CICLO VI

L23: Alla base del BIM, Modelli gerarchici

Cos'è il BIM?

Il Building Information Modeling (BIM) è un approccio innovativo che rivoluziona il modo di concepire e gestire i progetti nel settore delle costruzioni, non limitandosi solo all'architettura, ma estendendosi a una visione integrata che coinvolge diverse discipline. Si tratta di un metodo digitale e cognitivo che accompagna l’intero ciclo di vita di un’opera, dalla progettazione alla realizzazione, fino alla gestione e alla manutenzione.

L'acronimo BIM: un approccio a più dimensioni

Per comprendere appieno il BIM, bisogna considerare le sue tre dimensioni principali:

1. Building: Più che un semplice "edificio", "building" si riferisce all'intero processo di costruzione. Non si tratta solo della creazione fisica di un’opera, ma dell’organizzazione e della pianificazione di ogni fase, da quella progettuale alla realizzazione. La parola "building" in inglese può significare sia il prodotto finito che il continuo atto di costruire.

2. Information: Al centro del BIM c’è la gestione delle informazioni. Ogni componente del modello digitale non è solo una rappresentazione geometrica, ma contiene una serie di dati interconnessi: materiali, costi, tempistiche, manutenzione e altro. Il BIM si basa su formati e sistemi interoperabili che permettono una condivisione e un aggiornamento continuo delle informazioni tra tutti i soggetti coinvolti.

3. Modeling: La modellazione è la creazione di una rappresentazione digitale 3D e parametrica dell’opera. Ma "modeling" non si limita all'architettura: in BIM, si fa riferimento alla modellazione di qualsiasi fenomeno complesso, come quelli economici, fisici o statistici, per integrarli in un unico ambiente collaborativo.

L’evoluzione del BIM: da visione pionieristica a pratica consolidata

Il BIM nasce negli anni '70 grazie all'intuizione di Charles Eastman, che sviluppò il concetto di un "Database 3D", cioè un modello tridimensionale capace di contenere e aggiornare dati in tempo reale. Dopo decenni di esperimenti e perfezionamenti, oggi il BIM è una metodologia consolidata e uno standard riconosciuto nel settore delle costruzioni.

Il BIM come norma obbligatoria

Oggi, in molti Paesi il BIM non è più una semplice opzione, ma è diventato un requisito normativo. In Europa, la direttiva 2014/24/UE impone l’utilizzo del BIM per i progetti finanziati con fondi pubblici. In Italia, ad esempio, il Decreto Ministeriale 560/2017 (Decreto BIM) ha introdotto l’obbligo progressivo di utilizzo del BIM per i lavori pubblici.

BIM: un processo, non un software

Una concezione errata comune è che il BIM sia solo un software. In realtà, il BIM rappresenta un processo collaborativo che coinvolge tutte le figure professionali nel settore delle costruzioni: progettisti, costruttori, committenti e manutentori. Il BIM favorisce la creazione di un ambiente di dati condivisi (CDE, Common Data Environment), che migliora la trasparenza, la tracciabilità delle decisioni e l’efficienza complessiva del progetto.

Il BIM e l’eredità di Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci ha insegnato che l’evoluzione tecnologica si fonda sull’astrazione.
In quest'ottica, nel contesto del BIM, si possono identificare due principali sfide:

1. Trovare un sistema che permetta di generare oggetti tridimensionali coerenti e facilmente gestibili.

2. Sviluppare una metodologia per trasmettere, organizzare e gestire queste informazioni in modo intelligente ed efficiente.

Nel BIM, queste sfide vengono risolte attraverso la distinzione tra primitivi e istanze:

Primitivo: È l'oggetto tridimensionale base che contiene tutte le informazioni geometriche complete. Rappresenta l’essenza dell’informazione ed è organizzato in un record contenente numerosi campi di dati.

Istanza: Si tratta della "posizione" di un primitivo nello spazio tridimensionale, determinata da tre parametri: posizione, scala e rotazione.

Questa struttura di primitivo e istanza consente la nidificazione, cioè la possibilità di creare una gerarchia ricorsiva in cui un oggetto può contenere al suo interno altre istanze di oggetti inferiori.

Perché questo sistema è così innovativo?

• Efficiente: Minimizza la ridondanza e ottimizza l’uso delle risorse computazionali.

