L'edilizia del futuro a Klimahouse 4.0
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L’edilizia del futuro a
Klimahouse 4.0
Il 7 ottobre 2021, Fiera Bolzano ha ospitato la seconda
edizione di Klimahouse 4.0 “Digitalization meets
Sustainability”, curata dall’Architetto David Calas, in
collaborazione con digitalBAU 2022 (Messe München), Agenzia
CasaClima, Fraunhofer Italia e Fondazione Architettura Alto
Adige. Durante questa sorta di “viaggio” verso l’edilizia del
futuro, sulla trasformazione digitale nel mondo dell’edilizia,
i nuovi trend tecnologici e digitali a servizio delle
costruzioni e la loro implementazione in fase di
progettazione, costruzione e manutenzione: dal Bim alla stampa
3D, dall’IoT (Internet of Things) all’intelligenza
artificiale, fino alla realtà aumentata, sono intervenuti:
Prof. Ivan Bocchio, Managing Director Research, Cattedra
Architecture and Building Process, ETH Zürich
(Politecnico federale di Zurigo): Dal rinascimento alle
tecnologie digitali del nostro presente.
Arch. Cristina Greco, Founder Unlimited-Studio e BIM
Manager: Limiti, vantaggi e nuove opportunità della
narrazione sostenibile digitale.
Arch. Mathilde Marengo, PhD – IAAC Head of Studies
Advanced Architecture Group – Institute for Advanced
Architecture of Catalonia IAAC: Advanced Architecture,
innovation in construction.
Nicola Piazza, Amministratore Delegato Würth Italia
(Main Sponsor): HoloProject
Prof. Dr.-Ing. Steffen Feirabend – Professore di
Progettazione e Costruzione digitale all’Università di
Scienze Applicate di Stoccarda, responsabile del
Laboratorio di Costruzione digitale e procuratore della
Werner Sobek AG: Sustainability and Digitalization – a
contradiction?Arch. Mariana Popescu, PhD Assistant Professor of
Parametric Structural Design and Digital Fabrication at
the Faculty of Civil Engineering and Geosciences at
Delft University of Technology (TU Delft): Digital
fabrication and innovation in construction.
Digitalizzazione e sostenibilità
sono una necessità se parliamo di
edilizia del futuro
Il messaggio è chiaro: la digitalizzazione e la sostenibilità
dell’edilizia non sono un’opportunità, sono una necessità.
Soprattutto se si parla di edilizia del futuro. In Europa, il
settore delle costruzioni assorbe il 35% dell’energia,
rilascia il 35% di CO2, consuma il 45% delle risorse e produce
il 54% rifiuti. In compenso, la produttività dell’edilizia è
più bassa di quella dell’agricoltura (secondo Re.Lab, ponendo
a 100 quella del 1964, nel 2017 era a quota 89, mentre quella
della manifattura era pari a 253). Un bilancio davvero
insostenibile, considerando la crescita demografica e il costo
delle materie prime e dell’energia.
Una delle cause di questa situazione è la scarsa applicazione
delle nuove tecnologie digitali, come già sottolineava il
rapporto di ricerca McKinsey Reinventing Construction: A Route
To Higher Productivity, del 2017, raccomandando, tra l’altro,
l’adozione di sistemi di produzione modulare, l’impiego di
soluzioni costruttive standardizzate e un maggiore impiego
della prefabbricazione.
