L’innovazione delle strutture in laterizio e ceramica in edilizia

Jingdezhen Imperial Kiln Museum, progetto dello Studio Zhu-Pei, 2020

Il laterizio, con la sua storia millenaria e la sua presenza costante nel panorama architettonico, rappresenta uno dei materiali più tradizionali e al tempo stesso più versatili in ambito edilizio. Noto per la sua durabilità e la sua capacità di adattarsi a diversi stili, ha da sempre rappresentato una scelta popolare per progettisti, costruttori e architetti, grazie anche alla sua intrinseca semplicità, alla sua praticità e alla capacità di trasmettere un senso di stretta connessione con il territorio circostante all’area da edificare.

Oggi, nei contesti urbani, il laterizio si presenta in diverse forme e tipologie, ognuna adatta a specifiche applicazioni. Dai mattoni per le murature portanti ai blocchi per le facciate, dai rivestimenti per i tetti all’impiego nelle pavimentazioni; la sua versatilità porta ad estendere il suo impiego anche in ambito estetico, permettendo la realizzazione di facciate a vista che combinano bellezza e funzionalità.

Un esempio pratico di tale applicazione è rappresentato dalle strutture in mattone realizzate per il museo imperiale della ceramica di Jingdezhen, in Cina, area riconosciuta dall’UNESCO come sito di riferimento per la storica e raffinata produzione di materiali ceramici. La struttura dell’edificio, che ricorda volutamente con le sue volte le forme delle fornaci, è stata realizzata in parte con mattoni riciclati dalle vecchie strutture non più in funzione. Una scelta progettuale che rimanda alla cultura locale del luogo, che da millenni prevede il periodico abbattimento e recupero delle fornaci e dei mattoni delle costruzioni già esistenti, processo che risulta necessario per il mantenimento di un certo rendimento termico dei forni.

Ad oggi, l’innovazione nel campo dell’edilizia sta prendendo una svolta entusiasmante grazie all’introduzione di tecniche di stampa su larga scala e progettazione digitale. Questo approccio non solo rivoluziona il modo in cui pensiamo alla costruzione tradizionale, ma apre anche nuove possibilità per la sostenibilità e la creatività nel progetto architettonico.

Recentemente studiosi del Institute for Biodigital Architecture & Genetics dell’Università Internazionale della Catalogna e del dipartimento di Interior Design dell’università Helwan del Cairo hanno condotto un progetto volto a cambiare i metodi convenzionali di progettazione e produzione di massa dei mattoni di argilla, basato sull’impiego di algoritmi comportamentali di reazione-diffusione del materiale e tecniche di stampa 3D.

Lo studio ha condotto sperimentazioni su forme geometriche ottenute tramite un algoritmo di ottimizzazione, realizzate sia seguendo un modello lineare, (cioè a pareti cave), sia un modello bulk, ovvero a “pieno”.

Confrontando le performance di resistenza a compressione e di elasticità dei modelli ottenuti con i valori tipici registrati dai mattoni ottenuti da produzione industriale, i risultati hanno rivelato che la migliore resistenza alla compressione è stata registrata dal modello V1 lineare e bulk, in grado di sopportare carichi fino a 240 N senza cedimento, superando la forza e la resistenza dei mattoni industriali in argilla i cui carichi massimi si attestano comunemente tra i 200 N e 140 N. Per quanto riguarda l’elasticità, la miglior performance pre-fessurazione è stata ottenuta dal modello lineare V2, seguito dal modello lineare V3, in grado di resistere a sollecitazioni fino a 150 N pre-fessurazione e 200 N post-fessurazione.

Un’applicazione molto interessante di queste tecniche di progettazione e con finalità estetiche è stata portata avanti dallo Studio RAP, che ha concepito e sviluppato il progetto New Delft Blue, un progetto pionieristico nella storica città olandese di Delft. Qui, due grandi varchi d’ingresso incorniciano un rigoglioso cortile comune dell’isolato residenziale Poort Meesters. I varchi sono larghi circa quattro metri, alti otto e profondi dodici, e coprono una grande scalinata pubblica. Le circa 3000 piastrelle di ceramica uniche che ricoprono le due entrate sono state stampate in 3D, consentendo la creazione di superfici di rivestimento contemporanee, ricche e uniche. Quando la geometria delle piastrelle è stata generata da tecniche computazionali, sono stati presi in considerazione alcuni vincoli di produzione: la sporgenza massima, larghezza, altezza e profondità, il coefficiente di ritiro del materiale e struttura di supporto interna a ciascun modulo. Grazie alla stampa in 3D, la varietà delle forme ha consentito la realizzazione di una composizione intrinsecamente poetica.

Questi sviluppi rappresentano solo la punta dell’iceberg di ciò che è possibile con l’uso delle più recenti tecniche digitali.

La stampa 3D e la progettazione computazionale stanno aprendo nuove strade per la produzione edilizia, Con l’adozione crescente di queste tecnologie, possiamo aspettarci di vedere strutture sempre più innovative che sfidano le nostre concezioni tradizionali di costruzione e design. L’edilizia sta entrando in una nuova era, dove la tradizione incontra l’innovazione, creando possibilità infinite per il futuro dell’architettura.

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