Architettura Tecnica e ImpiantiPresentazione del corso (AA 2011-12)proff. Tiziana Poli, Enrico De Angelis e Enrico Mazzucchelli

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2Ingegneri o architetti?

ARCHITETTURA TECNICA e IMPIANTI

È sicuramente uno dei corsi fondamentali dell’INGEGNERIA EDILE.

Il corso ha ambizioni formative e professionalizzanti: fare una prima esperienza progettuale relativamente completa, su un caso relativamente semplice (edificio ad uso residenziale di bassa altezza).

CHI SIAMO?

Non siamo architetti

Non ci occupiamo di Architettura ma di architetture

Non facciamo Architettura ma operiamo perché le architetture possano essere realizzate; operiamo per l’Architettura.

Il nostro fare (“per” le architetture e per l’Architettura)consiste nell’aiutare l’architetto a realizzare tali opere e a dare a lui la garanzia del successo (raggiungimento obiettivi misurabili)

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3Motoristi (engine-ers) o carpentieri?

Molti prendono in giro gli ingegneri dicendo che il termine deriva da motore, in inglese (engine). Altri ricordano che:

Gli 'inzigneri' di origine medievale erano per la maggior parte carpentieri, capomastri, capicantiere, tagliatori di pietre, artigiani dotati in buona misura di capacità di approntare primitive apparecchiature di trasporto e sollevamento e con capacità di tracciare e disegnare, coadiutori dell'Architetto, maestro e costruttore dell'Architettura.

(Dal sito di Massimo Corradi, blog su Archiportale) http://www.archiportale.com/utenti/blog.asp?IDB=315

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4Non siamo dei “geometri”

Mestiere vituperato, quello dei geometri (che guadagnano molto più di noi).

Geometri agrimensori

La parola geometra ha la stessa origine dal termine geometria che, dalla composizione di due parole greche "geo" e "metros", rispettivamente, terra e misura, rivela la vocazione originale del geometra: quella cioè di agrimensore, ossia "misuratore della terra".

In molte parti d’Italia gli agrimensori fanno tanta concorrenza agli architetti e agli ingegneri …

L agrimensore; particolare tratto dal disegno acquerellato di Antonio

Bergamo, Il Col Bastia, 1702.

(Dal sito di Massimo Corradi, blog su Archiportale) http://www.archiportale.com/utenti/blog.asp?IDB=315

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5L’architetto, invece …

… « L’architettura, disciplina dell'edificare, sceglie, dirige e giudica i contributi pratici e teorici di molte altre scienze ed arti. (...) il vero architetto dovrà possedere doti intellettuali e attitudine all’apprendere … Sia perciò competente nel campo delle lettere e soprattutto della storia, abile nel disegno e buon matematico; curi la sua preparazione filosofica e musicale; non ignori la medicina, conosca la giurisprudenza e le leggi che regolano i moti degli astri ... Dal momento che dunque questa disciplina è così importante, supportata e arricchita da numerose e svariate forme di cultura, non credo che possano definirsi sin da subito a buon diritto architetti, se non coloro che siano giunti alla vetta suprema dell'architettura dopo esser stati nutriti della conoscenza della maggior parte della letteratura e dell'arte, attraverso la salita per questi gradi delle discipline. Ma forse sembrerà sorprendente agli inesperti che una natura umana impari alla perfezione un numero così grande di insegnamenti e li conservi nella memoria. Quando però avranno constatato che tutte le discipline hanno tra loro una sostanziale comunanza di oggetti, si convinceranno che può accadere facilmente; una cultura enciclopedica infatti è come un corpo unico composto da queste membra »

Marco Vitruvio Pollione, De architectura. L'Architetto. Nino Pisano, Campanile di Giotto (Firenze), 1334-1336, dettaglio.

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6Architetture, architetti e Architettura

Nella sua concezione più alta, fare Architettura significa realizzare o cercare di realizzare monumenti. Si usi questo termine in senso lato, senza retorica e anti-retorica.

Per fare Architettura servono dei geni: qualcuno capace di raccontare delle storie bellissime ed emozionanti e racchiudere queste storie in un insieme di spazi, interni e/o esterni.

Le architetture sono solamente insiemi di spazi più o meno complessi, ma esse aspirano ad emozionare, oltre che a servire a qualche specifico scopo, fungere.

Il principale carattere dell’architetto è questo: volere in qualche modo emozionare, non solo organizzare spazi utilizzabili (utilitas) per svolgere in essi qualche attività in sicurezza (firmitas) ma anche per far godere (venustas) chi li utilizza e anche chi solo li visita o ammira.

Difficile misurare (poco ingegneristico) la venustas.

