Architettura tessile: pelli edilizie leggere

Le membrane in tessuto e lamina offrono agli architetti opportunità di progettazione uniche.

Di Nicholas Goldsmith, FAIA LEED AP

Osservando l’evoluzione dell’architettura in una prospettiva storica – dalle massicce piramidi d’Egitto alle strutture incorniciate delle costruzioni greche e romane, alle volte gotiche più leggere e infine all’architettura moderna del XX secolo – si nota una progressione continua, quasi lineare, da massa solida a pelli diafane di vetro e acciaio.

La documentazione di precedenti strutture in mattoni e legno in Egitto lasciò il posto alla presenza della prima architettura in pietra circa 5.000 anni fa e, a causa dell'ossessione egiziana per l'aldilà e la permanenza, fu creata una cultura della pietra.

Mentre la cultura si spostava dall'Egitto alla Grecia e a Roma, la pietra continuò ad essere utilizzata, ma i templi greci e romani utilizzavano campate più grandi per le loro colonne e meno materiale in generale. I tre ordini classici iniziarono con il dorico, lo ionico e il corinzio, ciascuno dei quali divenne più leggero nel profilo. Con l'avvento delle chiese bizantine e romaniche il peso a campata diminuì; e quando lo stile gotico fu sviluppato nell'Europa settentrionale nel XII secolo, questa diminuzione del peso della campata accelerò con l'introduzione di archi rampanti che permisero alle facciate continue in vetro, riflettendo la sua attrazione metafisica per la luce, di apparire apparentemente autoportanti fino a 150 metri di altezza. piedi.

Nel 20° secolo, il movimento dalla massa alla membrana è aumentato rapidamente con l'introduzione di strutture in acciaio, tralicci reticolari e nuovi sviluppi nella tecnologia del vetro. All’inizio di questo secolo il vetro era diventato il materiale preferito. Le facciate continue che utilizzano strutture reticolari, diaggriglie, montanti in vetro e sistemi di cavi sono diventate tutte pratiche architettoniche comuni. Le aziende utilizzavano le torri di vetro come simbolo di prestigio e trasparenza. Oggi, tecnologie costruttive sempre più leggere includono membrane strutturali composte da tessuto e lamine. È interessante notare che due delle principali società high-tech del mondo, Google e Apple, stanno attualmente sviluppando rivestimenti in vetro ed etilene tetrafluoroetilene (ETFE) come elementi della loro nuova sede aziendale. In breve, guardando indietro agli ultimi 4.000 anni di architettura, si può vedere un’evoluzione lineare dalla massa delle piramidi alle membrane di domani. Dalla massa alla membrana è un viaggio architettonico umano: possiamo usare meno materiale, essere più sostenibili e contribuire a ridurre l’impronta di carbonio sul pianeta chiamato Terra?

Tessuti, lamine e altre membrane sono materiali adatti per creare rivestimenti edilizi. Sono curvi per garantire resistenza, forniscono impermeabilità e isolamento, possono essere multistrato e possono creare superfici complesse con giunture minime. Le pelli di tessuto esistono fin dall'inizio dei tempi, come si vede nelle yurte e nelle tende di cuoio delle antiche civiltà. Ma con i nuovi materiali compositi di oggi, l’analisi computazionale e la modellazione digitale, le membrane si sono sviluppate in una nuova opzione come rivestimento permanente degli edifici.

Per far luce sui nuovi rivestimenti edilizi di domani e sui nuovi approcci agli rivestimenti edilizi, facciamo un passo indietro e osserviamo la pelle umana. Ci sono tre strati di pelle: l'epidermide, il derma e l'ipoderma. Lo strato esterno dell'epidermide contiene i pori del sudore e i fusti dei capelli; lo strato medio del derma contiene tessuti connettivi, follicoli piliferi, ghiandole sudoripare e alcuni muscoli; e lo strato interno dell'ipoderma contiene vene e arterie, nonché tessuti connettivi che legano insieme gli strati.

Questo approccio di più strati integrati che svolgono tutti funzioni diverse crea una pelle che fornisce al corpo una copertura impermeabile, tiene lontane le malattie e protegge dalla luce solare. Quando l’approccio di più strati integrati viene applicato alle strutture architettoniche a membrana, è necessario prima comprendere i requisiti prestazionali dell’involucro dell’edificio.

Non solo la pelle umana è sensibile e invia al cervello informazioni su pressione e temperatura, ma guarisce in modo efficiente mantenendo una barriera protettiva. Combinare queste due caratteristiche in un unico materiale artificiale è stato l’obiettivo del professore di ingegneria chimica dell’Università di Stanford Zhenan Bao e del suo team. Il team è riuscito a creare una pelle artificiale che non solo è sensibile al tatto, ma è anche in grado di guarirsi rapidamente e ripetutamente a temperatura ambiente, il che ha implicazioni significative per i mercati dei tessili biomedici. I ricercatori sono riusciti a combinare due materiali: un polimero plastico con capacità di autoriparazione e un metallo conduttivo.