BUILDING COMPONENTS DESIGN Canale unico
Docente coordinatore e verbalizzante: Antonio Fioravanti
Docenti
Obiettivi formativi
Fornire agli Studenti le conoscenze di base per analizzare, classificare e progettare gli Elementi Costruttivi che definiscono un organismo edilizio in modo che essi contribuiscano unitariamente alla sua costituzione. Quindi siano, non solo coerenti con l'individuazione e la connotazione dello spazio, i requisiti di comfort e quelli per garantire la sicurezza statica, ma anche con l'attività edilizia, i suoi protagonisti, e la sostenibilità.
Risultati di apprendimento attesi
Descrittore di Dublino 1
Alla fine del periodo d'insegnamento lo studente sarà in grado di riconoscere, confrontare, analizzare ed impostare diversi Componenti Edilizi basici come pareti esterne, solai, travi, impianti di aria condizionata.
Descrittore di Dublino 2
Inoltre, tramite gli esercizi svolti nel periodo di studio, lo studente applicherà le conoscenze acquisite analizzando e definendo due tipi di pareti esterne, considerando anche la problematica della condensa alla luce della normativa italiana.
Descrittore di Dublino 3
Acquisirà la conoscenza, la capacità critica e di giudizio tramite un saggio breve, di circa quindici pagine in inglese, su un Componente o un Materiale Edilizio innovativo, considerandone i pro e i contro. Saranno esaminate anche le sue concrete applicazioni in esempi di costruzioni edilizie, comprese valutazioni semplici sulla qualità architettonica.
Descrittore di Dublino 4
Durante le esercitazioni e lo sviluppo del saggio, entrambi svolti alla presenza del docente, si miglioreranno le capacità di comunicare e di trasmettere – in forma scritta e orale – quanto si è appreso tramite schizzi, grafici e dialoghi con il docente.
Descrittore di Dublino 5
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito la curiosità, poi divenuta consuetudine, di ampliare le proprie conoscenze sulla materia tramite l’esplorazione di nuova conoscenza tramite il saggio sui materiali innovativi, la visita di siti internet su temi inerenti l'insegnamento e su aspetti ad essa collaterali come la Biomimicry, le nuove città sostenibili, e l'illustrazione di libri importanti che sono disponibili sulla piattaforma Moodle del corso. Tutto questo comporta un'esplorazione di contenuti complementari al corso stesso, che, a sua volta, sviluppa l'abitudine ad ampliare le proprie conoscenze nel corso della vita.
Prerequisiti
L’insegnamento di “Building Component Design” è un insegnamento opzionale del Corso di laurea in “Sustainable Building Engineering L-23”, svolto nel secondo semestre del secondo anno, , quindi, per seguire con profitto l'insegnamento e le esercitazioni, è indispensabile conoscere le scienze e le tecniche di base dell'Ingegneria civile (analisi matematica, geometria, tecnologia dei materiali, fisica) come pure degli aspetti elementari dell'Architettura (disegno architettonico, ambiente, elementi di storia dell’architettura). Per comprendere, applicare in modo critico e creativo le conoscenze dell’insegnamento è molto utile aver appreso le conoscenze insegnate nel primo semestre del secondo anno riguardanti lo spazio architettonico, l’idraulica e la meccanica delle strutture.
Pertanto, lo studente dovrà aver superato con consapevolezza e merito gli esami del primo anno di corso come: “Analysis I and II”, “Descriptive Geometry and Architecture Drawing with Elements of Architecture History”, “Materials Technology for Sustainable Construction”, “Physics”, “Environment and Health”, “Geometry“. Per essere facilitato nella comprensione delle lezioni sarà consigliabile aver seguito con profitto (anche senza aver superato l’esame) gli insegnamenti di “Hydraulics”, “Structural Mechanics”, e “Building Design For Sustainable Architecture-Architectural Design” (primo semestre).
Programma dell’insegnamento
Le Lezioni, della durata di 60 ore, sono articolate nelle seguenti due parti che spesso si intrecciano e si alternano nel corso dell’anno.
Nella parte teorica - circa 30 ore - si esamina il problematico rapporto tra Edificio, Componenti Edilizi e Contesto. Quest’ultimo inteso non soltanto dal punto di vista orografico o climatologico, ma anche tecnologico, urbano, culturale e di sostenibilità. Questo rapporto verrà illustrato attraverso esempi di opere significative dell’architettura contemporanea mettendo in risalto i nessi tra le soluzioni tecnologiche, il linguaggio architettonico, l’impianto volumetrico e il Contesto tecnologico, culturale e ambientale.
Il corpus centrale dell’insegnamento riguarda i criteri e metodi per la definizione e la valutazione delle caratteristiche costitutive dei Componenti (subsistemi edilizi ed elementi costruttivi) dell’Organismo Edilizio, considerato quest'ultimo come “Sistema complesso”.
I Componenti Edilizi sono messi in relazione in rapporto a tre fondamentali finalità: la Costruibilità, la Sicurezza, il Benessere dell’utente e la Sostenibilità. Tali aspetti si relazionano sia ai fruitori di detti ambienti, sia ad un contesto sociale più vasto affrontando temi di responsabilità sociale come la sostenibilità ambientale.
L’insegnamento oltre ad illustrare soluzioni tecniche di temi progettuali contemporanei si focalizza sulla individuazione di criteri che possano indirizzare verso soluzioni progettuali “appropriate” e “sostenibili”.
L’applicazione di tali criteri trova riscontro nella Progettazione e valutazione di Componenti Edilizi in base al contesto e agli obiettivi del progetto; vengono effettuate le scelte motivate di adeguate modalità realizzative che esprimano correttamente i contenuti formali, funzionali e tecnici dell’Organismo Edilizio.