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7Architettura=inventareL’architettura, come la moda (M.Fuksas), genera stupore, gioia o anche sofferenza. «L'architettura e la moda sono aspetti della nostra realtà e fanno parte dello stesso universo culturale. Apparentemente, l'architettura sembra permanente e la moda effimera ma l'accelerazione della nostra società le rende in competizione e sovrapposizione»(M.Silvestro http://www.archimagazine.com/aemporio.htm)

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8PRADA BOUTIQUE AOYAMA (TOKYO)Herzog & de Meuron

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11Per realizzare le architetture …

… gli ingegneri non sono una condizione necessaria né sufficiente ma un importante aiuto.

INGEGNERIA viene da “Ingegno” non da motore (engine):

INGEGNO: facoltà dell’intelletto di intuire, escogitare (qualcosa di originale), realizzare, anche di apprendere. Da in + gignere (generare: “disposizione della persona” a inventare

INGEGNO o CONGEGNO, sinonimo di “invenzione”(In primo luogo gli “ingegni” sono macchine da guerra).

INGEGNERE: chi progetta e dirige la realizzazione di congegni, ordigni, macchine, costruzioni più o meno complesse (dal sec.XIV)(l’ingegnere è in primis militare)

INGEGNERIA: disciplina/scienza dell’ingegnere

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12Ingegnere moderno

Dopo quello “rinascimentale”, leonardesco, “a-tutto-tondo”… l’ingegnere moderno è quello che:

Formalizza il suo sapere tecnico (modelli di comportamento di sistemi naturali e artificiali) in una tecnologia

Valida il proprio sapere sulla base di esperienze riproducibili e (basi scientifiche) inquadrate in sistemi concettuali più ampi possibile, a loro volta validati indipendentemente

Diffonde tale conoscenza e le sue applicazioni in scuole di ingegneria o politecnici (non esiste la disciplina senza le scuole!)

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13Cosa fa l’ingegnere

Identifica il problema …

Il problema

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14

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

sottoproblema sottoproblema sottoproblema sottoproblema

Cosa fa l’ingegnere

Identifica il problema e definisce un modello del sistema di cui si occupa

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15Visione meno “squadrata

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16Quindi risolve il problema elementare

sottoproblema

Caratterigenerali

Metodologiedi soluzione

Casi simili risolti

Obblighi cogenti

Letteratura scient.

SOLUZIONE DELSOTTOPROBLEMA

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17I sistemi reali sono molto complessi …

… e magari anche sfuggenti!

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18… e la loro “analisi” altrettanto

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19Le scuole francesi di ingegneria

Approccio statale: creare una scuola finanziata dallo stato che custodisce e eleva il sapere:

1666 fondazione dell’Académie des Sciences 1671 fondazione dell’Académie de l’Architecture 1672 istituzione del Corps du Génie 1715 istituzione del Directeur Général des Ponts

et Chaussées che diventa, nel 1747, l’École des Ponts

dopo la rivoluzione, l’École viene incorporata in una École des Travaux Publiques che diventa, nel 1795, l’École Politechnique e alla cui base vengono posti corsi di chimica e fisica

BicornoPolitecnico

La divisa dell’école Polytechnique

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20Le libere associazioni inglesi

In Gran Bretagna, invece, sono le associazioni tra colleghi (Society, Association), di natura “privata”.

Vengono promosse sotto l’egida del Re (God save His Majesty) il cui nome garantisce la qualità di persone e capacità; le associazioni non si propongono solo come riferimento lobbistico e operano sia come sistema di qualificazione sia come sistema di diffusione e promozione culturale tecnica del settore:

• la Royal Academy di architettura viene fondata a londra da quattro architetti, nel 1768

• Society of Engineers, 1771, un gruppo di esperti spesso consultato per rilievi, consulenza a commissioni parlamentari per fattibilità opere pubbliche …

• Institution of Civil Engineers 1818

• British Institute of Architects 1834 che diventa il RIBA nel 1866

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21Ingegneria nella storia delle costruzioni

Nella storia delle costruzioni, il progettista, colui che inventa l’opera da realizzare al di sopra del costruttore, che interpreta le esigenze (formali, di rappresentazione, in primo luogo), è l’architetto.

Quando l’opera si fa impegnativa, al progettista-architetto si affianca l’ingegnere che si occupa di garantire la stabilità delle opere e, quindi, della “meccanica” delle strutture, uno “strutturista” (non nell’accezione odierna)

Quindi, un ingegnere “impiantista”, che possiede le competenze tecniche e la tecnologia per la realizzazione dei subsistemi:

della climatizzazione, della meccanizzazione del trasporto di persone e di fluidi (impianti idraulici negli edifici)

Ora c’è chi sostiene che serva un’altra figura di ingegnere: dedicato ad un subsistema “critico” quello dell’involucro

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22L’ingegnere strutturista – 1

È quello che progetta e dirige la realizzazione dei ponti, delle grandi opere civili e delle strutture portanti degli edifici. Si fonda:

