sono studiate le possibilitàà di suddivisione di cubi, cubottaedri e ottaedri.

La suddivione deve essere corente con le logiche iniziali di crescita e cioè garantire continuità e un alto numero di connessioni (oltre che evitare intersezioni).

Mentre il cubo ha proprietà frattali gli altri solidi studiati no, e si sono dunque sperimentate le proprietà di complementarietà e di riempimento dello spazio utilizzando cubottaedri, cubi e ottaedri.

Esperimenti di suddivisione: complementarietà fra cubo, ottaedro e cubottaedro.

72 Hydroassemblies

03.05. Distribuzione e integrazione La caratteristica più importante del sistema dovrà essere la distribuzione dell’acqua.

Dovrà essere in grado di distribuire, collezionare e immagazzinare acqua.

Il trasporto dell'acqua, come le tecnologie di coltivazione e trattamento, funzionano sia a gravità che a pressione e implica carichi distribuiti sul sistema di ramificazione.

Vi sarà quindi l’unione di diversi network: flussi a pressione per la distribuzione, l'adduzione, e il supporto per alcuni tipi di coltivazione e flussi a gravità (raccolte acque piovane, abduzione, trasporto nei serbatoi, trattamento e coltivazione).

Come visto, la struttura delle reti di trasporto che forniscono un rendimento ottimale è questione di interesse da diverso tempo, con diverse applicazioni anche per la realizzazione di network artificiali.

Le strutture a loop viste, si trovano nei sistemi vascolari di tessuti animali come la retina, venature di foglie dicotiledoni oppure nelle vene strutturali delle ali di alcuni insetti o nei rinforzi ramificati dei coralli Gorgoniani, ma anche a scale differenti, per esempio nei delta dei fiumi o artificiali, come reti stradali.

Questi network complessi possono essere analizzati in termini di topologia, e se sono abbastanza grandi, in termini di proprietà statistiche. A questo proposito, la struttura auto-simile osservata in molte reti naturali ha fortemente stimolato l'indagine sulle reti naturali, la cui discussione delle loro proprietà funzionali è anche intimamente correlata a quella del patterning che risulta dai meccanismi con cui nascono e crescono.

Quando si considera un network che trasporta fluidi, o corrente elettrica (che costituisce la più comune analogia), il principale problema è quello della riduzione del tasso di dissipazione con un numero limitato di risorse.

I network naturali si differenziano in base a costrizioni locali e

http://www.trbimg.com/img-58057162 Mouse retina

Hydroassembies

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possibilità di sviluppo differenti, che dipendono sia da fattori esterni, sia da vincoli intrinseci, come la capacità di raggiungere le condizioni più favorevoli con limiti materiali e capacità che di stabilizzazione. Il network risulterà interessante, infatti, se potrà essere sia distributivo che strutturale, assimilando concetti come diramazioni e anastomosi, fondamentali per ottenere resilienza e articolazione nel sistema, organizzandosi a loop ridondanti e variando densità in funzione delle necessità strutturali e distributive.

http://dataisnature.com/images/Tigerman_03.jpg Disegni geometrici di Tigerman e Crabtree

http://www.erase.net L-Systems

L' esempio classico di approccio alla modellazione di ramificazioni sono gli L-systems, introdotti da Aristid Lindenmayer, che consistono in un alfabeto di simboli che possono essere utilizzati per creare stringhe, e una serie di regole di produzione che espandono ogni simbolo in una più ampia stringa di simboli. È un modello algoritmico che simula la crescita di piante o altre forme organiche simili a frattali.

In questa ricerca si è tentato di costruire un sistema di ramificazioni a partire da una crescita combinatoria e quindi da uno spazio voxel in cui ogni unità si aggrega seguendo un set di regole-condizioni e può subire una serie di modificazioni (rotazioni-traslazioni, suddivisioni, variazione di densità, perdita o aggiunta di rami) a seconda di interazioni locali.

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Si è iniziato a guidare le aggregazioni a seconda di una serie di condizioni, facendo in modo che, a partire da un set finito di unità, si potessero comporre strutture che integrassero un sistema ramificazioni continuo.

Le prime valutazioni sono state di tipo topologico, valutando le organizzazioni dei network di distribuzione delle foglie e cercando di estrarne i meccanismi di funzionamento, e ricostruendo le condizioni morfologiche che ne derivavano riproponendole in un algoritmo di simulazione.

