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Nasce a Firenze nel 1377 Filippo Lippi, figlio di ser Brunellesco, notaio della Repubblica. Il suo maestro fu l'orafo Leonardo di Matteo Ducci. Per diventare apprendista dovette dimostrare di possedere una buona conoscenza delle lettere e delle scienze. Il giovane Brunelleschi aveva una grande vastità di interessi che andavano dalla matematica e la scienza alle belle lettere. Queste caratteristiche intellettuali aggiunte ad una eccezionale forza morale, l'interesse per i problemi teorici e per quelli pratici, lo studio diretto della natura e dei modelli dell'antichità classica, si riflettono già nelle prime opere dell'artista, che inizia la sua carriera come scultore. Dopo l'insuccesso del concorso per le porte del Battistero, muta indirizzo. A partire dal 1402 concentrò prevalentemente i suoi interessi sull'architettura. Ciò che doveva fare dell'artista l'inventore di una nuova architettura fu la fruttifera convergenza di tre elementi: la passione per l'antichità classica, il pensiero geometrico e matematico, l'attitudine per la ricerca.
L'amore per l'antico, proprio dell'umanesimo, si era esaltato in Brunelleschi durante i suoi viaggi di studio a Roma, compiuti nell'età giovanile. A Roma B. passò lunghi periodi non solo a rilevare piante e sezioni, a disegnare capitelli e frontoni, cornici e balaustre, modanature e transenne, ma anche ad indagare sulle leggi statiche e sui principi costruttivi applicati dai romani, sulle qualità e l'apparecchiatura dei materiali, e a confrontare le soluzioni strutturali delle terme, dei teatri e delle basiliche con quelle delle cattedrali medioevali. Il rapporto con l'antico, che nell'umanesimo non fu mai di natura imitativa, veniva posto anche da B. architetto in termini di appropriazione di metodi e di valori.
Sviluppa, attraverso ricerche sperimentali, lo studio sulla prospettiva geometrica. Nel 1422 incontra Masaccio ancora ventunenne e influenza profondamente il pittore.
La prospettiva, cioè la rappresentazione dello spazio su una superficie, era stata affrontata dalla trattatistica antica come un problema di ottica e aveva avuto un carattere matematico e geometrico nell'antichità classica e uno spiccatamente psicofisiologico nel Medio Evo; ma fino al rinascimento nessun trattatista l'aveva applicata alla rappresentazione estetica. Per tutto il trecento il raccorciamento fu empirico. La pratica era di ridurre di un terzo ogni striscia di pavimento rispetto alla precedente. Brunelleschi si pose il problema più complesso e scientifico di trovare principi di rappresentazione che consentissero la formazione di un'immagine corrispondente oggettivamente alla realtà osservata da un determinato punto di vista, e metodi che fissassero il rapporto tra l'oggetto e l'immagine in modo univoco. Le sperimentazioni Brunelleschiane furono, più che un semplice mezzo di rappresentazione, una conquista dello spirito e uno stimolo alla creatività.
Nel 1421 veniva eletto Gonfaloniere di Giustizia Giovanni de' Medici. Il nuovo Gonfaloniere conquistò le simpatie del popolo intraprendendo una politica di opere pubbliche e assistenziali volte a dotare le città di attrezzature civili che si affiancassero a quelle religiose per sopperire alle nuove esigenze sociali. Nel programma edilizio venne compresa la costruzione dell'Ospedale degli Innocenti. Occupa un lato di una piazza; ma una piazza non è una scatola, è uno spazio aperto e frequentato, non si può chiuderla tra quattro pareti-saracinesche. La facciata di un edificio che ne formi un lato appartiene ugualmente all'edificio e alla piazza, deve mettere in relazione e in proporzione un volume pieno e uno vuoto. B. Pensa alle piazze antiche, porticate; pensa alla funzione urbana e sociale delle logge trecentesche fiorentine, concepite quasi come il simbolo stesso della città, coi suoi spazi comunitari a misura d'uomo. Progetta una facciata porticata o a loggia: una superficie in cui si inscriva una profondità, un piano in cui il volume pieno dell'edificio e il volume vuoto della piazza si compenetrino e si definiscano l'uno in rapporto all' altro «per comparatione», proporzionalmente. La proporzione tra i due volumi è espressa, su quel piano-diaframma, dalla misura degli archi a tutto sesto, dal rapporto tra la loro apertura e l'altezza delle colonne, e dall'apparente, prospettico scalare del piano superiore, a finestre. E' certo che le conoscenze prospettiche dell'artista poterono consentire la trasposizione dalle prospettive ideali e astratte dei pittori trecenteschi suoi contemporanei, così come le sue conoscenze di statica poterono fargli realizzare la leggerezza strutturale delle arcate , differenziate nettamente da quelle romane e romaniche. Nel portico B. introduce le volte a vela in luogo della volta a crociera, che aveva caratterizzato le architetture precedenti, e crea valori spaziali assolutamente originali, che serviranno da modello per tutto il secolo. Le esili colonne sormontate da capitelli corinzi offrono anch'esse nuovi parametri all'architettura rinascimentale che, da Firenze, si diffonderà in Toscana e nel resto d'Italia.