I sistemi di progettazione Bim e i macchinari flessibili
tipici dell’Industria 4.0 possono aumentare la produttività
dell’industria edile da cinque a dieci volte (secondo Ezio
Micelli, ReBuild, i costi possono ridursi dal 25 al 33% e i
tempi di consegna dal 30 al 50%). La digitalizzazione può
contribuire allo snellimento delle procedure burocratiche eaumentare la trasparenza e accelerare i processi, come quello di approvazione del permesso di costruzione. Che, secondo i dati elaborati dalla Banca Mondiale, rappresenta il 25% e più del costo di un edificio. La digitalizzazione facilita la gestione dell’architettura nell’intero ciclo di vita dell’opera e accelera l’allineamento degli strumenti finanziari e normativi con i parametri di sostenibilità sociale, governativa e ambientale di lungo termine. Building Information Modeling La progettazione nel settore delle costruzioni ha attraversato molti cambiamenti di approccio e di strumenti operativi: dalla progettazione assistita, prima a due dimensioni poi tridimensionale, alla progettazione parametrica per oggetti, prima quantitativa poi qualitativa. Fino ad approdare al Building Information Modeling (Bim), che può essere definito come un modello di sintesi di un’opera (edificio, infrastruttura, ecc.) composto da tutti i dati provenienti dalle diverse discipline che concorrono alla sua realizzazione. Un approccio in cui progetto architettonico, strutturale, impiantistico, caratteristiche e proprietà di materiali, componenti e sistemi, pianificazione delle fasi di realizzazione, tempistiche e costi di esecuzione, opere di manutenzione, vengono considerati in maniera organica come parte di un unico processo che considera l’intero ciclo di vita del manufatto, con l’obiettivo di mitigare i rischi, prevenire e ridurre le possibilità di errore e ottimizzare i processi di esecuzione, verifica e controllo, minimizzare gli impatti e le pressioni ambientali, ridurre tempi e costi. In una parola, creare valore e qualità nelle costruzioni. La road map italiana per il BIM In Italia, la road map segnata dal decreto del ministero delle
Infrastrutture n. 560 del 1° dicembre 2017, che ha reso progressivamente obbligatorio l’uso della metodologia Bim negli appalti pubblici, va avanti: dal primo gennaio 2020, l’obbligo scatta dalla nuova soglia di 50 milioni di euro. L’abbassamento delle soglie di anno in anno porterà l’obbligo di indire i bandi in Bim per la realizzazione o riqualificazione di opere pubbliche per qualsiasi tipologia di lavoro a partire dal 2025. E’ chiaro che occorrono figure e competenze professionali adeguate per gestire la nuova metodologia. Il profilo delle nuove professionalità è fornito dalla norma UNI 11337-7:2018 Edilizia e opere di ingegneria civile – Gestione digitale dei processi informativi delle costruzioni, che nella Parte 7 delinea i requisiti di conoscenza, abilità e competenza delle figure coinvolte nella gestione e nella modellazione informativa, stabilisce i requisiti relativi all’attività professionale delle figure coinvolte nella gestione e nella modellazione informativa: Bim Manager, Bim Expert, Cde Manager, Bim Coordinator, Bim Specialist. Quattro orecchie e quattro mani: il ruolo dell’architetto nell’edilizia del futuro Insomma, occorre coltivare un eco-sistema professionale in cui diversi soggetti operano con la fine in mente, in una condizione di sicurezza psicologica e in piena collaborazione e cooperazione. In questo contesto, l’architetto deve riflettere sul proprio ruolo: non basta possedere talento, creatività, competenza, abilità se non si condividono le informazioni con gli altri protagonisti dell’architettura digitale. L’architetto del 2000 non può essere quello immaginato nel 1899 dall’artista e illustratore francese Jean-Marc Côté nella