• Intelligente: La struttura modulare e scalabile del BIM consente di gestire dati complessi in modo ottimale.

• Semantico: Ogni elemento è carico di significato, con relazioni e proprietà che rendono possibile una gestione approfondita e comprensiva dei dati.

• Interattivo: Il sistema permette agli utenti di navigare tra livelli diversi del modello e di modificarne dinamicamente la struttura.

Questo approccio riflette la filosofia di Leonardo, che credeva nel progresso attraverso la semplificazione e l’astrazione. Proprio come i linguaggi simbolici come il codice binario o il codice Morse, il BIM è una potente astrazione della realtà che la trasforma in un modello digitale ricco e interconnesso.

Il Building Information Modeling non rappresenta solo una nuova metodologia, ma segna un cambiamento radicale nel modo di concepire e gestire la costruzione. Grazie alla sua struttura basata sull’astrazione, sulla semplificazione dei dati e sulla collaborazione tra i professionisti, il BIM è uno strumento che trasforma il settore delle costruzioni, preparandolo per le sfide future.

L23: Strutture gerarchiche nella ricostruzione e nell'analisi critica dell'architettura, l'esempio del Danteum di Terragni

Le Strutture Gerarchiche (SG) offrono numerosi benefici nell'ambito della progettazione architettonica, soprattutto quando integrate nei sistemi di progettazione assistita da computer (Caad). Tali vantaggi riguardano principalmente l'efficienza e l'efficacia nella gestione e manipolazione di modelli complessi.

1. Gestione e Modellazione Complessa: Le SG consentono di creare modelli architettonici molto complessi anche su dispositivi a bassa capacità come i personal computer. Grazie alla distinzione tra oggetto e istanza, la memoria necessaria per memorizzare il modello viene ridotta notevolmente. Ogni volta che un’istanza viene utilizzata, il software fa riferimento all'oggetto originale e salva i dati geometrici solo una volta, ottimizzando così l’uso delle risorse e semplificando la gestione del modello.

2. Controllo Dinamico dei Componenti: Una delle principali funzionalità delle SG è la possibilità di gestire e visualizzare in modo intuitivo i vari componenti del modello, grazie a comandi come "mostra" e "nascondi". Questo permette agli utenti di concentrarsi su specifici elementi del progetto senza dover affrontare la complessità dell'intero modello, rendendo il lavoro molto più agile e mirato.

3. Aggiornamenti Istantanei: Se viene apportata una modifica a un oggetto (ad esempio un pilastro) in un livello gerarchico inferiore, come una variazione geometrica (da quadrato a ottagono), la modifica viene automaticamente replicata in tutte le istanze superiori che dipendono da quell'oggetto. Questo automatismo semplifica notevolmente l'aggiornamento dei progetti, riducendo il rischio di errori manuali e velocizzando il flusso di lavoro.

4. Compatibilità e Prestazioni: Le SG permettono di costruire modelli in ambienti informatici poco costosi, come i personal computer, e successivamente spostare i modelli su workstation più potenti per eseguire simulazioni avanzate. Questo approccio garantisce una notevole flessibilità e efficienza nel processo di progettazione, riducendo i costi iniziali e ottimizzando le prestazioni.

Implicazioni per l'Analisi e la Simulazione: Nel campo dell'analisi architettonica, le SG offrono diverse potenzialità. Consentono la scomposizione e il rimontaggio analitico di un progetto, facilitando la creazione di animazioni o l’analisi di aspetti formali, strutturali o funzionali specifici. Inoltre, le strutture gerarchiche forniscono un'opportunità di interpretazione critica più profonda, andando oltre la mera rappresentazione grafica, e consentendo una visione complessa e dettagliata del progetto.

Un "Modello Intelligente" per la Simulazione: Le strutture gerarchiche creano modelli "intelligenti" che integrano diverse attività in tempo reale, come l'analisi, la simulazione e la modifica dinamica. Questa metodologia consente di esplorare alternative progettuali, testare vari scenari e simulare l'intero processo di realizzazione dell'edificio in modo interattivo, offrendo uno strumento fondamentale per la progettazione e la verifica delle soluzioni.

