Light performative concrete texture. University of southern Denmark

This thesis aims at contemplating the aesthetical and functional potential of concrete, through the use of digital tools for design and manufacturing. Nowadays architects are called to offer a design which can make us consume less energy. This work develops a set of patterns implemented on a concrete skin, along with an implementation of optical fibers in order to make the building envelope light performative concrete textured. With this skin which at the end is going to be tested on an existing building, the comparison between the building sun exposure before the implementation and after the implementation is going to be realized. The design part of the texture is an inspiration from a set of repetitive patterns mentioned in the article "Building Envelope Design for Environmental Adaptation" by Lidia Badarnah. According to her, there are environmental adaptive strategies which are studied in terms of nature, heat, air, water, and light. These terms in nature are selected for providing the best necessary conditions for human life. Our thesis focus is to develop the light aspect of the envelope of the building which is the bridge between inside and outside spaces. 4 patterns are being presented: Fractal, Groove, Wave, and Wrinkle. They have been examined through yearly sun radiation analysis, by different sets of morphologies. The best responding pattern to the least exposure and most self-shading is being chosen. As mentioned above, in order to minimize the use of electricity to illuminate the interior space, the next step is to implement a number of optical fibers, to make the concrete light transmittance. Then with the amount of these fibers, we are going to calculate the power of radiance that gets inside of the buildings. These fibers are going to be implemented in the areas where we have the most exposure to get the maximum light.

Questa tesi mira ad analizzare il potenziale estetico e funzionale del calcestruzzo, attraverso l'uso di strumenti digitali per la progettazione e produzione. Oggi gli architetti sono chiamati a fornire proposte progettuali che possano ridurre sensibilmente il consumo energetico. Questo lavoro di tesi sviluppa una serie di modelli implementati su una pelle in calcestruzzo, insieme all'implementazione di fibre ottiche per rendere l'involucro dell'edificio leggero e strutturale. Su questa pelle, che verrà successivamente testata su un edificio esistente, sarà realizzato un confronto tra l'esposizione solare dell'edificio prima e dopo l'implementazione. Il design della texture è ispirato a una serie ripetuta di pattern menzionati nell'articolo "Building Envelope Design for Environmental Adaptation" di Lidia Badarnah. Secondo l’autrice, esistono strategie adattive ambientali che vengono studiate in termini di natura, calore, aria, acqua e luce. Questi termini della natura sono stati selezionati per essere in grado di garantire le funzioni necessarie per la vita umana. L’obiettivo della tesi è quello di sviluppare la componente luminosa dell'involucro dell'edificio come ponte tra gli spazi interni ed esterni. Quattro modelli sono presentati: Fractal, Groove, Wave e Wrinkle. Questi sono stati esaminati attraverso l'analisi della radiazione solare annuale da diversi gruppi di morfologie. Da questa analisi é stato scelto il modello di risposta migliore capace di offrire la minore esposizione e la maggiore auto-ombreggiatura. Al fine di ridurre al minimo l'uso di elettricità per illuminare lo spazio interno, il passo successivo è quello di implementare un diverso numero di fibre ottiche, per garantire la trasmissione della luce attraverso il calcestruzzo. Studiando queste fibre, é pertanto possible calcolare la potenza della radianza che entra all'interno degli edifici. Queste fibre verranno implementate nelle aree in cui esiste una maggiore esposizione al fine di ottenere la massima luce possible.