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PORTALE DELLA DIDATTICA

Modellazione parametrica avanzata dell'involucro edilizio

01UCUQN

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 60
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Lo Turco Massimiliano Professore Associato ICAR/17 10 0 0 0 1
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/12
ICAR/17
ING-IND/11
2
2
2
D - A scelta dello studente
D - A scelta dello studente
D - A scelta dello studente
A scelta dello studente
A scelta dello studente
A scelta dello studente
2019/20
Il corso integrato intende approfondire il tema della forma dell’involucro dell’edificio in relazione ad alcune variabili climatiche e ambientali (carichi termici, solari e luminosi) che caratterizzano un approccio di tipo bioclimatico ed ecocompatibile al progetto. Si prevede di acquisire – attraverso un approccio interdisciplinare – la conoscenza di modelli di progettazione parametrica in sinergia con plug-in, di analisi e valutazione energetico-ambientale. Il corso, articolato in lezioni/seminari teorici ed esercitazioni guidate, è suddiviso in due parti. La prima parte del corso introduce il tema della razionalizzazione dell’involucro edilizio (facciate doppia pelle, involucri di forma complessa, ecc..) e della progettazione “performance based”. L’obiettivo principale è di: - individuare le tecniche di paneling in grado di restituire superfici e volumi di architetture in forma libera; - approfondire i parametri di prestazione ambientale di ambienti interni (analisi micro-climatica, fabbisogno energetico, comfort visivo e termico); - valutare la prefattibilità tecnologica e realizzativa degli elementi progettati. La seconda parte è dedicata all’interazione tra plug-in di simulazione dinamica delle prestazioni energetico-ambientali e forma e materiali dell’involucro al fine di perseguire un’ottimizzazione tra parametri ambientali e climatici. La modellazione parametrica si focalizza su parametri quali ad esempio: ombreggiamento, radiazione solare, ecc.; e sulle caratteristiche fisico-tecniche e tecnologiche dell’involucro edilizio: sistemi di schermatura, facciate trasparenti, building integrated photovoltaics (BIPV), ecc.
The integrated course aims to investigate and deepen the relationship between the shape of the building envelope, the environmental and climate variable and the building performance, in the context of a bioclimatic and sustainable design approach. The course is aimed to deliver - by means of a multi-disciplinary approach - knowledge and skills about parametric modelling in synergy with the applications of environmental analysis tools. The module is articulated in two complementary parts of lectures / seminars on one side and practical workshop guided by the teacher / trainer. The subject of building envelope rationalisation is introduced in the first part of the module (double skin facades, complex shaped building envelopes), together with the performance based design approach. The main objectives are, on one side, to learn methods of rationalizing complex surfaces and volumes with panelisation techniques, while on the other to learn how the environmental performance of the built environment can be represented by synthetic parameters (i.e. climate analysis, energy uses, indoor environmental quality etc.). The second part of the module is focused on the application of the above mentioned methods and approaches by means of tools and plug-ins, enabling the evaluation of building environmental performance and integrated in a parametric design approach. The parametric modelling focuses on the following parameters: climate and irradiation analysis, outdoor ventilation and comfort, modelling of building envelope thermo-optical performance; and on the following technologies: complex shading systems, transparent facades, building integrated photovoltaics, dynamic building envelopes, etc.
- Conoscenze: maturando una propria autonomia di giudizio, al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di sintetizzare potenzialità e criticità dell’approccio proposto rispetto a procedure di tipo più tradizionale, tra loro non interoperabili. - Abilità e competenze: lo studente dovrà dimostrare di possedere una visione interdisciplinare al tema, elaborando soluzioni ai problemi proposti. Inoltre, lo studente dovrà essere in grado di utilizzare tutti i dati elaborati su supporto digitale, con attenzione anche agli aspetti comunicativi.
- Knowledge: the student shall develop his/her own autonomous judgement towards design choices, and be able to convey the potentials and the critical points of the proposed design solutions, in contrast to traditional design procedure, based on non interoperable design tools. - Skills: the student shall demonstrate at the end of the module to master an multi-disciplinary approach and perspective to the subject, designing solutions to the proposed design challenges. Moreover each student shall be able to communicate and document, by means of digital tools, the results of the design and the design workflow and choices.
