220. Tetto a volta

118. Giardini pensili

219. Volte da pavimento a soffitto

117. Tetto che protegge

231. Abbaini

232. In cima al tetto

234. Pareti esterne sovrapposte

206. Struttura efficiente

208. Irrigidimento graduale

209. La disposizione dei tetti

211. Dare spessore ai muri esterni

212. Pilastri negli angoli

N.B. Consulta sempre il testo originale per la completa comprensione del pattern.

Per qualche motivo, questa è la domanda più carica, la più emotiva, che possa essere posta sulla costruzione degli edifici. In tutte le nostre indagini sui modelli, non abbiamo trovato nessun altro pattern che generi così tanta discussione, così tanta disaccordo e così tanta emozione. Le immagini dell’infanzia giocano un ruolo vitale; così come i pregiudizi culturali. È difficile immaginare un edificio arabo con un tetto a due falde; difficile immaginare una fattoria del New England con un tetto a cipolla russa su una torre; difficile immaginare una persona che sia cresciuta tra i ripidi tetti di legno, felice sotto i coni di pietra dei trulli.

Per questo motivo, in questo pattern facciamo la nostra discussione il più fondamentale possibile. Faremo tutto il possibile per ottenere le caratteristiche necessarie che possiamo trattare come invarianti per tutti i tetti, indipendentemente dalle persone o dalla cultura – ma abbastanza profonde da consentire una ricca varietà di variazioni culturali.

Affrontiamo il problema con l’assunzione che non ci siano vincoli creati dalle tecniche o dalla disponibilità dei materiali. Siamo solo preoccupati dalla forma ottimale e dalla distribuzione dei materiali. Data una pianta approssimativamente rettangolare, o una pianta composta da pezzi rettangolari collegati, qual è la forma migliore per il guscio del tetto che li copre?

I requisiti che influenzano la forma sono i seguenti:

1. La sensazione di riparo – TETTO CHE RIPARA (117). Questo richiede che il tetto copra un’intera ala (cioè, non solo stanza per stanza). Richiede che parte del tetto sia molto visibile – quindi, che abbia una pendenza piuttosto ripida – e che parte del tetto sia piatta e utilizzabile per giardini o terrazze.
2. Il tetto deve definitivamente contenere spazio abitabile – cioè, non solo sedersi sopra le stanze che sono tutte al di sotto – vedere TETTO CHE RIPARA (117). Questo significa che ha bisogno di una pendenza piuttosto ripida sul bordo – perché altrimenti non c’è altezza. Questo richiede una cupola di sezione ellittica, o una volta a botte (che inizia a salire verticalmente sul bordo), o una pendenza molto ripida.
3. In piano, ogni tetto individuale è un rettangolo molto approssimativo, con variazioni occasionali. Ciò deriva dal modo in cui i tetti di un edificio devono, insieme, seguire la disposizione sociale del piano – DISPOSIZIONE DEL TETTO (209).
4. La forma del tetto deve essere rilassata – cioè, può essere utilizzata in qualsiasi disposizione del piano – e può essere generata molto semplicemente da poche linee di generazione che seguono automaticamente dal piano – cioè, non deve essere una forma complicata o artificiosa che richiede molto lavoro per definirla – LA STRUTTURA SEGUE GLI SPAZI SOCIALI (205).
5. Considerazioni strutturali richiedono una shell curva, una cupola o una volta per eliminare il più possibile la flessione – vedere STRUTTURA EFFICIENTE (206) e BUONI MATERIALI (207) – Naturalmente, nella misura in cui il legno o l’acciaio o altri materiali a trazione sono disponibili, questo requisito può essere attenuato.
6. Il tetto è sufficientemente ripido da far scivolare pioggia e neve nei climi in cui si verificano. Ovviamente, questo aspetto del tetto varierà da clima a clima.

Questi requisiti eliminano i seguenti tipi di tetti:

1. Tetti piani. I tetti piani, tranne i GIARDINI SUL TETTO (118), sono già eliminati dagli argomenti psicologici dei TETTI CHE RIPARANO (117) e, naturalmente, dalle considerazioni strutturali. Un tetto piano è necessario dove le persone devono camminarci sopra; ma è una forma strutturale molto inefficiente poiché crea flessione.
2. Tetti inclinati. I tetti inclinati richiedono comunque materiali che possano resistere al momento flettente. Il materiale più comune per i tetti inclinati – il legno – sta diventando scarso e costoso. Come abbiamo detto in BUONI MATERIALI (207), riteniamo che sia più sensato conservare il legno per le superfici e non utilizzarlo come materiale strutturale, tranne che nelle aree ricche di legno. I tetti inclinati devono anche essere molto ripidi, infatti, per racchiudere spazio abitabile come richiesto dai TETTI CHE RIPARANO (117) – e quindi piuttosto inefficienti.
3. Tetti a capanna e mansardati. Questi tetti racchiudono lo spazio abitabile in modo più efficiente rispetto ai tetti inclinati; ma hanno gli stessi svantaggi strutturali.
4. Cupole geodetiche. Queste cupole coprono aree essenzialmente circolari e non sono quindi utili nella loro forma ordinaria – CASCATA DI TETTI (116), LA STRUTTURA SEGUE GLI SPAZI SOCIALI (205). Nella forma modificata, che si ottiene quando si estende la base in un rettangolo approssimativo, diventano più o meno congruenti con la classe di volte definite da questo modello.
5. Reti di cavi e tende. Questi tetti utilizzano materiali a trazione invece di quelli a compressione – non si conformano ai requisiti dei BUONI MATERIALI (207). Sono anche molto inefficienti quando si tratta di racchiudere spazio abitabile – e quindi non soddisfano i requisiti della STRUTTURA CHE SEGUE GLI SPAZI SOCIALI (205).

