Come gli architetti usano la matematica (non è così complessa come pensi) – Quale progetto

L’architettura funziona con la matematica tanto quanto funziona con le arti. La matematica aiuta gli architetti a quantificare i loro progetti per aiutarli a mantenere le cose in prospettiva. Ci sono innumerevoli modi pratici di usare la matematica che aiutano gli architetti a progettare in modo più efficiente e più efficace.

Gli architetti usano la matematica per vari motivi, come determinare la fattibilità delle decisioni di progettazione, tenere traccia della logistica e tenere conto del costo dei loro progetti. La matematica può anche aiutare a guidare gli architetti nella progettazione quando si tratta di dimensionamento degli spazi, dimensionamento degli spazi e dimensionamento dei componenti.

Per saperne di più per imparare come gli architetti applicano la matematica nel loro campo. Andremo nei diversi aspetti dell’architettura che hanno bisogno di matematica di base e alcune equazioni di esempio che aiutano gli architetti a progettare.

Che tipo di matematica usano di solito gli architetti?

Gli architetti usano diversi tipi di matematica a seconda di ciò che stanno cercando. La maggior parte della matematica utilizzata in architettura è semplice. La difficoltà sta nel saper usare bene quella matematica e capire cosa ti dice.

Ad esempio, l’ottimizzazione della finitura di una piastrella in termini di efficienza dei costi richiederà un architetto per capire una configurazione delle piastrelle che utilizza la minor quantità di materiale. Ciò comporta l’applicazione di un problema matematico che consiste nell’utilizzare la minor quantità di forme, diciamo quadrati, per adattarsi a una forma geometrica specifica.

Di seguito sono riportati i diversi tipi di matematica che gli architetti devono utilizzare quando progettano e progettano edifici.

	Matematica utilizzata in architettura
Algebra	Gli architetti usano l’algebra per calcolare molte cose per i diversi componenti. Che si tratti di trovare il peso di un oggetto, trovare l’area del pavimento rimanente, ecc.
Geometria	Essere esperti nel trovare le aree di forme geometriche e motivi geometrici aiuta gli architetti a quantificare le loro planimetrie.
Trigonometria	Gli architetti devono manipolare gli angoli durante un progetto, in particolare per le parti inclinate come tetti, pavimenti, scale, ecc.
Concetti	Concetti come la sezione aurea e la sequenza di fibonacci aiutano a guidare gli architetti nella creazione di progetti.
Calcolo	Il calcolo non è spesso utilizzato dagli architetti, considerando che le sue applicazioni sono solitamente utilizzate dagli ingegneri per calcolare strutturali e perdite di calore. Il calcolo è utile per il calcolo per l’utilizzo di materiali per forme complesse.
Logic	Gli architetti usano la logica matematica quando progettano per cose come l’efficienza. Logic aiuta gli architetti a ottimizzare la loro decisione in base all’uso e all’applicazione sapienti dei dati che hanno a disposizione.

Come accennato in precedenza, il tipo di matematica utilizzato dipenderà dall’architetto. In generale, la matematica aiuta gli architetti a capire il dimensionamento ottimale degli spazi e il dimensionamento ottimale dei diversi componenti dell’edificio.

Non è necessario essere particolarmente bravi in matematica per diventare un grande architetto; tuttavia, dovrai fare bene la matematica di base (livello di scuola superiore).

Esempi di architetti che usano la matematica

Gli architetti usano la matematica per le aree del pavimento

Gli architetti spesso calcolano per la superficie di una stanza. Ottenere le dimensioni di una stanza è abbastanza semplice, il più delle volte, è semplicemente moltiplicando lunghezza x larghezza a meno che l’architetto non stia lavorando con forme irregolari.

La parte che richiede uno sforzo maggiore è calcolare le cose di cui ha bisogno l’area del pavimento. Ad esempio, se si dovesse avere una superficie di, diciamo 10 mq, quanto di quell’area dovrebbe essere open space, quanto dovrebbero occupare i mobili, quanto dovrebbero occupare gli infissi, ecc.

Gli architetti possono utilizzare diverse formule e moltiplicatori per determinare la ripartizione necessaria di una superficie che di solito dipende dalla funzione di quello spazio.

Ad esempio, una tipica camera da letto potrebbe essere di circa 6×4 metri, dandoci una superficie di 24 mq. Un letto standard avrebbe preso circa 2 mq, un armadio normale sarebbe di circa 0.5mq, l’oscillazione di una porta tipica occupa già circa 1 mq, e un architetto sa che le persone hanno bisogno di almeno uno spazio di 0,5 m di margine per poter passare comodamente attraverso una stanza, ecc.

