Decision making is one of the most difficult tasks in projects evaluation. It requires the involvement of different people with a diversified luggage of knowledge. The major questions during building design or project evaluation are the following: - Is this building enough seismic resilient? - Is this project environmentally sustainable? - Does the project create value for shareholders? So far these questions have been answered separately by researchers. Researchers have focused on one aspect at a time producing assessment methods and frameworks. Those methods are: Performance Based Assessment (PBA), to evaluate to which extent the structure is seismic resilient; Life cycle assessment (LCA) to assess what are the environmental impacts of the building during its life cycle; Life cycle costing (LCC) which enables us to evaluate if the projects creates enough value, in monetary terms, for investors. Since these procedures are often carried out separately, when the outputs of each method are put together, it is difficult to compare and give a proper weight to each result. Therefore, an integrated approach for a true and through sustainable design is still lacking. The main reasons why the comparison of these three methods is unachievable nowadays are: - Difficulty of implementation - They often require specialist knowledge and specific data which may be hard to acquire; - Language of communication - All these three methods give different outputs, expressed in different unit measures, which makes the comparison even harder; - Different time horizon - These analysis can be carried out for different time horizons giving misleading results if two outputs, which refers to different time spans, are compared. Therefore, the aim of this thesis is to develop a new methodology, called Sustainable Structural Design (SSD), which is able to integrate structural, environmental and economic issues at once. In order to do that all the comparison problems previously explained were tackled properly: - Simplified method is proposed, particularly for the PBA, to make the assessment easier to be implemented in practice. The method is repeatable and all data to carry out the calculations are provided in the annexes attached hereto; - Euro was identified as the best way of communication for the results. Therefore all the outputs from each method are converted in euros making them comparable to each other; - A life cycle approach will be implemented in each method, giving an equal time horizon. In addition, the proposed SSD method is applicable to different decision making situations. In fact, it can be used for overall project evaluation, design alternatives comparisons or renovation vs. demolition and subsequent reconstruction evaluations. This thesis will start first with a general chapter on sustainability in the construction sector, analyzing the current situation in Europe and how the European Union aim to address this problem. Then in the second chapter all the steps of the SSD method will be explained in detail. Finally a case study on how to implement the SSD method in practice will be shown in the third and last chapter.