Francis Corson, del Laboratorio di Fisica Statistica dell'Ecole Normale Superieure di Parigi, nella sua ricerca ' Fluctuations and redundancy in optimal transport networks' studia le correlazioni fra topologia, struttura, numero di connessioni mettendo in evidenza la relazione tra numero di ramificazioni e conducibilità (la cui sommatoria è legata all'inverso della resistenza del network) e il suo legame con la dissipazione totale del network, che nel mondo naturale, per necessità, si cerca di minimizzare. Variando la tipologia di network, e il suo coefficiente caratteritisco γ ,un parametro legato alla natura fisica del network in questione (per collegamenti di uguale lunghezza, in un network tipo Poiseuille, si ha γ =0,25 mentre per un network a resitori, con resistenze uniformi che dipendono solo dallo spessore dei rami γ =0,25), Corson ha cercato di capire quale può essere la relazione tra numero di

http://www.uky.edu/Ag/CDBREC/downie/Courses/PLS_622/notes15. html Crescita ricorsiva di una foglia dicotiledone

Strutture di rete ottenute con sorgenti fluttuanti per diversi valori del parametro γ (grandezza del sistema n = 16, Fluttuazione ampiezza γ = 1). In ogni rete, il lavandino si trova nell'angolo inferiore sinistro. (A) rete albero ( γ = .25). (B) Rete gerarchica con loop ( γ = .75). (C) Rete con molti loop e nessuna organizzazione gerarchica ( γ = 1,25)

Hydroassembies 75

Relazione tra tipo di network (topologia-gerarchia e distribuzione di pressione per diversi valori di γ.

La presenza di ramificazioni e una struttura gerarchica (che utilizza le leggi di Moore) rende più omogenea la distribuzione di pressione.

loop e performance del sitema in termini di dissipazione, costo di costruzione, distribuzione di pressione e resilienza.

Anche se il numero di loop non è una misura ideale per misurare la ridondanza del network perchè si tratta di una grandezza meramente totpologica, introducendo e una misura della ridondanza basata sull'entropia del network, di grande interesse per quanto riguarda l'analisi dei network complessi e considerando il sistema di rami in analogia con un sistema di random walks si dimostra che la ridondanza del sistema è qualitativamente simile al numero di loop L, e che al crescere di L il network presenta dei benefici dal punto di vista della distribuzione globale del sistema.

Si evidenzia anche come il vantaggio è più evidente a scala di interazioni locali, dove avviene la morfogenesi delle diramazioni e che rispondono a interazioni di tipo locale.

Questo ha portato a definire la un sistema di crescita che potesse definire percorsi partendo dal livello locale, e definendo una serie di regole semplificate e utilizzarle per lo sviluppo della ramificazione.

Inizialmente lo studio è avvenuto a livello topologico, considerando l'entità dei diametri, dipendente da fattori locali come piovosità, temperatura e umidità e potendo essere settati parametricamente a posteriori.

76 Hydroassemblies

03.06. Combinazioni di unità I test si sono sviluppati partendo prima da un sistema di ramificazioni che correva lungo i bordi della geometria. L’idea iniziale era quella di muoversi lungo i bordi dei poliedri per avere una struttura, completa e parziale, che ricostruisse la geometria e che potesse articolare un sistema di canalizzazione.

Nel tentativo di ottenere un'aggregazione con un maggiore controllo sulle connessioni topologiche e sugli angoli tra e linee, si sono provati una serie di casi a partire da una singola unità.

In una prima fase è stata utilizzata la geometria del poliedro come limite volumetrico per creare un’unità base di ramificazione, con due, tre o quattro o cinque gradi di connessione, potendo ruotare sempre di angoli di 90,180,270, e traslare in 6 direzioni, positive o negative, concordi con gli assi x,y,z.

Procedendo per tentativi si è provato ad accrescere il grado di connessione, aumentando progressivamente il limite minimo di punti di contatto, per avere un sistema più interconnesso.

Semplice sistema di ramificazione creato generato da cubottaedri e ottaedri con unità di branching su uno o più bordi

Iterazione della logica condotti su cubottaedri;

Hydroassembies 77

Per controllare meglio l’aggregazione e la continuità della ramificazione e gestire più omogeneamente le richiusure, e per cercare di avvicinarsi di più alla topologia dei network naturali, si è passati a lavorare sulle pareti dell’unità, in modo tale che l’insieme di linee potesse appartenere, almeno idealmente, ad una griglia.

Continuando gli esperimenti con il cubottaedro, le sono stati fatte diverse prove di linee su parete, valutando la configurazione che veniva assunta una volta aggregata.

I pattern di linee sulle pareti sono stati modificati di volta in volta per ottenere un maggior numero di connessioni, e assicurare una geometria finale ridondante e sufficientemente intricata.

78 Hydroassemblies

Per ottenere una maggiore articolazione spaziale e una maggiore flessibilità di aggregazione si è sviluppata un’unità di ramificazione inscritta nel cubottaedro che si muovesse in tre dimensioni al suo interno.

Iniziando utilizzando diverse unità, applicate una per volta, si sono provate diverse combinazioni nello spazio che assicurassero una combinazione continua delle unità di ramificazione, cambiando le regole di aggregazione e valutandone le caratteristiche topologiche.

Le ramificazioni costituiscono una sorta di scheletro all’interno del cubottaedro con 4 o più punti di possibile connessione.

Le unità possono ruotare secondo i tre assi x,y,z, di un numero finito di angoli (90,180,270), avendo come unica condizione almeno un punto di contatto con il sistema di linee dell’unità precedente, in modo da avere un sistema continuo di connessioni.

Pattern di linee sulla faccia del cubottaedro: avendo gli spigoli troncati vi sono limitate possibilità di connessione

Hydroassembies 79

Sistema di linee sulle facce del cubottaedro: aggregazione e sistema di ramificazione

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In questa fase sono state effettuate quindi delle prove partendo da unità cubiche, inizialmente scartate per le scarse possibilità di aggregazione in più direzioni ma ritornate in discussione grazie alle grandi potenzialità in fase di scomposizione e suddivisione.