Il punto qui è che l’architetto sa già in genere quanto spazio prenderanno gli oggetti all’interno di una camera da letto, in base a standard e calcoli.

La sfida dell’architetto è lavorare con queste informazioni e progettare la camera da letto in modo tale da massimizzare il suo utilizzo utilizzando la minor quantità di spazio. È qui che entrano in gioco il layout spaziale e l’orientamento.

Gli architetti usano la matematica per gli strutturali

Gli architetti non sono responsabili dei calcoli strutturali per un edificio, questo è il lavoro dell’ingegnere. Invece, gli architetti possono stimare e fare alcuni calcoli generali per sapere se il loro design previsto può gestire il peso di un edificio.

Il calcolo per strutture comporta due fattori principali che sono:

1. Sapere dove stanno andando le forze

Le forze in un edificio possono andare in più direzioni in base al posizionamento e alla posizione del peso del componente. Ad esempio, una lastra estrude una forza verso il basso su una colonna sottostante, ma estrude una forza verso l’alto su una colonna sopra.

Un architetto deve avere un’idea generale di come queste forze si muovono in un edificio e dell’interazione delle forze. I guasti strutturali sono solitamente causati da una mancanza di supporto, che causa una quantità eccessiva di forza per andare in un’area.

1. Sapere quanto sono forti le forze

Per determinare la forza di una forza viene dalla semplice equazione dell’accelerazione di massa x(la gravità è spesso usata). L’edilizia etichetta le forze utilizzando il peso dell’oggetto.

Un architetto sa quanto siano forti le forze in base al peso del materiale utilizzato, per unità, e quanto sia grande il componente. Quindi, se c’è una lastra di cemento 10×10, un architetto può stimare approssimativamente quanto pesa e quanto supporto avrebbe bisogno di quella lastra.

Gli architetti possono utilizzare questi due punti principali per determinare se l’edificio può portare se stesso, tuttavia, architetti e ingegneri devono ancora considerare altre forze provenienti da infissi, mobili, ambiente e attività umana.

Il codice di costruzione di un paese di solito dispone di moltiplicatori impostati che forniscono ad architetti e ingegneri il minimo indispensabile supporto strutturale necessario per rendere un edificio sicuro.

Questi moltiplicatori si basano su due fattori che sono chiamati carico morto e carico vivo. Il carico morto è le forze che non si muovono, generalmente energia potenziale, mentre i carichi vivi sono le forze che sono in movimento, generalmente energia cinetica.

Ad esempio, si dispone di una lastra da pavimento 10×10 che verrà utilizzata come ripostiglio. Il carico dal vivo avrà solo un piccolo moltiplicatore mentre il carico morto avrà uno più grande.

Ciò aggiunge una dimensione completamente nuova per il design perché gli architetti dovranno distribuire correttamente i loro spazi per garantire che non solo una parte dell’edificio riceva la maggior parte dei carichi, oltre a contribuire a posizionare in modo efficiente i supporti strutturali necessari per gli spazi.

Gli architetti usano la matematica per i costi

Gli architetti usano anche la matematica per aiutarli a stimare quanto costerà una decisione di progettazione. Allo stesso modo in cui gli architetti calcolano per gli strutturali, usare un’unità e assegnare un peso a quel costo unitario è quasi lo stesso.

Il costo si riduce a tre punti principali, che sono:

1. Conoscere il prezzo per unità.

Per spiegare meglio questo usiamo questo esempio. Si dispone di una lastra di cemento 10x10m, supponiamo che la lastra costa circa 8 80 per metro quadrato, e si desidera aggiungere una finitura di piastrelle che in genere va per circa $10 per metro quadrato. Questo si riduce a circa $900 (esclusi i costi del lavoro) per avere una lastra da pavimento 10×10 costruita e finita.

Questo è uno dei modi di base che gli architetti stimano quanto il loro design costerebbe. Il costo è sempre ridotto a un’unità (mq o sq ft) e quindi a un’unità viene assegnato un prezzo per costruirlo completamente.