Il processo decisionale costituisce una delle attività più complesse nell'ambito della valutazione di un progetto. Tale attività richiede, infatti, il contributo di molteplici soggetti aventi conoscenze diverse. Le principali domande cui si rende necessario rispondere nel corso della progettazione di un edificio o durante la valutazione di un progetto sono le seguenti: - L’edificio è sufficientemente resistente dal punto di vista sismico? - Il progetto è sostenibile dal punto di vista ambientale? - Il progetto è in grado di creare valore per gli investitori? Sinora tali domande hanno ricevuto risposte separate da parte della ricerca. In particolare, negli ultimi anni, la ricerca si è concentrata su un aspetto alla volta, elaborando metodi separati per le relative valutazioni. Tali metodi sono: il “Performance Based Assessment” (in breve, PBA) volto a valutare a che livello la struttura dell'edificio è sismicamente resistente; il “Life Cycle Assessment” (LCA), per valutare quali sono gli impatti ambientali dell’edificio durante tutto il ciclo di vita dell’edificio; e il “Life Cycle Costing” (LCC), che permette di valutare se il progetto crea sufficiente valore, in termini monetari, all’investitore. Dal momento che tali metodologie sono spesso eseguite separatamente tra loro, quando si procede a unire i rispettivi risultati, risulta difficile fare un raffronto e dare il giusto “peso” ad ogni risultato. Pertanto, un modello integrato per una vera progettazione sostenibile non è allo stato disponibile. Le principali ragioni per cui il confronto tra i risultati dei tre metodi non è possibile sono le seguenti: - La difficoltà di implementazione: i risultati richiedono solitamente conoscenze specialistiche e dati specifici, i quali possono risultare difficili da ottenere; - Il linguaggio di comunicazione: i risultati ottenuti dai tre citati metodi sono differenti tra loro e sono espressi in unità di misure diverse; ciò rende il raffronto ancora più difficile; - I diversi orizzonti temporali: le analisi possono essere condotte in diversi orizzonti temporali e potrebbero, pertanto, condurre a risultati fuorvianti, qualora i risultati riferibili a intervalli temporali diversi fossero confrontati. In tale contesto, la presente tesi si propone di sviluppare un nuovo metodo, denominato “Sustainable Structural Design” (SSD), che sia in grado di integrare contemporaneamente in un'unica analisi gli aspetti strutturali, ambientali ed economici. Affinché ciò sia possibile, le principali difficoltà sopra illustrate sono state affrontate come segue: - Si propone un metodo semplificato, soprattutto per quanto concerne il PBA, allo scopo di rendere la valutazione più semplice da implementare nella pratica. Tale metodo è ripetibile e i dati necessari per effettuare i calcoli sono indicati nei documenti ivi allegati; - L’unità di misura prescelta perché ritenuta miglior mezzo di comunicazione è rappresentata dall'Euro. Pertanto, tutti i risultati di ogni metodo sono convertiti in Euro, rendendoli conseguentemente confrontabili gli uni con gli altri; - In tutti i metodi viene tenuto in considerazione l'intero ciclo di vita di un edificio, dando quindi un intervallo temporale costante in ogni valutazione. Inoltre, il metodo SSD proposto risulta applicabile a diverse situazioni decisionali. Esso può essere, infatti, usato per valutazioni di progetti, valutazioni di alternative progettuali, o decisioni di recupero anziché di demolizione e successiva ricostruzione dell’edificio. Nel primo capitolo della presente tesi si illustreranno i tratti essenziali del concetto di sostenibilità nel settore delle costruzioni, analizzando lo stato dell'arte attualmente raggiunto in Europa e le misure che l’Unione Europea sta adottando per risolvere tale questione. Nel secondo capitolo, saranno illustrati nel dettaglio tutti i passaggi del metodo SSD, mentre nel terzo e ultimo capitolo verrà svolto un case study al fine di mostrare come nella pratica viene eseguito il metodo SSD.

