Tubular Assemblages

TUBULAR ASSEMBLAGES
SISTEMA TETTONICO-SPAZIALE AD ELEMENTI TUBOLARI
BASATO SU LOGICHE DI CRESCITA AUTO ORGANIZZANTE
Giacomo Righi Grimaldi
A.A. 2019 - 2020
1

TUBULAR ASSEMBLAGES
SISTEMA TETTONICO-SPAZIALE AD ELEMENTI TUBOLARI
BASATO SU LOGICHE DI CRESCITA AUTO ORGANIZZANTE
Tesi di Laurea in Architettura e Composizione Architettonica III
Corso di Ingegneria Edile-Architettura
Scuola di Ingegneria e Architettura
Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
a.a. 2019 - 2020
Relatore: Prof. Alessio Erioli
Correlatore: Lapo Naldoni
Giacomo Righi Grimaldi
2 3

INDICE
Abstract
0. Introduzione
1. Fondamenti Teorici
1.1 Swarm Intelligence e Emergenza
1.2 Stigmergia e Colonie di Formiche
1.3 Occupazione e Non Compenetrazione
2. Applicazione Digitale
2.1 Premesse
2.2 Parametri esogeni
2.3 Regole Interne
2.4 Post Produzione
2.5 Indagine sui Parametri endogeni
2.6 Indagine sui Parametri esogeni
3. Sistemi Materiali
3.1 Premesse
3.2 Inflatables
3.3 Fibrocompositi
3.4 Confronto materico
4. Applicazione Architettonica
4.1 Obiettivi
4.2 Caso studio Inflatables
4.3 Caso studio Fibrocompositi
Conclusioni
Bibliografia
4 5

ABSTRACT
La tesi propone un sistema architettonico che si
sviluppa per assemblaggio progressivo di elementi
tubolari individualmente privi di una funzione
specifica, ma capaci di creare a livello collettivo, in
virtù delle relazioni che intercorrono tra loro quando
organizzati in un assemblaggio, condizioni tettoniche
articolate, composite e complesse quali involucro,
elemento strutturale, ornamento, etc.
Ciascun elemento può concorrere a più di una
condizione, ed ogni condizione è sempre espressa da
un gruppo di elementi.
Il sistema è in grado di processare alcuni fattori
esogeni differenziati e di coordinarsi con essi,
esprimendo una profonda capacità di adattamento,
coerente con le proprie regole interne. In particolare,
lo si è dotato della capacità di crescere per mezzo di
logiche di autoportanza, di rinforzarsi e incorporare
nella propria tettonica i prodotti di queste logiche.
La gestione di questi fattori consente l’indirizzamento
del sistema verso determinati obiettivi progettuali, e
l’eventuale considerazione di vincoli esistenti.
Il potenziale di questo lavoro risiede nella capacità del
sistema di ricreare una tettonica ed un’estetica
fortemente differenziate ed articolate, emergenti da
un’organizzazione collettiva impostata sull’impiego di
un unico tipo di elemento, ed un unico tipo di
connessione tra elementi, con i potenziali vantaggi
che derivano dalle economie di scala (in termini di
processo) e da caratteristiche di volatilità e
reversibilità (in termini di applicazioni architettoniche).
6 7

INTRODUZIONE
Parafrasando
Johnson S. 2001.
Emergence: The Connected Lives of
Ants, Brains, Cities, and Software
Per anni i matematici si sono interrogati sul
”problema del commesso viaggiatore”.
Immaginamo di essere un venditore ambulante che
deve raggiungere 50 città diverse su una mappa.
Qual’è il percorso più rapido per raggiungere una
sola volta ciascuna di queste città?
Nel 1999, Marco Dorigo della Free University of
Brussels affermò di aver individuato un approccio più
efficiente per la risoluzione del problema: “ lasciarlo
risolvere alle formiche”.
Le formiche adoperano un metodo di comunicazione
noto come stigmergia che si basa sul rilascio di
tracce di feromone sul percorso che compiono, nel
loro caso viene utilizzato per ottimizzarre
l’approvigionamento di cibo della colonia e per altre
funzioni.
L’esperimento utilizzava un centinaio di venditori
ambulanti virtuali capaci di rilasciare tracce sui
percorsi compiuti. Poichè il quantitativo di feromone
è limitato, sui percorsi lunghi ne viene rilasciata una
quantità minore,che piano piano svanisce, mentre si
accumula nei percorsi più brevi. Ripetendo il processo
più volte, i venditori cominciano a percorrere sempre
gli stessi percorsi brevi.
La sua soluzione era migliore di quella ottenuta da un
tradizonale calcolatore centrale, tanto che dopo la
pubblicazione dei suoi esperimenti, France Telecom,
British Telecommunications e la MCI hanno iniziato
ad applicare la sua strategia per l’infrastruttura delle
proprie reti telefoniche.
Dopo alcuni studi si è dimostrato che l’approccio di
Dorigo creava un Network sigificativamente più
efficiente di quello prodotto dal primo calcolatore di
percorso più breve utilizzato da Internet per
distribuire dati.
Questo è un esempio di come alcune proprietà di
sistemi decentralizzati, dotati di Swarm intelligence si
possano usare per ottimizzare le proprie
infrastrutture e migliorare l’efficienza della
distribuzione delle risorse.
8 9

La prima parte della tesi tratta di come funzionano i
sistemi decentralizzati dotati di Swarm Intelligence e
di come si possono utilizzare per l’architettura.
Questi sistemi sono costituiti da una moltitudine di
elementi, chiamati agenti, dotati di comportamenti
individuali semplici, ma che interagendo tra loro
danno luogo a un comportamento di auto
organizzazione superiore rispetto a quello che vi è
alla base, tale comportamento è riconoscibile dal
punto di vista macroscopico, attraverso i pattern
altamente complessi che vengono generati, e che
conservano un’estetica propria delle leggi agenti a
livello microscopico.
John Frazer
The moment you start encoding things, you start putting
intentionality into it
Il vantaggio di osservare il prodotto alla macroscala
di logiche agenti alla microscala sta nella possibilità
di implementare precise intenzioni progettuali, e
osservarle mentre prendono forma sempre
coerentemente, ma in modi diversi in base ai
parametri che si impongono.
Permette di esplorare le diverse forme sempre frutto
dell’intenzione del progettista, di fare architettura in
maniera non deterministica, di ricerca delle qualità
spaziali ed estetiche desiderate all’interno di forme
complesse da cui emergono le nostre volontà.
Distribuzione nell’ambiente del
Physarium Polycephalum.
L’esperimento è presente su
YouTube nel video:
Heather Barnett: What humans can
learn from semi-intelligent slime
L’Applicazione Strava, lanciata nel
2009 contiene dati rappresentati
termograficamente delle attività di
running, ciclismo,, nuoto e sci.
Reiser J. Umemoto N. 2006.
Atlas of Novel Tectonics
“ Interestingly, when we run up against a code in practice
what we use to get around it is called a variance. [...] We
do not advocate the rejection of codes.
Rather, we propose a working model in which codes are
more open to variance, in which they become ranges rather
than determinants.”
La parte centrale, e più corposa, spiega come sono
stati codificati i comportamenti più interessanti, quali
sono le variabili di sistema, come interagiscono, che
effetti hanno. Si procede, attraverso metodo
comparativo, con la scrematura degli algoritmi e
fissaggio dei parametri in base alla loro capacità o
meno di far esprimere alle simulazioni determinate
geometrie o spazialità.
Il carattere combinatorio di parametri e algoritmi ha
reso necessario lungo il percorso la revisione di
alcune scelte, pertanto il processo di ricerca
computazionale si può definire un raffinamento
progressivo non lineare del codice.
10 11

Il sistema genera un ordine di assemblaggio coerente
con alcune logiche di equilibrio d’insieme, a partire
da un unico tipo di elemento tubolare, ed un unico
tipo di connessione.
In questo senso il sistema permette di lavorare sul
singolo elemento e sul tipo di connessione per ideare
soluzioni adatte a collaborare al meglio con esso.
In considerazione del fatto che il sistema si esprime al
meglio quando si compone di un grande numero di
elementi, si è scelto di esplorare il campo dei sistemi
materiali ad alto rapporto prestazione-peso, per
assecondare un principio di volatilità e di
riconfigurabilità dell’architettura attraverso una
attenzione ai processi critici che compongono lo
sviluppo esecutivo di un assemblaggio di elementi
(trasportabilità, strumentazione necessaria,
impiego di manovalanza, strutture di supporto).
Verranno proposte due soluzioni materiche
compatibili con il principio designato, e saranno valutate
le diverse possibilità applicative.
Questo è il momento di ampliare lo spettro delle
soluzioni architettoniche, materiche, metodiche
rimasto limitato fino alla fine del XX secolo, di astrarci
dal consueto e superare le dicotomie forma-struttura
e materiale-metodo.
“ [...] we prefer and architecture that, while precise, is open
enough to be generative of unforeseen material outcomes
bot in its form and the way it is taken up in rise.”
Reiser J. Umemoto N. 2006.
Atlas of Novel Tectonics
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1. FONDAMENTI
TEORICI
Banco di pesci in fuga.
14
15

