Welcome to Olivo Santa Barbara

L’Olivo Santa Barbara is a blog about cultural similarities and differences between Italy and the United States, with some emphasis on Santa Barbara, California.  The blog addresses history, travel, film, music, art, food, and people and animals.  Following an introduction in English, you can choose to read each post in Italian or English.  Comments are welcome, as are ideas for future posts.

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Le Cupole del Rinascimento italiano

Il Duomo fiorentino di Filippo Brunelleschi oltre ad essere una meraviglia, è anche un mistero dell’ingegneria da oltre 500 anni. Ma come il maestro orafo e scultore creò la più grande cupola in muratura esistente? È un’opera ingegneristica mai vista nell’antichità. Brunelleschi non ha lasciato disegni o appunti di costruzione per spiegare come il famoso Duomo, parte della Cattedrale di Santa Maria del Fiore, fosse autoportante e costruito senza l’uso di armature (un sistema di supporti) e casseforme.

I ricercatori dell’Università di Bergamo in Italia e dell’Università di Princeton negli Stati Uniti hanno collaborato a uno studio che ha rivelato le tecniche ingegneristiche alla base delle cupole in muratura autoportanti inerenti del Rinascimento italiano. I loro risultati sono stati pubblicati nel numero di luglio 2020 di Engineering Structures. Il loro studio è il primo a dimostrare quantitativamente la fisica al lavoro e a spiegare le forze che hanno permesso la costruzione di tali strutture senza le casseforme tipicamente richieste per la costruzione moderna. I ricercatori si sono posti due domande significative: come furono costruite queste grandi e belle strutture senza l’uso di strutture temporanee per sostenere tutta la costruzione? Cosa possiamo imparare e cosa possiamo usare oggi?

I ricercatori non hanno potuto studiare il Duomo di Firenze o qualsiasi altro intonacato.  Per risolvere il mistero, hanno studiato la cupola di Santa Maria, a Ciel d’Oro, a Montefiascone (Viterbo, Lazio) e una delle cupole laterali di San Pietro, costruita da Antonio Sangallo il Giovane. Poiché queste cupole non erano intonacate, mostravano la disposizione dei mattoni. L’analisi dettagliata del computer condotta dai ricercatori ha tenuto conto del ruolo di ogni singolo mattone. La loro analisi ha mostrato che il disegno geometrico dei mattoni era il perno nel rendere la struttura autoportante. Il motivo a spina di pesce ha generato una curva a spirale dall’equilibrio perfetto. Come ha affermato Attilio Pizzigoni, professore all’Università di Bergamo e uno degli autori dello studio, “abbiamo visto che ogni mattone incide sull’equilibrio e la resistenza della cupola”.

Le cupole di queste chiese sono state costruite con una doppia elica di sostegno che distribuisce ed equalizza il peso e la spinta all’interno della struttura. Questo sistema a spina di pesce è chiamato doppio loxodrome, che fu utilizzato, dopo il Brunelleschi, dai maestri del Sangallo in tutta Italia, inclusa la Basilica di San Pietro in Vaticano. Erano un’evoluzione dell’originale struttura a singolo loxodromo del Brunelleschi. Sebbene la fisica delle strutture sia ora compresa, le origini della tecnica rimangono un mistero. Alcuni ricercatori attribuiscono la tecnica a un’influenza delle cupole arabe e bizantine. Altri lo considerano una derivazione della tecnica romana chiamata opus spicatum, in cui i mattoni venivano posati saldamente a spina di pesce senza richiedere molta malta. Questo modello era comunemente usato negli antichi schienali romani e medievali nei focolari di pietra per prevenire la corrosione della malta di calce che si verifica per esposizione al calore e alle fiamme.

Rimane un mistero anche il motivo per cui il metodo loxodrome non è stato utilizzato dopo il XVI secolo. Ma i ricercatori sperano di resuscitare queste tecniche dimenticate. Credono che il loro studio potrebbe avere applicazioni pratiche per lo sviluppo di tecniche di costruzione che impiegano droni, aerei e robot. L’uso di macchine senza pilota per l’edilizia aumenterebbe la sicurezza dei lavoratori, oltre a migliorare la velocità di costruzione e ridurre i costi di costruzione. Ci sono anche vantaggi ambientali: il settore delle costruzioni è uno dei più dispendiosi. L’uso di tecniche di drone per la costruzione di tetti di grandi dimensioni che sono autoportanti e non richiedono puntellature o casseforme creerebbe molto meno rifiuti da costruzione. I sistemi del Brunelleschi e dei Maestri Sangallo, conclude Pizzigoni, possono essere applicati in modo che “anche un robot possa costruire una cupola in questo modo … che è quello che stanno già facendo in America … facendo cupole con mattoni di vetro”.

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Italian Renaissance Domes

Filippo Brunelleschi’s Florentine Duomo has been an engineering marvel and mystery for more than 500 years.  How did the master goldsmith and sculptor create the largest masonry dome in existence?  It is an engineering feat that has not been accomplished since antiquity.  Brunelleschi did not leave behind drawings or construction notes to explain how the famous Duomo, part of the Cathedral of Santa Maria del Fiore, was self-supporting and constructed without the use of shoring (a system of supports) or formwork.

Researchers at Princeton University in the United States and at the University of Bergamo in Italy collaborated on a study that revealed the engineering techniques behind self-supporting masonry domes inherent to the Italian Renaissance.  Their findings were published in the July 2020 issue of Engineering Structures.  Their study is the first to quantitatively prove the physics at work and to explain the forces that allowed such structures to be built without the formwork typically required for modern construction.  The researchers posed two significant questions:  How were these large and beautiful structures built without the use of temporary structures to hold them up during construction?  What can we learn and use today?