Per seguire il corso sono necessari i saperi acquisiti lungo il percorso formativo della laurea triennale maturati nell’ambito degli insegnamenti di cultura e fondamenti di tecnologia dell'architettura, fisica tecnica ambientale, disegno e modellazione dell’architettura.
In order to attend the module, it is necessary to apply all previous knowledge, acquired during the Bachelor degree courses, related to general principles and fundamentals of architectural technology, building physics, architectural drawing and modelling.
[Disegno] Il contributo della disciplina è orientato all’indagine di metodi procedure e strumenti per l’analisi e la progettazione di superfici complesse, con particolare riferimento alle forme a doppia curvatura. La trasposizione di forme complesse in proposte progettuali realizzabili è indagata dalla disciplina del disegno, attraverso il passaggio da forma continua a forma discreta: il modello continuo sviluppato con software di natura matematica è il mezzo con cui prefigurare il concept dell’involucro; la discretizzazione della forma è invece un primo passo verso la fattibilità del prodotto ideato. Dopo le indagini concettuali si passa a un approfondimento del modello che diventa strumento di confronto tra le discipline. Nel dettaglio, il modulo di disegno illustrerà le tecniche base di modellazione nurbs & mesh; erogherà i contenuti base per la comprensione del concetto di curvatura e sviluppabilità di forme complesse; indirizzerà gli studenti all’apprendimento delle procedure per la discretizzazione delle superfici continue in pannelli. Verranno inoltre illustrate procedure algoritmiche digitalizzate per l’ottimizzazione dimensionale dei pannelli ed il raggruppamento in cluster di forme congruenti. Infine si indagherà il rapporto tra algorithmic design e Building Information Modeling, ragionando sul passaggio dalla forma ideata al modello costruito. [Tecnologia dell’Involucro Edilizio] La disciplina è orientata alla definizione del processo di progettazione parametrica sia in chiave metaprogettuale, attraverso la definizione del quadro esigenziale-prestazionale, sia attraverso la progettazione del dettaglio costruttivo. In particolare, nella prima parte del corso saranno approfonditi alcuni requisiti ambientali e tecnologici da integrare nel modello parametrico dell’edificio finalizzati al benessere microclimatico, alla sicurezza e resistenza agli agenti esterni, alla manutenibilità e durevolezza, e all’aspetto estetico. Saranno introdotti alcuni argomenti per il progetto dell’involucro edilizio, quali ad esempio: la scelta dei materiali di rivestimento; le caratteristiche dimensionali e morfologiche degli elementi costruttivi in relazione alla loro messa in opera e alla fase d’uso; l’integrazione di sistemi responsivi e attivi nell’involucro edilizio; le modalità di assemblaggio e disassemblaggio lungo il ciclo di vita dell’edificio (costruzione, sostituzione e fine vita). Nella seconda parte del corso, passando dalla fase ideativa alla fase realizzativa del processo progettuale, il contributo di tecnologia è indirizzato alla pre-fattibilità del modello dinamico attraverso l’elaborazione del dettaglio tecnologico di facciata per soddisfare le esigenze di integrazione funzionale e dimensionale. [Fisica Tecnica] Il contributo della disciplina è orientato ad acquisire metodi di analisi e procedure per la quantificazione della performance fisico-tecnica di elementi di involucro complessi, a supporto alla progettazione architettonica, con il fine di migliorare la performance energetica ed ambientale dell’ambiente costruito. A questo scopo l’insegnamento approfondirà l’analisi dell’interazione clima esterno-involucro edilizio, la parametrizzazione della performance dell’involucro edilizio e della prestazione dell’ambiente interno dell’edificio. Attraverso strumenti di analisi fisico-tecnica parametrici si studierà l’influenza di parametri progettuali dell’involucro su parametri prestazionali dell’edificio (i.e. radiazione solare su superficie esterna, fabbisogno energetico ideale, comfort visivo etc.). [Strumenti] Rhinoceros, Grasshopper, Plug-in per l’analisi energetico-ambientale, software BIM, tools per la pannellizzazione ed il clustering.