1.1 Swarm Intelligence e Emergenza
“How ant colonies learn to forage and built nests, why
industrial neighborhoods form along class lines, how our
minds learn to recognize faces. [...] What features do all
there systems share? In simple terms, they solve problems
by drawing on masses of relatively stupid elements, rather
than a single, intelligent executive branch”.
Il termine Swarm intelligence si introduce in
robotica per usa per definire il comportamento
collettivo di sistemi decentralizzati, auto-organizzanti,
naturali o artificiali. In natura alcuni esempi di questi
sistemi sono banchi di pesci, stormi di uccelli, colonie
di insetti. Questi sistemi sono composti di entità
chiamate “Agenti” dotati di semplici regole
individuali.
Gli agenti interagiscono tra loro tramite queste
regole, e danno luogo ad un comportamento di auto
organizzazione che è in qualche modo più complesso
del comportamento che vi è alla base.
L’Emergenza, è il comportamento superiore che si
riconosce a livello macroscopico proveniente da
regole agenti a livello microscopico.
I pattern che emergono da queste interazioni sono
molto complessi, ma per citare nuovamente Johnson:
Johnson S. 2001.
Emergence: The Connected Lives of
Ants, Brains, Cities, and Software
Definizione di G.Beni e J.Wang
Regole alla base del comportamento
di ciascun uccello all’interno dello
stormo.
Modello di Craig Reynolds
I comportamenti individuali incorporano finalità
funzionali che a scala macroscopica manifestano una
grande efficienza nel risolvere problemi e nel coesistere
col proprio ambiente. I prodotti di logiche
collettive sono spesso molto più efficienti di quelli del
“single, intelligent exectuive branch”, poichè sono in
grado di tenere conto di tutte le variabili durante il
processo. Lo studio di questi sistemi suscita il nostro
interesse perchè sono in grado di generare geometrie
molto complesse e profondamente coerenti con delle
regole.
“La complessità emergente senza adattamento è come il
cristallo di un fiocco di neve:
splendido pattern ma non ha funzione.”
Stormo di uccelli. Nessuno di loro ha
idea dello spettacolo che generano
per l’osservatore esterno.
La tecnologia che abbiamo a disposizione ci permette
di simulare delle interazioni tra agenti dotati di regole
individuali, e osservare successivamente i prodotti di
queste regole alla macroscala.
Questo approccio progettuale prende il nome di
Bottom-Up, ossia generare logiche individuali e
valutare successivamente i risultati delle simulazioni
su larga scala.
Siamo in grado di trasformare le nostre intenzioni
progettuali in semplici regole e osservare le forme
complesse che emergono sempre coerentemente con
le nostre intenzioni, e ricercare in queste forme delle
qualità specifiche.
16 17

1.2 Stigmergia e Colonie di Formiche
“[...]The primary mechanism of swarm logic is the interaction
between neighboring ants in the field: ant stumbling
across each oher, or each others pheromone trails,
while patrolling the area around the nest. Adding ants to
the overall system will generate more interactions between
neighbors and will consequently enable the colony itself
to solve problems and regulate itself more effectively”.
Johnson S. 2001.
Emergence: The Connected Lives of
Ants, Brains, Cities, and Software
“Pay attention to the neighbours”
In architettura simulazioni di stigmergia vengono
applicate e declinate in diversi modi a seconda delle
intenzioni e delle qualità che si ricercano.
La Stigmergia è un metodo di comunicazione
utilizzato nelle colonie di formiche, ma non solo.
Si basa sul rilascio da parte degli insetti di tracce di
feromone nell’ambiente durante il movimento.
Tutti gli insetti sono attratti da queste tracce sparse, e
le seguono rilasciandone a loro volta.
Col tempo si catalizza il rilascio di feromoni lungo i
percorsi più attraversati, che sono i più brevi.
Il network di comunicazione che emerge, se si
visualizzano solamente le tracce di feromone,
è dinamicamente sempre più complesso ed efficiente
in termini di shortest-path finding, tanto che viene
applicato per la realizzazione di molte infrastrutture
per la comunicazione e distribuzioine di dati.
Stigmergia, Modello di Jeff Jones
Nonstandardstudio
Simulazione bidimensionale di
fenomeno stigmergico con elevate
quantità di agenti.
A sinistra: SpaceStream Project
Daniel Widrig, Stefan Bassing,
Soomeen Hahm
Bartlett , AD,RC6 2015
a confronto con:
a destra. Stigmergic Bridge
Yang Chenghan
Il primo progetto applica una
simulazione stigmergica per la
sola messa in evidenza dei tratti da
ispessire di un pattern geometrico
tridimensionale.
Il secondo applica il modello a più
scale da quella della circolazione, a
quella della struttura , organizzandosi
in base a dei punti da connettere.
La stigmergia ha ispirato il modello di morfogenesi
del sistema con due importanti concetti: il concetto di
“rilascio di informazioni come attrattori” e il concetto
di “visualizzazione del percorso compiuto” (Trail).
Nella colonia, ogni formica svolge compiti semplici,
ma in un’ottica di organizzazione d’insieme sono
capaci di collaborare per compiere imprese di molto
superiori alle proprie capacità individuali.
Il sistema fa propria anche questa qualità: Ogni
elemento collabora alla generazione di una tettonica
d’insieme che non può produrre individualmente.
Ponte composto da formiche di fuoco
18 19

1.3 Occupazione e Non Compenetrazione
“The most familiar structures occupy surfaces with a
3-, 4- or 6-cornered grid, forming hexagonal, quadratic,
rectangular, rhomboid or triangular territories (illus. 4).
Every planning, whether of a road with boundary posts,
division of plots of ground or the building of multi-storey
structures, relies on a knowledge of the rules for oneto
three dimensional occupations. In evaluating the results,
it is in theory irrelevant what materials are used to plan
the occupation. And yet the materials (T-square, curve
template, optical instruments and computers, use of
construction machinery, planting and harvesting
instruments) do have an influence on the outcome.”.
Frei Otto è stato uno dei visionari dell’architettura
più importanti del XX secolo. Nell’articolo citato sono
analizzate a diverse scale i vari comportamenti di
occupazione e interconnessione esistenti in natura.
Tra le tipologie analizzate si esprime sull’occupazione
Attrattiva:
“Attractive occupation is characterised by the close proximity
of the occupying elements. Strings of pearls, birds
flocking on cables and houses built close together along
roads are typical representatives of attractive occupation
of linear elements”
Frei Otto. 2009
Occupying and Connecting:
Thoughts on Territories and Spheres
of Influence with Particular Reference
to Human Settlement
A sinistra:
Immagine correlata alla citazione
sotto:
Principali diagrammi di occupazione
pianificata utilizzati.
Primi test applicativi di Stigmergia
tridimensionale e legge di non
compenetrazione
Questa lettura, unitamente ad altri riferimenti,
ha suscitato interesse per quanto riguarda alcune
proprietà specifiche delle simulazioni di stigmergia.
Nella realtà ogni formica tiene conto dello spazio
che occupa, e i network di feromoni che formano le
formiche, contengono delle espansioni localizzate,
e ciò significa che spesso i percorsi sono così densi
di formiche da costringerle a evitarsi. Trattandosi di
un passaggio in un dato istante di tempo, i percorsi
(trails) compiuti dalle formiche, comunque sono
passibili di sovrapposizione. Nelle simulazioni, questo
comportamento è approssimato, ma l’espansione si
traduce direttamente in informazione luminosa. In
questo caso i trails sono continuamente sovrapposti
l’un l’altro.
Trattandosi di simulazioni algoritmiche, si è potuto
sperimentare una legge di non compenetrazione dei
trails precedentemente compiuti. I risultati prodotti
sono stati interessanti fin da subito, e hanno
condotto la ricerca tettonica nel campo degli
elementi filiformi con dei confini prestabiliti di non
occupazione, ossia dei tubolari.
20 21

2. APPLICAZIONE
DIGITALE
Simulazione effettuata con Blender
del comportamento di un banco di
pesci.
Artist: Crazy_Minion
22 23

2.1 Premesse Ambiente e Informazioni
I sistemi decentralizzati possono interagire in forma
sincrona o in forma asincrona.
In questo caso il sistema si basa su una swarm
intelligence applicata ad un’entità individuale capace
di processare o rilasciare informazioni nell’ambiente
in forma asincrona.
L’Ambiente rappresenta lo spazio di movimento
dell’agente, e contiene delle informazioni sottoforma
di punti tensori, ossia punti contenenti informazioni
come un valore scalare e un vettore associato, che
per il ruolo che svolgono da qui in poi chiameremo
“attrattori”.
3
2
1
1
Ambiente
Informazioni
Forma sincrona
2
Forma asincrona
Agente
3
Raggio di Ricerca
Per migliorare la comprensione del capitolo si
introduce brevemente il comportamento più
generale e i parametri che riguardano questo tipo di
sistemi, per poi vedere come viene declinato e per
quali motivazioni. Si introdurranno i parametri
esogeni, che agiscono sulla crescita del sistema ma
non sul comportamento intrinseco, e i parametri
endogeni, ossia l’insieme di regole individuali e che
costituiscono la sua crescita auto-organizzante.
Osservazione
L’Agente ha un campo visivo isotropo delimitato da
un raggio di ricerca. Se delle informazioni ricadono
all’interno l’Agente è in grado di processarle. Il modo
in cui avviene la lettura delle informazioni all’interno
dell’ambiente si può riassumere in tre passaggi:
Decisione
Azione
Vediamo ora come i concetti di ambiente e
informazioni vengono declinati nell’algoritmo.
Si partirà dalla definizione di Ambiente e informazioni
per poi trattare a più scale cosa avviene in termini di
regole individuali.
24 25

2.2 Parametri esogeni
Field
Si introducono tutti quelli che sono i parametri di
variazione dei prodotti del sistema ma non del suo
comportamento intrinseco. Tali parametri si
identificano con l’ambiente e le informazioni
contenute al suo interno.
Prima tipologia di informazioni presenti
nell’ambiente sotto forma di attrattori.
In linea generale l’assemblaggio cresce
cercando di ricoprire i punti del field e
assumerne le direzioni.
Si utilizza per indirizzare il sistema verso
un determinato obiettivo progettuale.
Si genera a partire da diverse geometrie
lineari o di superficie in questo modo:
Ambiente e Punto di Partenza
Il volume costituisce lo spazio all’interno
del quale si muove l’Agente, il punto di
partenza rappresenta la sua posizione
iniziale, a cui è associato un vettore.
Divisione della
superficie in una
griglia regolare di pti e
tangenti di componente
Z positiva massima.
Divisione della
superficie in una
griglia regolare di pti
e tangenti dirette verso
il suo centro.
Divisione della curva in pti
equidistanti e rispettive tangenti.
Circuito
Volumi
Volume Vuoto
Si configura come una griglia di punti a
cella cubica.
Volume di Supporto: utilizzato dal
sistema per sostenersi
Il nome deriva dal fatto che ciascuno dei
punti è un “Check-point” per un punto
in movimento.
Il Circuito incorpora più intenzioni:
• 1- Semplificare l’applicazione della
legge di non compenetrazione.
• 2- Costringere il punto a compiere i
soli movimenti presenti in una specifica
stella di vettori.
Stella di vettori a cui si riconducono
tutti i vettori di movimento del
sistema
Volume Vuoto: vincolo volumetrico che
l’agente non può mai penetrare.
Il primo volume non varia a meno che
non si vogliano effettuare esperimenti
di adattamento, per i quali il sistema è
già impostato.
Il Volume Vuoto e il Field costituiscono i
principali parametri esogeni.
Volume di Supporto
Il punto due è in parte è una scelta di
design, in parte è utile per semplificare
la produzione degli elementi rigidi e
velocizzare l’analisi strutturale.
26 27

