Design of a passive wind-driven kinetic facade through experimental testing

The thesis is the final product of a six-month internship carried out at Gualini S.p.a, a company specialised in the design, manufacturing and installation of building’s envelopes. The thesis revolves around the process that had to take place in order to design a passive, wind-driven kinetic façade, which is part of a larger commission to design and install various envelope typologies for an urban requalification project under construction as of 2021 in the city of Bergamo, Italy. The thesis firstly gathers and analyses the current state of the art concerning this kind of building envelope, based on similar projects already completed around the world. From this, an analysis of different technologies to achieve the desired dynamic effect is carried out, evaluating the advantages and disadvantages for each one. An overview of the required performances prescribed by National and European construction codes is executed, as the non-traditional technology to be implemented carries a series of challenges, falling out of the area of application of most regulations. The design process is then illustrated, starting from an in-depth description of the case study, focusing on the characteristics that the façade has to satisfy on a functional and architectural point of view. The main part of the design process is occupied by the description of the experimental test campaign carried out at Politecnico di Milano with the subsequent analysis of the results, accomplished in order to understand the behaviour of the façade and to provide adequate validation to the design process. This part is concluded with the final verification process and design of the façade. Finally, some guidelines are provided in order to slim future design processes involving this kind of kinetic façade.

La tesi è il prodotto di un tirocinio di sei mesi presso l’azienda Gualini S.p.a, un’azienda specializzata nella progettazione, produzione e installazione di involucri edilizi. La tesi è basata sul processo che è stato necessario per la progettazione di una facciata dinamica passiva mossa dal vento, parte di una più grande commessa per la realizzazione di vari tipi di involucro per un progetto di riqualificazione in costruzione, al 2021, nella città di Bergamo. La tesi innanzitutto analizza lo stato dell’arte, raccogliendo simili progetti esistenti da tutto il mondo. Da questo vengono analizzate e confrontate varie tecnologie impiegabili per realizzare l’effetto dinamico desiderato, determinando benefici e svantaggi di ciascuno. Viene inoltre eseguita una panoramica delle normative italiane ed europee, in quanto la tecnologia non tradizionale pone alcune difficoltà, non rientrando direttamente nei casi prescritti da codice. Il processo di progettazione è successivamente illustrato, partendo dalla descrizione del caso di studio e delineando le caratteristiche che la facciata deve soddisfare da un punto di vista funzionale ed architettonico. La parte principale del processo è occupata dalla descrizione della campagna di test sperimentali condotta presso il Politecnico di Milano con la conseguente analisi dei risultati ottenuti, per comprendere il comportamento della facciata e fornire la necessaria validazione al processo di progettazione. Questa parte si conclude con il processo di verifica finale degli elementi di facciata. Infine, alcune linee guida sono riportate per snellire future progettazioni di simili facciate dinamiche.