1. Sapere quante unità utilizzerai

La matematica per ottenere una quotazione dei costi può essere semplice, ma creare quella quotazione richiede anche un lavoro pesante. La parte che rende sapere quante unità verranno utilizzate diventa difficile quando si lavora con più stanze, più piani e ognuno di essi ha le proprie esigenze. Ciò che fanno gli architetti è stabilire uno standard utilizzando misure ideali e assegnando materiali a determinati spazi per essere in grado di progettare in modo più efficiente.

Ecco perché la standardizzazione è essenziale nell’edilizia. La standardizzazione aiuta davvero a rendere tutti gli aspetti di un edificio più facile da pianificare e più facile da eseguire. Invece di avere un architetto tenere traccia di avere materiali diversi per stanza, possono invece impostare uno standard e ripeterlo in modo coerente in tutto un disegno.

Ad esempio, un grande hotel avrà almeno 1000 camere all’interno. Sarebbe irrealistico per l’architetto stimare il costo per costruire 1000 camere uno per uno. Invece, possono sviluppare una buona stima e risparmiare tempo utilizzando un design e una specifica standardizzati dei materiali.

Gli architetti stimano solo quanto costerebbe il loro progetto, ma i costi reali verranno da una citazione dell’appaltatore. Gli appaltatori basano le loro quotazioni sulle specifiche fornite dall’architetto e fanno i calcoli in base al prezzo che i loro singoli fornitori di materiali possono dare. In entrambi i casi, la stima dei costi è un’abilità essenziale che un architetto dovrebbe avere per garantire che il loro design sia ben all’interno del budget del cliente.

Gli architetti usano la matematica per la logistica

Gli appaltatori sono solitamente quelli che si occupano delle esigenze logistiche di un progetto per tutta la sua durata. Tuttavia, gli architetti devono anche avere il loro tracker logistico per gli spazi.

Gli architetti spesso tengono un elenco di cose in un edificio. Ciò include tenere traccia di quanto spazio viene utilizzato, quante volte viene utilizzato e tenere traccia dell’altro numero, ad esempio il numero di utenti per quello spazio e il numero di volte che gli utenti lo utilizzeranno molto probabilmente durante il giorno, ecc.

Questo tipo di raccolta di dati e informazioni consente all’architetto di capire di cosa ha bisogno l’edificio per funzionare correttamente e viene anche utilizzato per prendere le proprie decisioni di progettazione.

Gli architetti usano la matematica per la pianificazione

I piani di disegno richiedono anche agli architetti di utilizzare alcune forme di matematica di base. Calcolo per aree di pavimento, altezze,quote, arredi, ecc. avrà un architetto costantemente aggiungendo e sottraendo misure. Questo potrebbe non sembrare un grosso problema, ma devi ricordare quanti piani ogni architetto deve fare per un progetto e quante volte devono cambiare costantemente quei piani.

Ad esempio, se le misure di un’apertura della finestra sono di circa 1×1,5 metri e il davanzale della finestra ha 500 mm, quanto margine di manovra è lasciato sotto per aggiungere mobili? Se un bancone della cucina ha una profondità di 300 mm, il suo armadio sottostante sarà in grado di supportare le linee del gas, i tubi dell’acqua, i tubi delle acque reflue e fungere da vano portaoggetti?

Gli architetti memorizzano diverse parti di un edificio e le incrociano costantemente per sapere se funzionerà in un progetto. I cambiamenti nelle dimensioni risuoneranno in tutto lo spazio che richiede all’architetto di compensare le modifiche apportate.

Nota: Gli architetti non sono interior designer, ma includono un modello di mobili durante il processo di progettazione per garantire che ci sia abbastanza spazio per mobili, infissi ed elettrodomestici per funzionare correttamente.

Infine, gli architetti lasciano quasi sempre un po ‘di spazio usato come indennità, il che significa un po’ di spazio in più. È una regola generale che avere un po ‘ più di spazio è sempre meglio che non averne abbastanza, quindi gli architetti aggiungono circa 100-200mm(a seconda di ciò che necessita di indennità) per garantire che lo spazio possa funzionare con più usi.

Gli architetti usano la matematica per il codice di costruzione

I codici di costruzione avranno sempre impostato misure, dimensioni, percentuali e rapporti che devono essere seguiti. Gli architetti devono calcolare gli aspetti dei loro progetti per vedere se si adatta alle disposizioni contenute nel loro codice di costruzione locale.

Queste misurazioni possono essere per la progettazione o gli aspetti tecnici dell’edificio. Un esempio tipico è conoscere la distanza che l’utente deve percorrere per accedere a un’uscita antincendio o se le scale sono le dimensioni appropriate per un’uscita antincendio.