2.3 Regole interne
Lettura delle informazioni
Ora che si è definito l’ambiente del sistema e le
informazioni di partenza contenute al suo interno,
si procede introducendo le regole interne che
compongono il comportamento di crescita sulle 3
scale del progetto:
1. Agente 2. Trail 3. Assemblaggio
Il modello di lettura e processazione delle
informazioni segue una struttura gerarchica
composta da 3 tipi differenziati di attrattori rispetto ai
quali l’agente ha delle priorità specifiche nel processo
di osservazione. Parte delle informazioni citate non
sono ancora state introdotte, ma sarà più facile poi
comprenderne il significato.
1. Agente
I tre principali comportamenti comuni a molti sistemi
decentralizzati precedentemente introdotti sono così
declinati:
Punti Critici: Sono gli attrattori più importanti. Se
sono presenti nell’ambiente, anche a lunga distanza, il
sistema si riorganizza per interagire col più vicino di
essi. Ogni volta che un punto critico entra nel raggio di
ricerca dell’agente, sparisce. Il processo sussiste finchè
che esistono punti critici.
Osservazione Decisione Azione
Trail: Se non esistono Punti Critici e l’agente rileva nel
suo intorno delle tracce allora interagisce con esse.
Raggio di Ricerca
Punti del Circuito
L’agente ricerca attrattori nel suo
intorno
L’agente individua una direzione, vi
trasla, e il punto traslato ricerca il
punto a sè più vicino tra i punti del
Circuito
L’Agente si colloca al posto del
punto del Circuito rimuovendolo.
La traslazione produce un tratto di
percorso detto “Trail”.
Attrattore
Vettore dell’ Attrattore
Vettore di Coesione
Vettore Direzione
- Vettore di Coesione: Vettore unitario diretto verso l’Attrattore
- Vettore di Allineamento: Vettore copia del Vettore dell’Attrattore
- Vettore Direzione è la somma dei due vettori.
Field: Se non esistono Punti Critici e l’agente non rileva
nulla nel suo raggio di ricerca allora interagisce con il
Field.
Agente
Vettore di Allineamento
Si usano fattori moltiplicativi testare le proprietà che emergono
bilanciandone i valori. Saranno fissate a 1.0 per l’allineamento e 0.5
per la coesione.
28 29

2. Trail
L’Agente compie al massimo 8 movimenti nello
spazio. Ogni movimento genera un segmento di una
polilinea continua denominata Trail. Essa costituisce
la linea media dell’elemento tubolare.
Produzione della prima Trail
Non essendoci altre informazioni, il sistema procede
interagendo col Field come attrattore. Il vettore di
partenza è sempre prestabilito.
Il Raggio di ricerca è 1.8 volte
l’interasse tra i punti.
Questa dimensione consente di
tenere conto dei punti distanti in
diagonale ma non di quelli a due
unità di distanza.
Produzione della seconda Trail
Non appena la prima trail è terminata avvengono due
istruzioni:
• Produzione del Prossimo punto di Inizio:
Esportazione del punto centrale della Trail generata
verso il Field con spostamento unitario. Il vettore di
partenza (sempre prestabilito) sarà la tangente della
Trail in quel punto.
• Considerazione della Trail come Attrattore.
Da ora in avanti quella Trail è una informazione di
tipo Traccia, quando entra nella sfera di ricerca.
Passaggio di attrattore
Trails > Field
30 31

3. Assemblaggio
1)
Deformazione Accettabile
Durante la generazione della Trail vengono prodotti
dei tratti di connessione con la Trail precedente.
Dopo ogni Trail prodotta avviene una fase di
Analisi Strutturale tramite FEM, il cui modello è un
telaio tridimensionale completo di connessioni
(generate durante la composizione della Trail).
Il dato cui faremo riferimento per ricercare l’equilibrio
è la Deformazione Complessiva della struttura.
2)
Deformazione Accettabile
- 1) e 2) Stato di Deformazione Accettabile.
- 3) Stato di Deformazione Critica: il sistema converte
le proprie regole per rispondere a questa
condizione di squilibrio. Si individuano i nodi della
Trail più sollecitati denominati “Punti Critici”.
Il Punto di Partenza successivo è il Punto
Critico più vicino al Punto di Partenza della
Simulazione, proiettato sul Supporto. Il Vettore di
Partenza è il versore diretto verso il Punto Critico.
- 4) Le prossime Trail devono ristabilire l’equilibrio.
Si utilizzano i Punti Critici come Attrattori per le
Regole di Spostamento Unitario. Ogni volta che un
Punto Critico si connette alla Trail generata, viene
rimosso dalla lista dei Punti Critici.
Si procede con queste regole nella generazione di
Trail fintanto che non si esauriscono i Punti Critici.
Si osserva che dopo una sola Trail generata con
queste regole sono rimossi entrambi i Punti Critici e
la Deformazione complessiva ritorna Accettabile.
3)
prossimo Punto di Partenza
primo Punto di Partenza
Punti Critici
Vettore di Partenza
Deformazione
Critica
Il modello si avvale di un unica soluzione materica
costituita da un materiale generico isotropo
omogeneo. Il FEM è un tipo di modello di calcolo che
lavora per distribuzione energetica e offre risultati
rapidi e accurati entro certi limiti strumentali.
4)
Deformazione
Accettabile
La deformazione è amplificata per
facilitare la visualizzazione.
32 33

Vincoli Attivi
Vincolo di Rotazione
é composto da:
Vincolo di Rotazione Complessivo
90° rispetto al vettore iniziale
Vincolo del Vettore di Offset
- Vincolo di Rotazione Complessiva:
Ogni Punto Posizione costruisce un cono visivo
inclinato di 90° rispetto al primo vettore di
spostamento eseguito nel Trail.
- Vincolo di Rotazione Locale:
Ogni Punto Posizione costruisce un cono visivo
inclinato di 45° rispetto al precedente vettore di
spostamento.
Dopo il calcolo del Vettore Direzione si valuta sempre
che tale vettore rientri in ciascuno dei due coni
costruiti (per costruzione hanno sempre come
minimo un vettore in comune).
Se il vettore non rientra all’interno dell’intersezione
dei coni, lo si ruota verso l’interno dell’angolo
necessario a farlo rientrare nel cono di intersezione.
Questo accorgimento ha motivazioni sia estetiche
che tecniche, infatti, oltre a ridurre movimenti nodali
che inficiano sulla direzionalità, si provvede a rendere
gli angoli ai nodi di ogni Trail meno acuti possibili,
per facilitare la produzione e composizione delle parti
che costituiscono il tubolare.
Il vincolo aiuta molto ma non è risolutivo al 100%
poichè lo spostamento rimane comunque legato alla
disponibilità dei punti del circuito.
Vincolo di Rotazione Locale
45° rispetto al vettore precedente
Condizione di Ripartenza
Connessione Impossibile
Il primo punto di ogni Trail è sempre costituito da un
vettore di direzione prestabilito.
La ripartenza (inizio di una nuova Trail) avviene a
partire dal punto centrale di ogni Trail, traslato in
direzione del Field. Tale punto ricerca all’interno del
Circuito il punto più vicino che costituirà il prossimo
punto di partenza. Ad esso si associa il vettore
tangente della Trail nel punto centrale
Questa imposizione permette sia di fornire già il
primo tratto parallelo, quindi collegabile, con il Trail
precedente, sia di “aiutare” ogni successivo
Trail a seguire il più possibile le proprie Tracce.
Connessione Possibile
Il vettore rientra nell’intersezione
dei due coni.
Il vettore non rientra nell’
intersezione dei due coni.
Si ruota fino a rientrarvi
34 35

Legge di Non Compenetrazione
Si esprime con 2 metodi paralleli:
1- Principio di Rimozione: Ogni volta che un punto
del Circuito diventa Punto Posizione di un Trail, viene
rimosso dal Circuito.
Questo fa sì che quel punto non sia più disponibile,
e quindi ne impedisce il contatto permanentemente.
Si applica anche all’Ambiente: Vuoto e
Supporto sono definiti come impenetrabili, e tale
intenzione si realizza rimuovendo a inizio simulazione
i punti del Circuito interni a ciascuno di essi.
Questo principio svolge il ruolo principale nell’
applicazione della Non Compenetrazione poichè
incorpora anche alcuni meccanismi autocorrettivi:
basandosi su logiche di prossimità, rimuovere dei
punti tra quelli disponibili per concretizzare il moto,
genera automaticamente delle barriere, tanto più
efficaci quanto più ampie: é difficile che un punto da
un lato del vuoto generato dal principio di rimozione
riesca a raggiungere l’altro lato. Ma non è sempre
valido, soprattutto in zone ad alta densità di Trails.
Agente
Agente
Meccanismo di produzione
di un Incrocio
Traslato
Pto più vicino
Meccanismo di produzione
di un’Estensione
Pto più vicino
Traslato
Circuito
Trails
(*) La lunghezza massima
rappresenta il modulo maggiore tra i
vettori della Stella.
Se scomponiamo i vettori in base alla
lunghezza (posti i vettori cardinali di
lunghezza unitaria), abbiamo
rispettivamente tre lunghezze.
La lunghezza maggiore è quella
massima, e se viene superata significa
che un tratto non costituisce un
movimento classificato dalla stella.
L = 1
L = 1,414
2- Test di Spostamento: é un metodo integrativo al
Principio di Rimozione. Costituisce un collaudo del
Vettore Spostamento, con eventuale correzione.
Si esegue appunto un “test” dello Spostamento che
avverrebbe con la regola di Spostamento Unitario.
Se il tratto relativo presenta uno tra i due casi:
- Lunghezza superiore a 1,732 ( Estensione )
- Intersezione con un Trail ( Incrocio )
Si applica il procedimento correttivo:
Si ordina la lista dei Vettori della Stella che rientrano
nei Vincoli di Rotazione in base all’angolo che
formano con il Vettore Direzione.
Si esegue lo stesso test su ciascun Vettore in ordine
di “somiglianza”. Il primo Vettore Spostamento che
genera un tratto privo di errori blocca i test sui vettori
successivi, e lascia proseguire il movimento.
Il test permette in pratica di rilevare il Vettore
Spostamento (quindi il tratto) più simile al Vettore
Direzione ma privo di errori.
Schema di Applicazione del Test di Spostamento
Infatti può capitare che il Punto Posizione traslato
individui un punto del Circuito effettivamente
disponibile, ma che di fatto produce un’ incrocio tra
due tratti o un’estensione del tratto.
L = 1,732
Errore di Incrocio
Primo Vettore Spostamento disponibile
Comportamento
Vettore 3
Vettore 2
Vettore Direzione
Vettore 1
Circuito
Espletamento del principio di Rimozione
36 37