La meccanica strutturale (Navier e Cauchy 1820 – teoria matematica dell’elasticità – fino a de Saint-Venant e Beltrami, 1860-1890)

L’analisi dei legami viscoelastici (1920) La geotecnica (Terzaghi, 1920) L’analisi degli stati limiti/ultimi e del legami plastoelastico (1930-50) Calcolo strutturale con elaboratore (1970) Dinamica delle strutture e del danneggiamento di materiali compositi:

dal cls al carbonio (1980), con applicazioni negli edifici altissimi e nella sicurezza (robustezza) per grandi impatti

ora … materiali innovativi, micro e nanostrutture

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23L’ingegnere strutturista – 2

Durante il XIX secolo, si pongono le basi per l’analisi strutturale e l’ottimizzazione delle strutture, mentre si mettono a punto nuove tecnologie per la realizzazione di strutture ed elementi strutturali in:

Acciaio (saldatura, piegati a freddo)

Calcestruzzo armato (migliori cementi e nuove barre, anche sezioni composte con profili acciaio, fluidificanti!!)

Laterizi “innovativi” – più leggeri e resistenti, per pareti portanti, non portanti, solai laterocementizi

Calcestruzzo armato precompresso (1928) – no fessure, con cavi ad elevate prestazioni

Funi, membrane, gusci …… tessuti

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24L’ingegnere impiantista

È quello che aiuta l’architetto a rendere più vivibili i grandi edifici (grandi altezze) costruiti in climi non miti, che vi porta le macchine, che si preoccupa degli incendi:

Ascensori

Condizionamento dell’aria

Prima scala mobile: esposizione di parigi 1900

Luce fluorescente (volg. “neon”) 1938

Anche la tipologia e la costruzione ne risente (controsoffitti, cavedi dedicati, piani intermedi di sottocentrale …)

Già nel 1950 il costo globale (costruzione+esercizio) di un immobile di grande altezza è per il 50% dovuto agli impianti …

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25Uno dei primi edifici per uffici di grandi dimensioni

William LeBaron Jenney: 2nd Leiter BuildingChicago, 1891 (From an old postcard)

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Burnham and Root, 1894

Reliance Building Chicago

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27Il facciatista – involucrista

Le pareti verticali riducono il loro peso e spessore, spinte dall’esigenza di minimizzare i carichi permanenti e favorite dall’introduzione e la diffusione di nuove tecnologie (alluminio). Nasce il curtain wall

Palazzo delle nazioni unite

Cité du refuge e mur neutralizant Lecorbu

Lever Building (Skidmore Owings Merrils, 1952)

In primo luogo le facciate ma anche le coperture hanno bisogno di un’approfondita conoscenza delle tecnologie a disposizione unita a quella di alcune discipline fondamentali per comprendere le modalità di ottenimento di alcune prestazioni base …

… serve un ingegnere dell’involucro

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28Sistemi di facciata innovativi “storici”

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29Ingegneria nelle storia delle costruzioni

Ovviamente sono molte le professionalità/disciplinarietà necessarie alla realizzazione di un’architettura:

Esperto di materiali innovativi (durabilità, caratterizzazione prestazionale, …)

Esperto di fisica dell’edificio Esperto di organizzazione del processo (sia delle fasi di appalto che

di cantiere) Esperto di conservazione e recupero (beni culturali)

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30Per realizzare le architetture …

... servono tante competenze(SEMPRE DI PIU’)

Per questioni organizzative è spesso più comodo organizzare più persone “specializzate”.

Per realizzare le architetture servono sempre più INGEGNERI capaci di garantire che l’organizzazione di un processo a volte molto complesso sia tale da realizzare un opera adeguata…

… garantire il successo dell’intervento

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione

Composizione architettonica

Protezione incendi

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Protezione incendi

Come organizzare le competenze?

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione

arch

itet

to

Composizione architettonica

ATTENZIONE:possibile solo se il soggetto è ben

preparato e l’oggetto non è particolarmente complesso!

VEDI CRITICA ALLE SCUOLE“BEAUX ARTS”

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Protezione incendi

Come organizzare le competenze?

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione Ing

egn

ere

edil

e-ar

chit

etto

Composizione architettonicaIn molti paesi (ITALIA compresa)

gli ingegneri ambiscono a fare gli architettipiù propriamente si costituiscono scuole e

corsi di architettura e ingegneria (addolcite dalla limitazione “edile”)

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Protezione incendi

Come organizzare le competenze?

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione

strutturista

impiantista

involucrista

Composizione architettonica

arch

itet

to

Normlamente …l’architetto è il DOMINUS

altro esperto

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Protezione incendi

Come organizzare le competenze?

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione

strutturista

impiantista

involucrista

Composizione architettonica

Ing

egn

ere

edil

e

L’architetto supervedeil processo nel suo insieme

altro esperto

arch

itet

to

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Protezione incendi

Come organizzare le competenze?