The researchers could not study the Duomo in Florence or any others that were plastered over.  To help solve the mystery, they studied the dome of Santa Maria, in Ciel d’Oro, in Montefiascone (Viterbo, Lazio) and one of the side domes of San Pietro, built by Antonio Sangallo the Younger. These domes were not plastered and therefore showed the arrangement of the bricks.  The detailed computer analysis conducted by the researchers accounted for the role of each individual brick.  Their analysis showed that the geometric pattern of bricks was the lynchpin in making the structure self-supporting.  The herringbone pattern generated a spiral curve with perfect balance.  As Attilio Pizzigoni, a professor at the University of Bergamo and one of the authors of the study, said, “We have seen that each brick affects the balance and resistance of the dome”.

The domes of these churches were constructed with a double-helix of support that distributes and equalizes weight and thrust within the structure.  This herringbone system is called a double loxodrome, which was used after Brunelleschi by the Sangallo masters throughout Italy, including in St. Peter’s Basilica in the Vatican.  They were an evolution on Brunelleschi’s original single loxodrome structure.  While the physics of the structures is now understood, the origins of the technique remain a mystery.  Some researchers attribute the technique to an influence from Arab and Byzantine domes.  Others regard it as a derivation of the Roman technique called opus spicatum, in which bricks were tightly laid in a herringbone pattern without requiring much mortar.  This pattern was commonly used in ancient Roman and medieval fire backs in stone hearths to prevent corrosion of lime mortar that occurs from exposure to heat and flames.

What also remains a mystery is why the loxodrome method was not used after the 16th century.  But the researchers hope to resurrect these forgotten techniques.  They believe their study could have practical applications for developing construction techniques deploying aerial drones and robots.  Using unmanned machines for construction would increase worker safety, as well as enhance construction speed and reduce building costs.  There are also environmental benefits:  The construction industry is one of the most wasteful ones.  Using drone techniques for building large span roofs that are self-supporting and require no shoring or formwork would create a lot less construction waste.  The systems of Brunelleschi and the Sangallo Masters, concludes Pizzigoni, can be applied so that “even a robot can build a dome in this way…which is what they are already doing in America…making domes with glass bricks.”

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Cicerone

Marco Tullio Cicerone (106-43 a.C.) fu statista, avvocato, studioso, oratore e politico romano. La sua influenza sulla lingua latina fu immensa: scrisse più di tre quarti della letteratura latina sopravvissuta. La scoperta da parte di Petrarca nel 1345 delle epistole di Cicerone è spesso ritenuta essere di grande rilevanza per il Rinascimento del XV secolo. A causa della sua padronanza della prosa latina, a volte si usa la parola “Cicerone” non per identificare un uomo, ma per nominare le capacità di qualcuno nell’eloquenza stessa.

Sebbene fosse esperto in molti campi, Cicerone riteneva  la sua carriera politica il suo risultato più importante. Tanto che arrivò persino ad ispirare i padri fondatori degli Stati Uniti e i rivoluzionari della rivoluzione francese. John Adams disse: “Tutte le età del mondo non produssero uno statista e un filosofo più forti di Cicerone”.  Thomas Jefferson riteneva Cicerone così importante che basò la bozza della Dichiarazione di indipendenza e modellò la comprensione americana del “buon senso” base per il diritto di rivoluzione, sulle idee di Cicerone.

Nel suo libro del 2001, “Cicero: The Life and Times of Rome’s Greatest Politician”, Anthony Everitt scrive che nessuno ha influenzato i padri fondatori più dello statista romano Cicerone:

“Quasi duemila anni dopo il suo tempo, Cicerone è divenuto un inconsapevole architetto di costituzioni che ancora governano le nostre vite. Per i padri fondatori degli Stati Uniti e le loro controparti politiche in Gran Bretagna, gli scritti di Cicerone furono il fondamento della loro educazione. Il primo libro di John Adams e il possesso più orgoglioso erano gli scritti di Cicerone.

“Cicerone scrisse di come dovrebbe essere organizzato uno stato e i responsabili delle decisioni del diciottesimo secolo lessero e assimilarono ciò che aveva da dire. La sua grande idea, che pubblicizzava instancabilmente, era quella di una costituzione mista o equilibrata. Favoriva non la monarchia, né l’oligarchia, né la democrazia, ma una combinazione di tutte e tre. Il suo modello era la stessa Roma, ma migliorata. Il suo esecutivo aveva poteri quasi reali. Fu frenato in parte dall’uso diffuso dei veti e in parte da un Senato, dominato da grandi famiglie politiche. I politici erano eletti dal popolo.

“Questo modello non è molto distante dalla costituzione originale degli Stati Uniti con l’attento equilibrio tra l’esecutivo e il legislativo, e i vincoli, ora in gran parte svaniti, che erano imposti alla democrazia pura senza freni”. I padri fondatori dell’America furono attenti ad evitare di costruire la Costituzione come una democrazia diretta, poiché erano preoccupati che la democrazia diretta sarebbe stata equivalente al governo della massa. Invece, i cittadini di ogni stato votarono per gli elettori, che a loro volta votarono il presidente. I senatori furono selezionati dalle legislature statali e i membri della Camera dei rappresentanti furono eletti direttamente.

Molti aspetti del modello originale sono cambiati nel tempo. Adesso è un buon momento per rivisitare la filosofia politica di Cicerone non solo per difendere la nostra forma di democrazia ma anche per migliorarla… cioè per riequilibrare i poteri del nostro governo e per cambiare la struttura del collegio elettorale.

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