2.4 Post-Produzione
Riduzione degli aggetti isolati
Il prodotto finale del sistema solitamente contiene
alcuni elementi aggettanti isolati, salvo combinazione
di parametri eterni atti a prevenirli.
Tali elementi costituiscono individualmente un
ostacolo per la circolazione o per la calpestabilità, e
non aggiungono proprietà emergenti al sistema, non
concorrono a generare alcun tipo di condizione
tettonica.
Dopo che si compone l’assemblaggio, interviene un
algoritmo di riduzione delle dimensioni di questi
elementi, mantenendo tutte le connessioni prodotte
in precedenza, e migliorando la fruibilità e la pulizia
del sistema.
38 39

2.5 Indagine sui parametri endogeni
Il metodo comparaivo aiuta a riconoscere qualità e
criticità delle modifiche applicate localmente.
Nei parametri endogeni le modifiche comportamentali
sono semplici, ma le dinamiche di interazione producono
risultati profondamente diversi e unici.
Lo scopo è selezionare le correzioni che permettono la più
precisa rappresentazione del Field di riferimento, un
certo grado di direzionalità percepita, e una elevata
capacità di produrre spazialità interessanti prive di volumi
di condizionamento del movimento.
Si utilizza questo metodo di confronto per includere,
classificare e valutare il numero più alto possibile di
casistiche generate dalle diverse combinazioni.
25 x 25 x 4 m
Per i test successivi si utilizzerà il primo tipo di field
per le maggiori capacità di elevazione. Stesso box e
stesso punto di partenza posizionato al centro.
Si ricorda la relazione che intercorre tra le geometrie
utilizzate per la rappresentazione del Field e la
configurazione dello spazio vettoriale generato.
Tipo di Field Scelto
25 x 25 x 4 m
40
41

Confronto Angolo di Rotazione locale e
fattore di Coesione
Angolo di Vincolo di
Rotazione Locale
45°
Angolo di Vincolo di
Rotazione Locale
45°
90°
/
90°
0.5
0.7
/
Fattore moltiplicativo del
vettore di Coesione
1.0
0.5
0.7
1.0
Fattore moltiplicativo del vettore di Coesione
42
43

Confronto Start Reset - Top Reset
Angolo di Vincolo di
Rotazione Locale
Start Reset
200 elementi
Bot Start Velocity
Top Reset
45°
Contesto: Subito dopo il ristabilimento della deformabilità
complessiva, Start Reset e Top Reset individuano il punto da
cui deve riprendere la sequenza di assemblaggio
Start Reset: il punto di ripartenza è il punto del circuito più
vicino al punto di partenza.
Top Reset: il punto di ripartenza è l’ultimo punto posizione
generato dall’assemblaggio prima dell’intervento della legge
di irrigidimento.
90°
First Vel
Modify
La prima funzione garantisce migliore densità a terra, mentre
la seconda funzione offre maggiore possibilità di aggetto e
di estensione libera nel vuoto. A seconda dei casi una può
risultare più interessante dell’altra, ma, in linea generale, la
seconda rispecchia di più una mia intenzione progettuale.
First Vel Modify: sceglie se il primo vettore applicato al punto
iniziale di ogni nuova Trail si calcola tramite legge di movimento
invece che assumere lo stesso vettore del punto della Trail
che lo precede nella sequenza di assemblaggio.
45°
90°
No First
Vel Modify
0.5 0.7 Fattore di Coesione 0.5
0.7
Confronto Bot Start Vertical - Bot Start Velocity
Bot Start Vertical
200 elementi
Top Reset
Bot Start Velocity
Contesto: Superata la soglia di deformabilità complessiva
si generano i Punti Critici della struttura. Bot Start Vertical
e Bot Start Velocity impongono la direzione del vettore
associato al primo punto posizione della prima Trail di
irrigidimento.
Bot Start Vertical: Il vettore ha componenti (0,0,1).
45°
90°
First Vel
Modify
Bot Start Velocity: Il vettore è l’ultimo Vettore Spostamento
registrato.
Sembra una differenza minima eppure in alcuni casi premia
di più una unità di direzione di ripartenza, in altri casi è più
interessante sperimentare direzioni variabili, questo perchè
i vincoli di rotazione sono piuttosto coercitivi nel permettere
al sistema di ricercare le proprie conformazioni, ma è un
aspetto necessario per renderlo fabbricabile.
45°
No First
Vel Modify
90°
44
45

Parametri endogeni fissati
Fattore di coesione: 0.5
Bot Start Vertical
Top Reset
No First Vel Modify
I parametri endogeni fissati rispondono all’esigenza di:
• Assecondare ampi aggetti, per enfatizzare un effetto
di estensione da parte del sistema, e per offrire una
valida superficie di copertura/pavimentazione.
• Favorire la crescita per fasci direzionali, piuttosto che
agglomerazioni intricate, spesso di difficile produzione.
Risulta particolarmente interessante la capacità del
sistema di creare un pattern di contatto con il proprio
confine. Dal momento che i confini del sistema sono
materia dei Parametri Esogeni, questo aspetto verrà
approfondito maggiormente in seguito.
Destra: Pattern di Contatto
Sotto: Test selezionati per il fissaggio
dei parametri endogeni
46 47

2.6 Indagine sui Parametri Esogeni
Fields e
Punti di Partenza
I parametri esogeni non apportano modifiche al
comportamento del sistema, ma costituiscono lo strumento
principale per indirizzare il sistema verso la realizzazione di
determinati obiettivi progettuali, o per costringerlo a
rispettare determinati requisiti di spazio o di confine.
In questa fase si osservano i passaggi fondamentali che
hanno permesso di capire quali sono le combinazioni di
parametri esogeni che concedono al sistema il miglior
rapporto tra libertà di espressione e condizioni tettoniche.
Si utilizza nuovamente il metodo di confronto per includere,
classificare e valutare il numero più alto possibile di casistiche
generate dalle diverse combinazioni.
Field Lineare Multiplo
Il primo test effettuato è sulle capacità del sistema di seguire
più informazioni contemporaneamente, per questo è stato
sceltoun caso tipo Auditorium, per verificare quanto il sistema
è preciso nel realizzare determinate richieste sotto forma di
Field Lineare multiplo, e che condizioni tettoniche
emergono da una scelta di solo Field.
Il Risultato è che i vincoli di movimento pianificati in
previsione di fabbricabilità e per migliorare la direzionalità,
impediscono di rappresentare in modo preciso Field troppo
ravvicinati.
48
49

Combinazioni generiche
Focus Caso 1
Caso 1
Caso 2
Field e
Punti Iniziali
Il pattern di contatto crea occasioni di
planarità sia verticale che orizzontale,
ma nel primo caso non vi è una reale
necessità come esigenza di calpestabilità.
Se non si impone un vuoto, si possono
generare elementi di ostacolo alla
circolazione che non ricreano alcuna
condizione tettonica.
Vuoti
Focus Caso 2
Risultato
50
51

Combinazioni generiche
Focus Caso 3
Caso 3
Caso 4
Field e
Punti Iniziali
Focus Caso 4
Vuoti
Vincolato e adattabile ma Libero di estendersi.
Risultato
Il sistema emerge in adattabilità
ma non è libero di estendersi
la compressione deve essere
meno netta
52
53

Combinazioni generiche
Focus Caso 5
Caso 5
Caso 6
Field e
Punti Iniziali
Fascio direzionale, si ricerca una
agglomerazione in fasci di pochi elementi
che seguono direzioni locali
Vuoti
Convogliamento di due fasci
Risultato
Si ricerca questo tipo di libertà di
espressione in orizzontale
54
55

3. SISTEMI
MATERIALI
Simulazione effettuata con Blender
del comportamento di un Lucy banco Irvine di
“Before the After” pesci.
Artist: Crazy_Minion 2013
56
57

3.1 Premesse
Punto di Partenza e Field
Le proprietà emergenti di un sistema sono tanto
maggiori quanto maggiore è il numero di elementi
che lo compongono.
Il numero di elementi in questione è naturalmente
variabile in un gradiente che va dalla pura funzione
(elementi strettamente necessari) alla massima
espressione della sua estetica di agglomerazione
(molti elementi).
Per agevolare l’assemblaggio anche in considerazione
di un gran numero di elementi, si valuteranno delle
soluzioni di sistemi materiali ad elevato rapporto
prestazione / peso.
In edilizia la ricerca sulla chimica dei materiali è molto
attiva sia per quanto riguarda il compromesso tra
leggerezza e prestazione meccanica sia per quanto
riguarda la sostenibilità: il sistema ricerca il proprio
grado di sostenibilità attraverso la riconfigurabilità:
caratterista estremamente necessaria per l’edilizia del
futuro.
Si formulano due ipotesi di soluzioni materiche e di
collegamento, che si collocano all’interno dell’insieme
intersezione di queste due intenzioni.
10 Elementi
100 Elementi
- Inflatables: per strutture provvisorie
Diametro tubolare : 50 cm
Interasse del circuito: 50 cm
- Fibrocompositi: per strutture permanenti
Diametro tubolare : 10 cm
Interasse del circuito: 25 cm
Si tratteranno durante il capitolo in maniera
parallela, descrivendone le caratteristiche per poi
mostrare come come ciascuno incida in maniera
diversa su tre principali aspetti:
500 Elementi
- Aspetto Computazionale
- Aspetto Architettonico
- Aspetto Tecnico - Esecutivo
58 59

