MuSIV : Musical Sustainable Inclusive Vltava. Studio del comportamento meccanico e acustico di pannelli di facciata a base di materiali cementizi ad alte prestazioni e applicazione alla nuova filarmonica di Praga

The subject of the thesis focuses on the study of the mechanical and acoustic behavior of façade panels based on high-performance cementitious materials, made possible by a campaign of experiments aimed at investigating different combinations of cementitious matrices and reinforcements. In particular, the results of load, impact, and 4-point bending tests carried out at the Magnetti manufacturer company's plant and the Milan Polytechnic University Laboratory are reported, which allowed not only the creation of a finite element model that could describe their real behavior closely enough, but also the making of design choices for the construction of a new philharmonic in Prague. The MuSIV: Musical Sustainable Inclusive Vltava project thus came about as a response to a request from the Prague city municipality to provide the Czech capital with a new philharmonic theater. The city's other musical concert buildings, in fact, however well designed, do not meet the high acoustic standards required of a classical music hall today, and therefore need to be supplemented with more modern halls, in part to cope with the growing number of citizens and tourists seeking high-quality musical events in one of Europe's classical music capitals. The new Prague Philharmonic project is extremely central to the urbam development of the city, and is part of a major urban regeneration project aimed at enhancing a currently abandoned railway yard. This aims to mend a division created in one of the most central districts of the Czech capital, giving it a new life and respecting its artistic vocation acquired over the decades, as well as enhancing the sustainable transport by improving the connection between this important district and the city centre. The requirements for the philharmonic hall in the competition brief issued by the Prague municipality include the design of public spaces that can be used by citizens to play and listen to music even outdoors. The heart of our design proposal for the Prague Philharmonic Hall is therefore an open-air theatre, located between two buildings which will house the two concert halls required to meet urban, acoustic and environmental requirements. The acoustics study revolves around the theatre and investigates the response of the panels of which the geometries were defined to perfect their acoustic response and thus offer the possibility for spectators to enjoy unforgettable musical experiences even in outdoor spaces. A major part of the study was devoted to the analysis of the sustainability of the project with the Life Cycle Assessment method. An attempt was made to make the project as environmentally less impactful as possible by using the masses of the building as atmospheric carbon sinks using biogenic materials, particularly for insulation, and optimizing the materials of the structure as much as possible. As a matter of fact, different types of structures and their respective CO2 emissions were investigated, and finally the one that could be most compatible with architectural and technological constraints was chosen.

L'oggetto del lavoro di tesi illustrato si incentra sullo studio del comportamento meccanico e acustico di pannelli di facciata a base di materiali cementizi ad alte prestazioni, reso possibile grazie ad una campagna sperimentale volta ad indagare differenti combinazioni di matrici cementizie e rinforzi. In particolare, vengono riportati i risultati delle prove di carico, d'impatto e di flessione a 4 punti svolti presso lo stabilimento dell'azienda Magnetti e il Laboratorio del Politecnico di Milano, che hanno permesso non solo di costruire un modello ad elementi finiti che potesse descrivere in maniera sufficientemente vicina il loro comportamento reale, ma anche di effettuare scelte progettuali per la realizzazione di una nuova filarmonica a Praga. Il progetto MuSIV: Musical Sustainable Inclusive Vltava nasce dunque come risposta alla richiesta da parte della municipalità della città di Praga di dotare la capitale ceca di un nuovo teatro filarmonico. Gli altri edifici per concerti musicali della città, infatti, per quanto ben progettati, non rispettano gli alti standard acustici richiesti oggi ad una sala di musica classica, e vanno dunque integrati con sale più moderne, anche per far fronte al numero crescente di cittadini e turisti che cercano eventi musicali di alta qualità in una delle capitali della musica classica europea. Il progetto della nuova filarmonica di Praga si inserisce in un contesto estremamente centrale rispetto allo sviluppo del tessuto cittadino, ed è parte di un importante progetto di rigenerazione urbana, volto a valorizzare uno scalo ferroviario ora dismesso. Questo vuole ricucire una divisione creata in uno dei distretti più centrali della capitale ceca, dandogli nuova vita e rispettandone la vocazione artistica acquisita nell’arco di decenni, oltre a dare una spinta alla mobilità lenta e sostenibile migliorando la connessione tra questo importante quartiere e il centro città. Le richieste del bando di concorso indetto dalla municipalità di Praga includono la progettazione di spazi pubblici che possano essere usufruibili da parte dei cittadini per suonare e ascoltare musica anche all'aperto. Il cuore pulsante della nostra proposta progettuale per la filarmonica di Praga è dunque un teatro all'aperto, collocato tra due corpi di fabbrica destinati ad ospitare le due sale da concerti richieste per rispondere a esigenze di carattere urbanistico, acustico e ambientale. Attorno ad esso verte lo studio dell'acustica, il quale indaga la risposta dei pannelli di cui le geometrie sono state definite per perfezionare la loro risposta acustica e dunque offrire la possibilità agli spettatori di godersi esperienze musicali indimenticabili anche in spazi all'aperto. Una parte rilevante dello studio è stata rivolta all’analisi della sostenibilità dell’intervento col metodo del Life Cycle Assessment. Attraverso questo, è stato cercato di rendere il progetto meno impattante possibile dal punto di vista ambientale, sfruttando le masse dell’edificio come pozzi di stoccaggio del carbonio atmosferico utilizzando materiali biogenici, in particolare per l’isolamento, ed ottimizzando il più possibile i materiali della struttura. Sono state difatti indagate diverse tipologie di strutture e le loro rispettive emissioni di CO2, e infine è stata scelta quella che potesse essere maggiormente compatibile con i limiti di natura architettonica e tecnologica.