Structural technologies optioneering: a BIM-based comparative assessment of Kengo Kuma's biophilic building "Welcome, Feeling at Work" in Milan

Among the environmental challenges characterizing the construction sector, the proposal of structural materials with reduced ecological impact is crucial in promoting an active role of construction in combating climate change and its consequences. However, the choice of structural material necessarily stems from a comprehensive analysis that, in addition to aspects of environmental sustainability, encompasses the full spectrum of structural performance, economic feasibility and optimization of the construction process. This thesis aims to explore these factors through a comparative evaluation applied to a real case study, the Welcome, Feeling at Work building designed by Japanese architect Kengo Kuma in Milan. The choice of Welcome in its configuration at design stage, consisting of reinforced concrete, steel and timber structural elements, provides a consistent comparative basis for the study of the variation of factors guiding the choice of structural technology in relation to the gradual increase in the incidence of wood, in the proposed alternatives, compared to the other used materials. This comparative study was carried out exploiting the digital tools offered by the Building Information Modeling design approach, which allow the evaluation process to be optimized by associating performance indicators with the dimensions of time, cost and sustainability of construction. The result of the comparison outlines a comprehensive overview of the implications deriving from each indicator, providing a guiding tool for decision-making in accordance with the priorities identified in the preliminary stages of construction.

Tra le sfide ambientali caratterizzanti il settore delle costruzioni, la proposta di materiali strutturali a ridotto impatto ecologico è cruciale nella promozione di un ruolo attivo dell’edilizia nel contrasto al cambiamento climatico e delle relative conseguenze. Tuttavia, la scelta del materiale strutturale deriva necessariamente da un'analisi d’insieme che, oltre agli aspetti relativi alla sostenibilità ambientale, comprenda l’intero spettro di prestazioni strutturali, fattibilità economica e ottimizzazione del processo costruttivo. Questa tesi si propone di esplorare tali fattori tramite una valutazione comparativa applicata a un caso studio reale, l’edificio Welcome, Feeling at Work, progettato dall’architetto giapponese Kengo Kuma a Milano. La scelta di Welcome nella sua configurazione in fase esecutiva, costituita da elementi strutturali in calcestruzzo armato, acciaio e legno, rappresenta una consistente base comparativa per lo studio della variazione dei fattori che orientano la scelta della tecnologia strutturale in relazione al progressivo aumento dell’incidenza del legno, nelle alternative proposte, rispetto agli altri materiali utilizzati. Tale studio comparativo è stato eseguito avvalendosi degli strumenti digitali offerti dall’approccio progettuale del Building Information Modeling, che permettono di ottimizzare il processo di valutazione mediante l’associazione degli indicatori di prestazione alle dimensioni temporale, di costo e di sostenibilità della costruzione. Il risultato della comparazione delinea un quadro esaustivo delle implicazioni derivanti da ciascun indicatore, fornendo uno strumento guida del processo decisionale in accordo con le priorità individuate nelle fasi preliminari della costruzione.