3.2 Inflatables
Pneu (greek : Pneuma = air) as an all-embracing term for
a structural system which can be clearly distinguished
from many other systems and which has particular characteristics”
Durante il processo evolutivo, la natura ha sviluppato
strutture ottimali per efficienza e prestazioni.
Tutte le strutture di esseri viventi si basano su questo
principio della cellula detto Pneu.
Diverse cellule possono connettersi per formare
organismi complessi di qualsiasi tipo.
Forma e stabilità derivano dalla combinazione di
una membrana esterna e la pressione interna
risultante da un mezzo fluido o gassoso.
L’architettura pneumatica si basa su due principi:
Aria Flessibile e Membrana Flessibile.
La Membrana Flessibile è in grado di sostenere lo
sforzo di trazione che deriva dalla pressione interna.
L’Aria Flessibile consente alle forze di trasferirsi su
distanze considerevoli con un uso minimo di
materiali e di erigere strutture di campata
estremamente ampie.
Frei Otto - Pneu
La struttura Pneu della cellula è l’unità
costruttiva alla base di tutti gli esseri
viventi.
Parallelismo diagonale, si registra
una riduzione del volume nella situazione
più gravosa (elemento centrale)
del 10-15%, facilmente contenibile.
Vi sono numerose applicazioni di Architettura Pneumatica,
alcune sfruttano lo spazio interno alla membrana, altre
costruiscono lo spazio tramite agglomerazione di
membrane. Le ragioni per cui analizzare questo campo
di ricerca sono gli aspetti di resilienza, le sue capacità di
termoregolazione e coibentazione, controllo della
permeabilità di luce e aria.
Questo materiale è adatto al sistema sia perchè è in grado
di gestire alcune tolleranze di contatto che avvengono per
esempio in caso di parallelismo diagonale, per cui si
rende possibile ipotizzare una sezione ampia (cosa non
possibile per i materiali rigidi), sia perchè unitamente ai
metodi di connessione previsti, rispetta un principio di
riconfigurabilità dell’architettura, purtroppo non vi sono
informazioni note in termini di prestazione, percui si rivela
essere una soluzione ideale per architetture provvisorie.
Gia nel 1950 Frei Otto svolse numerosi esperimenti
sul comportamento spontaneo delle bolle. Scoprì un
principio interessante: La superficie esterna assume
una forma per cui la tensione membranale è minima
ed è equivalente in tutti i punti.
A parità di pressione interna, maggiore è il diametro
della bolla, maggiore è la tensione membranale.
Pertanto, nel caso di bolle più piccole, la pressione
interna è maggiore per mantenere l’equilibrio della
tensione superficiale.
Pneus estremamente grandi come i
padiglioni aerei deformano spesso
drasticamente sotto pressione asimmetrica
come la pressione del vento
e la distorsione riduce gravemente la
loro capacità di carico.
A destra: Ark Nova
Anish Kapoor
A sinistra: Struttura autoportante
gonfiabile, Vira Soluzioni.
Ottimo esempio di come si
possono connettere segmenti di
tubolari anche ad angoli di 90°
Pneusystems
Cellular Pneumatic
Envelope Assemblies
Kathy Velikov, Geoffrey Thün,
Mary O’Malley
Il progetto mostra un metodo di
interlocking tra elementi discreti
permanentemente connessi a valvole
da cui si può controllare la pressione
interna, temperatura..etc.
60 61

Produzione
Applicazione materica sull’esempio a
inizio capitolo con 10 elementi.
Il tubolare è composto da un determinato numero di
tratti rettilinei di diversa lunghezza, incollati tra loro e
chiusi alle estremità da due testine con valvole.
Ciascuno è costituito da quattro bande ritagliate,
piegate e unite longitudialmente.
Questa scelta viene effettuata sia per incrementare
l’effetto direzionale, sia per dare maggiore rigidezza
longitudinale al tratto.
Si è preso come riferimento la tecnologia applicata
all’ingegneria navale dei gommoni. Le strutture dei
gommoni sono essenzialmente composte da tubolari
giuntati per termosaldatura o per incollaggio, a
seconda che si usi un materiale plastico come il PVC
o una gomma, come l’Hypalon.
La scelta di un materiale piuttosto che un altro ha
poca differenza in termini statici, l’Hypalon è molto
più costoso perchè ha prestazioni maggiori in termini
di durabilità, tenuta delle cuciture, resistenza termica,
ma ha un peso proprio di 1500 Kg/mc, mentre il PVC
(1350 Kg/mc) è un po più leggero.
Pacchetto base degli strati di Hypalon
per la produzione dei tubolari dei
gommoni più performanti in campo
navale.
Produzione di un elemento
Spessore ipotizzato: 2mm
Area di Sezione: 0,362 cmq
Lunghezza media di un elemento: 5m
Peso medio di un elemento: 22-24 Kg
I gommoni hanno estreme esigenze in termini di
durabilità, impermeabilità e resistenza agli urti, quindi
normalmente hanno uno spessore sui 3-4mm. La
condizione statica per cui è previsto l’impiego di
questi materiali consente l’uso di uno spessore più
ridotto: Per entrambi i materiali lo spessore di sezione
è 2mm.
S3
S2
S1
T2
T2
Testine di chiusura con
valvole pneumatiche
Sezione.
Spessore scelto in base al peso di 1 m di tubolare
s[mm] Pl[Kg/m] Peso elemento Operai
medio [Kg] per elemento
S4
S1
50 cm
PVC
Hypalon
1 2,43 11 1
2 4,87 22 1
3 7,32 32 1-2
4 9,77 44 2
1 2,70 12 1
2 5,41 24 1
3 8,13 33 1-2
4 10,8 54 2
T1
S2
S3
S4
2- Piegatura
T1
3- Saldatura delle
bande
4- Saldatura dei
segmenti e delle
testine.
1- Ritaglio delle bande
62 63

Attacco a Terra
Picchetti di Ancoraggio
1- Picchetti di Ancoraggio
L’attacco a terra tramite Picchetti di Ancoraggio si
utilizza negli elementi che poggiano a terra
orizzontalmente, lavorano per attrito, quindi la tenuta
è maggiore se il tubolare è molto compresso con una
superficie rugosa. Per non incorrere in scivolamento,
nelle zone destinate ad ospitare fasce di connessione
(anche con gli altri elementi) si incolla un pezzo di
tessuto abrasivo.
Tipo A: suolo impenetrabile
Spessore: 1 cm
Larghezza: 10 cm
Piastra di Contrappeso
50 x 50 x 10 cm
2- Portapilastro doppio a bicchiere regolabile
Tipo B: suolo penetrabile
L. di ancoraggio: 50 cm
Spessore: 1 cm
Larghezza: 10 cm
L’attacco a terra tramite Staffa a Bicchiere si utilizza
per tutti gli elementi che hanno un contatto verticale
con il terreno.
Dal punto di vista computazionale è possibile, dopo
la simulazione, individuare le coordinate di tutti i
punti in cui i tubolari scaricheranno verticalmente.
é dunque possibile porre precedentemente tutte le
staffe nei punti predisposti e poi procedere con
la fase di assemblaggio.
A differenza del caso in Fibrocompositi, la sezione
inflatables occupa tutto l’interasse tra gli elementi, e
non vi è spazio per i fori di ancoraggio. Il problema si
risolve in una fase di post produzione. Si posizionano
le piastre 50 x 50. Quelle adiacenti vengono unite e
ampliate di 15cm per lato per permettere lo spazio
per i fori. Il pezzo sarà così progettato ad hoc.
Portapilastro a Bicchiere
Piastra
65 x 65 x 10 cm
Estremità seghettate
Fori di ancoraggio
d: 2 cm
I due giunti si accoppiano
attorno al tubolare tappato
da una superficie piatta per
migliorare il contatto, e sono
cinti dalla stessa fascia di
connessione dei giunti.
Fascia di
compressione
1 2
3
Superficie interna di attrito per
resistenza a scivolamento
64 65

Collegamenti
Fasi di asseblaggio e posizione
dei nastri.
2
I collegamenti sono realizzati con Nastri a Strappo.
Questa scelta risponde all’esigenza di reversibilità del
processo in previsione di edificio provvisorio.
Sono previste superfici abrasive incollate ai tubolari
nelle zone di posizionamento dei nastri, per
migliorarne la resistenza a scivolamento.
Il processo computazionale di assegnazione dei punti
di collegamento viene prodotto simultaneamente alla
configurazione digitale di ogni tratto.
Questo perchè gli elementi non possono connettersi
a ciò che non è ancora stato posizionato. Data la
sequenzialità del processo si inseriranno delle
Etichette enumerative per riconoscere la cronologia
di assemblaggio, e la posizione dei nastri.
La scelta dei punti di collegamento ha due priorità
specifiche:
- Il collegamento deve avvenire in 2 punti:
Naturalmente questo principio si rende necessario
per evitare ribaltamento dei tratti, sopratutto nella
fase iniziale dove gli elementi sono ancora pochi.
1
2
3
- I collegamenti devono essere più corti possibili:
Questa legge descrive rapidamente la necessità di
trovare zone di accoppiamento in cui i tubolari siano
il più possibile paralleli.
Etichetta enumerativa in
tessuto abrasivo e
Posizionamento dei Nastri di
connessione
4
2
3
66 67

