• GLI INIZI DELL’ARCHITETTURA : L’architettura vera e propria nasce circa 10000 anni fa, quando l’uomo diventa sedentario e sostituisce le tende con abitazioni più solide. Nelle zone più fertili si iniziarono a costruire capanne e nacquero i villaggi. I fabbisogni spirituali e quelli fisici di sono sempre affiancati, per questo sono stai scoperti grandi monumenti  dagli scavi archeologici. I cambiamenti avvenuti nel corso dei secoli, sono il risultato dei diversi modi di aggregazione delle persone. La città è amica dell’architettura. Ed è proprio la città che ci ha insegnato ad andare sempre più in alto nelle costruzioni e a conquistare territori sempre più vasti. Oggi apparteniamo a una cultura di gruppo e l’isolamento nella campagna non si addice più al nostro stile di vita. Diversamente dall’architettura, la tecnologia si è trasformata e continua a farlo; proprio per questo le nostre necessità verranno sempre soffisfatte.
• FUNZIONE E STRUTTURA : La funzione primaria di un edificio è quella di proteggere le persone dalle intemperie; per questo vengono realizzati spazi chiusi e collegati tra loro. Per questo si costruiscono una serie di superfici verticali e orizzontali: muri , solai e coperture. Mentre gli elementi strutturali garantiscono la sicurezza statica dell’edificio. L’architettura, negli anni, è stata molto influenzata dall’evoluzione strutturale ( per questo nacquero le diverse tipologie edilizie ).
• ARCHITETTI E INGEGNERI : Struttura e architettura svolgono diversi ruoli, ma una è sempre stata parte dell’altra. “Per l’architetto la struttura è come l’avvocato per l’accusato : un male necessario”. La struttura è una delle principali fonti di discussione tra ingegneri e architetti. “.. deve considerarsi fortunato quel cliente il cui architetto capisce la struttura e il cui ingegnere strutturista apprezza l’estetica dell’architettura;”
• LA STRUTTURA E L’UOMO COMUNE : è per l’uomo che l’edificio viene costruito. Quest’ultimo dovrebbe essere il protagonista, ma viene raramente ascoltato e partecipa poco alle decisioni; anche se negli ultimi anni l’interesse del pubblico nei confronti dell’architettura è cresciuto.

• CHE COSA SONO? : Furono costruite in un arco di 2500 anni. Tra le 80 piramidi sopravvissute, 3 sono le principali : Cheope, Chefren e Micerino. Si tratta del più grande gruppo di monumenti costruito dall’uomo. Vennero costruite proprio perché gli antichi egizi erano ossessionati dalla morte ( il loro dio più importante era quello dell’aldilà, rappresentato dal benben, oggetto in pietra di forma conica chiamato RA ). La piramide era concepita come la trasfigurazione in pietra dell’aspirazione dell’uomo a diventare dio sole. 
• LA COSTRUZIONE DELLE PIRAMIDI : La grande piramide di Giza è stata costruita per Cheope ed ha un rivestimento enterno in calcare di tura ( 2,3 milioni di massi ). Ha una base quadrata di 230 m x 230 m , e i lati sono orientati sui 4 punti cardinali. Le facce laterali sono inclinate ad un angolo di 52°. Si presume che gli egizi conoscessero il rapporto tra il diametro e la circonferenza del cerchio  ( PI greco ). I massi che formano le piramidi sono di 3 diversi tipi: INTERNI ( rossastri di calcare del luogo ) , DELL’INVOLUCRO ESTERNO ( tagliati con accuratezza e tutti della stessa pietra ) e DI RIVESTIMENTO DI CALCARE DI TURA ( provenienti dalle acque dell’alto Egitto). Le piramidi furono costruite da squadre di specialisti. Due funzioni erano particolarmente importanti : il taglio delle pietre e il trasporto dei massi. Per quanto riguarda invece la preparazioe dell’area, il terreno veniva livellato ad una quota inferiore all’area circostante. Lo scopo delle piramidi era quello di nascondere le camere del Re. Il corridoio che portava alla camera del Re ( “ Grande galleria “ ) era lungo oltre 50 m. Una piramide contiene anche altre stanze più piccole tutte collegate. È importante precisare che ciascuna piramide veniva costruita attorno al sarcofago. 
• IL FINE SOCIALE DELLE PIRAMIDI : è stata costruita più di una piramide alla volta, e soprattutto, un faraone aveva più di una piramide a lui dedicata ( non tutte erano tombe ). Ci si chiede perché gli schiavi non si ribellarono, e la risposta è una sola : si sviluppò una sorta di religione di stato, che aveva lo scopo di unire tutti i popoli. Per esempio, i contadini erano desiderosi di prendere servizio in cambio dell’aiuto che traevano dai granai del faraone. 150.000 giovani volontari si offrirono per costruire la piramidi, che divennero un processo ininterrotto ( la costruzione doveva essere avviata prima che il faraone morisse ).
• LA MORTE DELLE PIRAMIDI : Si costruirono piramidi per 2500 anni, poi scomparvero gli operai specializzati e le cave di Tura furono abbandonate. Il faraone successivo a Chefren, per esempio, si fece costruire una tomba e non una piramide).  Nacque così i primi obelischi, composti da pietre impilate una sopra l’altra ( Obelisco monolitico : simbolo del dio sole Ra ). L’obelisco di San Pietro a Roma è del X secolo a.c. e proviene dall’Egitto.

