master thesis elena corio
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Università di PisaDESTeC, Scuola di IngegneriaC.d.L. Ingegneria Edile-ArchitetturaTesi di Laurea Magistrale
An innovative sail-shaped shelterfor the Ancient Ships archeological site of PisaConception and parametric design
Candidata: Elena CorioRelatori: M. Froli1, P. Cignoni2, N. Pietroni2, F. Laccone1
1DESTeC, Scuola di Ingegneria, Università di Pisa2ISTI, CNR, Pisa
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Contenuti
• Concept della copertura
• Reciprocal Frame System
• Design parametrico
• Analisi e progettazione strutturale
• Progettazione architettonica
• Fabbricazione digitale
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Planimetria del Sito Archeologico delle Navi Antiche di Pisa
Concept della copertura
Caso di studio
Scavo di una nave romana
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Concept della copertura
Requisiti
La copertura deve soddisfare i seguenti requisiti:
• Ricoprire una distanza di circa 45 metri senza sostegni intermedi.
• Proteggere gli archeologi e gli scavi dalle intemperie.
• Consentire un facile accesso ai visitatori.
• Poter essere assemblata e disassemblata anche da manodopera non specializzata.
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Copertura in legno lamellare per il Sito Archeologico di Çatalhöyük
Concept della copertura
Esempi
Gridshell in vetro a copertura delle Terme Romane di Badenweiler
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Copertura in alluminio del Sito Archeologico di Bibracte, Francia Copertura di Bibracte in fase di costruzione
Concept della copertura
Esempi
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Concept della copertura
Proposta progettuale
Il sistema costruttivo scelto è quello delle Reciprocal Frame in legno:
• Le aste hanno dimensioni piccole rispetto alla luce da coprire.
• La copertura è reversibile e gli elementi possono essere riutilizzati.
• Le unioni possono essere eseguite senza l’uso di attrezzatura sofisticata.
• Il legno è un materiale rinnovabile e compatibile con la fabbricazione digitale.
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Reciprocal Frame System
Storia
Hogan, costruzione tipica degli Indiani Navajo Disegni di Leonardo da Vinci per un ponte temporaneo
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Relazione tra i pattern RF e i pattern delle pavimentazioni
Reciprocal Frame System
Complessità geometrica
Parametri geometrici
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Reciprocal Frame System
Semplicità di giunzione
Padiglione temporaneo progettato da Shigeru Ban e ARUP
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Grid shell in legno, Multihalle in Mannehim
Reciprocal Frame System
Coperture in legno
Reciprocal Frame Structure, Lamella roof, Università di Auburn
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Reciprocal Frame System
Il nostro contributo
La ricerca condotta ha i seguenti obiettivi:
• Estendere le RF alla progettazione di gridshell con grande luce.
• Sviluppare un workflow di progettazione parametrica.
• Progettare un giunto che ottimizzi la costruzione di architetture free form.
• Sperimentare la sequenza di assemblaggio con modelli fisici.
12Grasshopper MeshLab
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Modello realizzato con catene appese, Gaudì
Design parametrico
Form finding
Modello fisico per la gridshell di Mannheim Multihalle
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Design parametrico
Algoritmi generativi
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Particle-Spring System
Reciprocal Frame Grid
Kangaroo
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Prima ipotesi, forma quadrangolare
Design parametrico
Studio della forma
Seconda ipotesi, forma curvilinea
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordo
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Design parametrico
Remeshing
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggio
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Design parametrico
Remeshing
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Design parametrico
Remeshing
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Tassellazione Voronoi
Design parametrico
Remeshing
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Tassellazione Voronoi
Design parametrico
Remeshing
Mesh triangolare
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Tassellazione Voronoi
Design parametrico
Remeshing
Mesh triangolareCostruzione geometrica
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Tassellazione Voronoi
Design parametrico
Remeshing
Mesh triangolareCostruzione geometrica
Design parametrico
Reciprocal Frame
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Costruzione geometrica
Design parametrico
Particle-Spring System
Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggioSuperficie a doppia curvatura ottenuta con form finding
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Tassellazione Voronoi
Design parametrico
Remeshing
Mesh triangolareCostruzione geometrica
Design parametrico
Reciprocal Frame
Dynamic Relaxation
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Analisi strutturale
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Modello strutturale in Karamba Analisi di Buckling in SAP 2000
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Progettazione strutturale
Giunto A
ASnodo cardanico
Collegamento a spinotto
Trave lignea
Fori asolatie bulloni ad attrito
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Progettazione strutturale
Giunto B
B
Arco ligneo
Giunto a cerniera
Collegamento a spinotto
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Progettazione strutturale
Giunto C
C
Trave rovescia in c.a.
Micropali
Trave lignea
Rinforzo laterale
Snodo cardanico
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Progettazione architettonica
Viste assonometriche
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Vista Nord-Ovest Vista Sud-Ovest
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Progettazione architettonica
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Planimetria
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Progettazione architettonica
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Sezione A-A
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Progettazione architettonica
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Prospetto Ovest
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Progettazione architettonica
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Prospetto Nord
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Progettazione architettonica
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Prospetto Sud
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Progettazione architettonica
Viste prospettiche
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Fabbricazione digitale
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Tavola dei pezzi Taglio laser
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Fabbricazione digitale
Sequenza di montaggio
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Fabbricazione digitale
Primo modello di studio
Modello digitale Modello fisico
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Fabbricazione digitale
Secondo modello di studio
Modello digitale Modello fisico
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Fabbricazione digitale
Modello finale
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Modello fisico
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La soluzione proposta ha i seguenti vantaggi:
• La progettazione parametrica permette di applicare il sistema a geometrie diverse.
• Lo step di form finding ha permesso di ottenere una buona riposta strutturale.
• Il metodo di remeshing ha mantenuto la forma di partenza.
• I giunti sono standard e possono essere smontati e riutilizzati.
• La fabbricazione digitale permette di gestire la complessità geometrica.
Conclusioni
Risultati
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Il progetto è stato presentato a MARAS 2016, 5th International Conference on Mobile, Adaptable and Rapidly Assembled Structures, con un articolo dal titolo:Conception and parametric design workflow for a timber large-spanned reversible grid shell to shelter the archaeological site of the Roman Shipwrecks in Pisa, che verràpubblicato sull’International Journal of Computational Methods and Experiments Measurements.
Conclusioni
Risultati
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La ricerca futura riguarderà:
• L’analisi strutturale non lineare.
• Ottimizzazione della sequenza di montaggio.
• La progettazione di un sistema di rivestimento a scaglie.
Conclusioni
Possibili sviluppi
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