3.3 Fibrocompositi
ICD/ITKE Research Pavilion
2014-2015
Le fibre EFTE sono stese su di una
calotta gonfiabile da un braccio
robotico collocato all’interno.
I materiali fibrocompositi sono costituiti da una trama di
fibra continua con elevate proprietà meccaniche
impregnata in una matrice polimerica di natura organica.
Dato il processo di produzione, sono materiali
prevalentemente eterogenei, e hanno un comportamento
di deformazione elastica fino a rottura.
Si confrontano usualmente con l’acciaio in quanto sono
prevalentemente resistenti a trazione, ma hanno un peso
notevolmente minore rispetto ad essi ed alcuni compositi
(fibra di carbonio) possono arrivare ad avere anche una
rigidezza a deformazione 3 volte maggiore.
In edilizia è ampiamente utilizzata soprattutto per il
consolidamento di edifici in muratura, ma sono in corso
diverse ricerche in campo tecnologico per ampliarne il
raggio di applicazione.
Si sceglie di utilizzare questo materiale per coerenza con
il principio di trasportabilità e rapidità di messa in opera a
basso impatto energetico. L’elevato rapporto prestazione
peso del materiale consente di ipotizzare una crescita in
elevazione, realizzare luci maggiori a parità di struttura, e
si presta per realizzare architetture permanenti, anche
perchè di fatto questa soluzione ha processi di reversibilità
più lenti rispetto agli inflatables. Trattandosi di un
elemento rigido, non è consentito alcun margine di
compenetrazione, pertanto si ipotizza una sezione ridotta
e conseguentemente è possibile esplorare anche una
diversa risoluzione del circuito.
Elytra Filament Pavilion,
ICD Research Buildings / Prototypes
West Bund, Shanghai, China
2016
I moduli di copertura e di pilastro
sono interamente realizzati in
fibrocompositi pre tirati
ICD/ITKE Research Pavilion
ICD Research Buildings / Prototypes
2017
Questa mensola fortemente in
aggetto è stata rinforzata in
fibrocompositi da droni collegati al
filamento di EFTE.
68 69

Produzione
Il tubolare si produce a partire da una sagoma dello
stesso materiale degli inflatables, con sezione
circolare e diametro di 20cm. Il tubolare in PVC si
gonfia con un compressore, viene avvolto da una
guaina impermeabilizzante e infine si applica sulla
guaina il materiale composito.
In genere il materiale si dispone con un metodo
chiamato pultrusione, che consiste nella trazione
degli elementi con parallela stesura della matrice
polimerica. Questo processo migliora la resistenza
complessiva a trazione dell’elemento, pertanto
maggiore è la qualità della strumentazione
disponibile per la stesura in trazione delle fibre,
migliore sarà la prestazione meccanica.
Dopo una fase di indurimento si sgonfia il tubolare
e si estrae, lasciando così la guaina impregnata nel
composto.
Gonfiaggio del tubolare che funge da
cassaforma a perdere.
Applicazione guaina e stesura del
materiale fibrocomposito.
Applicazione materica sull’esempio a
inizio capitolo con 10 elementi.
Il processo è simile a quello svolto per realizzare i
tubolari in fibrocompositi presenti in commercio, con
la differenza che in questo caso la preformazione è
mirata al mantenimento della continuità materica
lungo tutto l’elemento. Per fornire maggiori dati sugli
elementi si ipotizza di utilizzare una comune Fibra di
Carbonio, da cui si ricavano i seguenti dati:
Guaina impermeabilizzante
Materiale composito
Compressore
10 cm
Sezione Circolare.
Diametro Interno 10mm
Diametro Esterno 8mm
Spessore: 2mm
Area di Sezione: 0,123 cmq
Peso Lineare: 0,044 Kg/m
Peso di un generico elemento: 0,110 Kg
Tubolare in PVC
Indurimento della matrice polimerica.
Sgonfiaggio del tubolare e rimozione.
Il tubolare si può agilmente
riconfigurare per un ulteriore utilizzo.
70 71

Attacco a Terra
1- Picchetti di Ancoraggio
L’attacco a terra tramite Picchetti di Ancoraggio si
utilizza negli elementi che poggiano a terra
orizzontalmente. A differenza dell’inflatables,
l’elemento è connesso tramite dei morsetti strutturali
ad una placca metallica ancorata al suolo.
Tipo A: suolo impenetrabile
Spessore: 1 cm
Larghezza: 8 cm
Piastra di Contrappeso
25 x 25 x 8 cm
Tipo B: suolo penetrabile
L. di ancoraggio: 50 cm
Spessore: 1 cm
Larghezza: 8 cm
Picchetti di Ancoraggio
Estremità seghettate
2- Staffa a Bicchiere
L’attacco a terra tramite Staffa a Bicchiere si utilizza
per tutti gli elementi che hanno un contatto verticale
con il terreno.
In questo caso si tratta di elementi di dimensioni
molto ridotte rispoetto alla staffa a bicchiere degli
inflatables.
Fori di ancoraggio
d: 2cm
Piastra
25 x 25 x 8 cm
Morsetto di
compressione
Staffa a Bicchiere
Stesso meccanismo di attacco a terra, al posto delle fasce, si
può utilizzare un semplice morsetto o delle fascette. Non si
prevede utilizzo di una superficie rugosa interna per la resistenza
a scivolamento per attrito, al massimo si può utilizzare
una semplica guaina in silicone come nei giunti idraulici.
72 73

Collegamenti
Fasi di asseblaggio e posizionamento
dei giunti in fibrocomposito.
2
I collegamenti sono realizzati con Aste rigide in
fibrocomposito bullonate agli elementi. Questi tratti
sono molto più semplici da realizzare. Ogni forma
è digitalmente progettata per aderire alla propria
posizione, che in questo caso, non richiede strategie
aggiuntive, ma è contraddistinta dai buchi presenti
negli elementi.
Che al massimo, per chiarezza, potranno presentare
delle piccole sigle numeriche per semplificare il
riconoscimento dei tratti da posizionare.
La scelta dei punti di collegamento ha due priorità
specifiche:
Processo di collegamento ed
elementi necessari.
1
- Il collegamento può avvenire in più punti, a patto
che nell’asta vi siano torsione/flessione contenute.
Questo per garantire il maggior numero possibile di
connessioni realmente efficienti.
- I collegamenti devono essere più corti possibili:
Naturalmente per risparmiare materiale e ridurre la
lunghezza libera d’inflessione del tratto rigido.
Fori asolati
2
3
4
2
3
74 75

3.4 Confronto materico
In questo capitolo si valuteranno i principali aspetti che
vengono influenzati dalla scelta di un materiale piuttosto
che di un altro. Per favorire il confronto saranno trattati
parallelamente invece che uno per volta. Tali aspetti sono:
- Computazionale
- Architettonico
- Esecutivo
76 77

Influenza sull’aspetto Computazionale
Generazione connessioni Inflatables
Generazione connessioni Fibrocompositi
Divisione di ogni segmento in 3 tratti e
isolamento degli estremi interni.
Si considerano gli estremi di ogni tratto e si
rilevano i propri punti più vicini sulle curve
della lista di Trail precedenti
Connessione di ciascun punto al proprio
punto più vicino sulle curve della lista di Trail
precedenti (per rispettare l’ordine di posa)
Connessione dei punti rilevati da ciascun
estremo con il proprio precedente e
rimozione delle connessioni troppo lunghe.
Controllo di:
• Parallellismo tra le curve connesse
• Ortogonalità dei tratti con entrambe
le curve connesse
• Lunghezza inferiore all’interasse
moltiplicato per 1.5 per consentire
connessione in diagonale
Pulizia dei tratti compenetranti a favore del
mantenimento della diagonalità (per favorire
lo scarico a terra).
Scelta del primo e del terzo elemento, per
consentire migliore resistenza a rotazione
I tratti generati costituiscono la trama delle
connessioni a cui si andranno a sostituire quelle
effettive, declinate a seconda del materiale.
Nonostante la scrupolosità con cui si agisce in merito
alla decisione dei tratti da realizzare, comunque, il
modello è flessibile: i tratti generati potrebbero non
rispettare mai una condizione di quelle imposte e
comunque dovranno connettersi.
Dai test effettuati, risulta una percentuale di errore
del 2-3%, ampiamente accettabile, ed empiricamente
risolvibile.
78 79

Influenza sull’aspetto Computazionale
Configurazione delle connessioni
Il modello di calcolo utilizzato per rilevare la soglia di
deformazione si approssima in entrambi i casi al
comportamento di un telaio tridimenionale, e il calcolo
tiene conto delle caratteristiche dei materiali ipotizzati.
Le condizioni di carico sono di semplice considerazione
del peso proprio, e il materiale utilizzato per le simulazioni
è un materiale isotropo generico.
L’analisi permette di conservare molte più informazioni
della sola deformazione complessiva, per esempio gli
sforzi normali, il momento, il taglio, la torsione...etc agenti
su ogni tratto.
Inflatables
Vediamo come l’assemblaggio dei tubolari viene
rappresentato nel modello di calcolo.
Dunque maggiori sono le informazioni sul materiale che si
utilizza, maggiore è la precisione del calcolo.
Pontenzialmente, se il materiale utilizzato fosse l’acciaio,
ossia con un materiale dalle caratteristiche note, si
potrebbe sfruttare la maggiore quantità di informazioni
per agire con soluzioni più performanti, come bloccare
l’aggregazione prima di superare la tensione ammissibile
dell’acciaio, o inserire dei giunti di scarico della tensione, e
tutto nel pieno controllo che gli stati tensionali agenti non
superino la soglia limite.
Tuttavia le informazioni riguardanti gli inflatables sono
poco note, mentre quelle sui fibro-compositi, materiale
molto più esplorato, sono maggiormente note, ma dal
momento che non si esplicita un particolare tipo di
materiale fibrocomposito, si tratteranno come non note.
Fibrocompositi
Modello di calcolo
Rimozione delle connessioni
superflue/errate e produzione del
collegamento
Stato tensionale del
modello di calcolo
Pertanto, si è scelto di utilizzare unicamente la soglia di
deformazione come informazione puramente qualitativa
per il riconoscimento di uno stato di collasso, inoltre il
modo in cui il sistema reagisce è estremamente semplice
ed intuitivo, per cui non vi è interesse nell’
approfondimento o utilizzo di ulteriori informazioni.
Inflatables
Fibrocompositi
80 81