Nel mondo reale il costruttore deve preoccuparsi della struttura , che sostiene tutti i carichi. Proprio per questo il primo compito dello strutturista è quello di determinare quali carichi agiscono sulla struttura.

• CARICHI STATICI : Un carico statico viene anche denominato CARICO PERMANENTE. La struttura è costituita da elementi pesanti che devono sostenere il proprio peso ( il proprio carico statico) . Per assicurarsi che una trave possa sostenere il proprio carico ( peso ), bisogna prima di tutto conoscerne le dimensioni.
• CARICHI ACCIDENTALI : Sono carichi che possono essere spostati nel tempo. Sono i carichi accidentali le persone, i mobili, i macchinari, ecc. Non è mai esattamente possibile stabilirne il peso esatto, per questo vengono chiamati “ accidentali”. Il ministero dei lavori pubblici da istruzioni su carichi e sovraccarichi. I carichi di esercizio sono i valori di riferimento. Es: Per un ambiente adibito ad abitazione si deve assumere come carico di esercizio il valore di 2,00 KN/mq.
• CARICHI DINAMICI : Sono carichi che cambiano valore rapidamente e persino bruscamente. Un esempio è la raffica di vento su un grattacielo ( si incurva leggermente ). Il movimento di un grattacielo può non essere visto a occhio nudo . I materiali strutturali non sono mai completamente rigidi, tutti gli edifici oscillano.
• CARICHI DA VENTO : L’importanza dell’azione del vento sugli edifici è aumentata con la crescita delle loro altezze ( la velocità del vento aumenta con l’altezza ). Le pressioni del vento agiscono orizzontalmente. È inoltre impossibile progettare un edificio senza tener conto degli edifici circostanti : Un caso noto è quello della nuova Hall del MIT di Cambridge, in cui produssero un tale aumento della velocità del vento a livello del suolo, che a volte divenne impossibile aprire le porte d’ingresso ( l’aria è un fluido e, se costretta ad attraversare un passaggio stretto, aumenta di velocità ).
• CARICHI SISMICI : In Italia esistono norme specifiche che indicano i valori e i modi con cui valutare l’azione sismica di un edificio. Sempre nel territorio italiano sono state individuate 4 zone principali : AD ALTA SISMICITà, A MEDIA SISMICITà, A BASSA SISMICITà E ASISMICHE. Le abitazioni del passato non sono costruite secondo precise norme, per questo quando ci sono terremoti, spesso ci sono vittime ( tristemente famosi i terremoti del Guatemala e di Pechino ). Le intensità di ciascun terremoto sono misurate con la scala Richter. Due sono le zone più soggette a tali fenomenti : L’Asia Minore, Himalaya e Indie orientali , e coste occidentali, orientali e settentrionali del Pacifico.
• CARICHI TERMICI E DI ASSESTAMENTO : Sono carichi causati da cambiamenti o da assestamenti giornalieri o stagionali nella temperatura dell’aria o da assestamenti del suolo di base della costruzione. Nei grattacieli la struttura viene posta all’esterno, perché è stato riconosciuto il suo valore estetico. Esempi sono un edificio in acciaio della John Hancock Insurance Company a Chicago e L’edifico in cemento del Columbia Broadcasting System di New York. A causa di variazioni termiche, le misure dei pilastri cambiano e quindi piegano le travi; l’unica soluzione è quella di incernierare gli elementi. Una soluzione potrebbe essere uno strumento meccanico, ma avrebbe un costo troppo elevato. La curvatura delle travi può essere causata anche dall’assestamento irregolare del suolo alla base dell’edificio. Fondamentale è la STRUTTURA DEL TERRENO.