cartolina Chantier de Construction èlectrique della raccolta “En l’an 2000”: seduto in solitudine in una cabina di regia, dove consulta il progetto e lo realizza azionando, tramite una pulsantiera, un cantiere completamente automatizzato; è piuttosto come l’ottimo architetto descritto da Philibert de l’Orme (1514 – 1570): dotato di quattro orecchie e quattro braccia, per poter ascoltare tutti gli stimoli ambientali, agire su diversi piani e comunicare la propria visione e il proprio sapere all’interno dell’opera condivisa. La gestione dei dati in fase di progettazione, di scelta dei materiali e di costruzione è un elemento cruciale nel processo di creazione del cantiere 4.0. La metodologia Bim rappresenta una risorsa di analisi dati a disposizione del progettista, uno strumento di ottimizzazione della spesa per il committente e un mezzo per le imprese al fine di rendere il più efficiente possibile il cantiere. Il trasferimento di un modello virtuale a tutte le figure professionali coinvolte riduce le perdite di informazioni, lo spreco di tempo e risorse così da aumentare la flessibilità organizzativa e operativa delle imprese edili, la qualità del progetto finale e il monitoraggio dell’intero ciclo di vita del manufatto. L’edilizia del futuro chiede nuovi strumenti per nuove soluzioni Building Smart International A guidare la trasformazione digitale del settore delle costruzioni, premendo l’acceleratore in questo viaggio verso l’edilizia del futuro, è l’ente mondiale Building Smart International, un’organizzazione senza scopi di lucro, aperta, neutrale, che contribuisce alla creazione di standard aperti e internazionali per infrastrutture ed immobili. In Italia, è la community nazionale dei massimi esperti di digitalizzazione, che lavorano per migliorare i metodi di progettazione,
costruzione, gestione e manutenzione degli asset costruiti e aumentare la competitività dell’industria italiana nel mondo, orientando gli impulsi finanziari e politici e promuovendo cooperazione collaborazione tra le professioni e le imprese. Gemelli digitali Sperimentare nuovi materiali e nuove connessioni tra tecnologia, estetica e funzione del manufatto richiede una mole imponente di progettazione e soprattutto di verifiche, che oggi possono essere realizzate virtualmente con i gemelli digitali. Un gemello digitale (digital twin, Michael Grieves, 2001), è una replica virtuale di risorse fisiche, potenziali ed effettive (gemello fisico) equivalenti a oggetti, processi, persone, luoghi, infrastrutture, sistemi e dispositivi. Grazie ai gemelli digitali è possibile testare le soluzioni progettuali in produzione e per la manutenzione predittiva e capire come si comporteranno i sistemi e i prodotti che si vogliono realizzare in un’ampia varietà di ambienti, usando lo spazio virtuale e la simulazione, combinando diverse tecnologie afferenti a un unico database che contiene tutti i dati di progettazione dell’impianto o del prodotto, software di simulazione, dati in tempo reale dall’ambiente di produzione e molto altro. HoloProject Uno strumento di questo tipo è HoloProject, sviluppato da Würth Italia, che permette di entrare virtualmente in un progetto toccandolo quasi con mano ancora prima che questo venga eseguito fisicamente. Grazie a Hololens di Microsoft e ad un portale di semplice utilizzo, si possono proiettare nell’ambiente circostante file 3D di progetti immobiliari, impianti, macchinari e beni strumentali. Questi possono essere condivisi sia sul posto che in streaming.
Green Bim Il Progetto di Ricerca e Sviluppo per la modellizzazione, la digitalizzazione e la sostenibilità dei processi produttivi e gestionali dell’impresa Berna Costruzioni Srl, finanziato dal POR Calabria FESR-FSE 2014-2020, supporta il percorso di cambiamento ed innovazione che l’impresa beneficiaria intende realizzare per la riconfigurazione in termini competitivi del proprio processo produttivo attraverso l’introduzione e la sperimentazione dei sistemi di modellazione delle informazioni e di digitalizzazione dei processi del Bim. L’obiettivo è realizzare, anche con il supporto del Politecnico di Milano e dello Studio Associato di Architettura BAEC di Milano, uno studio scientifico sul campo che punta ad analizzare e reingegnerizzare attraverso l’uso dei sistemi Bim due progetti (uno pubblico e uno privato) realizzati dall’impresa con l’obiettivo di codificare, sviluppare ed internalizzare il processo Bim con guadagni di produttività, redditività e riduzione di costi e degli impatti ambientali dell’attività tipica di impresa stimati in circa il 30% in media. Architettura tessile La digitalizzazione consente di progettare e fabbricare geometrie sempre più complesse, combinando design, ingegneria e strategie di fabbricazione sostenibili per le costruzioni, per ottenere efficienza, economia ed eleganza nella progettazione di strutture che includono in modo intelligente le prestazioni strutturali e la geometria architettonica, per ridurre significativamente la quantità di materiale usato in una struttura e le sue emissioni incorporate. Per ridurre la cessione di CO2 del calcestruzzo, ad esempio, è possibile aumentarne la porosità graduandola con tessuti a maglia 3D più leggeri possono usati come casseforme per strutture complesse, personalizzati come materiali
