Integrated construction design in facade engineering : the role of the new interactive 3D graphic and structural digital tools - Parameterization of complex architectural shapes

The skin of a building has always represented a sort of business card of the building itself, directly communicating the technological choices that the designer has made. The building envelope therefore represents one of the most reliable and timely thermometers in signaling new trends in the field of architecture, indicating the changes that concern not only the architectural aspects of building but also the materials, products and technologies used. Nowadays, regarding both design and production processes, there is more and more talk about the building envelope, as a complex filter, able to mediate, in an active way, between external stresses and internal needs of hygrothermal, acoustic, and luminous comfort. From a design and construction point of view, this is all about conceiving the "skin" of the building as a single system, made of products and components that must interface with each other, not only dimensionally, but also from a performances point of view. Therefore, building envelope is a building component that requires a qualitatively integrated design to which typical skills of architecture, building, structural, and building services must refer. This article discusses the ways to ease the process. Right now the whole world is witnessing a major shift from the real economy to the digital economy, and the integration of these two has been accelerated drastically. Metaverse, Cybernetic Revolution, Adaptive Reality, Digital Fabrication, and Collaborative Practice are and will be the extensive part of such progress. In this context, the following graduation thesis aims to deepen the current logical use of mesh generation techniques as a tool aimed to parametric approach realization of complex façade structures. This is based on the very new collaborative space environment, called 3DEXPERIENCE® supplied by Dassault systems. After several studies and research aimed at returning to the reader a picture as complete as possible about curtain walls, the results of the 3d modelling process and analysis of façade structural diagrid will then be reported. The CAD system provides a suitable environment to consider these considerations for the design of each component. Investigating the role of novel technologies, the ultimate purpose of the paper will be the comparison between the results of parametric and un-parametric design approaches, obtained through an interesting non-symmetric double curvature cladding system as a highly complex architectural envelope of “Aqueduc” ongoing project in France represented by MZA Research Numerical Consulting Itd.

La pelle di un edificio ha sempre rappresentato una sorta di biglietto da visita dell'edificio stesso, comunicando direttamente le scelte tecnologiche che il progettista ha fatto. L'involucro edilizio rappresenta quindi uno dei termometri più affidabili e puntuali nel segnalare le nuove tendenze nel campo dell'architettura, indicando i cambiamenti che riguardano non solo gli aspetti architettonici dell'edificio ma anche i materiali, i prodotti e le tecnologie utilizzate. Oggi, sia per quanto riguarda i processi progettuali che produttivi, si parla sempre più spesso dell'involucro edilizio, come filtro complesso, in grado di mediare, in modo attivo, tra le sollecitazioni esterne e le esigenze interne di comfort igrotermico, acustico e luminoso. Dal punto di vista progettuale e costruttivo, si tratta di concepire la "pelle" dell'edificio come un unico sistema, fatto di prodotti e componenti che devono interfacciarsi tra loro, non solo dimensionalmente, ma anche dal punto di vista delle prestazioni. L'involucro edilizio è quindi un componente dell'edificio che richiede una progettazione qualitativamente integrata a cui devono fare riferimento le competenze tipiche dell'architettura, dell'edilizia, delle strutture e dei servizi edilizi. Questo articolo discute i modi per facilitare il processo. In questo momento il mondo intero sta assistendo a un grande passaggio dall'economia reale all'economia digitale, e l'integrazione di queste due è stata accelerata drasticamente. Metaverso, rivoluzione cibernetica, realtà adattiva, fabbricazione digitale e pratica collaborativa sono e saranno la parte estesa di tale progresso. In questo contesto, la seguente tesi di laurea mira ad approfondire l'attuale uso logico delle tecniche di generazione di mesh come strumento finalizzato alla realizzazione con approccio parametrico di strutture di facciata complesse. Questo si basa sul nuovissimo ambiente collaborativo tridimensionale, multivariabile e multiutente, chiamato 3DEXPERIENCE® sviluppato da Dassault Systèmes. Dopo diversi studi e ricerche volti a restituire al lettore un quadro il più completo possibile sulle facciate continue, verranno quindi riportati i risultati di un interessante processo di parametrizzazione 3d relativo ad un sistema acciaio-alluminio di stampo architettonico, attualmente in corso di realizzazione in Parigi-Chantilly, per il quale si è fatto largo uso di tecniche di modellazione parametrica. Il sistema CAD di questo tipo ha dunque evidenziato essere un ambiente adatto per la gestione del complesso costruttivo in senso traversale, ovvero dalla sua interezza fino al componente strutturale. Indagando il ruolo delle nuove tecnologie, lo scopo ultimo di questo lavoro di tesi, sarà il confronto tra i risultati degli approcci di progettazione parametrici comparati con quelli non-parametrici, confronto ottenuto attraverso lo studio del sistema di rivestimento a doppia curvatura non simmetrica prima anticipato e concepito come involucro architettonico altamente complesso sito nel nuovo complesso "Campus de Aqueduc", attualmente in fase di costruzione.