Progettazione e costruzione di edifici di grande altezza realizzati con componenti prefabbricati in CLT. Ottimizzazione del processo di costruzione degli elementi di solaio tramite modellazione BIM

Nowadays, in the building sector, in contrast to the rest of the construction market, the timber industry is steadily growing. There are many reasons that have led to reevaluate the wood as valuable construction material: sustainability, good seismic and structural behavior, and fast realization, are only some of them. The current challenge of this material, already affirmed in small construction, is to extend the market to high-rise buildings, with the support of both developing technology and performance. The Cross Laminated Timber is currently one of the most used and studied wooden engineered materials in the construction world. Present in the construction market since 1998, it has already affirmed itself gaining 40% of the wooden structures sector. The speed of construction is the best advantage enjoyed by purchasers, manufacturers and designers. This feature, however, only concerns the implementation of the structural part, often associated with much slower realization in "traditional" construction way. Consequently, the global execution speed of the works, could be improved by extending the prefabrication not only to structural elements. The present study aims at achieving two main objectives. The first one is the implementation of a floor package in order to maximize the level of prefabrication, considering the typical performances related to this technical element and the ease of transport and installation. The second objective is to determine the benefits in terms of time and costs achievable by maximizing the prefabrication of the façade and floor elements compared to a traditional solution. This analysis was optimized through the use of BIM. The present research has been realized through the aid of a simple and generalizable case study: the study of time schedule and economic aspects helped to define the advantages of choosing a highly prefabricated solution. Although an intrinsic feature of the building industry is the fact that every case is unique, meaning that the outputs obtained from a certain solution are not universally applicable to each case, still, the results presented in this work, including the design process, are meant to be guidelines for the development of several future projects.

Nel panorama edilizio odierno l'industria del legno fa registrare una crescita costante e in controtendenza rispetto al resto del mercato delle costruzioni. Molteplici sono le motivazioni che hanno spinto alla riscoperta del legno come valido materiale per l'ambito edile: sostenibilità, ottimo comportamento sismico e strutturale, e rapida realizzazione sono soltanto alcune di esse. La nuova sfida di questo settore, già affermato nelle costruzioni di piccole dimensioni, è quello di ampliare il mercato verso gli edifici di grande altezza con il supporto di uno sviluppo tecnologico e prestazionale garantito dalla continua ricerca. Il Cross Laminated Timber è attualmente una delle tecnologie di legno ingegnerizzato più usate e studiate al mondo; presente nel mercato edilizio dal 1998 si è già affermato conquistando il 40 % del settore strutture in legno. La velocità di costruzione è il maggior vantaggio percepito da committenti, costruttori e progettisti; questa caratteristica riguarda però la sola esecuzione della parte strutturale, in contrasto con la ben più lenta realizzazione del resto della costruzione secondo le modalità “tradizionali”. Piena valorizzazione della tecnologia CLT si otterrebbe pertanto estendendo la prefabbricazione agli elementi non strutturali, ottimizzando la velocità d'esecuzione globale dell'opera. Partendo da questa considerazione è stata sviluppata la presente tesi finalizzata al raggiungimento di due obiettivi. Il primo, di tipo progettuale, riguarda lo studio di un pacchetto di solaio in grado di aumentarne il livello di prefabbricazione, tenendo conto delle prestazioni tipiche che contraddistinguono l'elemento tecnico e delle caratteristiche che deve avere per essere trasportato e posato agevolmente. Il secondo obiettivo è quello di determinare i vantaggi in termini di tempi e costi ottenibili massimizzando la prefabbricazione degli elementi di facciata e di solaio, rispetto ad una soluzione tradizionale. L’analisi è stata ottimizzata attraverso una modellazione BIM. Il presente lavoro di ricerca è stato realizzato attraverso l'ausilio di un caso studio semplice e generalizzabile: lo studio della programmazione temporale e della valutazione economica dell'opera hanno consentito di definire i vantaggi derivanti dalla scelta di una soluzione fortemente prefabbricata. Pur consapevoli dell’unicità e peculiarità che caratterizza ciascun progetto in campo edile, riteniamo che i risultati conclusivi e il processo di progettazione seguito possano proporsi come importante linea guida per lo sviluppo di molteplici casi di studio e applicazioni pratiche future.