Benefici Pratici per il Restauro: Le SG sono particolarmente vantaggiose anche nel contesto del restauro architettonico. Ad esempio, quando si modifica un elemento come un infisso in un modello 3D, non è necessario aggiornare manualmente ogni singola finestra, ma basta modificare il primitivo associato (ad esempio il profilo del vetro). Questo approccio riduce significativamente il tempo e il lavoro necessario, rendendo il processo di restauro più rapido, preciso e facilmente gestibile, soprattutto quando si deve ripetere l'operazione più volte o testare diverse soluzioni.

Le Strutture Gerarchiche rappresentano un'innovazione fondamentale nella progettazione architettonica assistita da computer, in quanto non solo facilitano la gestione di modelli complessi, ma permettono anche simulazioni interattive che non sarebbero possibili con i metodi tradizionali. Queste strutture migliorano l’efficienza operativa e offrono nuove opportunità per l'analisi e la simulazione, aprendo la strada a una comprensione più approfondita e dinamica dei progetti architettonici.

Il Danteum di Terragni e Lingeri, Roma 1938

Il Danteum, che destò l'ammirazione di Le Corbusier, fu promosso da Rino Valdameri, direttore dell'Accademia di Brera a Milano, per celebrare Dante Alighieri con un edificio-fondazione che in una maniera metaforica seguisse la Divina Commedia. Attraverso l'enfatizzazione delle idee contenute nel poema, l'altra intenzione era di pagare un tributo all'Impero fascista a due anni dalla sua fondazione. Questo aspetto risultò particolarmente forte data la centralità dell'area proposta per l'edificio: l'angolo tra via Cavour e via dell'Impero (il nuovo asse tra il Colosseo e piazza Venezia che taglia in due i Fori).

Il progetto, mai realizzato, è strutturato come un Tempio tripartito con le sue parti più importanti (la sala delle 100 colonne, l'inferno, il purgatorio, la biblioteca, il paradiso e l'imperio) connesse da un percorso ascendente. La passeggiata parte dalla sala delle 100 colonne, una metafora della foresta in cui il poeta inizia il suo viaggio. Il visitatore incontra poi la camera dell'inferno, chiusa al cielo eccetto che per le strisce di luce che rimangono dall'avvicinamento delle varie parti di cui si compone il soffitto. Il percorso procede al livello successivo e trova il purgatorio, la cui copertura si taglia in una serie di quadrati progressivamente più piccoli. Il paradiso è localizzato all'ultimo livello e caratterizzato da una griglia di colonne di vetro coperte da una pergola. Al livello intermedio è la biblioteca, che può essere servita direttamente dall'esterno, mentre il percorso termina nell'imperio. Il visitatore esce dall'edificio da un percorso stretto e lungo sul lato opposto rispetto all'entrata.

Molti motivi di Terragni sono presenti nel Danteum: la sezione aurea usata per proporzionare le relazioni tra le camere (e i differenti elementi di ciascuna), la promenade circolare con le localizzazioni opposte di entrata e uscita, la composizione del rettangolo sfalsato che crea una frattura per i percorsi di circolazione.

L24: Il nuovo catalizzatore

Architettura, Informazione e Interattività

È essenziale capire come l'informazione, che è alla base della Terza Ondata (come descritto da Toffler), possa raggiungere il suo apice nel campo estetico. Come può l'architettura trasformarsi in una forma di comunicazione, come nel caso del progetto Kiasma? E in che modo l'informazione diventa il cuore della progettazione e della costruzione? Non stiamo parlando solo di un aspetto tecnico, ma anche di un componente estetico e simbolico.

Abbiamo introdotto il concetto di "processo di reificazione", ovvero la capacità dell'architettura di rendere concreti concetti legati al tempo, alla tecnica, e agli strumenti cognitivi e geometrici.

Un esempio di reificazione è la costruzione delle piramidi, in cui le conoscenze geometriche sono tradotte in realtà fisica. Lo stesso accade con lo sviluppo della prospettiva nel Rinascimento, che ha trasformato concetti teorici in strumenti concreti per rappresentare lo spazio. Questo tipo di pensiero, tipico del raziocinio analitico-industriale, mostra come gli strumenti tecnologici siano in grado di plasmare il processo creativo e costruttivo.

Nel contesto dell’informatica, il fulcro è la creazione di un modello a "albero di relazioni", in cui le entità sono collegate in modo dinamico. Questo modello ha caratteristiche distintive:

Interattività: Modificando una relazione o una condizione, i cambiamenti si propagano automaticamente nel contesto.

