Contesto

La scala a chiocciola in vetro dell'architetta Eva Jiřičná è da tempo ammirata come un capolavoro di progettazione leggera: una dimostrazione silenziosa di quanto un elemento portante possa diventare minimalista quando la geometria prende il posto della massa. Sebbene la visione architettonica sia unicamente sua, la traduzione di questa visione in realtà ha richiesto eccezionali competenze ingegneristiche (a questa collaborazione ha partecipato anche il mio ex collega, l'Ing. Karel Košek).

Questo articolo non presenta un mio progetto. Illustra piuttosto un rigoroso esercizio studentesco: la mia tesi di laurea del 2016, realizzata nell'ambito del programma di Ingegneria Civile presso la Facoltà di Ingegneria Civile del Politecnico di Praga (ČVUT). Si è trattato di un'approfondita rianalisi statica e dinamica della scala, con l'obiettivo di fare un "reverse engineering" del suo comportamento e comprendere esattamente perché la soluzione originale sia quella corretta.

L'approccio e il modello

La tesi di laurea si poneva una domanda specifica ma complessa: data la geometria pubblicata e l'estrema snellezza, come si comporta effettivamente l'acciaio in condizioni reali?

Per trovare una risposta a questa domanda, ho creato un modello a elementi finiti altamente complesso utilizzando i software Dlubal. Questo modello è servito come base per due fasi cruciali di valutazione: l'analisi statica e la valutazione dinamica.

Ai fini dell'analisi statica, ho modellato la colonna vertebrale centrale e i gradini a sbalzo sotto l'effetto di diverse condizioni di carico definite con precisione. Invece di applicare un semplice carico utile distribuito, ho simulato scenari di utilizzo realistici: la scala a pieno carico, il carico solo su segmenti specifici, due persone che camminano una dietro l'altra, tre persone in fila, o due persone che si incrociano in direzioni opposte. L'obiettivo era mappare i percorsi mutevoli delle forze interne e confrontarli con le sezioni trasversali visibili della struttura realizzata.

La realtà dinamica

Il fatto cruciale è che una struttura così snella e leggera non può essere valutata solo in termini di forze statiche. Una parte significativa del mio lavoro è stata quindi dedicata alla valutazione dinamica. Ho analizzato le frequenze naturali della scala e la sua risposta alle vibrazioni indotte dal passaggio delle persone. Nelle strutture in acciaio e vetro di questo tipo, infatti, garantire il comfort dinamico – in modo che la scala non risulti "rimbalzante" o insicura camminandovi sopra – è spesso il fattore determinante nella progettazione ingegneristica.

Oltre ai calcoli stessi e alle simulazioni software, la tesi finale ha incluso anche la produzione di una documentazione grafica completa (disegni strutturali), che dettagliava i nodi e le connessioni più critiche che rendono la struttura realizzabile.

Cosa ho imparato

Da questo progetto ho tratto due considerazioni principali.

In primo luogo, da un punto di vista puramente meccanico, il fenomeno dominante è la torsione. Ogni gradino è a sbalzo rispetto alla spina centrale e questa colonna trasmette i momenti di tutti i gradini sopra e sotto di essa come una serie di piccole torsioni. La flessione gioca un ruolo minore rispetto a quanto suggerirebbe l'aspetto visivo; la spina centrale è, per la maggior parte della sua altezza, un tubo di torsione altamente sollecitato a cui è attaccata la scala.

In secondo luogo – e questa è forse la consapevolezza più profonda – questo progetto è un esempio da manuale della simbiosi assoluta tra architettura e ingegneria strutturale. La forma architettonica è la forma strutturale. L'una non può esistere senza l'altra; non vi è alcun involucro decorativo che nasconda l'acciaio portante. È esattamente su questo rigore che lo studio di Eva Jiřičná ha costruito la propria reputazione, e lo si può apprezzare veramente solo quando ci si fa strada attraverso le equazioni, dettaglio per dettaglio.

Riconoscimenti

Nel 2016, questo modello complesso e la sua analisi hanno ottenuto il 2° posto nel concorso indetto da Dlubal Software per la migliore tesi di laurea realizzata utilizzando i loro programmi di calcolo.

Riflessioni

Rianalizzare il progetto di qualcun altro – soprattutto se si tratta di un capolavoro – è uno degli esercizi più utili che un giovane ingegnere possa intraprendere. Si impara molto di più smontando e ricostruendo una risposta corretta che non inventandone una nuova, ma mediocre. La paternità dell'opera risiede esattamente dove deve stare: a Eva Jiřičná e al suo team di ingegneri. Ciò che ho portato a casa da questo progetto è stata una profonda lezione su come la logica strutturale possa trasformarsi in poesia architettonica.