• TRAZIONE E COMPRESSIONE : Tutti gli elementi strutturali di un edificio hanno la funzione di portare i carichi al suolo. La struttura svolge il suo compito grazie a trazione e compressione. La struttura a causa dei carichi subisce una deformazione. La trazione allunga i materiali, mentre la compressione accorcia i materiali.
• ELASTICITà E PLASTICITà : Un materiale si dice elastico quando dopo aver subito una deformazione torna alla sua forma d’origine. La maggior parte dei materiali strutturali è elastica. La scoperta dell’elasticità è attribuita a Hooke. Quando le deformazioni aumentano più in fretta dei carichi , la struttura rischia di cedere. I materiali fragili sono materiali che non possono essere usati per la struttura. Mentre l’Acciao è il materiale strutturale più resistente e si plastifica ad alte temperature. Il cemento invece, è un materiale isolante.
• FATTORI DI SICUREZZA : La resistenza di un materiale strutturale è misurata dal numero di Kg che ogni centimetro quadrato di materiale può sopportare prima che si spezzi.
• L’ACCIAIO : è il materiale più resistente e più economico. È una lega di ferro e di carbonio. È prodotto in Europa in 3 diversi tipi : FE 360, FE 430 e FE 510.
• IL CEMENTO ARMATO : è il materiale strutturale più interessante. Può assumere qualsiasi tipo di forma. È composto da sabbia, acqua , cemento e inerti. È soggetto al fenomeno di presa e indurimento. La sua resistenza dipende dal rapporto acuqa-cemento, cioè dalla quantità di acqua presente nell’impasto. Il più resistente fra i CLS ha una resistenza a trazione di 1/10 della resistenza a compressione. Questa scarsa resistenza a trazione è risolta inserendo tondini di acciaio nel calcestruzzo. Questa soluzione prende il nome di CEMENTO ARMATO, inventato in Francia verso la metà dell’Ottocento. Per migliorare le prestazioni del C.A. sono state inventate la PRECOMPRESSIONE e la POSTCOMPRESSIONE.
• LA PLASTICA : Venne scoperta nel XX secolo. Può essere prodotta con una resistenza pari a quella dell’acciaio. Uno dei tipi di plastica più utili è quella rinforzata da fibre di vetro. La plastica non è ancora stata utilizzata in campo strutturale per due motivi principali : qualsiasi tipo di plastica esistente è più deformabile rispetto ai materiali usati e soprattutto perché la plastica è costosa.

·       LE LEGGI DI NEWTON : Le leggi di Newton risolvono quasi tutti i problemi strutturali; Le leggi sulla statica regolano l’equilibrio che deve esistere tra tutte le forze applicate alla struttura.

