Integrated design tool for lowering environmental impact of reinforced concrete structures: lca and modelling workflow for structural frames

This thesis presents a new method for designing reinforced concrete structures using software such as Rhinoceros, Grasshopper, GSA, Revit, Speckle, and Dynamo to simplify the entire design process. This process involves structural analysis, BIM, and sustainability assessments in a single, efficient workflow. The process starts with building a model in Rhino or, parametrically, in Grasshopper. A user interface created with HumanUI allows the choice of attributes to be assigned to elements that can be set manually in Rhino or automatically in Grasshopper. This tool parallels the processes of structural analysis through GSA, BIM integration with Revit through Speckle, and preliminary sustainability assessment through life cycle analysis (LCA). In addition, custom scripts with Dynamo improve its efficiency. The sections generated for each example are designed following the state of the art, therefore, structural analysis is not covered in detail. This approach reduces the design time of reinforced concrete structures by outlining a clear and sequential process from initial idea to final design. Different tools and software, through automation and parametric modelling, improve accuracy, facilitate the search for design alternatives and reduce time and costs. Sustainability assessments enable informed choices on materials and systems, promoting sustainable construction practices. The workflow is a sustainable choice as it combines advanced modelling with life cycle assessment (LCA). By minimising material waste, it ensures that structural design is efficient and that environmental impacts are considered from start to finish.

Questa tesi presenta un nuovo metodo per la progettazione di strutture in calcestruzzo armato utilizzando software come Rhinoceros, Grasshopper, GSA, Revit, Speckle e Dynamo per semplificare l'intero processo di progettazione. Questo procedimento prevede analisi strutturali, BIM e valutazioni di sostenibilità in un unico ed efficiente flusso di lavoro. Il processo parte dalla costruzione di un modello in Rhino o, parametricamente, in Grasshopper. Un'interfaccia utente creata con HumanUI permette la scelta degli attributi da assegnare agli elementi che possono essere impostati manualmente in Rhino o automaticamente in Grasshopper. Questo strumento rende paralleli i processi di analisi strutturale tramite GSA, integrazione BIM con Revit tramite Speckle e la valutazione preliminare della sostenibilità attraverso l'analisi del ciclo di vita (LCA). Inoltre, script personalizzati con Dynamo ne migliorano l'efficienza. Le sezioni generate per ogni esempio sono state progettate seguendo lo stato dell’arte, dunque, l'analisi strutturale non è trattata in dettaglio. Questo approccio riduce i tempi di progettazione delle strutture in calcestruzzo armato, delineando un processo chiaro e sequenziale dall'idea iniziale al progetto definitivo. I diversi strumenti e software, attraverso l'automazione e la modellazione parametrica, migliorano la precisione, facilitano la ricerca di alternative progettuali e riducono tempi e costi. Le valutazioni della sostenibilità consentono scelte informate su materiali e sistemi, promuovendo pratiche di costruzione sostenibili. Il flusso di lavoro è una scelta sostenibile poiché unisce la modellazione avanzata alla valutazione del ciclo di vita (LCA). Minimizzando gli sprechi di materiale, esso garantisce che la progettazione strutturale sia efficiente e che gli impatti ambientali siano considerati dall'inizio alla fine del processo.