Sono stati provati diversi pattern state valutate le caratteristiche dell’insieme di linee a posteriori, durante l'aggregazione: importanti nella selezione sono state la direzionalità che acquisiva il sistema, la varietà di possibili connessioni e la possibilità di formare un sistema continuo, ridondante, che avesse come caratteristica emergente performance di tipo strutturale

In questa fase si sono mostrati i limiti di possibilità di connessione del cubottaedro: avendo gli spigoli troncati, spesso la comunicazione tra un’unità e l’altra è possibile solo attraverso un punto, quindi una ramificazione.

Anche se è possibile ottenere comunque altri percorsi per congiungere gli stessi punti, questo rappresenta un limite nel raggiungimento di un buon livello di ridondanza locale.

Sfruttando la complementarietà tra cubottaedro e cubo, che come visto in precedenza risulta anche dalla composizione alternata di cubottaedri e ottaedri, sono state eseguite prove di pattern sulle sei pareti del cubo, che fornisce più possibilità di connessione su ogni faccia.

Test su unità cubiche: densità, connessione ridondanza

Hydroassembies 81

82 Hydroassemblies

Test su unitĂ cubiche: da queste prove risulta una maggiore controllo planare e una maggiore ridondanza nei collegamenti

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Hydroassembies 85

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Hydroassembies

87

03.07. Gerarchia e direzione Caratteristica fondamentale dei sistemi distributivi in campo biologico, come visto, è una continua differenziazione di comportamento tra ciò che avviene nelle parti centrali e nelle parti marginali, e tra gerarchie diverse di ramificazioni.

Nelle venature prossime alle venature primarie, le ramificazioni hanno diametri più simili, e si dividono con angoli più acuti2, quindi una maggiore direzionalità.

Come visto questo fatto morfologo ha ragioni di tipo fisiologico, poiché in questo modo si limitano le dispersioni e si trasporta il fluido con minor energia.

I rami più sottili si diramano con angoli maggiori, per fare si che il liquido transiti il più possibile in canali con minor attrito.

Si nota inoltre una presenza più intensa di loop e anastomosi.

Sono state differenziate quindi le unità, alcune con maggiore direzionalità, che occupano le parti più vicine alle linee ‘mediali’, cioè alle parti più centrali dell’agglomerato. Le unità che occuperanno le parti più marginali vedranno crescere sempre più la presenza di ramificazioni e riconnessioni, e la loro direzione subirà maggiormente l’influenza delle condizioni locali esterne.

Questo tipo di morfologia porta a ridurre il carico di pressione all'interno dei condotti e fornire resilienza al sistema tramite connessioni ridondanti.

Queste caratteristiche sono state simulate all'interno dell'algoritmo, ricercando, a cluster le zone più centrali dell'aggregato dove le celle si dispongono secondo le linee mediali dell'insieme e acquistano più direzionalità, mentre le unità più marginali tendono a disporsi più ortogonalmente alle direzioni principali, richiudendo le ramificazioni e subendo maggiormente i condizionamenti esterni.

L’aggregazione interagisce con un campo vettoriale e scalare, che simula condizioni eterogenee che si rapportano con la crescita. Così il sistema cresce dove sussitono le condizioni, muovendosi solo all'interno di un range di valori e prediligendo alcune condizioni di intensità e direzione, settabili di volta in volta.

Il sistema, durante la crescita valuta le condizoni di sforzo e varia le sue densità sulla base di un campo di tensioni.

La stessa cosa avviene per le caratteristiche distributive dell'insieme, che aumentano di densità, si ramificano ulteriormente o si dilatano a secondo di condizioni specifiche di vicinato. http://flickr.com Foto di Bonnie M.

2. On Growth and Form, D’Arcy W. Thompson, 1917, Cambridge University Press

88 Hydroassemblies

min

Field: t=0.021 ; s=0.05

LA conformazione stessa dell'unità, in partenza identica, varia a seconda del numero di connessioni con i suoi vicini per garantire continuità e ridondanza, e per promuovere una ramificazione che porti attraverso molteplici percorsi il fluido nei diversi punti target, garantendo percorsi alternativi e richiusure.

Lo studio del comportamento in presenza di ostacoli, che possono ora anche diventare elementi in grado di attrarre o respingere l’aggregazione, danno la possibilità all’insieme di interagire con preesistenze o elementi presenti nell’ambiente.

Così, nelle vicinanze di questi ostacoli il sistema può comportarsi in diversi modi, evitandoli, raggirandoli o avvicinarsi adagiandosi alla superficie esterna. Oppure, se possibile, utilizzandoli come supporto per la crescita.