Influenza sull’aspetto Architettonico
Inflatables
- Materiale morbido e confortevole, si presta a differenti
utilizzi, dall’installazione in un parco, o in una piazza, al
sostegno/ intervento in aree/beni di pregio.
La sezione non è proprio tubolare, contiene saldature
longilinee, che aumentano rigidezza e direzionalità.
- Le sue dimensioni, unitamente alle regole locali di
movimento rendono difficile realizzare elementi di tipo
scala o rampa, ma ogni tubolare privo di elementi sopra
di se costituisce una comfortevole seduta.
- Dai punti precedenti, si presta principalmente per
strutture monoplanari
- Può realizzare superfici poco permeabili.
Fibrocompositi
- Materiale ad alto rapporto prestazione/peso, durevole e
resistente, pertanto è più universalmente utilizzabile.
La superficie del tubolare fibrocomposito è lucida, può
essere interessante collocare l’oggetto in un contesto in
cui la sua complessità è enfatizzata da luci che si
riflettono su di esso.
- Ha un diametro più accessibile per la produzione anche
di scale, e in determinate situazioni può creare sedute.
ma non è calpestabile, necessita di superficie aggiuntiva.
- Può comporre più facilmente strutture in elevazione.
- Può realizzare solo superfici permeabili.
Interasse tra i punti del Circuito: 50 cm
Diametro elemento: 50 cm
Interasse tra i punti del Circuito: 25 cm
Diametro elemento 10cm
50cm
30cm
82 83

Influenza sull’aspetto Tecnico-Esecutivo
Trasporto delle risorse necessarie
Inflatables
1- Processo in Azienda:
Preformazione e saldatura dei pezzi in
PVC/Hypalon. (Cap 3.2 - Produzione)
56 Elementi piegati
56 Elementi piegati
2- Trasporto:
Si trasportano piegati in grandi
quantità con camion.
224 Testine di chiusura con valvole
198 Fasce di connessione
Assemblaggio della struttura
112 Elementi Tubolari
3- In Loco:
Sequenza di gonfiaggio degli elementi
e assemblaggio con la struttura tramite giunti.
Spostamento agevole e ridotto impego di
manovalanza e di strutture di supporto.
Lunghezza totale: 448 m
Peso complessivo: 2181 Kg
Peso medio elemento: 20 Kg
Peso dell’elemento più grande: 35 Kg
Dispiegamento e gonfiaggio degli
elementi
Compressore
Peso generico elemento: 22-30 Kg
Controllo numerico della sequenza di
montaggio. I numeri sono presenti sul
tessuto abrasivo cucito sugli elementi in
prossimità delle zone di connessione.
N° 1 N° 112
Sequenza di montaggio espressa in
gradiente colorimetrico, di più facile
lettura.
Entrambe le rappresentazioni valgono
anche per i fibrocompositi.
84 85

Influenza sull’aspetto Tecnico-Esecutivo
Fibrocompositi
1- Processo in Azienda:
Produzione dei pezzi e dei giunti.
3- In Loco:
Sequenza di montaggio dei giunti nel pezzo e
assemblaggio con la struttura. Spostamento agevole e
ridotto impego di manovalanza e di strutture di supporto.
2- Trasporto:
Si trasportano smontati in camion
Trasporto delle risorse necessarie
112 Elementi
Assemblaggio della struttura
112 Elementi Tubolari
Peso generico elemento:
80 g
500 Aste di connessione
Montaggio dei giunti di connessione
sul pezzo
Lunghezza totale: 224 m
Peso complessivo: 10 Kg
Peso medio elemento: 80 g
Peso dell’elemento più grande: 150 g
86 87

4. APPLICAZIONE
ARCHITETTONICA
88
89

4.1 Obiettivi
Il sistema propone di lavorare con un tipo diverso di
tettonica che non è costituita da un catalogo funzionale di
elementi differenziati come solaio, trave e pilastro, bensì, è
costituita da elementi generici discretizzati che in base alla
sequenza di assemblaggio eccedono le proprietà del
singolo elemento e generano una serie di condizioni
riconducibili a detti elementi funzionali.
Il lavoro di speculazione architettonica mira a classificare i
prodotti del sistema derivanti da diverse combinazioni di
parametri esogeni. Vengono selezionati per il caso studio
di ciascun materiale, quelli che danno i risultati più
compatibili e che mostrano le diverse possibilità di
espansione del sistema e come si sviluppano.
Condizione di Parete
Condizione di Copertura
Condizione di Pilastro
90
91

4.2 Caso Studio Inflatables
Test 1
Setup
Date le premesse architettoniche svolte per entrambi i
materiali, per gli inflatables si è deciso di realizzare un
caso studio monoplanare, percui si applicheranno al
sistema delle condizioni che gli consentano di ricreare una
forte estensione orizzontale. A tal proposito il caso studio
scelto è una installazione di copertura per una piazza.
Box 30 m x 30 m x 4 m
Per favorire estensione orizzontale si adottano Field di
tipo Lineare, modellati per proporre un certo tipo di
direzionalità ma anche un certo grado di spazialità.
Applicazione
Sistemica
200 Elementi
Circolazione
Materiale Ipotizzato:
PVC
Sup. Coperta: 153 mq
Sup. Attacco a terra: 26 mq
Rapporto: 6,52
Lunghezza Totale: 500 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 2437 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
350 Elementi
Nuovi percorsi
Sup. Coperta: 207 mq
Sup. Attacco a terra: 37 mq
Rapporto: 5,59
Lunghezza Totale: 739 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 3598 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
500 Elementi
Sup. Coperta: 256 mq
Sup. Attacco a terra: 54 mq
Rapporto: 4,74
Lunghezza Totale: 1018 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 4957 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
92
93

Test 2
Setup
Le aree di maggiore densità, sono naturalmente le zone di
maggiore prossimità tra le curve, pertanto si provvede
all’inserimento di due semisfere di raggio 2m, poste sul
piano sotto a quei punti, inoltre si sono scalate rispetto al
proprio baricentro le curve del Field Lineare del fattore 1.2.
Si osserva come risultato una crescita più decentralizzata
con una maggiore possibilità di percorrenza. Inoltre a
parità di elementi la superficie coperta è molto più estesa.
Il Test 2 viene portato avanti come caso studio.
Applicazione
Sistemica
Circolazione
Materiale Ipotizzato:
PVC
200 Elementi
Sup. Coperta: 188 mq
Sup. Attacco a terra: 21 mq
Rapporto: 8,95
Le semisfere
spezzano la densita
localizzata
Lunghezza Totale: 500 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 2437 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
350 Elementi
Sup. Coperta: 280 mq
Sup. Attacco a terra: 34 mq
Rapporto: 8,23
Lunghezza Totale: 739 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 3598 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
500 Elementi
Sup. Coperta: 344 mq
Sup. Attacco a terra: 50
Rapporto: 6,88
Lunghezza Totale: 1018 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 4957 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
94
95

Sviluppo
A fronte dei test precedenti si è scelto di portare avanti il
test 2 nel caso con 500 elementi per i seguenti motivi:
• Il rapporto sup. di copertura/sup. di attacco a terra
è basso rispetto ai primi due, ma è comunque elevato,
inoltre rispetto ai precedenti genera una superficie di
copertura più compatta, e quindi, più utile.
• La circolazione interna non risente di troppe occlusioni
rispetto al primo caso, anzi si creano enclosures con
diversi gradienti di permeabilità.
• Il peso in tutti e tre i casi è molto contenuto, questo
consente di spingere verso una maggiore espressione
sistemica.
• La lunghezza totale, e il peso, sono accettabili anche
prima fase di riduzione dei tratti isolati, che alleggerirà,
ulteriormente la struttura.
Riduzione elementi aggettanti isolati
Applicazione
Materica
La fase di riduzione degli
elementi aggettanti isolati
riduce la lunghezza totale del
3% circa, quindi i valori stimati
in precedenza cambiano di
poco, ma si ottiene un enorme
guadagni in termini di unità di
agglomerazione, senza inficiare
sulla direzionalità.
Si processano sulle Trail rifinite
i tubolari a sezione esatta,
l’algoritmo di collocamento dei
giunti, e quello di rilevamento
degli attacchi a terra.
Setup
Descrizione dell’Ambiente
Dati Definitivi post produzione
Applicazione
Sistemica
Comparazione Field - Sistema
prodotto.
Sup. Coperta: 344 mq
Sup. Attacco a terra: 50
Rapporto: 6,88
Lunghezza Totale: 1018 m
Peso Lineare: 4,87 Kg/m
Peso Totale: 4957 Kg
Peso Elemento Più lungo: 35 Kg
N Elementi: 500
N Picchetti di ancoraggio: 40
N Giunti a Bicchiere: 27
N Fasce di Connessione: 750
N Testine di chiusura: 1000
96
97

Viste
Prospetti
Pianta
C
N
Prospetto Nord
B’
Prospetto Est
A’
Sezioni
Sezione A-A’
B’
5
1
0
m
Sezione B-B’
A
C’
Sezione C-C’
5 1 0
m
98
99

Circolazione
N
Pianta degli Attacchi a Terra
5 1 0 5
1 0
m
m
Varietà di Ambienti
Vista dall’alto
30 mq
75 mq
65 mq
5 1 0 5
1 0
m
m
100
101