Ingegneria dei materiali

Ingegneria strutturale

Fisica dell’edificio

Impiantistica

Organizzazione e gestione

Beni culturali e conservazione

strutturista

impiantista

involucrista

Composizione architettonica

arch

itet

to

L’architetto gestisce il processocon l’ingegnere edile in staff

altro espertoIngegnere

edile

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36Potenzialità dell’ingegneria edile

Partecipare:

All’ottimizzazione delle scelte progettuali per la realizzazione di un edificio o un intervento sul costruito

Alla messa a punto di strumenti previsionali e di metodi di valutazione della qualità dei subsistemi edilizi e dell’edificio nel suo insieme

Alla messa a punto di sistemi di gestione per la realizzazione (appalti, gestione cantieri e subforniture)

Alla messa a punto di nuove tecnologie costruttive e impiantistiche

Ma più di ogni altra cosa, l’ingegnere edile può essere l’uomo (la donna!) chiave che permette un governo sistematico della qualità del processo (e del progetto in particolare)

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37Il corso di AT+IMP

AT&STE3° anno MI AT

4°anno LC

PE5° anno BS

BPE (eng)4°anno BS

Architetture “tecniche”per il progetto delle prestazioni dei sistemi tecnologici

in quattro corsi universitari diversi

AT&STE21° LM

Architetture “tecniche”per il progetto delle prestazioni dei sistemi tecnologici

in quattro corsi universitari diversi

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39I due obiettivi formativi

1. Saper progettare le prestazioni di un sistema edilizio

2. Saper definire i subsistemi tecnologici che lo compongono così da garantire le prestazioni richieste

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40I due obiettivi formativi

1. Saper progettare le prestazioni di un sistema edilizio

2. Saper definire i subsistemi tecnologici che lo compongono, così da garantire le prestazioni richieste

“oltre la sezione corrente” e attenti ai problemi costruttivi e di durata

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41Tecnologia e prestazioni: vanno insieme

La scelta tecnologica:

non può prescindere dall’analisi prestazionale

E viceversa:

le verifiche prestazionali sono un po’ anche funzione delle tecnologie adottate

Lo sviluppo del progetto si basa in maniera complessa sulle tecnologie adottate e le problematiche prestazionali

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42La sequenza del progetto delle prestazioni

Il layout: morfologia e organizzazione interna

Definizione preliminare delle aperture (FLDmedio)

Primo dimensionamento ingombri dell’involucro (scelta tecnologie di rif.)

Modello energetico dell’edificio (superfici e orientamento)

Il clima

• EXCEL

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43La sequenza del progetto delle prestazioni

Minimi prestazionali

Fabbisogno energetico di riscaldamento del REFERENCE BUILDING

Costruzione dei grafici di analisi delle prestazioni energetiche

Modello energetico dell’edificio (superfici e orientamento)

Scenari per il possibile raggiungimento della classe A (solo involucro)

• Ottimizzazione dell’isolamento termico delle parti trasparenti

• Ottimizzazione dell’isolamento termico dell’involucro opaco

• Controllo della ventilazione• Ottimizzazione della

distribuzione delle aperture e dell’esposizione

• EXCEL

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44La sequenza del progetto delle prestazioni

Scenari per il possibile raggiungimento della classe A/A+

• PARASOLAnalisi degli apporti medi mensili e ottimizzazione del serramento e del sistema di controllo solare

Scenari configurazioni impiantistiche Analisi

dinamica dei giorni estremi Analisi dinamica della

statistica delle condizioni di comfort

Cose non sperimentate

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45La sequenza del progetto delle prestazioni

Scenari per il possibile raggiungimento della classe A• THERM

Involucro opaco

Scenari impiantistici per il possibile annullamento del fabbisogno energetico di ri-scaldamento(solare e non solo)

Ottimizzazione costruttiva e prestazionale …

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46Architettura tecnica e impianti

AT = 9 CFU (9/15)

30% del punteggio attribuito al PROGETTO (laboratorio)

30% attribuito al CONTRIBUTO INDIVIDUALE al progetto

40% SCRITTO(lezioni=padronanza nella progettazione basata su valutazioni quantitative!)

IMPIANTI = 6 CFU (6/15)

50% del punteggio attribuito al PROGETTO (laboratorio)

50% SCRITTO

E’ fondamentale la sufficienza in ognuna delle cinque valutazioni!!!

COMEVI VALUTIAMO?

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47DATE FONDAMENTALI

Il primo scritto di AT il 13/12/11

Presentazione non competitiva dei progetti il 13/12/11

Altri scritti (per vecchi studenti aperti ai nuovi),date da confermare:

• 25/01/12

• 08/02/12

• 26/06/12

• 03/07/12