In questo modo la struttura può rispondere a diversi stimoli del

max vector amplitude

Hydroassembies 89

iterations: 500

iterations: 2000

iterations: 6000

Field: t=0.021 ; s=0.05 Starting Points: 3 Neighbourhood: m/M 1=>5

Field: t=0.021 ; s=0.09 Starting Points: 3 Neighbourhood: m/M 1=>6

Field: t=0.328 ; s=0.100 Starting Points: 5 Neighbourhood: m/M 1=>6

contesto, reagire ad elementi repulsivi ed evitare punti critici o sfavorevoli, ambientali o di progetto.

L’obiettivo è creare un ambiente differenziato che possa garantire continui gradienti di temperatura dell’acqua, di irraggiamento solare e ombreggiamento, e quindi di temperatura per permettere una varietà di possibili condizioni di crescita e di comfort per gli utenti.

In questo modo ci cerca di ottenere un sistema sufficientemente articolato che permetta continuità dei vuoti interstiziali, che consenta la formazione di vuoti, parti rialzate ed enclavi, e che abbia al suo interno vuoti topologicamente connessi per garantire accessi, percorsi e la creazione di itinerari attraverso la struttura.

Al variare delle condizioni iniziali, si valutano le caratteristiche spaziali generate dal set di regole che consentono all’insieme di svilupparsi (ed eventualmente si cambiano).

90 Hydroassemblies

01.sviluppo influenzato dal campo

02. Parti con più densità di unità o critiche

04. Suddivisione in base al campo di sforzi

05. Scomposizione e allineamento: raffittimento per valori di tensione

07. Anastomosi e loop

08. Comportamento unità marginali

10. Anastomosi linee secondarie e ramificazioni di ordine superiore

11. Sistema di linee

Hydroassembies 91

03. Individuazione campo di valori di sforzo

06. Medial line dell’ammasso

09. Riconnessioni, percorsi alternativi e ramificazioni di vicinato.

12. Condotti

Per ogni cluster di aggregati, si è effettuata un’analisi dei carichi qualitativa, e si è operata una suddivisione delle celle in corrispondenza dei punti più sollecitati.(02,03,04).

Nelle aree in cui il campo di tensione ho valori più elevati, c'è un infittimento del pattern di linee.

Il sistema di linee scompone le celle iniziali che le contengono e si allinea ai valori del campo vettoriale iniziale.

Vengono Individuate le linee mediali della struttura, cioè quelle linee che percorrono lo scheletro principale dell’insieme e che costituiscono i canali strutturali e distributivi principali: le unità più 'baricentriche', cioè in prossimità delle linee mediali dell'aggregato, tendono ad allinearsi a queste direzioni costituendo dei canali direzionali ad alta conducibilità.

Il comportamento delle zone marginali è più influenzato dai valori di campo e tende ad assumere direzioni ortogonali a quelle delle linee mediali per formare dei loop. La struttura di distribuzione presenta già un buon grado di ridondanza, ma per aumentare le suddivisioni e le riconnessioni nelle parti più lontane dalle venature principali: questo causa un abbattimento delle pressioni e crea dei circuiti a loop.

Localmente, durante il processo iterativo, si valutano i punti di contatto tra un'unità e i suoi vicini, e le distanze fra altri possibili punti di contatto: se questi sono sufficientemente vicini (con distanze settabili), si crea un'ulteriore ramificazione e un nuovo collegamento tra punti.

Nelle zone più marginali questo procedimento è reiterato per aumentare il grado di ridondanza e anastomosi: a una certa distanza i punti vengono riconnessi per intensificare la ramificazione.

L'individuazione dei percorsi è per la maggiorparte fatta per percorsi minimi, basandosi su network di linee sia princicpali che secondarie per garantire che diversi punti siano collegati da più di un percorso.

Alcune porzioni, in particolari quelle nei pressi delle linee mediali, creano percorsi alternativi a percorsi minimi valutati da alcuni punti sorgente (che è possibile variare) a tutte (o ad alcune) unità dell'aggregato, in modo da garantire sempre la distribuzione in tutte le parti e a garantire una molteplicità di opzioni per tutti i percorsi.

Quando vi sono porzioni in cui vi è già un intenso raffittimento della ramificazione e un alto grado di richiusura, la crescita è guidata verso altre zone.

Per alcuni punti target vengono lasciati terminali non chiusi che possono essere utilizzati per irrigazioni specifiche, nebulizzazioni, o vera e propria adduzione di acqua (rubinetti) e costituiscono condotti di terzo ordine. Lo stesso procedimento è avvenuto per le linee secondarie, che subiscono meno la direzionalità delle venature principali e più il fattore legato alle condizioni locali del campo vettoriale.

Il sistema di linee ottenute (11), con proprietà sia strutturali che distributive, genera l’insieme di pipe.

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TOP VIEW

01. Units

03. Lines

03. Paths

03. Pipes

FRONT VIEW

Hydroassembies 93

Il sistema così composto mostra migliorate caratteristiche di direzionalità e gerarchia.

Il network di linee è pensato poi per poter avere un’ulteriore suddivisone, in modo da portare a una transizione da tubi a superfici intrecciate che raccolgono l’acqua che non viene assorbita attraverso un sistema di scoli e parti inclinate che riconvogliano l’acqua al punto di raccolta e deposito.