·       EQUILIBRIO ALLA TRASLAZIONE : Sugli elementi strutturali agiscono due azioni fondamentali di trazione e di compressione; essi sono mantenuti in equilibrio da forze uguali e opposte che agiscono lungo l’asse centrale dell’elemento.

·       EQUILIBRIO ALLA ROTAZIONE : Per spiegarlo è necessario parlare della LEGGE DELLA LEVA : L’equilibrio esige uguali momenti flettenti che rappresentano i prodotti delle forze per i bracci di leva, che tendono a far ruotare un corpo in direzioni opposte. Il compito di una struttura è quello di garantire gli equilibri alla traslazione ed alla rotazione di un edificio sotto l’azione di qualsiasi tipo di azione o reazione a esso applicate ( in queste azioni è compreso il peso ).

·       L’AZIONE DELLE TRAVI : La stabilità di un edificio è garantita dall’equilibrio. Le travi sono elementi strutturali soggette a flessioni di curvatura; sono solitamente caricate rispetto alla loro asse longitudinale. In una trave, le fibre inferiori sono soggette a trazione, mentre le fibre superiori sono soggette a compressione; ecco perché si presentano fessurazioni alla base di travi fatte di materiali poco resistenti a trazione. Gli elementi strutturali hanno la specifica funzione di trasmettere i carichi al terreno attraverso le proprie fibre. I materiali più comunemente usati per le travi sono: ACCIAIO, ALLUMINIO, CEMENTO ARMATO e LEGNO. La rigidezza di una trave è misurata da una quantità della momento d’inerzia della sezione trasversale. Le travi più spesse sono più rigide di quelle sottili. Nelle strutture in acciaio, le travi sono collegate ai pilastri tramite bullonature o saldature; mentre nelle strutture in cemento, in una trave in c.a. la colata simultanea di CLS rende i pilastri monolitici con le travi. Le travi sono incastrate quando le estremità non possono ruotare. Le armature servono a tenere insieme il cemento. Mentre le staffe servono a collegare i ferri longitudinali superiori e inferiori.

·       SOLLECITAZIONE DI TAGLIO : Quando una trave a sbalzo è caricata alle estremità, tende a ruotare. Il vincolo deve esercitare una reazione verso l’alto uguale al carico, detta appunto SOLLECITAZIONE A TAGLIO ( combinazione tra trazione e compressione).

·       INSTABILITà : Lo svergolamento è uno dei fenomeni strutturali più gravi; si tratta dell’inflessione di un elemento verticale in compressione.

• L’EDIFICIO “HIGH-RISE” :  i cosiddetti “High-rise” sono gli edifici, solitamente a pianta quadrata, che oggi chiamiamo “ a torre”. Solitamente il piano terra è destinato ai servizi, mentre i piani superiori sono normalmente dedicati ad uffici o abitazioni. Gli High-rise hanno cambiato lo skyline di numerose città; tipico esempio è New York. I grattacieli rappresentano l traguardo di una delle aspirazioni dell’uomo.
• LA NASCITA D’UN GRATTACIELO : Il grattacielo viene prima di tutto ideato da un imprenditore immobiliare, dopodichè viene cercato il lotto più adatto in cui realizzarlo. Prima di iniziare la realizzazione, ci sono una serie di complicate questioni da risolvere. Una volta comprato il lotto, si contattano i primi tecnici. Viene scelto un architetto, che esprime le proprie idee riguardanti l’edificio, che poi sarà affiancato da una serie di professionisti indispensabili per la realizzazione dell’opera ( ingegnere strutturista,ecc.). Una volta terminati i lavori di scavo e fondazione, di può cominciare l’effettiva realizzazione del grattacielo. Oggi negli Stati Uniti, tutti gli edifici sono costruiti con il metodo FAST-TRACK. Con i disegni costruttivi alla mano, chi sovrintende all’esecuzione, dirige le diverse fasi del cantiere.
• LA STRUTTURA DEL GRATTACIELO : Il segreto della sua stabilità sta nella sua resistenza alle azioni laterali del vento, che aumentano man mano che l’edificio cresce in altezza. Nel 1883, l’ingegnere LeBaron Jenney, inventò il primo edificio con scheletro intermante in acciaio. Vent’anni dopo , invece, si costruì il primo edificio a torre in cemento armato. Per motivi di sicurezza e comfort, gli edifici devono esseere rigidi. Al fine di ottenere strutture e muri divisori più leggeri, si decise di separare la funzione di trasferimento dei carichi verticali a terra dalla funzione di resistenza laterale ai venti.  Questa soluzione creò una serie di edifici i cui scheletri esterni erano piuttosto flessibili, mentre il nucleo centrale fungeva da controventatura e conteneva ascensori e impianti vari.