[Parametric modelling] The contribution to the taught module is focused on methodologies and tools for the analysis and the design of complex surfaces, with a particular focus on double curvature shapes. The translation of complex shapes into technically feasible design options is investigated by means of drawing and modelling methodologies, by passing from a continuous shape to discrete surfaces: the continuous model is created by means of mathematical tools which enable the concept design of the architectural envelope; the discretisation of this continuous shape is a first step towards the technical feasibility of this concept. After the first concept investigations, the model is adopted as a base to develop the design and compare the design options, according to different technical perspectives. In detail this part of the module will provide the theoretical and technical basis for nurbs and mesh modelling; it will teach the fundamentals to understand concepts such as the curvature and the possibility to develop curved complex surfaces; it will direct the student towards learning methods for the discretisation of continuous surfaces into discrete panels. Moreover algorithmic digital methods for size optimisation of the paneling and clustering of similar shapes will be introduced. Finally the relationship between Building Information Modeling and algorithmic design will be studied, from the perspective of translating a shape from the concept to a building model. [Building Technology] The discipline is oriented to the definition of the parametric design process both in a meta-design key, through the definition of the demanding-performance framework, and through the design of the construction detail. In particular, in the first part of the course, some environmental and technological requirements to be integrated into the parametric model of the building will be examined in depth, aimed at microclimatic well-being, safety and resistance to external agents, maintainability and durability, and aesthetics. Some topics for the design of the building envelope will be introduced, such as: the choice of cladding materials; the dimensional and morphological characteristics of the building elements in relation to their implementation and use phase; the integration of responsive and active systems in the building envelope; the methods of assembly and disassembly along the life cycle of the building (construction, replacement and end of life). In the second part of the course, passing from the concept to the construction stage, the contribution of technology is addressed to the pre-feasibility of the dynamic model through the elaboration of the technological detail of the facade to meet the needs of functional and dimensional integration. [Building Physics] The building physics part of the module is oriented towards the mastering of analysis methods and procedures to evaluate the performance of complex building envelopes, to support and integrated the architectural design, with the aim to improve the energy performance and the environmental quality of the design environment / building. To this aim the module will focus on the analysis of the external climate, the parametric building physics modelling of building envelope, and of the environmental analysis of the building. By means of building performance simulation tools, the influence of building envelope design parameters on the environmental performance will be studied (i.e. solar radiation on external surface, outdoor comfort, building energy performance, visual comfort etc.). [Tools] Rhinoceros, Grasshopper, environmental analysis plug-ins, BIM software, clustering and panelisation plugins.
Il corso, nelle sue articolazioni disciplinari, si compone di tre momenti didattici: ● didattica frontale - nella quale vengono esposti i fondamenti teorici per una maggiore comprensione degli argomenti trattati; ● didattica applicata - tempo dedicato all’indagine di procedure e strumenti per il progetto e la prefigurazione di involucri architettonici; ● tutoring - momento destinato al confronto con gli studenti su problematiche relative alle esercitazioni proposte. Sono previste revisioni intermedie per la verifica della conoscenza dei contenuti erogati dalle singole discipline. L’esame finale, di natura multidisciplinare, verterà sulla valutazione della capacità dello studente di analizzare e progettare involucri architettonici utilizzando le conoscenze teoriche e gli applicativi proposti dal corso.
The module, within its taught subjects, is divided into three main teaching tools: ● lectures - in which it is taught the theoretical concepts and approach, which will be applied on design case studies; ● workshops - focused on the application of the methods and tools for the design of complex building envelopes; ● tutoring - time dedicated to help the students with issues related to the applications of methods taught on their specific projects. Intermediate project reviews are planned, in order to verify students’ knowledge and its correct application within the single subjects of the module. The final multi-disciplinary exam will focus on the evaluation of the student capability to analyse and design architectural building envelopes by using the technical and theoretical skills taught in this module on a specific case study application.