Le superfici, e insieme al sistema di tubi stesso, contribuiscono a creare una diversità di supporti e ancoraggi per la crescita di specie vegetali, infatti le tecniche di coltivazione senza suolo richiedono un apparato tecnologico che può facilmente essere integrato all'interno di sistemi di condotti, allargando il dialmetro a seconda della specie vegetale e del tipo di radice o lasciando fuoriuscire alcune parti di queste in una modalità di coltivazione più spontanea.

In questo modo è possibile gestire parametricamente i diametri dei condotti ai diversi livelli gerarchici a seconda di range di temperature, umidità e piovosità dell'area in cui si sviluppa il sistema.

Perspective

94 Hydroassemblies

Field: t=1.00 ; s=0.553 Neighbourhood: m/M 2=>6

Field: t=0.500 ; s=0.200 Neighbourhood: m/M 1=>5

Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.25 Number of iterations = 225

Node valency= 3 Medial alignment = 0.95 Marginal Anostomosis = 0.55 Number of iterations = 225

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.65 Number of iterations = 225

Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.85 Number of iterations = 225

Procedendo per cluster si sono effettuate iterazioni prima con due ordini di gerarchia (si considerano le ramificazioni anastomiche tra vicini insieme alle linee di secondo ordine), poi, successivamente, per ordini superiori al secondo.

Costruita una famiglia di risultati a partire da un processo iniziale, la valutazione avviene valutando le qualitĂ architettoniche a partire dalla variazione dei parametri iniziali.

Il sistema si propone di interagire con il sistema della cittĂ e per questo , durante le fasi di generazione le regole derivanti dal role-model sono state implementate con condizioni di sviluppo che prendono in considerazione il sistema come dispositivo architettonico e anche da questo punto di vista, ricercando caratteristiche che non lo rendano un semplice device tecnologico ma che consentano la creazione di spazi di interazione e potenzialitĂ relazionali.

Hydroassembies 95

Field: t=1.00 ; s=0.553 Neighbourhood: m/M 2=>6

Field: t=0.500 ; s=0.200 Neighbourhood: m/M 1=>5

Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.25 Number of iterations = 225

Node valency= 3 Medial alignment = 0.95 Marginal Anostomosis = 0.55 Number of iterations = 225

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.65 Number of iterations = 225

Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.85 Number of iterations = 225

Primo e secondo ordine di gerarchia

96 Hydroassemblies

n of iterations = 10000

n of iterations = 1000

n of iterations = 200

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.25 Number of iterations = 225 Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Node valency= 2 Medial alignment = 0.85 Marginal Anostomosis = 0.65 Number of iterations = 225 Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Un aspetto fondamentale del sistema è quello di proporsi come dispositivo architettonico e in quanto tale riuscire a configurarsi, oltre che dal set di regole viste in questo capitolo, a seconda dello spazio in cui si propaga, nel tentativo di massimizzare il suo impatto architettonico, controllando il suo grado di chiusura-protezione o di apertura permeabilità , potendo generare spazi racchiusi e coperti, oppure pergole o spazi radi, formando corti, arene o barriere.

Le componenti del sistema non sono immediatamente identificabili e allo stesso modo la distinzione tra le parti e il tutto; nella tettonica cosÏ generata non è possibile distinguere tipologie (come parete o pavimento) ma comportamenti (surface-like, truss-like) che definiscono continue transizioni tra elementi.

Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.

Number of iterations = 225 Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Hydroassembies 97

.85 5

6

Un'ulteriore variabile è data dal fatto che l'acqua scorre all'interno dei condotti con temperature e cicli diversi da quelli dell'ambiente esterno.

Questo per i tempi e i cicli con cui l'acqua e richiesta o viene ripresa, per i cicli di coltivazione e perché sono previste parti sotterranee e serbatoi interrati che mantengano e gestiscano questo differenziale per utilizzarlo a seconda delle condizioni e delle necessità.

Questa condizione incrementa ulteriormente il pattern di variabilità microclimatiche e eterogeneità di condizioni, contribuendo a creare continui gradienti all'interno dell'architettura.

La morfologia del sistema, le aree in cui si sviluppa e cresce e i tempi con cui avvengono i movimenti d'acqua possono essere programmati per evitare surriscaldamenti eccessivi o raffreddamenti.

Il sistema in fibra di carbonio è d'aiuto per gestire questa variabilità di temperature, oltre che fornire performance idrauliche e strutturali.

98 Hydroassemblies

Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.85 Number of iterations = 20000 Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.65 Number of iterations = 2000 Field: t=0.430 ; s=0.300 Neighbourhood: m/M 1=>5

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Node valency= 3 Medial alignment = 0.75 Marginal Anostomosis = 0.95 Number of iterations = 20000 Field: t=0.328 ; s=0.100 Neighbourhood: m/M 1=>6

Node valency= 3 Medial alignment = 0.56 Marginal Anostomosis = 0.80 Number of iterations = 20000 Field: t=0.625 ; s=0.050 Neighbourhood: m/M 2=>6

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Hydroassembies

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04. Definizione architettonica

04.01. Dispositivi La struttura ottenuta è un sistema che distribuisce acqua e la riporta in determinati punti (sistemi di immagazzinamento posizionati in parti interrate) sfruttando i percorsi generati dal network. Inoltre crea differenziazione spaziale e microclimatica, dovuta alla morfologia, e al fatto che non è un sistema inerte ma che trasporta fluidi.