I tetti che soddisfano i requisiti sono tutti i tipi di volte a botte rettangolari o conchiglie, con o senza un picco, a capanna o a falda, e con una varietà di possibili sezioni trasversali. Quasi qualsiasi una di queste conchiglie sarà ulteriormente rinforzata da ulteriori ondulazioni nella direzione della volta. Di seguito sono riportati alcuni esempi di possibili sezioni trasversali. (Ricordate che ciò non include quei GIARDINI SUL TETTO (118) costruiti sopra le VOLTE PAVIMENTO-SOFFITTO (219).

Abbiamo sviluppato una gamma di volte per tetti che sono piuttosto simili a un tetto inclinato – ma con una curva convessa tale da eliminare la flessione, in alcuni casi avvicinandosi addirittura alle volte a botte. Una è mostrata nel disegno qui sotto; un’altra è mostrata di seguito.

Costruiamo la volta del tetto molto simile alle volte del pavimento:

1. Prima, si stendono le ali da coprire con coppie di strisce di tela che vengono fissate saldamente alle estremità alla trave perimetrale e pesate al vertice in modo che i due pezzi diventino leggermente curvi.
2. Si realizza il telaio per il soffitto sotto il telaio del tetto contemporaneamente secondo le istruzioni per le VOLTE PAVIMENTO-SOFFITTO (219).
3. Si ripete questo telaio ogni 18 polliciPollice 0,0254 m (25.4 mm), fino a quando l’intera ala è incorniciata. Quello esterno sarà lo stesso, mentre il telaio interno per il soffitto potrebbe variare a seconda delle stanze sottostanti.
4. Adesso stendete la tela di iuta sul telaio del soffitto, quindi la resina, e infine 1 1/2 pollici di calcestruzzo ultraleggero – come per le VOLTE PAVIMENTO-SOFFITTO (219).
5. Ora stendete la tela di iuta sul telaio del tetto, fissandola alle strisce di telaio in modo che ci sia uno scalino di 3 pollici tra le nervature – per formare ondulazioni strutturali nella pelle. Di nuovo, dipingete la tela di iuta con la resina; stendete il filo di pollo e mettete uno strato di calcestruzzo leggero su tutto il tetto.

Abbiamo analizzato un tetto di 48 piediPiede 0,3048 m (304,8 mm) di questo tipo mediante un’analisi agli elementi finiti computerizzata simile a quella descritta per le VOLTE PAVIMENTO-SOFFITTO (219). L’analisi mostra che lo stress massimo nella membrana compressiva del tetto è di 39.6 psi; lo stress massimo nella membrana a trazione è di 2.5 psi, e lo stress diagonale massimo della membrana che si sviluppa dalla massima taglio di 41.7 psi è di 15.2 psi. Questi stress rientrano nella capacità del materiale (vedere gli stress ammissibili indicati in VOLTE PAVIMENTO-SOFFITTO (219)). Il momento massimo di flessione della membrana è di 46 pollici-libbra per pollicePollice 0,0254 m (25.4 mm), che è superiore alla capacità della sezione non rinforzata, ma le extrapolazioni dai nostri dati mostrano che questo sarà gestito comodamente dal rinforzo necessario comunque per la retrazione. I tetti con campate più piccole, per una ALA DI LUCE tipica (106), saranno ancora più resistenti.
Naturalmente ci sono decine di altri modi per realizzare una volta di tetto. Altre versioni includono volte a botte ordinarie, strutture lamellari nella forma di volte a botte, cupole geodetiche allungate (costruite da montanti), volte costruite da lastre di plastica, o vetroresina, o metallo ondulato.
Ma, in un modo o nell’altro, costruite i vostri tetti secondo l’invariante definita di seguito, ricordando che si trova da qualche parte tra il Crystal Palace, le volte in pietra di Alberobello, le capanne di fango del Congo, le strutture di erba del Pacifico del Sud e le capanne di lamiera ondulata del nostro tempo. Questa forma è richiesta ogni volta che si lavora con materiali che sono in pura compressione.

Ovviamente, se hai accesso a legno o acciaio e desideri utilizzarlo, puoi modificare questa forma aggiungendo elementi di tensione. Tuttavia, crediamo che questi materiali di tensione diventeranno sempre più rari col passare del tempo e che la forma di pura compressione diventerà gradualmente universale. Lascia spazio per i lucernari ad intervalli lungo la volta – FINESTRE A TETTO (231), e costruiscili integralmente con essa. Finisci il tetto con CAPPOTTI DEL TETTO (232). E una volta che la volta è completa, ha bisogno di una vernice impermeabile o di una pelle applicata sulla sua superficie esterna – MURI ESTERNI SOVRAPPONIBILI (234). Può essere dipinto di bianco per proteggerlo dal sole; le ondulazioni porteranno via l’acqua piovana.

da: C. Alexander et al., A Pattern Language, Oxford University Press, New York, 1977