·       ARCHI : Il tipo di ponte che meglio si adatta ad un sito, dipende da una serie di fattori. I cavi di un ponte sospeso sono caricati da un grande numero di pesi appesi a molte TRAVI DI SOSPENSIONE. Un arco non è altro che un cavo rovesciato. Poiché un arco è compresso in ogni punto, può essere costruito con materiali resistenti alla compressione, come pietra, mattoni e cemento armato. Si tratta di materiali naturali, ecco perché i nostri antenati costruirono ponti ad arco e tetti arcuati già 2500 anni fa.

·       I PONTI FERROVIARI : L’epoca delle costruzione dei ponti coincise con l’espansione delle ferrovie in Gran Bretagna e negli Stati Uniti. La struttura più usata nella costruzione ferroviaria per l’attraversamento di fiumi e valli fu quella a travatura reticolare. Le aste superiori vengono compresse, mentre le aste inferiori risultano tese.

·       PONTI IN CEMENTO ARMATO : Le travature reticolari hanno acquistato una nuova elegante espressione nei viadotti eretti in Europa, che consistono in piloni cavi in cemento armato sui quali corre un piano stradale composto di tubi rettangolati in c.a. o in cls precompresso prefabbricati sulle rive del fiume e inseriti in opera. La semplicità li rende opere di grande bellezza.

·       RETICOLI SPAZIALI :  Alcuni dei sistemi inventati per i ponti in acciaio o in cemente armato sono stati perciò adattati a soddisfare le esigenze di copertura di grandi spazi come le sale per congressi o esposizioni. Il reticolo spaziale venne realizzato da un ingegnere elettrico e diede vit a una serie di coperture che hanno il vantaggio della costruzione modulare, del facile assemblaggio, del risparmio e dell’impatto visivo.

• MESSAGGI SEMIOTICI : è facile dimostrare che si possono progettare edifici esteticamente soddisfacenti anche se le leggi strutturali siano totalmente o parzialmente ignorate. Inoltre, dobbiamo distinguere fra quegli edifici in cui la struttura è poco importante e quelli in cui la struttura è essenziale. Per esempio, una casa unifamiliare può essere costruita in modi e materiali svariati, mente un ponte ha forma e materiali determinati quasi totalmente da esigenze strutturali. Nel dibattito sull’estetica degli ultimi anni, è stato accettato da tutti i professionisti un nuovo punto di vista: un edificio contiene un messaggio semiotico. In architettura troviamo questo tipo di messaggi non verbali. Il messaggio è sempre profondamente innestato in una cultura. D’altro canto, negli edifici in cui la struttura è quasi esclusivamente determinata dalle leggi della natura, il messaggio è strettamente legato all’azione strutturale e contine e un proprio messaggio.
• MESSAGGIO SEMIOTICO E SCALA : La scala non sembra sbilanciare il messaggio semiotico delle grandi strutture costruite dall’uomo. Questo tipo di strutture sono particolarmente leggere e vengono spesso e volentieri descritte come “ eleganti” (messaggio di leggerezza)
• IL MESSAGGIO SEMIOTICO VARIANTE : Il messaggio semiotico è strettamente legato all’esperienza personale e all’esperienza della nostra specie, ma tra non molti anni verrà quasi sicuramente interpretato in modo diverso.