Lo scopo del progetto, come sottolineato in precedenza, non è quello di fornire un sistema distributivo o di irrigazione ottimale che possa soppiantare completamente i metodi di trasporto dell'acqua o che possa massimizzare la produzione/coltivazione, ma quello di indagare, a livello architettonico e tettonico quali relazioni spazio-sociali si formano o hanno la possibilità di formarsi grazie all’applicazione del sistema.

Il tentativo è quello di massimizzare l’impatto architettonico a livello di possibilità che si formano in termini di relazione con l’ambiente urbano e il suo ecosistema, inteso come persone, spazi, alterazioni climatiche e dinamiche operative.

Queste, per forza di cose varieranno a seconda della realtà ambientale e climatica in cui il sistema verrà applicato, essendo capace di adattarsi e configurarsi a seconda per esempio, della portata delle piogge (secondo cui si dimensioneranno i condotti principali, potendo gestire il progetto in maniera parametrica), oppure la vocazione del luogo a interagire con dinamiche preesistenti (per esempio la possibilità di ospitare eventi o relazionarsi ad un sistema di rapporti esistenti) oppure a crearne di nuove.

Nelle parti più elevate del sistema, e in altri punti distribuiti all'interno del sistema per raccogliere l'acqua piovana e dovuta ad eventuali perdite, il sistema aumenta le ramificazioni su tratti planari in modo da creare circuiti in cui confluiscono una serie connessa di superfici, ottenute individuando i punti del campo con simile intensità in cui il

112 Hydroassemblies

Schema distributivo: cicli dell’acqua Schema di circolazione

Esempio: vegetazione

Schema crescita vegetali

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114 Hydroassemblies

sistema è immerso e suddividendo ulteriormente il network di linee che raccolgono acqua per capillarità e la trasportano al serbatoio.

Da qui l’acqua viene filtrata e condotta in un altro serbatoio, da dove verrà pompata verso i punti target.

Il sistema di distribuzione è accompagnato da un altro sistema di supporto, composto da superfici e condotti in transizione, che raccoglie l’acqua che avanza dal processo e la riporta nel luogo in cui viene conservata.

Questi cicli, che possono essere attivati a intervalli che dipendono dalla stagione e dal clima, possono sfruttare le proprietà inerziali dell’acqua in termini di trasporto di calore.

Sfruttando i depositi di acqua e i sistemi di canalizzazione che di distribuiscono sotto il livello del terreno, le canalizzazioni possono essere utilizzate per raffrescare o riscaldare gli ambienti, e sfruttando anche la morfologia dell’aggregato che porta alla formazione di passaggi, cunei, e piccole grotte, si possono creare ‘stanze’ all’aperto, ambienti con un pattern climatico diverso da quello ‘esterno’ alla differenziazione del quale contribuisce anche il sistema vegetativo.

E’ in questo modo che la struttura può offrire riparo dal sole o costituire spazi all’aperto per locali in inverno o estate.

La ridondanza, che consente una capacità strutturale e una distribuzione di acqua più resiliente, ha un ruolo determinante in questo senso, per creare ‘pareti’ permeabili in cui scorre un fluido con temperatura diversa da quella ambientale e creare condizioni per differenti esigenze di comfort.

D’estate, alcuni cluster del circuito si attivano ad orari alterni prelevando l’acqua dal serbatoio posto sottoterra. D’inverno, lo scorrimento sotto il sole per tratti ridondanti permette all’acqua i scaldarsi nei punti più esposti e circolare attraverso il sistema, oppure prelevando l’acqua dal sottosuolo, dove la temperatura è più mitigata.

La questione della ridondanza ha una rilevanza fondamentale anche per quanto riguarda il sistema di purificazione delle acque.

L’installazione, composta da condotti in plastica fibrorinforzata può

http://payload391.cargocollective.com/1/18/598962/10127771/ squished_0006_IMG_0063_bk_TW_670.jpg SQUISHED research. WISCOMBE, KRUYSMAN, & PROTO. Spring 2013.

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Suddivisione, superfici e microcapillarità

essere espansa e aggiungendo un sistema aggiuntivo di pompaggio (o se possibile utilizzando la gravità), può prelevare acque di scolo, scarichi e liquami e trattarle in circuiti dedicati.

Per essere trattate le acque hanno bisogno di un numero di m lineari (che dipende dal tipo di acqua e dal tipo di inquinante) in cui entrano a contatto con le radici delle piante e i batteri, e la ridondanza dei condotti distribuisce il fluido in più parti e aumenta le superfici di contatto acqua-piante.

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04.02 Caso studio Come caso studio si è analizzato uno spazio urbano al confine al confine del centro storico di Bologna, Piazza XX Settembre, lo spazio di fronte a Porta Galliera.

Porta Galliera è una delle porte della terza cinta muraria della città di Bologna, e l’asse che collega Porta Galliera e via Galliera è il tracciato dell’antico cardo di della città.