Gli architetti devono ri-misurare e calcolare se i loro disegni sono conformi agli standard del codice di costruzione. Per accelerare il processo, la maggior parte degli architetti ha già memorizzato alcune equazioni e rapporti che possono essere utilizzati per garantire che i loro progetti siano già all’interno degli standard.

Per esempio, le misure di un aumento e battistrada di una scala di solito aggiungere fino a 450mm, o misure di una colonna regolare vanno da 0,2 mq a 0,4 mq. Poiché l’architetto conosce già i limiti e gli standard, gli unici calcoli necessari sono per scopi di revisione piuttosto che di revisione che consente di risparmiare un sacco di tempo e fatica.

Quando si tratta di conformarsi al codice di costruzione, gli architetti hanno già le equazioni necessarie memorizzate e incrociate con il design.

Gli architetti usano la matematica per la topografia

La topografia è usata per descrivere la composizione generale di un paesaggio. La topografia comprende le diverse pendenze, depressioni, ecc., di altre morfologie, ed è essenziale per la pianificazione urbana e la pianificazione architettonica.

Un ingegnere geodetico di solito misura la topografia di una proprietà, ma gli architetti usano anche la topografia per assisterli nel prendere decisioni di progettazione. La pendenza generale di un lotto è calcolata come Aumento / Corsa x 100.

Ad esempio, un lotto lungo 10 metri inizia con un’altezza di 5 m e termina con 3 m(dislivello di 2 metri). Ciò significherebbe che il lotto ha una pendenza del 20%, che è piuttosto ripida, e molto probabilmente, gli appaltatori possono sviluppare solo una piccola struttura residenziale su un lotto con quel tipo di pendenza.

Questo potrebbe non sembrare così importante, ma agli architetti piace lavorare con i numeri che ottengono in base alla topografia per considerare quante modifiche al paesaggio del sito saranno necessarie per supportare una casa.

Questo processo comporta il lavoro con l’ingegnere geodetico per sviluppare come i lavoratori possono ridistribuire il terreno per contribuire a ridurre la pendenza di un sito. L’architetto aiuta a calcolare come e dove il posto migliore è quello di lasciare qualche terreno inclinato per promuovere il drenaggio naturale all’interno del sito.

Gli architetti usano la matematica per la progettazione

Gli architetti possono anche usare i principi matematici quando si tratta di creare progetti. Concetti come il Rapporto aureo o la sequenza di Fibonacci sono usati come principio di progettazione.

La logica alla base di questo è che questi principi matematici aiutano a mantenere le forme esteticamente gradevoli. Questi rapporti sono stati utilizzati anche nell’arte e possono essere trovati anche nel mondo naturale.

Il form finding, che include il corretto dimensionamento e la proporzione dei componenti di un edificio, è una grande parte del design dell’architettura. La maggior parte del tempo, la proporzione e la scala sono utilizzati su elevazioni piuttosto che planimetrie poiché gli edifici non sono mai visti attraverso la vista in pianta dagli utenti.

Anche la proporzione e la scala rispetto alle persone sono significative per gli architetti. L’altezza media è di solito impostata su 1,7 m, mentre la tolleranza data per la larghezza è di solito 0,5 m o superiore a seconda del numero di utenti per quello spazio.

Gli architetti usano la matematica per lavorare con la scala

Saper usare la scala richiede anche un uso primario dell’algebra. La scala viene utilizzata per rappresentare le dimensioni degli oggetti all’interno di un disegno l’uno all’altro come se fossero stati costruiti. Se un oggetto misura 1 metro di lunghezza e la scala utilizzata è 1: 100, sarebbe rappresentato come una linea di 1 cm all’interno di un disegno.

Gli architetti devono cambiare costantemente le scale a seconda di ciò che vogliono mostrare ai loro clienti. La maggior parte dei software di architettura può ridimensionare rapidamente i disegni, ma è anche utile per gli architetti leggere e immaginare disegni in scala come se fossero stati costruiti.

La scala usuale utilizzata nell’industria varia da 1: 100 a 1:500 a seconda del tipo di disegno utilizzato. Diverse scale per lo stesso disegno sono utilizzati anche a seconda di ciò che l’architetto vuole mostrare al cliente. Ad esempio, se un architetto volesse mostrare a un cliente gli spazi di una planimetria per una casa, utilizzerebbe in genere una scala 1:100. Se un architetto vuole mostrare le camere specifiche e il loro layout di mobili, un 1:la scala 50 può esprimere meglio il design.