An assessment method for sustainable structural design

BERDINI, RAUL
2013/2014

Abstract

Decision making is one of the most difficult tasks in projects evaluation. It requires the involvement of different people with a diversified luggage of knowledge. The major questions during building design or project evaluation are the following: - Is this building enough seismic resilient? - Is this project environmentally sustainable? - Does the project create value for shareholders? So far these questions have been answered separately by researchers. Researchers have focused on one aspect at a time producing assessment methods and frameworks. Those methods are: Performance Based Assessment (PBA), to evaluate to which extent the structure is seismic resilient; Life cycle assessment (LCA) to assess what are the environmental impacts of the building during its life cycle; Life cycle costing (LCC) which enables us to evaluate if the projects creates enough value, in monetary terms, for investors. Since these procedures are often carried out separately, when the outputs of each method are put together, it is difficult to compare and give a proper weight to each result. Therefore, an integrated approach for a true and through sustainable design is still lacking. The main reasons why the comparison of these three methods is unachievable nowadays are: - Difficulty of implementation - They often require specialist knowledge and specific data which may be hard to acquire; - Language of communication - All these three methods give different outputs, expressed in different unit measures, which makes the comparison even harder; - Different time horizon - These analysis can be carried out for different time horizons giving misleading results if two outputs, which refers to different time spans, are compared. Therefore, the aim of this thesis is to develop a new methodology, called Sustainable Structural Design (SSD), which is able to integrate structural, environmental and economic issues at once. In order to do that all the comparison problems previously explained were tackled properly: - Simplified method is proposed, particularly for the PBA, to make the assessment easier to be implemented in practice. The method is repeatable and all data to carry out the calculations are provided in the annexes attached hereto; - Euro was identified as the best way of communication for the results. Therefore all the outputs from each method are converted in euros making them comparable to each other; - A life cycle approach will be implemented in each method, giving an equal time horizon. In addition, the proposed SSD method is applicable to different decision making situations. In fact, it can be used for overall project evaluation, design alternatives comparisons or renovation vs. demolition and subsequent reconstruction evaluations. This thesis will start first with a general chapter on sustainability in the construction sector, analyzing the current situation in Europe and how the European Union aim to address this problem. Then in the second chapter all the steps of the SSD method will be explained in detail. Finally a case study on how to implement the SSD method in practice will be shown in the third and last chapter.
NEGRO, PAOLO
ING VI - Scuola di Ingegneria Edile-Architettura
29-apr-2015
2013/2014
Il processo decisionale costituisce una delle attività più complesse nell'ambito della valutazione di un progetto. Tale attività richiede, infatti, il contributo di molteplici soggetti aventi conoscenze diverse. Le principali domande cui si rende necessario rispondere nel corso della progettazione di un edificio o durante la valutazione di un progetto sono le seguenti: - L’edificio è sufficientemente resistente dal punto di vista sismico? - Il progetto è sostenibile dal punto di vista ambientale? - Il progetto è in grado di creare valore per gli investitori? Sinora tali domande hanno ricevuto risposte separate da parte della ricerca. In particolare, negli ultimi anni, la ricerca si è concentrata su un aspetto alla volta, elaborando metodi separati per le relative valutazioni. Tali metodi sono: il “Performance Based Assessment” (in breve, PBA) volto a valutare a che livello la struttura dell'edificio è sismicamente resistente; il “Life Cycle Assessment” (LCA), per valutare quali sono gli impatti ambientali dell’edificio durante tutto il ciclo di vita dell’edificio; e il “Life Cycle Costing” (LCC), che permette di valutare se il progetto crea sufficiente valore, in termini monetari, all’investitore. Dal momento che tali metodologie sono spesso eseguite separatamente tra loro, quando si procede a unire i rispettivi risultati, risulta difficile fare un raffronto e dare il giusto “peso” ad ogni risultato. Pertanto, un modello integrato per una vera progettazione sostenibile non è allo stato disponibile. Le principali ragioni per cui il confronto tra i risultati dei tre metodi non è possibile sono le seguenti: - La difficoltà di implementazione: i risultati richiedono solitamente conoscenze specialistiche e dati specifici, i quali possono risultare difficili da ottenere; - Il linguaggio di comunicazione: i risultati ottenuti dai tre citati metodi sono differenti tra loro e sono espressi in unità di misure diverse; ciò rende il raffronto ancora più difficile; - I diversi orizzonti temporali: le analisi possono essere condotte in diversi orizzonti temporali e potrebbero, pertanto, condurre a risultati fuorvianti, qualora i risultati riferibili a intervalli temporali diversi fossero confrontati. In tale contesto, la presente tesi si propone di sviluppare un nuovo metodo, denominato “Sustainable Structural Design” (SSD), che sia in grado di integrare contemporaneamente in un'unica analisi gli aspetti strutturali, ambientali ed economici. Affinché ciò sia possibile, le principali difficoltà sopra illustrate sono state affrontate come segue: - Si propone un metodo semplificato, soprattutto per quanto concerne il PBA, allo scopo di rendere la valutazione più semplice da implementare nella pratica. Tale metodo è ripetibile e i dati necessari per effettuare i calcoli sono indicati nei documenti ivi allegati; - L’unità di misura prescelta perché ritenuta miglior mezzo di comunicazione è rappresentata dall'Euro. Pertanto, tutti i risultati di ogni metodo sono convertiti in Euro, rendendoli conseguentemente confrontabili gli uni con gli altri; - In tutti i metodi viene tenuto in considerazione l'intero ciclo di vita di un edificio, dando quindi un intervallo temporale costante in ogni valutazione. Inoltre, il metodo SSD proposto risulta applicabile a diverse situazioni decisionali. Esso può essere, infatti, usato per valutazioni di progetti, valutazioni di alternative progettuali, o decisioni di recupero anziché di demolizione e successiva ricostruzione dell’edificio. Nel primo capitolo della presente tesi si illustreranno i tratti essenziali del concetto di sostenibilità nel settore delle costruzioni, analizzando lo stato dell'arte attualmente raggiunto in Europa e le misure che l’Unione Europea sta adottando per risolvere tale questione. Nel secondo capitolo, saranno illustrati nel dettaglio tutti i passaggi del metodo SSD, mentre nel terzo e ultimo capitolo verrà svolto un case study al fine di mostrare come nella pratica viene eseguito il metodo SSD.
Tesi di laurea Magistrale
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