funzionalmente classificati come membrane per dar forma al cemento, con rilevanti risparmi di tempo e una notevole riduzione dei rifiuti. Urban mining Il crescente bisogno (e costo) di materie prime può essere affrontato in una logica circolare, ponendo l’attenzione alle anthropogenic stocks, le scorte antropogeniche di risorse sotto forma di residui da attività antropiche, immagazzinate nel corso degli anni nel tessuto urbano. L’Urban mining è l’insieme di azioni e tecnologie volte al recupero di materie prime secondarie ed energia dai prodotti del catabolismo urbano (Baccini, Brunner, 2012). L’Urban mining favorisce la gestione sistematica delle scorte di risorse antropogeniche (sotto forma di prodotti, edifici, spazi) e rifiuti, proponendo una prospettiva che comprende salvaguardia ambientale a lungo termine, conservazione delle risorse e vantaggi economici. Nel settore delle costruzioni, l’Urban mining si indirizza in particolare ai brownfields, i siti inquinati possibili sedi di interventi di rigenerazione che portino maggiori benefici che le semplici bonifiche. La creazione di banche dati dei materiali da recuperare/riutilizzare è il primo passo per mettere a disposizione del progettista una gamma di nuove possibilità. La tecnologia Bim può essere impiegata per identificare e localizzare i materiali utilizzati e inserirli in piattaforme digitali che mettono in contatto la domanda e l’offerta. Gli edifici vecchi diventano così giacimenti di materie prime per gli edifici nuovi. Casi di studio: l’edilizia del futuro è già qui In questa gallery riportiamo una serie di casi studio analizzati a Klimahouse 4.0 Digitalization meets
Sustainability. Progetti che hanno preso vita o di prossima realizzazione nelle grandi città a firma di architetti famosi. Ma anche nuove strutture di prossimità in piccoli centri, utili a migliorare la vita delle persone. Immagini che mostrano come l’edilizia del futuro sia già il presente. Photogallery Il nuovo ospedale di Amatrice, Valle 3.0 La progettazione integrata delle componenti architettoniche ed impiantistiche ha consentito di abbattere l’energia primaria richiesta dall’edificio, garantendo i più elevati standard di qualità delle condizioni termo-igrometriche interne, nonché l’utilizzo delle fonti rinnovabili e un minore spreco di risorse ambientali. L'involucro è stato progettato con una trasmittanza termica inferiore a quella prevista dalla normativa, per ridurre le dispersioni termiche dell’edificio e conseguentemente di ridurre l’energia necessaria al riscaldamento e raffrescamento dei locali. Credits Valle3.com Chiudi Asilo nido di Guastalla, MCA Mario Cucinella Architects L’asilo nido di Guastalla - soprannominato La Balena per una suggestione venuta dalla pancia della balena di Pinocchio: sei dentro la pancia ma paradossalmente quello non è un luogo di pericolo, bensì un luogo sicuro ... un grande ventre materno, senza muri, con le aule separate da vetri e la possibilità di vivere tanti ambienti spaziali differenti (Mario Cucinella) - è un edificio in legno, antisismico e a basso impatto ambientale, in grado di produrre l’energia elettrica e l’acqua calda di cui necessita, fatto di materiali naturali e di riciclo, con il recupero e riutilizzo dell’acqua piovana, uso dei materiali naturali applicati a vista, ventilazione e illuminazione naturale. La struttura portante è costituita da 50 telai in legno lamellare di abete, qualità a vista, lunghi