Gli architetti usano la matematica per l’illuminazione

Gli architetti usano anche la matematica per aiutarli a quantificare la quantità di luce che lo spazio riceve. Questo aspetto progettuale può sembrare abbastanza avanzato, ma le scuole di architettura di solito insegnano ai loro studenti come sapere quali luci utilizzare per quale scopo.

Gli architetti sanno calcolare la luminosità di una sorgente luminosa e usarla come base per i loro piani di illuminazione, come si vede nei piani del soffitto riflesso. Molto probabilmente, l’ingegnere elettrico sarà responsabile dei calcoli effettivi. Tuttavia, gli architetti hanno anche bisogno di una buona stima per determinare il modo migliore per andare avanti.

Questo è importante per garantire che lo spazio ottiene la giusta quantità di luce per il suo uso previsto. Avere troppa luminosità fa sentire una stanza troppo attiva, mentre avere troppa poca luminosità potrebbe far sentire uno spazio troppo inattivo. Un sistema di illuminazione ben progettato dovrebbe aggiungere atmosfera allo spazio.

Gli architetti usano la matematica per l’impianto idraulico

Gli architetti devono avere una buona idea se il loro design funziona bene con un sistema idraulico. La matematica utilizzata qui si basa sulle distanze che l’acqua deve percorrere per raggiungere un dispositivo o andare verso un sistema fognario.

Un idraulico maestro sarà quello incaricato di controllare la pressione dell’acqua e la pressione dell’aria all’interno del sistema. Ancora, un architetto dovrebbe anche avere un’idea generale di calcolo per questo per contribuire a rendere il flusso di lavoro più agevole.

Un esempio di ciò è l’architetto che assegna in modo ottimale le posizioni degli impianti idraulici riguardanti la fonte d’acqua e il sistema fognario più vicino. Per questo, un architetto deve considerare come viaggia l’acqua e se le forze dalla gravità, dalla pendenza del pendio, sono sufficienti.

Gli architetti usano la matematica per l’acustica

Gli architetti calcolano anche come il suono viaggia all’interno di uno spazio in base alla forma della forma delle pareti, al volume della stanza e alle condizioni attuali all’interno di una stanza.

Il tipo di matematica utilizzato per l’acustica è piuttosto complesso rispetto alle altre istanze menzionate in questo articolo. L’acustica richiede al progettista di essere esperto in come funzionano le onde sonore, come le onde interagiscono con gli oggetti e determinano quanto bene le onde possono viaggiare all’interno dello spazio.

Le formule utilizzate spesso tengono conto della temperatura media della stanza, della quantità di suono che il materiale può assorbire, del tempo di riverbero(il tempo necessario per indebolire/sbiadire il suono)

Software architettonico e perché aiuta

Software architettonico riduce drasticamente il numero di calcoli che un architetto deve fare per i loro progetti. Gli sviluppatori di questi programmi sanno già che tipo di matematica viene ripetutamente eseguita durante un processo di progettazione e conoscono le misurazioni degli oggetti seguendo gli standard del settore.

I programmi architettonici sono solitamente in grado di eseguire simulazioni che forniscono i dati necessari affinché un architetto apporti le modifiche appropriate al progetto. Alcuni programmi architettonici impediscono persino agli utenti di eseguire progetti errati/impossibili e informano immediatamente l’utente se ciò che stanno facendo è sbagliato.

Per riassumere tutto, il software architettonico riduce drasticamente la quantità di matematica che un architetto deve fare rispetto ai disegni manuali.

Conclusione

In conclusione, gli architetti devono utilizzare costantemente la matematica per diversi aspetti del loro design. Usano la matematica per aiutarli a determinare se i loro piani sono progettati in modo efficiente, esteticamente e logicamente per supportare meglio la funzione dell’edificio nel suo complesso.

La matematica utilizzata in architettura è piuttosto elementare rispetto alla matematica utilizzata in altre professioni. Gli architetti devono concentrarsi sull’applicazione dei dati forniti loro dai loro calcoli per ottimizzare ulteriormente il design. È qui che entra in gioco la creatività architettonica e dove gli architetti possono utilizzare la loro esperienza.

Gli architetti devono sapere se il loro numero corrisponde alle esigenze di un edificio. Lo fanno memorizzando gli standard dell’edificio e sviluppando una comprensione più profonda di ciò che è necessario affinché lo spazio sia utilizzabile.