Integrated construction design in facade engigneering : the role of the new interactive 3D graphic and structural digital tools - 3D FEM application in building design

Over time, the building envelope has become increasingly the object of attention, for what it has been, is and may be its relations especially with the structural and plant systems. The designer has always had a wide choice in the software to use, whatever the design aspect he deals with: every software with its pros and cons, and every technician with his own reasons for preferring one. The choice can be oriented by several factors: ease of use, reliability, performance, costs. But there are also other decisive characteristics in the choice: one above all, integration. We know that the building design process consists of various phases (architectural, structural, plant engineering, energy, interior, exterior, computation, programming, presentation), with marked specializations of the figures involved in each of them: this is why the main need is always that of 'dialogue' between software. The 3DEXPERIENCE platform is a collaborative environment that enables businesses and individuals to innovate in entirely new ways. The platform provides organizations with a real-time, 360-degree view of their businesses and ecosystem, connecting people, ideas, data and solutions into a single environment. The following thesis aims to define the pros and cons of this new platform by working on a facade bracket. After several studies aimed at giving the reader as complete a picture as possible on the facade and cladding systems, the impact of current technologies on the design of the envelopes; we thus move on to the study of the façade and architectural cladding element which includes a study on the digital modeling of the bracket in depth and then its structural analysis. The element considered is part of the Aqueduc Campus, designed by Martin Duplantiers Architectes, and it is located in the municipality of Paris-Gentilly (France). This Duplantiers architectural-object resulted indeed an interesting case-study where this innovative digital tool was applied. The activity saw a preliminary but intense geometric mesh-study, culminating to a numerical structural non-linear analysis of one of the metallic components.

Con il tempo l’involucro edilizio è diventato sempre più oggetto di attenzione, soprattutto per quelle che sono state, sono e potranno essere le sue relazioni con il sistema strutturale e quello impiantistico. Il progettista ha sempre avuto ampia scelta nel software da utilizzare, qualunque fosse l’aspetto di progettazione di cui si occupa: ogni software con i propri pro e contro, ed ogni tecnico con le proprie ragioni per preferirne uno. La scelta può essere orientata da diversi fattori: facilità d’uso, affidabilità, performance, costi. Ma sono anche altre le caratteristiche determinanti nella scelta: una su tutte l’integrazione. Sappiamo che il processo di progettazione edilizia si compone di varie fasi (architettonica, strutturale, impiantistica, energetica, di interni, di esterni, di computazione, di programmazione, di presentazione), con spiccate specializzazioni delle figure coinvolte in ciascuna di esse: ecco perché la principale necessità è sempre stata quella del ‘dialogo’ tra i software. La piattaforma 3DEXPERIENCE è un ambiente collaborativo che consente alle imprese e alle persone di innovare con modalità completamente nuove. La piattaforma fornisce alle organizzazioni una visione a 360 gradi in tempo reale delle proprie attività e dell'ecosistema, mettendo in relazione persone, idee, dati e soluzioni in un unico ambiente. La seguente tesi di laurea si propone di identificare i pro e i contro di questa nuova piattaforma lavorando su una staffa di facciata. Dopo diversi studi volti a restituire al lettore un quadro il più completo possibile sui sistemi di facciata e rivestimento, l'impatto delle attuali tecnologie sulla progettazione degli involucri; si passa così allo studio dell’elemento di facciata che include uno studio sulla modellazione digitale della staffa in maniera approfondita e poi la sua analisi strutturale. L’elemento considerato appartiene all'Aqueduc Campus di Martin Duplantiers Architectes, situato nel comune di Paris‐Gentilly (Francia). Lo studio vede in primis una fase legata allo studio delle geometrie globali della mesh architettonica, per pervenire in seconda battuta ad una analisi numerica non-lineare di tipo avanzato di un componente strutturale opportunamente scelto.