Design and construction of tall buildings made of CLT prefabricated components. Strategies and solutions for the building process optimization

Nowadays, there is a great interest in the field of timber construction, especially as far as tall buildings are concerned. Reasons for this emerging trends could be various: environmental sustainability, good structural and seismic behavior and great speed of construction are just a few of them. This new challenge imposes to timber sector to deal with all problems related to the construction on height from different points of view, construction process included. Prefabrication seems to be the key of success for all new systems that are spreading on the market. Cross Laminated Timber is presently one of the most used and studied engineered wood technology all over the world. Construction speed, as shown from many surveys, is the highest perceived advantage both from clients and designers. But it is important to point out as data relating to extremely low execution time are referred exclusively to the CLT structure, which is normally followed by a longer period for envelope layering completion “in a traditional way”. In this framework, prefabrication maximization would assume an interesting research path to follow. The objective of this thesis is twofold. The first goal is to select different façade installation configuration varying their prefabrication degree in order to determine which factors could make the difference in terms both of time and cost. The second goal is to figure out, through technical drawing, façade reasonable solutions able to be installed without the need to work from outside through scaffolds. The advantages achieved through a comprehensive prefabrication of façades are not merely aimed at pumping up construction scheduling, but it could also confer an immediate protection to structural wood elements from weather conditions and an higher on site organization, so improving worker safety. The present research work has been brought out through the help of a case study, to provide an extensive analysis both from a qualitative and a quantitative point of view. Output from calculation are strongly related to the analyzed case, and thus are not meant to be universally applicable. On the other hand, conclusive results are supposed to serve as guidelines for the development of different projects in the future. Specific features and criticalities will need further evaluations.

Al giorno d’oggi vi è un grande interesse nel campo delle costruzioni in legno, in particolare sugli edifici di grande altezza. Le motivazioni sono molteplici: sostenibilità ambientale, buon comportamento strutturale e sismico e una rapida realizzazione sono solo alcuni di essi. Questa nuova sfida impone al settore delle costruzioni in legno di affrontare tutte le problematiche relative agli edifici alti, processo di costruzione incluso. La prefabbricazione sembra essere la chiave del successo per tutti i sistemi che si stanno diffondendo sul mercato. Il Cross Laminated Timber è attualmente una delle tecnologie di legno ingegnerizzato più usate e studiate al mondo. La velocità di costruzione, come mostrato da numerosi sondaggi, è il vantaggio più grande percepito da committenti e progettisti. È importante precisare come i dati relativi ai tempi di costruzione estremamente bassi siano riferiti esclusivamente alla struttura in CLT, normalmente seguita da un lungo periodo necessario a completare in “maniera tradizionale” gli strati dell’involucro. In questo contesto, la massimizzazione della prefabbricazione potrebbe essere considerata un interessante percorso di ricerca da seguire. L’obiettivo di questa tesi è duplice. Il primo è quello di analizzare differenti modalità di installazione di facciata variandone il grado di prefabbricazione con lo scopo di determinare i fattori che influenzano maggiormente tempo e costo. Il secondo proposito è quello di valutare, attraverso disegni tecnici, sistemi di facciata in grado di essere installati senza il bisogno di lavorare dall’esterno attraverso ponteggi. I vantaggi conseguiti mediante una prefabbricazione completa delle facciate non sono meramente volti a ridurre il programma di costruzione, ma a conferire una protezione immediata, per elementi strutturali in legno, dalle condizioni meteorologiche e a garantire una maggiore organizzazione di cantiere, migliorando così la sicurezza. Il presente lavoro di ricerca è stato realizzato attraverso l'ausilio di un caso di studio per poter fornire un'ampia analisi sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo. Gli output del calcolo sono fortemente legati al caso analizzato, quindi non sono universalmente applicabili. Tuttavia, i risultati conclusivi potrebbero servire come linee guida per lo sviluppo di diversi progetti futuri. Caratteristiche specifiche e criticità avranno bisogno di ulteriori valutazioni.