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1. INTRODUZIONE
Esiste da sempre un rapporto di odio e di amore fra l’ingegnere
strutturale e l’architetto, due figure profondamente diverse per
impostazione e concezione che spesso convivono, non senza
problemi, nella progettazione delle costruzioni e soprattutto degli
edifici. Ricorrendo a un definizione forse provocatoria, si potrebbe
sostenere che l’architetto è colui che generalmente definisce la
forma delle costruzioni su basi simboliche, geometriche, storiche,
stilistiche o più semplicemente dettate dal proprio gusto e dalla
propria ispirazione, demandando poi all’ingegnere il compito, tutt’altro
che semplice, di rendere strutturalmente resistente e sicuro
un disegno, una scultura o un pensiero.
L’ingegnere ha spesso subito questa visione perseguendo, raramente
con successo, il tentativo di conferire semplicità e regolarità
alla concezione architettonica, per affrontare il calcolo su basi
razionali e controllate. Questo obiettivo è palese soprattutto nei
confronti delle azioni sismiche, dove semplicità e regolarità sono
da sempre sinonimi di sana progettazione, e dinnanzi alle azioni
del vento, dove semplicità e regolarità sono stati per anni elementi
indispensabili per definire coefficienti di forma adeguati al problema
studiato.
L’avvento della galleria del vento ha modificato questa realtà offrendo
all’ingegnere uno strumento per valutare le azioni aerodinamiche
su forme comunque complesse. Se si escludono gli ultimi
anni, non ha spostato però la realtà del problema: quasi sempre è
l’architetto che decide la forma; tocca poi all’ingegnere calcolare
la struttura, alterando il meno possibile l’opera concepita dall’architetto.
Questa situazione è in aperto contrasto con la tradizione e la realtà
di vari altri settori della tecnica e dell’ingegneria, dove la scelta
della forma costituisce da tempo il punto di incontro e simbiosi
fra processi di ottimizzazione finalizzati a prestazioni, ed esigenze
stilistiche che raramente hanno il sopravvento sugli obiettivi della
sicurezza, della funzionalità e dell’economicità del prodotto.
Dopo questa breve introduzione (paragrafo 1), la presente memoria
ripercorre in modo sintetico e necessariamente incompleto
l’evoluzione del rapporto fra forma e aerodinamica nel corso dei
secoli, evidenziando le innovazioni principali e le ricadute in diversi
settori (paragrafo 2). Successivamente esamina alcuni aspetti peculiari
dell’evoluzione dei grattacieli nella seconda metà del ‘900,
ponendo in risalto il ruolo dell’architetto come protagonista assoluto
nella scelta della forma (paragrafo 3).
Infine passa in rassegna gli studi che nascono nell’ultimo decennio
del secolo scorso, per interpretare e indirizzare la forma dei grattacieli
verso criteri aerodinamici ispirati a obiettivi prestazionali (paragrafo
4).
Le conclusioni (paragrafo 5) anticipano il cambio di tendenza e le
grandi evoluzioni che si attuano con l’avvento del terzo millennio,
oggetto di una successiva memoria [1].
Forma e aerodinamica
nell’evoluzione strutturale
e architettonica
dei grattacieli.
Parte I: L’esperienza del passato
Giovanni Solari
La presente memoria trae origine da una relazione svolta a
Catania nel 2007 in occasione del XXI Congresso del Collegio
dei Tecnici dell’Acciaio (C.T.A.), e di successivi approfondimenti
oggetto di altre relazioni. Essa ripercorre l’evoluzione del
rapporto fra forma e aerodinamica, evidenziando le differenze
fra gli edifici e vari altri prodotti della tecnica e dell’ingegneria.
Mentre gli aeroplani, le imbarcazioni, le automobili,
i treni e i mulini a vento nascono attraverso un processo di
ottimizzazione della forma, l’edificio resta a lungo ancorato
a una realtà differente: dapprima un architetto concepisce la
forma su basi stilistiche; successivamente un ingegnere rende
strutturalmente sicura una forma predefinita e intoccabile.
Questa tendenza mostra chiari sintomi di mutamento alla fine
del ‘900, quando nascono varie ricerche finalizzate a ottimizzare
la forma dei grattacieli su basi aerodinamiche. E’ il preludio
a una nuova visione, trattata in una successiva memoria,
dove l’architetto e l’ingegnere trovano un punto di incontro
e simbiosi nel ruolo della forma intesa come interfaccia fra le
esigenze stilistiche e un processo di ottimizzazione delle prestazioni.
2. FORMA E AERODINAMICA NEL CORSO DEI SECOLI
I concetti che legano indissolubilmente la forma all’aerodinamica
hanno origini remote [2, 3, 4].
Già intorno al 2500 a.C. gli egiziani solcavano i mari con imbarcazioni
dotate di vele quadre, sfruttando il principio della resistenza
per attuare il movimento nella direzione del vento. Sarà necessario
attendere oltre tre millenni prima che nell’Isola di Thasos compaia
un graffito, del VII secolo d.C., nel quale compare l’effige di una vela
latina che sfrutta il principio della portanza per fare avanzare una
barca al traverso [5].
PRIMO PIANO
4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09 51