Calvano, M., Disegno digitale esplicito. Rappresentazioni responsive dell’architettura e della città. Aracne 2019. Tedeschi, A. AAD, Algorithms-aided Design: Parametric Strategies Using Grasshopper. Le Penseur Publisher, 2014 Slide del progetto IDES-EDU (www.ides-edu.eu) Corrado V., Fabrizio E., Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione, II edizione, CLUT, Torino, 2014. Astolfi A., Corrado V., Applicazioni di Illuminazione e Acustica, CELID, Torino, 2012. • materiale distribuito dai docenti. Stefanutti L., “Manuale degli impianti di climatizzazione”, ISBN 978-88-481-1884-2, Editore Tecniche Nuove, 2007. DETAIL, Institut für internationale Architektur Dokumentation GmbH THE PLAN - Architecture & Technologies in Detail ARKETIPO MAGAZINE Herzog, T., Krippner , R., Lang, W., (2005), Atlante delle facciate, UTET, Torino. Materiale per approfondimenti e altro materiale didattico: ASHRAE, “Handbook of Fundamentals”, editore ASHRAE, 2005. AICARR, “Manuale d’ausilio alla progettazione: Miniguida AICARR (III Edizione)”, ISBN: 978-88-95620-56-5, MILANO: AICARR, 2010. Capozzoli A., Corrado V., Gorrino A., Soma P., “Atlante nazionale dei ponti termici”, Edilclima, 2011 http://tu1403.eu/wp-content/uploads/Vol-3-2_for-web-Open-Access_9789463661119.pdf https://mostapharoudsari.gitbooks.io/ladybug-primer/content/text/categories/0_Ladybug.html https://docs.ladybug.tools/honeybee-primer/components Dispense fornite dal corpo docente
Calvano, M., Disegno digitale esplicito. Rappresentazioni responsive dell’architettura e della città. Aracne 2019. Tedeschi, A. AAD, Algorithms-aided Design: Parametric Strategies Using Grasshopper. Le Penseur Publisher, 2014 IDES-EDU project slides (www.ides-edu.eu) Corrado V., Fabrizio E., Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione, II edizione, CLUT, Torino, 2014. Astolfi A., Corrado V., Applicazioni di Illuminazione e Acustica, CELID, Torino, 2012. • materiale distribuito dai docenti. Stefanutti L., “Manuale degli impianti di climatizzazione”, ISBN 978-88-481-1884-2, Editore Tecniche Nuove, 2007. DETAIL, Institut für internationale Architektur Dokumentation GmbH THE PLAN - Architecture & Technologies in Detail ARKETIPO MAGAZINE Herzog, T., Krippner , R., Lang, W., (2005), Atlante delle facciate, UTET, Torino. Supplementary teaching and reference material: ASHRAE, “Handbook of Fundamentals”, editore ASHRAE, 2005. AICARR, “Manuale d’ausilio alla progettazione: Miniguida AICARR (III Edizione)”, ISBN: 978-88-95620-56-5, MILANO: AICARR, 2010. Capozzoli A., Corrado V., Gorrino A., Soma P., “Atlante nazionale dei ponti termici”, Edilclima, 2011 http://tu1403.eu/wp-content/uploads/Vol-3-2_for-web-Open-Access_9789463661119.pdf https://mostapharoudsari.gitbooks.io/ladybug-primer/content/text/categories/0_Ladybug.html https://docs.ladybug.tools/honeybee-primer/components Teaching notes provided by the teachers.
Modalità di esame: prova orale obbligatoria; elaborato grafico individuale; elaborato grafico prodotto in gruppo;
La prova d’esame sarà caratterizzata dall’analisi e la modellazione di un involucro esistente da affrontare alla scala generale, alla scala architettonica e alla scala di dettaglio. In particolare sarà valutata la capacità dello studente di applicare e comunicare i risultati dell’approccio performance-based alla progettazione di involucri edilizi complessi. Le operazioni richieste saranno presentate tramite materiale digitale e pdf con contenuti multimediali. Il voto finale è unico, sulla base dell’esito dell’esame e le valutazioni fatte durante il periodo didattico dai titolari delle singole discipline.
Exam: compulsory oral exam; individual graphic design project; group graphic design project;
The exam will consist in the presentation of the design developed for a specific case study assigned to the student, regarding the (re)design of the facade of a building, from the bigger volumetric scale, to a detailed scale and environmental analysis. In particular it will be evaluated the capability of the student to apply and convey the results of a performance based approach to the design of a complex building envelope. The design exercise will be presented by means of digital and printed physical support. The final mark of the module is obtained from the mark of the final exam and from the marks of the single disciplines, developed during the course.


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