Passaggio fondamentale per il transito dalla stazione ferroviaria al centro storico passando per via Indipendenza, una delle principali arterie del centro storico, lo spazio si presenta uniformemente ricoperto di lastre in pietra, con scarsa presenza di alberi e scarsissima differenziazione spaziale.

Questo luogo seppur centrale non è utilizzato e presenza caratteri fortemente estensivi. L’area è strategica perché oltre ad essere centrale, è circondata da locali, dal grande parco della Montagnola, in cui avvengono i mercati cittadini, dall’Autostazione, oggetto di riuso e polo in crescita della vita della città, così come Dynamo, uno spazio che occupa la zona del Pincio, cioè l’interno della scalinata monumentale che porta all’adiacente parco della Montagnola, che offre una serie di servizi per ciclisti e spazi per musica, relax e esposizioni. La parte di Piazza XX antistante alla Porta, è luogo di sporadici eventi come mercatini o piccole esposizioni.

Il luogo presenza quindi una forte vocazione per ospitare eventi, e diventare non solo un luogo di transito ma anche destinazione.

Questo spazio è stato visto come un’opportunità, un caso studio, per sviluppare un’aggregazione con un numero alto di elementi e tracciare lo scenario delle possibilità, sempre in maniera speculativa, indotte dal sistema in termini di alterazione e differenziazione dello spazio.

L’aggregazione si sviluppa all’interno di un campo generato da alcune direttrici presenti nell’area , decise in fase di progetto:

Porta Galliera

Hydroassembies

117

l’antico cardo bolognese (asse Porta Galliera via Galliera), il collegamento diretto sull’asse stazione ferroviaria- via Indipendenza e il collegamento che connette Galleria II Agosto 1980 con via Galliera.

L’obiettivo è ottenere un’articolazione permeabile, con molteplici connessioni e passaggi, e una buona continuità di vuoti, per garantire accessi e percorsi.

Per questo motivo le intersezioni tra i percorsi sono state valutate come elementi repulsivi, in modo tale da poter generare, lungo i percorsi suggeriti, nicchie e enclavi, che possono diventare aree di relazione tra la struttura e le persone e potenzialmente ospitare eventi.

GALLERIA II AGOSTO 1980

PORTA GALLIERA

AUTOSTAZIONE

DYNAMO

PARCO DELLA MONTAGNOLA

GALLERIA II AGOSTO 1980

PORTA GALLIERA

AUTOSTAZIONE

DYNAMO

PARCO DELLA MONTAGNOLA

Porta Galliera: contesto e intervento

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Sviluppo della geometria nella parte antistante a Porta Galliera: preservazione del cardo bolognese, differenziazione dell’ambiente

Hydroassembies 119

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05. Fabbricazione

05.01. Modelli di studio I primi prototipi, utilizzati in fase di studio e definizione della geometria, sono stati realizzati formando un sistema di unità contenenti tubi combinabili.

Come già evidenziato in precedenza la parte relativa alla prototipazione, sia attraverso modello di studio, tramite prove ed errori, sia come ingegnerizzazione di alcune parti funzionali, non rappresenta una fase finale e a sé stante del processo ma ne è parte integrante, a costituire un rapporto dialettico tra digitale e fisico.

La digital fabrication e la possibilità di flusso di lavoro continuo da ciò che viene elaborato al computer a ciò che viene realizzato fisicamente rappresenta una grande opportunità sopratutto in termini di processo, dove , nel continuo scambio tra impostazione del processo, design, simulazione, fabbricazione, test e verifiche che hanno feedback che influenzano ogni fase del processo , qualità del progetto anche inaspettate possono emergere.

Fin da subito sono state realizzati dei modelli fisici rudimentali di studio attraverso delle griglie in rete metallica a cui sono stati fissati tubi in plastica trasparenti di due diametri principali.

Il tentativo era quello di realizzare un'unità di sistema combinatorio in modo da poterne testare le capacità e le possibilità di aggregazione.

Ovviamente le possibilità erano molto più limitate rispetto alla fase computazionale, ma anche in maniera analogica alcune caratteristiche dell'assemblaggio emergevano, come possibili pattern che creavano un buon grado di continuità, o di autoassestamento, attraverso la variazione dell'unità di base e la diversa combinazione tra queste, evidenziando percorsi principali di scorrimento e i secondari.

124 Hydroassemblies

Jose Sanchez, 'ReOn', 2013

Daniel Widrig, 'SpaceStream', 2015

Hydroassembies 125

Il limite evidente di questi primi test era quello di non garantire un riadattamento dell'unità in relazione a rapporti locali di vicinato oltre che ai pattern di distribuzione o di stress.

Più efficace era prendere consapevolezza dei requisiti fisici e materici del sistema e alle potenzialità dell'aggregato di produrre una discreta varietà a partire da unità identiche e da regole di aggregazioni estremamente semplici (traslazione lungo x,y,z - sei rotazioni possibili).

Primi modelli di studio: logica combinatoria

126 Hydroassemblies

Combinazioni

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Combinazioni

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05.02. Prototipo funzionale Per simulare il sistema di tubature, pensato in splineTex, quindi con un sistema idraulico in plastica fibrorinforzata, si è deciso di ricorrere alla curvatura di tubi metallici tramite macchina a controllo numerico.