102
103

104
105

106 107

108 109

110 111

4.2 Caso Studio Fibrocompositi
Test Finale
Livello 0
Setup
Applicazione
Sistemica
Livello 0,1
Box 10 m x 10 m x 6
Altitudine [m]
7
3.5
0
Materiale Ipotizzato:
Fibra di Carbonio
Date le premesse architettoniche, per i fibrocompositi si
è deciso di realizzare un caso studio multipiano, per cui
si indirizza il sistema verso l’elevazione con produzione di
collegamenti verticali. A tal proposito il caso studio scelto
è una Terrazza coperta sopraelevata.
Il sistema fatica a ricercare verticalità e ricostruire diverse
condizioni tettoniche contemporaneamente, per questo
motivo si utilizzerà una maggiore quantità di parametri
esogeni, e diverse combinazioni di Field Lineare.
I test effettuati sono molteplici, si sviluppa solo il più
promettente nonchè il Test Finale.
Livello 0
Livello 0,1
500 Elementi
Sup. Attacco a terra: 6 mq
Sup. Livello 1: 25 mq
Sup. Copertura: 16 mq
Sup. Struttura di Copertura: 3,4 mq
Rapporto Cop/struttura:
Livello 0: 4,1
Livello 1: 4,7
Lunghezza Totale: 1155 m
Peso Lineare: 0,044 Kg/m
Peso Totale: 50 Kg
Peso Elemento Più lungo: 0,15 Kg
800 Elementi
Sup. Attacco a terra: 17 mq
Sup. Livello 1: 36 mq
Sup. Copertura: 35 mq
Sup. Struttura di Copertura: 6 mq
Rapporto Cop/struttura:
Livello 0: 2,1
Livello 1: 5,8
Lunghezza Totale: 1927 m
Peso Lineare: 0,044 Kg/m
Peso Totale: 85 Kg
Peso Elemento Più lungo: 0,15 Kg
1100 Elementi
Sup. Attacco a terra: 30 mq
Sup. Livello 1: 40 mq
Sup. Copertura: 60 mq
Sup. Struttura di Copertura: 7 mq
Rapporto Cop/struttura:
Livello 0: 1,3
Livello 1: 8,5
Lunghezza Totale: 2427 m
Peso Lineare: 0,044 Kg/m
Peso Totale: 106 Kg
Peso Elemento Più lungo: 0,11 Kg
112
113

Sviluppo
A fronte dei test precedenti si è scelto di portare avanti il
secondo test nel caso con 1100 elementi, per i seguenti
motivi:
• Il rapporto sup. di copertura/sup. di struttura è il
più elevato, e trattandosi di una terrazza coperta risulta
la soluzione migliore.
• La sup. Livello 1 è l’unica totalmente percorribile dei
tre casi.
• Il peso è così ridotto che non si prevedono limiti in
termini di assemblaggio, se non tempistici.
Poichè il caso è unico, il setup e l’applicazione sistemica
sono i medesimi, il processo di Riduzione degli elementi è
minimo, si procede con il passaggio da applicazione
sistemica ad applicazione materica.
Dati Definitivi post produzione
Livello 1
Sup. Livello 1: 40 mq
Sup. Copertura: 60 mq
Sup. Struttura di Copertura: 7 mq
Rapporto Cop/struttura: 8,5
Applicazione
Sistemica
Interessante il confronto tra il
sistema che cerca di riprodurre
il Field e i vuoti che veicolano il
suo movimento nell’Ambiente.
Altitudine [m]
7
3.5
Livello 0
Sup. Attacco a terra: 30 mq
Sup. Livello 1: 40 mq
Rapporto Cop/struttura: 1,3
0
Applicazione
Materica
Sono applicati i giunti
Attacchi a
Terra
N Elementi: 1100
N Picchetti di ancoraggio: 36
N Giunti a Bicchiere: 42
N Aste di Connessione: 3886
di cui Lung. Totale: 620 m
di cui Pesto Totale: 18 Kg
114
115

Viste
Pianta Livello 0
Prospetti
N
Prospetto Est
Pianta Livello 1
Prospetto Sud
5
1
0 m
5 1 0
m
116
117

Viste
Sezioni
N
B
Vista dall’Alto
Sezione A-A’
5
1
0 m
A
A’
5
B’
1
0 m
Sezione B-B’
5
1
0
m
118
119

120 121

122 123

124 125

126 127

CONCLUSIONI
Durante questa ricerca si è indagata la possibilità di lavorare con una tettonica
che supera l’ordinaria composizione di elementi funzionali differenziati, ma
prende vita da elementi generici discretizzati che in virtù dell’ordine di
assemblaggio ricreano condizioni tettoniche diversificate.
Il sistema risponde a stimoli esogeni differenziati, principalmente campi vettoriali
di riferimento e vuoti da non occupare. La sua capacità di seguire un campo
vettoriale è limitata dai vincoli di movimento atti a controllare le inversioni e a
mantenere il più possibile stabile la propria direzione, per cui in questo senso è
preferibile utilizzare campi vettoriali di ampia curvatura per consentirgli di
assecondarli meglio, inoltre ha maggior potere espressivo se guidato da campi
vettoriali lineari, poiché affini alle caratteristiche di direzionalità dell’elemento.
Dal punto di vista architettonico ha difficoltà a ricreare superfici e spazi fruibili in
assenza di volumi di contenimento, infatti produce spesso aggetti isolati che
ostacolano la circolazione e non concorrono a generare alcuna condizione
tettonica. La difficoltà principale è stata quella di conferire al sistema la capacità di
generare spazialità e direzionalità indipendenti da pre-imposizioni volumetriche, e
di gestire non tanto la propria densità, quanto la compattezza, per ridurre aggetti
isolati ostacolanti. Si osserva che risultati attendibili per l’architettura si hanno
comunque in presenza di volumi di contenimento, ma che spesso l’impiego
consente di osservare i pattern dettati dalle strategie di movimento del sistema.
Dai casi studio selezionati si evince che il sistema mostra una maggiore capacità
estensiva in orizzontale, per via del funzionamento delle logiche di equilibrio, che
sfruttano ampiamente il contatto con il supporto (caso studio inflatables). Mostra
invece una forte difficoltà a espandersi parallelamente in verticale e orizzontale,
per cui necessita di un maggiore condizionamento per generare un minimo di
superficie calpestabile su più livelli.
Pur basandosi su informazioni strutturali quantitative legate all’affidabilità dello
strumento di calcolo, il sistema ha un forte potenziale di autoportanza, ma
l’assenza di test effettuati impedisce di affermarne con certezza la validità.
Tuttavia sarebbe in grado di processare un segnale strutturale calcolato in modo
accurato senza bisogno di alcuna modifica.
Per quanto riguarda gli sviluppi futuri sarebbe sicuramente interessante
studiare quali fattori reali influenzano la capacità autoportante effettiva del
sistema e come migliorarlo in tal senso. In secondo luogo, ci sono tutte le
premesse per poter impostare un processo di assemblaggio automatizzato.
La proprietà fondamentale che emerge è la versatilità: si tratta di un sistema
monocostruttivo (supera problemi di dilatazioni differenziate, differenze di
rigidezza o di risposta strutturale dei metodi costruttivi eterogenei), volatile,
riconfigurabile, consapevole del proprio spazio operativo e, con un minimo di
sforzo progettuale, capace di generare spazialità complesse e articolate
(prevalentemente in estensione orizzontale).
128 129

Bibliografia
Reiser + Umemoto - “Atlas of Novel Tectonics” - Princeton Architectural Press, 2006
Johnson, Steven - “Emergence” - Scribner, 2004
Carpo, Mario - “The Alphabet and the Algorithm” - MIT Press, 2001
De Landa, Manuel - “Mille anni di storia non lineare” - Instar Libri, 2003
Spuybroek, Lars - “L’architettura del continuo” - Delevya Editore, 2013
Thompson, D’Arcy W. - “On growth and Form” - Dover Publications, 1945
Kelly, Kevin - “Out of Control” - Basic Books, 1992
Nachtigal, W. Wisser, A. “Bionics by Example” - Springer, 2014
Frei Otto - “Occupying and Connecting”
Leach, N - “Digital Tool Thinking: Object Oriented Ontology vs New Materialism”
Wiscombe, Tom - “Extreme integration”
Snooks, Roland - “Volatile Formation”
Frei Otto - “IL35 Pneu and Bone”
Velikov,K. Thun,G. O’Malley,M. “Pneusystem” - Acadia 2014 Design Agency
http://www.pneumocell.com
https://www.fly-in.it
http://www.ecosistemastudio.com
http://www.architetturadipietra.it
https://www.inexhibit.com
http://www.suckerpunchdaily.com
https://www.archdaily.com
http://www.jeanpauljungmann.fr
http://hybios.blogspot.com
https://www.icd.uni-stuttgart.de
https://it.wikipedia.org
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Ringraziamenti
A mia nonna, Alda Pedretti, fonte di inestimabile saggezza. Spero che tu sia fiera di me.
Ci tengo a ringraziare:
Il Prof. Alessio Erioli per l’opportunità concessami, per l’attenzione con cui ci ha seguiti
durante questo percorso, e per la passione che mette nel suo lavoro.
Il mio correlatore, e amico, Lapo Naldoni, che ha sempre saputo guidarmi
verso le scelte giuste, non potevo sperare in un supporto migliore.
Mia madre e mio padre, che mi hanno sempre sostenuto e hanno gioito e sofferto con
me durante tutti questi anni, che hanno lottato per permettermi di realizzare i miei
sogni e non hanno mai preteso altro che la mia felicità.
Chiara, mia luce nel buio da più di 4 anni, mi ha sempre supportato nelle mie scelte, e
mi ha insegnato a superare i miei limiti, ma anche a ricordare il valore del nostro tempo.
I miei “colleghi” Federico e Marcello. Ogni emozione condivisa resterà per me come un
bellissimo ricordo di un lungo capitolo che con questa tesi, si chiude. Ma sono
convinto che continueremo a condividerne in futuro.
Il mio migliore amico, Damiano, la cui amicizia costante dura da più di 20 anni, cosa rara
a questo mondo. Lui mi conosce meglio di me.
Gli amici della “Setta dei poeti estintori”, che mi hanno saputo tirare su nei momenti
difficili e anche tirare giù in quelli facili. Il tutto senza mai aver letto una sola poesia.
Tutte le persone che mi sono state vicino anche solo per un momento, ma che non mi
hanno mai voltato le spalle e mi hanno sempre incoraggiato a proseguire per la mia
strada, ad intraprendere questo percorso di tesi con il tempo che ha richiesto.
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