Tensile structures in architecture. Theoretical study and experimental application in residential buildings

Abstract The current civilization faces the threat of global warming and has to enforce a sustainable way of living. Residential buildings encapsulate a major part of the construction field and consumption, therefore it is essential to follow the same philosophy. The thesis focuses on the search of a new approach towards residential architecture through the application of unorthodox building material: tensile membranes. It encourages the transformation of the residential buildings in the same way as it is already visible in other building typologies. The thesis investigates several aspects, which are essential for the development of a sustainable project and the well-being of the inhabitants such as thermal and acoustic comfort. Unlike other building materials, tensile membranes behave unconventionally and are not only beneficial but also act as a limitation in certain aspects. This behaviour is evident from the narrow extent of application in residential buildings which is visible in the collection of case studies that were assembled to demonstrate current solutions as well as to inspire during the project phase. In the project, we proposed an architectural solution which embodies the key features of the selected materials. The project was elaborated through an inverted process starting from the smallest scale to the largest - that is, from the technological detail to the typological articulation up to the insertion in the urban context - which was essential given the character of the materials. The proposal represents the current possibilities, highlights the limitations and opens up a discussion about the future improvements of the material itself and sustainable housing.

Astratto La società contemporanea si trova ad affrontare la minaccia del riscaldamento globale e deve orientarsi verso uno stile di vita sostenibile. Gli edifici residenziali racchiudono una parte considerevole dei consumi del settore delle costruzioni, quindi è fondamentale che anche la loro progettazione sia orientata dalla stessa filosofia. La tesi si concentra sulla ricerca di un nuovo approccio all’architettura residenziale attraverso l’applicazione di un materiale da costruzione non convenzionale: le membrane in trazione. Tale tecnologia costruttiva può favorire la trasformazione degli edifici residenziali, in modo analogo a quanto già contribuisce allo sviluppo di altre tipologie edilizie. La tesi indaga diversi aspetti, essenziali per lo sviluppo di un progetto sostenibile e per il benessere degli abitanti, come per esempio il comfort termico e acustico. A differenza di altri materiali da costruzione, le strutture tensili a membrana si comportano in modo non convenzionale e non solo posso portare a vantaggi, ma possono anche contribuire a limitare alcuni difetti delle costruzioni tradizionali. La vasta gamma di applicabilità di questa nuova tecnica costruttiva in ambito residenziale è documentata nella raccolta di casi studio, che sono stati selezionati non solo per mostrare le soluzioni correnti, ma anche per fornire fonte di ispirazione durante le fasi progettuali. Nella sperimentazione progettuali abbiamo proposto una soluzione architettonica che mira a interpretare in modo coerente le caratteristiche fondamentali dei materiali scelti. Il progetto è stato elaborato attraverso un processo inverso, partendo dalla scala più piccola, fino a quella più grande - ovvero dal dettaglio tecnologico all’articolazione tipologica fino all’inserimento nel contesto urbano - in stretta correlazione con la natura dei materiali prescelti. La proposta progettuale rappresenta le possibilità attuali nell’uso dei sistemi costruttivi a membrana, al tempo stesso ne evidenzia alcuni limiti e apre una discussione sui futuri miglioramenti del materiale stesso, alla luce degli imperativi dell’architettura sostenibile.