Estratta una porzione di aggregazione, sono stati descritti, a partire dalle unità di partenza, i condotti che agiscono in continuità (una unica polilinea) da quelli che convogliano l’uno nell’altro con il cambio di unità.

E' bene sottilieare che l'utilizzo del metallo è dosvuto unicamente alla più facile reperibilità del materiale rispetto ai tubi compositi.

Ovviemnte il materiale utilizzato incontra maggiori difficoltà rispetto a quello di progetto, come la possibilità di realizzare ramificazioni incollate o giuntate (nel caso del metallo sono necessarie saldature) , ma si è pensato di ragionare con la stessa logica dei tubi in materiale composito: l’azienda prevede tubi di lunghezza fino a 4 m, e la possibilità di piegare i tubi con macchine a controllo numerico.

Fornendo le coordinate del dei nodi del tubo e la lunghezza dei bracci si è realizzato un piccolo modello in scala 1:1.

I rami che presentano continuità all’interno del sistema saranno gestiti come linee uniche (fino alla lunghezza di 4 metri), le altre saranno giuntate Allo stesso modo, nel prototipo metallico, alcune ramificazioni saranno continue, altre saldate.

Il prototipo è stato realizzato in collaborazione con SG Mazzoni di Castel Maggiore.

E' la fase della prototipazione una di quelle che evidenzia maggiormente i limiti del progetto ma apre anche possibilità di implementazione come un flusso più forte di lavoro digitale-fisico e un maggiore intervento robotico, sia in fase di piegatura che di assemblaggio.

Estrazione della porzione e individuazione delle gerarchie

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Protipo funzionale

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Ingegnerizzazione: prototipo funzionale

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Ingegnerizzazione: prototipo funzionale

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Ingegnerizzazione: prototipo funzionale

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Prototipo in tubi curvati

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3d printing: scala 1:100

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3d printing: scala 1:100

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Hydroassembies

CONCLUSIONI Questa ricerca è volta a esplorare le potenzialità spaziali e architettoniche di una struttura generata a partire da un set finito di unità discrete che , combinate tra loro danno forma a un sistema continuo che si articola nello spazio, alterandolo.

E’ stato interessante capire come, operando alla scala architettonica la generazione di un sistema di questo tipo non lavora sulla progettazione di un meccanismo che ha un preciso fine di ottimizzazione predeterminato, ma come gli organismi biologici, co-evolve con l’ambiente che occupa adattandosi a condizioni locali e instaurando un sistema di interazioni con il contesto.

L’autosufficienza, termine oggi molto utilizzato, in realtà è non esiste, ma è più corretto parlare di interdipendenza, cioè il sistema di relazioni simbiotiche fra elementi che fa si che lo scarto di un ciclo vitale di uno sia una risorsa per un altro tipo di ciclo.

In questo progetto specifico, questo si traduce nel ricercare non la massimizzazione o l'ottimizzazione di un processo ma cercando di gestire un sistema che ha obiettivi multipli e multiple necessità.

Il valore aggiunto di un sistema così composto è quello di potersi adattare a diverse condizioni ambientali (in senso lato) ed espanderle.

Acquisiscono così valore le relazioni spaziali e sociali legate alla diffusione di un nuovo elemento all’interno dell’ecosistema urbano, che si confronta con grandezze intensive e che gestisce acqua e materia vivente.

L’acqua è un elemento che racchiude potenzialità interessanti per la creazione di spazi, grazie alla sua capacità termica, e alla morfologia che può aiutare a generare quando deve essere trasportata.

I sistemi di distribuzione biologica, in questo senso, forniscono più di un’indicazione, in quanto crescono in maniera diversa a seconda delle condizioni e delle necessità.

Lo studio dei sistemi biologici e naturali per capire e risolvere problemi complessi è un sistema sempre più utilizzato in ambito tecnologico, e prendendo come riferimento alcune caratteristiche dei sistemi naturali come la ridondanza, già utilizzata come principio nella progettazione dei sistemi idraulici, ed estremizzandoli, possono emergere caratteristiche architettoniche che invitano alla riconsiderazione di alcuni aspetti della materia.

L'opportunità di poter simulare, seppur con semplificazioni, alcuni funzionamenti dei network naturali è possibile grazie ad un uso intensivo della computazione, come strumento di indagine tettonica e architettonica, in grado sia di comprimere le distanze fra le varie fasi della progettazione/costruzione del processo, sia di espanderne le potenzialità.

Per quanto riguarda i limiti di questa ricerca, sarebbe interessante approfondire meglio il sistema generativo e le basi idrodinamiche dei sistemi naturali (anche se ancora in fase di studio) e applicarle a diversi livelli del progetto; ma anche la possibilità di testare la configurazione della geometria con software idraulici specifici per avere feedback più concreti sulla geometria e sui diametri delle tubature.

Inoltre il potenziamento del flusso file to factory con un'implementazione per la piegatura robotica delle componenti e degli assi delle ramificazioni.

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Hydroassembies

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