Design for Circularity : development of circular solutions and DfD principles in building project: case study of the European Library in Milan

The building stock represents one of the widest shares in resource consumption, both for construction and operation. Reusing already processed materials and building components is one of the main solutions to mitigate the resource depletion issue. Hence this thesis aims to develop and acknowledge the full potential of tailored Designed-for-Disassembly practices through the comprehensive project of a flexible construction system to be applied in a new construction project, the European Library for Culture and Information of Milan (BEIC). We developed the entire process into three main parts: 1) Analysis of the potential material stock, embedded in already existing buildings, through literature review, MFA and the development of a flexible GIS-based framework; 2) Designation of a strategy to reduce material footprint and to optimize the assembly and recycling of components after the findings in the previous step; 3) Comprehensive design (engineering & architecture), simulation and assessment (from concept to finishings) of a building into a BIM and parametric environment. This thesis project allowed us to develop a building that proposed the principles of circularity of materials in a didactic way, through three main strategies of reuse and recycling. To significantly reduce emissions and the amount of raw materials extracted, we have studied concrete recycling, the use of high-performance dry construction systems and the use of urban mining materials, also emphasizing the flexibility of the architectural system.

L'ambito costruito rappresenta una delle principali cause del consumo di risorse, sia in fase di costruzione che uso. Una delle possibili soluzioni per mitigare la criticità data dall’estrazione di nuove risorse è il riuso dei componenti edilizi. La presente tesi si prefigge quindi l’obiettivo di approfondire e impiegare a pieno potenziale specifiche pratiche di Urban Mining e costruzione a secco, progettate per il disassemblaggio, all’interno di un progetto ingegneristico e architettonico integrato di un edificio, la Biblioteca di Informazione e Cultura di Milano (BEIC). L'intero lavoro di ricerca e progetto di tesi è composto dalle seguenti parti: 1) Calcolo delle quantità di materiali stoccato all’interno del tessuto urbano, attraverso un’estesa ricerca bibliografica, la definizione di un modello e un algoritmo GIS e gestione dati; 2) Designazione di una strategia che riduca l’impatto ambientale e di consumo dei materiali, nei componenti edilizi, favorisca il riuso e l’utilizzo circolare; 3) Progettazione integrata (ingegneristica e architettonica) di un edificio, dal concept fino alle finiture, simulazione e valutazione delle performance in ambiente BIM e parametrico. L'esito progettuale è un edificio che proponesse i principi di circolarità dei materiali in maniera didattica, attraverso tre principali strategie di riuso e riciclo. Per ridurre significativamente le emissioni e la quantità di materie prime estratte sono stati approfonditi i temi del calcestruzzo riciclato, l’uso di sistemi costruttivi a secco altamente performanti e l’impiego di materiali da Urban Mining, il tutto racchiuso in un impianto architettonico dalla grande flessibilità.