fino a 18 metri e posti in senso trasversale rispetto all’orditura principale dell’edificio. I vari costoloni sono tra loro interconnessi e controventati con tiranti in metallo. Ogni telaio è bucato, secondo una logica derivata da un’attenta analisi dei flussi ventosi, in modo irregolare e morbido. Dall’esterno appare il diaframma di una cassa armonica, un grosso volume permeato di luce, scandito da una successione di pannelli in cross lam lavorati in modo estremamente accurato con macchine CNC che li fresano e tagliano seguendo le direttive impartite dai software. I telai in cross lam sono stati trasportati già sagomati in cantiere, pronti per essere assemblati. Con l’ausilio di una gru e pochi uomini, l’intera struttura è stata ultimata in soli 30 giorni. Courtesy of MCA 4 Chiudi Torre UnipolSai a Milano Porta Nuova, MCA Mario Cucinella Architects La struttura del grattacielo è composta da un modulo che si ripete a forma di X che avvolge l’intero edificio e che ricorda un nido. L’edificio si sviluppa su 22 piani fuori terra – e 3 interrati – per un’altezza di circa 100 m e una superficie totale di 35.000 mq. I materiali impiegati per la realizzazione di questi vari componenti sono il vetro, il legno e l’acciaio. Lo scheletro dell’edificio è formato da un doppio strato con un’intercapedine che contribuirà ad isolare dal freddo invernale e prevenire il calore eccessivo in estate. Grazie ai pannelli solari installati in punti strategici e ai sistemi di raccolta dell’acqua piovana integrati in particolari elementi di design (come la vela a specchio sopra l’ingresso) il consumo di risorse dell’edificio è ridotto al minimo. Courtesy of MCA 4 Chiudi The Broad museum, Diller Scofidio + Renfro Il museo d'arte contemporanea della Broad Art Foundation a Los Angeles è caratterizzato da un unico velo a nido d'ape che avvolge
l’intero edificio ed è visibile attraverso un’ampia galleria a tutt’altezza. La volta che contiene l’archivio/deposito, pesante e opaca, è sempre in vista, sospesa al centro dell’edificio. L’intradosso, scolpito, dà forma alla lobby sottostante e alle vie di circolazione pubblica. L’estradosso è, invece, il piano di calpestio dello spazio espositivo. La volta è rivestita su tutti i lati dal velo, un arioso esoscheletro che si estende lungo tutto il blocco della galleria fornendo luce naturale filtrata. Credits Teknoring Chiudi NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) è un edificio modulare di ricerca e innovazione dei due istituti di ricerca svizzeri Empa ed Eawag. È stato aperto nel 2016 e si trova nel campus dell'Empa a Dübendorf. L'edificio è costituito da una dorsale centrale e tre piattaforme aperte su cui sono installati singoli moduli di ricerca e innovazione per un periodo di tempo limitato secondo un principio plug- and-play. Ciò consente di smontare queste cosiddette "unità" una volta terminata l'attività di ricerca e sviluppo, facendo così spazio a nuovi moduli. Credits empa.ch Chiudi KnitCandela è un guscio di cemento sottile e sinuoso costruito su una cassaforma a maglia ultraleggera che è stata trasportata dalla Svizzera al Messico in una valigia. Costruito al Museo Universitario Arte Contemporáneo (MUAC) di Città del Messico, KnitCandela è un omaggio al famoso costruttore di conchiglie ispano-messicano Félix Candela, reinventando i suoi spettacolari gusci di cemento attraverso l'introduzione di nuovi metodi di progettazione computazionale e la tecnologia delle casseforme KnitCrete. Credits Philippe Block Chiudi
HORTUS, Herzog & De Meuron HORTUS sta per Casa della Ricerca, della Tecnologia, dell'Utopia e della Sostenibilità e nel 2025 metterà a disposizione 10.000 m2 di spazio in una struttura che ripagherà l'energia grigia della costruzione e sarà energeticamente positiva dopo circa 30 anni. La facciata conterrà paglia e carta straccia, il soffitto sarà sorretto da colonne di faggio, travi di abete e volte in argilla. In cantiere, saranno utilizzati robot industriali per la produzione sul campo e pannelli di casseforme usati. Le fondamenta sono tagliate da vecchi soffitti in cemento. Gli uffici open space saranno ventilati naturalmente. Il cortile interno sarà un giardino della biodiversità. La progettazione circolare garantisce che nessun componente sarà sprecato: ogni componente ha un futuro che è già registrato prima di essere installato e istruzioni per un ulteriore utilizzo nel caso in cui l'edificio non fosse più necessario dopo alcune generazioni. Chiudi
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