Dinamismo: Il modello si adatta e cambia in base alle informazioni che riceve.

Visto che abbiamo sottolineato l'importanza della reificazione, è naturale che anche l'architettura cerchi di emulare il modello informatico, portando a un'architettura che diventa sempre più interattiva. Questo aspetto è cruciale e diventa il catalizzatore di nuove modalità progettuali.

L'interattività nell'architettura

Il concetto di interattività può essere applicato in vari modi nell'architettura, ognuno con impatti diversi.

Interattività processuale: Durante la fase di progettazione, strumenti come il BIM consentono di effettuare scelte in tempo reale e in modo dinamico. Per esempio:

• • Cambiare il materiale di una superficie

  • Modificare lo spessore di un muro con un semplice clic

  • Modificare parametri geometrici o strutturali.
    In questo modo, ogni fase della progettazione diventa flessibile e collaborativa, grazie a un processo interattivo.

Interattività proiettiva: In questo caso, si parla della possibilità di sovrapporre strati interattivi (layer) su un edificio, trasformandolo senza modificarne la struttura di base. Un esempio significativo è lo Studio Azzurro, che crea ambienti interattivi modificando l’esperienza spaziale con strati visivi e sensoriali. Altri esempi includono:

• • Massimiliano Fuksas alla Biennale di Venezia del 2000, che esplora l’uso dell'interattività nell'architettura.

  • Project Blinkenlights a Berlino, dove una facciata è trasformata in uno schermo interattivo per giocare a Pong.

  • Jason Bruges, un architetto inglese che crea installazioni artistiche dove l’interattività è combinata con la funzionalità.

Interattività fisica: Qui, l'architettura stessa diventa interattiva, andando oltre l'idea di semplici "layer" esterni. Alcuni esempi rilevanti includono:

• • Santiago Calatrava, con opere come il Venice Canopy e il Milwaukee Art Museum, dove le strutture si muovono e interagiscono con l'ambiente circostante.

  • Hyperbody, che realizza installazioni mobili che rispondono dinamicamente alle interazioni tra i loro componenti.

  • Diller + Scofidio con il Blur Building (Neuchâtel, 2002), un'architettura che cambia in base a vari fattori ambientali, come la temperatura e l'ora del giorno, incarnando dinamismo e adattabilità tipici dei sistemi informatici.

Architettura e Smart Cities

L’interattività non si limita solo agli edifici, ma si estende anche alla scala urbana, con il concetto di smart cities. In molte città moderne, l’interattività viene applicata all’urbanistica, trasformando gli spazi urbani in ambienti dinamici e interconnessi. Questo approccio amplia i confini dell'architettura tradizionale, integrando nuove tecnologie per migliorare la qualità della vita e l’efficienza dei servizi.

L25: Spazio come informazione, Il Cambiamento del Concetto di Spazio: Spazio Organo, Spazio Sistema, Spazio Informazione

L'Innovazione del Concetto di Spazio

Il concetto di spazio ha subito una profonda trasformazione nel corso del tempo, un cambiamento che non riguarda solo l'architettura, ma anche la filosofia e la cultura contemporanea. Possiamo tracciare tre fasi principali nell'evoluzione del concetto di spazio:

• Spazio come organismo

• Spazio come sistema

• Spazio come informazione

Bruno Zevi e il Concetto di Spazio-Vuoto

Nel 1948, Bruno Zevi pubblica Saper vedere l’architettura, un testo che ha segnato un punto di svolta nella riflessione architettonica e che è stato tradotto in diverse lingue. In questo lavoro, Zevi pone lo spazio al centro della progettazione architettonica, esplorando le sue variabili come le forme, le manipolazioni, e le caratteristiche dinamiche come densità o fluidità.

Zevi afferma che l'architettura è prima di tutto la creazione di spazi, un'idea innovativa in un periodo in cui prevalevano ancora approcci basati su criteri stilistici, proporzioni matematiche o la centralità del corpo umano come nel caso di Le Corbusier. Ispirato da Frank Lloyd Wright, Zevi definisce lo spazio come "vuoto", identificando lo spazio e il vuoto come concetti equivalenti. Questo concetto rievoca la fisica classica, in cui i corpi celesti si muovono attraverso uno spazio vuoto, regolato dalle leggi gravitazionali.