Cosimo commissionò la costruzione della Sagrestia Vecchia di San Lorenzo, destinata a cappella gentilizia della propria famiglia, a Brunelleschi, che progettò anche la chiesa, poi costruita da Manetti.
La chiesa è impostata secondo lo schema della basilica (in particolare ricorda Santa Croce), ma presenta caratteri di assoluta originalità per quanto riguarda la distribuzione modulate della pianta, anch'essa proporzionata in base a precalcolati effetti prospettici
La serie di cappelle nelle navate laterali, ricavate al disotto del piano d'imposta delle volte a vela delle navate stesse, dilata gli spazi della tradizionale chiesa medievale; e il gioco della luce le conferisce un senso di leggerezza e un respiro fino allora sconosciuto all'edificio sacro cristiano. E' l'atmosfera del Rinascimento che prorompe a Firenze, e da Brunelleschi viene espressa in termini di architettura. La scena urbana cambia, così come muta il dialogo tra l'uomo e le cose.
L'ordine corinzio adottato da Brunelleschi conserva le forme e le proporzioni canoniche; ma rivive nel suo nuovo impiego funzionale e acquista slancio e leggerezza con l'introduzione del pulvino dal quale si dipartono gli archi.
Nella Sagrestia Vecchia una delle opere più famose di Brunelleschi, il suo linguaggio è ancora riconoscibile nella snellezza e nello slancio delle strutture, nella chiarezza degli scomparti architettonici, sottolineati dal contrasto tra la pietra serena delle paraste, dei riquadri degli archi, dei rosoni e delle trabeazioni e il bianco intonaco delle pareti; un contrasto che evidenzia la limpida composizione delle superfici e dei volumi.
Nel 1418 la corporazione dell'arte della Lana decise di bandire un concorso per il modello della cupola da voltare in Santa Maria del Fiore. Il concorso vide la vittoria di Brunelleschi su Ghiberti, ma nella costruzione quest'ultimo venne affiancato al vincitore. Lo schema della cupola, , dalla collaborazione scaturi la specificazione dello schema costruttivo proposto da Bruneileschi. Tale schema, che si differenzia da quello della cupola romana del Pantheon e si avvicina agli schemi costruttivi propri dell'architettura gotica, è fondato sulla concentrazione delle strutture portanti in costoloni, impostati sugli spigoli del tamburo ottagonale e che montano, profilati a forma di « quinto » acuto, fino ad un anello, anch'esso ottagonale. Questo li cinge ed è sormontato a sua volta dalla lanterna. Da ciascuno dei lati dell'ottagono di base partono poi altri due costoloni che si vanno a collegare sullo stesso anello superiore; l'involucro della cupola è costituito da una doppia fodera di strutture sottili, realizzate con mattoni a spina di pesce a forma non di spicchi sferici, ma di triangoli curvilinei ricavati in una superficie cilindrica (cioè con generatrici rettilinee e direttrici curvilinee, determinate appunto dai costoloni. La fodera esterna era rivestita con tegole e quella interna era destinata ad accogliere, nell'intradosso, decorazioni ad affresco. I costoloni montanti dagli spigoli emergono all'esterno, mentre quelli partenti dai lati restano compresi nella doppia fodera.
Lo schema strutturale, che eliminava la necessità della centinatura in tutto l'intradosso della volta, consentiva quindi strutture molto più leggere di quelle adottate dall'architettura romana e bizantina (nelle quali la volta massiccia richiedeva murature di notevole spessore per resistere alle enormi spinte).
Lo schema Brunelleschiano che si richiamava a sistemi in uso nelle grandi cattedrali gotiche, fu ripreso anche da Michelangelo nella cupola di San Pietro.
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