I sistemi costruttivi antichi
Come si sostiene il tetto di un tempio? Perché un arco di pietra non crolla? E quale funzione svolge la trave orizzontale di una capriata?
Dietro queste costruzioni c’è un problema comune: coprire una distanza tra due appoggi e sostenere i carichi senza cedere. Quella distanza si chiama luce. Nel corso della storia, i costruttori hanno trovato soluzioni diverse, sfruttando le proprietà dei materiali e la forma delle strutture.
In questa lezione scopriamo il funzionamento di tre sistemi fondamentali: il trilite, l’arco e la capriata.
Le forze nelle strutture
Per capire come funzionano questi sistemi, partiamo da tre sollecitazioni:
- Trazione: tende ad allungare un elemento, come accade a una corda quando viene tirata.
- Compressione: tende ad accorciarlo o schiacciarlo, come accade a un pilastro che sostiene un peso.
- Flessione: tende a incurvarlo. In una trave appoggiata alle estremità e caricata verso il basso, la parte superiore si comprime e quella inferiore si tende.
La scelta del materiale è fondamentale: la pietra resiste bene alla compressione, ma poco alla trazione. Questo spiega molte delle forme che osserviamo nelle costruzioni antiche.
Il trilite: due sostegni e una trave
Il sistema trilitico è formato da due elementi verticali, i piedritti, e un elemento orizzontale, l’architrave. Lo ritroviamo nei monumenti megalitici come Stonehenge e nell’architettura egizia e greca.
I piedritti lavorano prevalentemente a compressione, mentre l’architrave è sottoposto a flessione. Proprio qui si trova il limite del sistema: un architrave di pietra troppo lungo rischia di spezzarsi.
Per questo, nei templi antichi, le colonne sono spesso piuttosto vicine tra loro: la distanza dipende anche dalla resistenza del materiale.
L’arco: la forza della forma
L’arco permette di coprire aperture più ampie sfruttando soprattutto la resistenza della pietra alla compressione.
È composto da elementi a forma di cuneo, chiamati conci, che si sostengono reciprocamente. Il concio collocato al centro, nel punto più alto, è la chiave.
I carichi vengono trasmessi lungo l’arco fino ai sostegni, sui quali agiscono anche spinte laterali. Per mantenere stabile la struttura, queste spinte devono essere contrastate da sostegni adeguati.
I Romani utilizzarono ampiamente l’arco nella costruzione di ponti, acquedotti ed edifici monumentali.
Come si costruisce un arco?
Durante la costruzione, i conci hanno bisogno di un sostegno provvisorio:
- Si monta la centina, una struttura generalmente in legno che riproduce la forma dell’arco.
- Si dispongono i conci partendo dai lati, fino alla posa della chiave.
- Quando l’arco è completo e stabile, si rimuove la centina: questa operazione si chiama disarmo.
Gli archi possono assumere forme diverse: a tutto sesto, ribassati, a sesto acuto, rampanti o inflessi.
La capriata: un triangolo per sostenere il tetto
La capriata è una struttura triangolare, tradizionalmente in legno, utilizzata per sostenere le coperture.
Nella capriata rappresentata nella lezione troviamo:
- Puntoni: gli elementi inclinati, sollecitati prevalentemente a compressione.
- Catena: l’elemento orizzontale che lavora a trazione e trattiene le spinte verso l’esterno.
- Monaco: l’elemento verticale centrale, che nella configurazione tradizionale illustrata non poggia sulla catena.
- Saettoni: gli elementi inclinati interni che sostengono i puntoni e ne limitano la flessione.
La catena svolge un ruolo decisivo: impedisce ai piedi dei puntoni di allontanarsi, evitando che la loro spinta si scarichi verso l’esterno sui muri.
La lezione e gli appunti
Gli appunti illustrati in stile quaderno raccolgono i concetti essenziali: le sollecitazioni, gli elementi dei tre sistemi costruttivi e le fasi di costruzione dell’arco. Un supporto da utilizzare durante la lezione e per il ripasso.
Osservare un tempio, un acquedotto o un antico tetto in legno diventa così un modo per riconoscere le soluzioni con cui l’uomo ha imparato a costruire: scegliendo i materiali e dando alle strutture una forma capace di sostenere i carichi.