Zevi analizza la storia dell’architettura, evidenziando che lo spazio non è un'entità immutabile, ma piuttosto una costruzione culturale e scientifica che evolve nel tempo. Ad esempio, lo spazio nelle basiliche paleocristiane è stato ritmico e simbolico, mentre in architettura romanica era cavernoso e misterioso, e in quella gotica, si caratterizzava per l'altezza e la vertigine.

L’ Evoluzione del Concetto di Spazio nel Novecento

Nel corso del XX secolo, il concetto di spazio assume nuove sfumature:

• Spazio come organismo: Questo concetto, derivante dal pensiero positivista, stabilisce una connessione diretta tra la funzione e la forma spaziale. Ogni funzione trova una sua manifestazione ideale e razionale nell’architettura. Un esempio emblematico è il Museo Guggenheim di New York di Frank Lloyd Wright, dove la forma a spirale della rampa esprime il percorso continuo.

• Spazio come sistema: Negli anni '90 emerge una visione più articolata: lo spazio non è più concepito come una semplice risposta a una funzione, ma come parte di un sistema complesso che coinvolge molteplici variabili (funzioni, costruzione, costi, plasticità e forma). La crescente complessità dei progetti ha richiesto l'uso di strumenti digitali avanzati. Un esempio di questa visione è il Museo Guggenheim di Bilbao di Frank Gehry, un progetto che combina forma e complessità, rendendo possibile la progettazione attraverso l’uso di software informatici.

• Spazio come informazione: Questa concezione segna un distacco radicale, in quanto lo spazio non è più solo progettato, ma generato e modificato costantemente da algoritmi. È un concetto intrinsecamente legato alla tecnologia informatica, dove l’interattività e la dinamicità giocano un ruolo fondamentale. Un esempio di questo concetto è il Blur Building di Diller + Scofidio, un’architettura che cambia continuamente in base alle condizioni ambientali, come il meteo.

Tecnologia e Manipolazione dello Spazio

Un aspetto significativo dell'architettura contemporanea è l’utilizzo della tecnologia come protesi, ovvero come un mezzo che estende le capacità umane, permettendo di esplorare dimensioni spaziali e temporali altrimenti inaccessibili.

• Esempio storico: Il cannocchiale di Galileo, che ha rivoluzionato il nostro modo di vedere l'universo.

• Esempio contemporaneo: Internet, che ha ridisegnato le relazioni spaziali e temporali, creando connessioni globali in tempo reale.

Lo Spazio come Informazione

L’architettura che si fonda sul concetto di spazio-informazione si ispira alle scoperte scientifiche e alla capacità di manipolare tessuti invisibili e complessi reticoli di informazioni. Lo spazio non è più vuoto, ma un contenitore dinamico e manipolabile, dove la tecnologia apre nuove opportunità per la progettazione.

Un esempio significativo di questa visione è l’installazione Invisible Space di Marcos Novak alla Biennale di Venezia, in cui lo spazio, apparentemente vuoto, prende vita attraverso sensori che convertono il movimento in suoni e proiezioni, trasformando così lo spazio in un'entità informativa.

Il Colore come Riferimento allo Spazio

Per comprendere meglio il concetto di spazio-informazione, si può ricorrere alla metafora del colore. Il colore non è un concetto fisso, ma dipende da tre fattori:

• Contesto: Un colore può apparire diverso in base all’ambiente in cui si trova.

• Fisiologia: La percezione del colore varia tra specie e individui.

• Cognizione: La cultura influisce sulla nostra percezione dei colori (ad esempio, gli Inuit distinguono ben 40 sfumature di bianco).

Allo stesso modo, lo spazio non esiste come un’entità fissa, ma è definito da una serie di informazioni che ne influenzano la percezione. Mentre lo spazio di Zevi era vuoto, quello contemporaneo è ricco di informazioni invisibili ma determinanti.

Cinema e Spazio-Informazione

Il concetto di spazio come informazione è evidente anche nel cinema. In Minority Report di Steven Spielberg, l’interazione tra l'architettura e le informazioni diventa dinamica, con il movimento che viene manipolato in tempo reale per creare un ambiente altamente reattivo.