Master Thesis Elena Corio
- 1. Università di Pisa DESTeC, Scuola di Ingegneria C.d.L. Ingegneria Edile-Architettura Tesi di Laurea Magistrale An innovative sail-shaped shelter for the Ancient Ships archeological site of Pisa Conception and parametric design Candidata: Elena Corio Relatori: M. Froli1, P. Cignoni2, N. Pietroni2, F. Laccone1 1DESTeC, Scuola di Ingegneria, Università di Pisa 2ISTI, CNR, Pisa 1
- 2. Contenuti • Concept della copertura • Reciprocal Frame System • Design parametrico • Analisi e progettazione strutturale • Progettazione architettonica • Fabbricazione digitale 2
- 3. Planimetria del Sito Archeologico delle Navi Antiche di Pisa Concept della copertura Caso di studio Scavo di una nave romana 3
- 4. 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. 4
- 5. Copertura in legno lamellare per il Sito Archeologico di Çatalhöyük Concept della copertura Esempi Gridshell in vetro a copertura delle Terme Romane di Badenweiler 5
- 6. Copertura in alluminio del Sito Archeologico di Bibracte, Francia Copertura di Bibracte in fase di costruzione Concept della copertura Esempi 6
- 7. 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. 7
- 8. Reciprocal Frame System Storia Hogan, costruzione tipica degli Indiani Navajo Disegni di Leonardo da Vinci per un ponte temporaneo 8
- 9. Relazione tra i pattern RF e i pattern delle pavimentazioni Reciprocal Frame System Complessità geometrica Parametri geometrici 9
- 10. Reciprocal Frame System Semplicità di giunzione Padiglione temporaneo progettato da Shigeru Ban e ARUP 10
- 11. Grid shell in legno, Multihalle in Mannehim Reciprocal Frame System Coperture in legno Reciprocal Frame Structure, Lamella roof, Università di Auburn 11
- 12. 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. 12 Grasshopper MeshLab
- 13. Modello realizzato con catene appese, Gaudì Design parametrico Form finding Modello fisico per la gridshell di Mannheim Multihalle 13
- 14. Design parametrico Algoritmi generativi 14 Particle-Spring System Reciprocal Frame Grid Kangaroo
- 15. Prima ipotesi, forma quadrangolare Design parametrico Studio della forma Seconda ipotesi, forma curvilinea 15
- 16. Costruzione geometrica Design parametrico Particle-Spring System Creazione di una superficie dalla curva di bordo 16 Design parametrico Remeshing Design parametrico Reciprocal Frame
- 17. Costruzione geometrica Design parametrico Particle-Spring System Creazione di una superficie dalla curva di bordoDiscretizzazione della superficie e punti di ancoraggio 17 Design parametrico Remeshing Design parametrico Reciprocal Frame
- 18. 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 18 Design parametrico Remeshing Design parametrico Reciprocal Frame
- 19. 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 19 Tassellazione Voronoi Design parametrico Remeshing Design parametrico Reciprocal Frame
- 20. 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 20 Tassellazione Voronoi Design parametrico Remeshing Mesh triangolare Design parametrico Reciprocal Frame
- 21. 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 21 Tassellazione Voronoi Design parametrico Remeshing Mesh triangolareCostruzione geometrica Design parametrico Reciprocal Frame
- 22. 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 22 Tassellazione Voronoi Design parametrico Remeshing Mesh triangolareCostruzione geometrica Design parametrico Reciprocal Frame
- 23. 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 23 Tassellazione Voronoi Design parametrico Remeshing Mesh triangolareCostruzione geometrica Design parametrico Reciprocal Frame Dynamic Relaxation
- 24. Analisi strutturale 24 Modello strutturale in Karamba Analisi di Buckling in SAP 2000
- 25. 25 Progettazione strutturale Giunto A A Snodo cardanico Collegamento a spinotto Trave lignea Fori asolati e bulloni ad attrito
- 26. 26 Progettazione strutturale Giunto B B Arco ligneo Giunto a cerniera Collegamento a spinotto
- 27. 27 Progettazione strutturale Giunto C C Trave rovescia in c.a. Micropali Trave lignea Rinforzo laterale Snodo cardanico
- 28. Progettazione architettonica Viste assonometriche 28 Vista Nord-Ovest Vista Sud-Ovest
- 35. Fabbricazione digitale 35 Tavola dei pezzi Taglio laser
- 36. Fabbricazione digitale Sequenza di montaggio 36
- 37. Fabbricazione digitale Primo modello di studio Modello digitale Modello fisico 37
- 38. Fabbricazione digitale Secondo modello di studio Modello digitale Modello fisico 38
- 40. 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 40
- 41. 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 verrà pubblicato sull’International Journal of Computational Methods and Experiments Measurements. Conclusioni Risultati 41
- 42. 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 42