Le strutture reticolari spaziali

Testo di Enrico Sicignano
 
La standardizzazione degli elementi tubolari di acciaio e dei relativi giunti di collegamento, ampiamente sperimentata nei ponteggi metallici, ha, in questi ultimi decenni, aperto nuove strade nell'ambito delle grandi coperture. Le ricerche compiute da K. Wachsmann e da L. Mies Van de Rohe hanno evidenziato le rilevanti possibilità espressive ottenute con l'impiego di aste, di limitate dimensioni, e di appositi manicotti utilizzati  per realizzare configurazioni spaziali dall'ampia  libertà figurativa. Nelle strutture spaziali le forze agenti sul manufatto si ripartiscono in più direzioni, suddividendosi in modo da non innescare pericolose punte di carico. Questo consente alla struttura di offrire una maggiore resistenza alle sollecitazioni esterne, riducendo le tensioni in modo da utilizzare nel modo migliore il materiale. La leggerezza e la resistenza delle travature reticolari hanno permesso di ottenere luci di coperture impensabili con altri sistemi statico-resistenti. Nel caso delle grandi coperture piane, la struttura si può estendere, senza interruzioni di continuità, secondo le tre dimensioni assumendo svariati aspetti geometri - forme a doppio strato o a più strati  a modulo semiottaedrico regolare, a più strati con modulo semiottaedrico irregolare, a cupole monostrato a doppio strato geodetico, ecc., - conferendo, pertanto, una caratteristica spaziale dell'invaso dal ritmo sorprendentemente dinamico.

Le strutture reticolari si presentano molto leggere ed acquistano 'consistenza architettonica'  con la grande dimensione. 'Quando le strutture reticolari raggiungono dimensioni da città del futuro, lo spessore del reticolo non ha più importanza architettonica; diventa `materia' come quella di cui è composta una lastra di pietra. Della piastra interessano le dimensioni esterne, cioè l'inviluppo della struttura, e non già quello del reticolo costruttivo, ancorchè le aste siano lasciate a vista, ciò che conta è il loro effetto d'insieme, non la loro singola dimensione, che è del tutto trascurabile'[1]. Sul piano della realizzabilità costruttiva le strutture spaziali sono generalmente formate dalla sovrapposizione di due strati di griglie (double-layer grids) che si estendono su piani paralleli strettamente connessi da diagonali. All'occorrenza, i due strati possono piegarsi su piani inclinati o curvi. Dal punto di vista statico è estremamente importante determinare lo spessore della griglia, la distanza tra i due strati, curando l'efficacia del collegamento diagonale. Il principale problema da risolvere con le strutture reticolari è quello relativo alle giunzioni per le quali si propongono continuamente soluzioni e brevetti. In genere, queste giunzioni rappresentano dei veri e propri incastri che si comportano mutuamente nel comporre le sollecitazioni lungo la struttura. 'Come è ovvio, le griglie spaziali risultano convenienti quando si superano i 20 metri e si raggiungono luci fino a 100 metri ed oltre, sempre che si accettino i congruenti `spessori'. Pretendere di ottenere una griglia di esiguo spessore è un errore; anche in questo caso l'economia e l'estetica si accompagnano, poiché le caratteristiche proprie della struttura vanno rispettate per ottenere il risultato migliore che consiste, oltre che nel valicare luci di notevole ampiezza, nel ridurre il peso, il costo e il tempo necessario per la costruzione. Va considerato che nelle griglie spaziali le opere accessorie (impianti tecnologici) possono essere applicate in modo rapido e facile nello spazio compreso tra i due strati'[2].

Il principio della griglia può essere esteso anche alle superfici curve per costruire archi, volte e cupole reticolari, dalla grande ampiezza. Nel caso delle volte, le griglie si possono realizzare in due modi: posizionando archi secondo i meridiani vincolati ad aste trasversali rettilinee oppure disponendo una serie di archi obliqui che si intersecano secondo opportune angolature. Scorrendo rapidamente il panorama delle soluzioni escogitate, utilizzando i principi statico-resistenti delle coperture reticolari curve, gli esempi sono innumerevoli. Vi sono volte a doppia curvatura; cupole a nervature meridiane; cupole schwedler con anello di lanterna (Coliseum in Charlotte, Carolina del Nord, USA); cupole lamellari (Field House, Università di Wichita, USA); cupole a doppia orditura (Padiglione della Krupp alla Fiera di Hannover, 1955); cupole a griglie tridirezionali; cupole geodetiche tra le quali quelle di Buckminster Fuller. 'Le cupole geodetiche, studiate e messe a punto dall'ingegnere americano Richard Buckminster Fuller, costituiscono una notevole soluzione del problema. Esse possono essere interamente prefabbricate, poiché i cambiamenti di lunghezza delle loro aste restano relativamente piccoli, anche per grandi luci e per una triangolazione complessa. Ne deriva una ripartizione regolare di queste aste ed una distribuzione uniforme delle tensioni in tutti gli elementi della cupola'[3]. L'utilizzazione di queste particolari coperture ha trovato largo impiego nella edilizia sportiva, nei padiglioni delle esposizioni mondiali e negli hangars per gli aeromobili.

Note
[1] P. Carbonara, La struttura degli edifici, in Architettura Pratica, vol. V, tomo secondo, p. 990.
[2] P. Carbonara, op. cit., p. 1093.
[3] Z. S. Makowski, Strutture spaziali in acciaio, Milano, 1967, p. 128.