Le lezioni sono integrate con le attività delle Esercitazioni, per complessive 30 ore, nelle quali si sviluppa la progettazione preliminare, definitiva ed esecutiva di Componenti Edilizi, da svolgere in aula secondo un programma definito annualmente.
Testi di riferimento
Alcuni libri, o parti significative di essi, sono presenti sul sito Moodle del corso.
Mandolesi E. 1978. Edilizia I, Utet.
Allen, E. 1992. Come funzionano gli edifici, Dedalo, Bari.
Allen, E. 1997. I fondamenti del costruire – I materiali, le tecniche, i metodi, McGraw-Hill Libri Italia srl.
MacDonald, A.J. 2001.Structure and Architecture, Architectural Press, 2nd Ed.
MacDonald, A.J. 2019.Structure and Architecture, Routledge, 3rd Ed.
Kibert C.J., 2016. Sustainable Construction: Green Building Design and Delivery 4th Edition, Wiley.
Salvadori, M. 2000. Perché gli edifici stanno in piedi, Bompiani.
https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Home
Dispense fornite dal docente.
Nel corso dell’anno saranno disponibili - sul sito di e-learning della Sapienza (Moodle) - i materiali didattici utile all’insegnamento "BUILDING COMPONENTS DESIGN".
I principali materiali didattici in formato .pdf riguarderanno:
- le diapositive presentate nelle Lezioni, nei Laboratori progettuali e nelle Esercitazioni pratiche;
- gli esempi di architetture o componenti costruttivi;
- le immagini tratte dalle visite in cantiere;
- il materiale di inquadramento del saggi su un componente costruttivo o su un materiale innovativo per la sostenibilità;
- modalità d'esame e una lista delle principali domande d'esame.
Bibliografia
Ching F. D. K. and Winkel S. R. 2018. Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2018 International Building Code, Wiley. ISBN 10: 1119480353 / ISBN 13: 9781119480358.
DeKay M., 2011. Integral Sustainable Design: Transformative Perspectives, 1st Edition, Routledge. ISBN-13: 978-1849713122 / ISBN-10: 184971312X
Kibert C.J., 2016. Sustainable Construction: Green Building Design and Delivery 4th Edition, Wiley. ISBN-13: 978-1119055174 / ISBN-10: 1119055172.
Norme Italiane - GU 20 gennaio 2018: DM Infrastrutture e dei Trasporti, 17 gennaio 2018, Aggiornamento delle «Norme tecniche per le costruzioni».
Siti web:
www.theB1m.com
https://www.facebook.com/TheB1M
www.Archiportale.it
www.Edilportale.it
https://www.mapei.com/
Modalità di svolgimento
L'insegnamento frontale – di circa 40 ore – è strutturato in due blocchi distinti: 1) lezioni teoriche sulla progettazione di componenti architettonici e costruttivi; 2) partecipazione a seminari applicativi specifici.
Le esercitazioni pratiche – della durata di circa 20 ore – vengono svolte dallo studente con la guida del docente e del tutor, e prevedono lo studio di componenti costruttivi in un'ottica di sostenibilità e la redazione di un saggio critico su un materiale o un componente costruttivo innovativo per la sostenibilità.
Frequenza
Non sono richieste le firme degli studenti durante le Esercitazioni e i Laboratori di Tesi per attestare la loro presenza.
Modalità di esame
Il voto d'esame è una media delle valutazioni degli esercizi e degli elaborati grafici di componenti edilizi sviluppati nell'anno (20%), della prova orale composta da domande sul programma svolto (60%), e di un saggio critico su materiali o componenti costruttivi innovativi sostenibili (20%). Ciascuna delle tre parti dell'esame deve aver conseguito almeno la sufficienza (voto 18).
La descrizione puntuale dell'impostazione e modo di svolgimento dell'esame è presente sul sito Moodle dell'insegnamento.
Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30.
Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente di tutti gli argomenti trattati nel corso del semestre, una buona capacità di comunicare le nozioni apprese, una buona conoscenza degli argomenti basilari sulla progettazione di involucri architettonici tradizionali e innovativi, di componenti strutturali e di benessere ambientale, e avrà completato gli esercizi e il Saggio critico, voto 18-25.
Se sarà in grado di sviluppare autonomamente detti componenti edilizi dandone una valutazione critica, avrà sviluppato una buona capacità di applicazione delle conoscenze apprese, gli esercizi saranno svolti in modo impeccabile, e il Saggio critico dimostrerà la piena comprensione dell’utilità e della validità del componente costruttivo innovativo scelto, voto 26-30.
Per conseguire un punteggio pari a 30 o 30 e lode, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, compresi gli esercizi sulle pareti e il Saggio critico, di essere in grado di descriverli, analizzarli in modo autonomo, e di proporre valide alternative durante l’esame.
Esempi di domande
Building applied thermal sciences.
Heat transfer – Conduction, Convection, Irradiation; surface
Thermal resistance Conductivity/resistivity, thickness (continuous material); abduction (steady air); reflectance/absorption (void).
Water vapour, RH%, Condensation, Dew point.
Solar energy – Sunray solar energy frequency distribution
Solar energy and orientations
Solar energy: Direct, Diffusive, Albedo fractions.
Vapour passage resistance coefficient
Glaser diagram
Thermal storage
Enclosures
Wall conductance - U.
Thin plaster insulation techniques
Ventilated façades
Ventilated façade supports in aluminium or in steel
DSFs definition, what are, techniques, construction, performance regarding sustainability
Adobe wall, raw earth blocks, Sana’a buildings
MIT’s houses
Trombe’s Wall,
Trombe’s wall – functioning at day and night hours
Trombe’s wall – functioning in winter and summer months
Dimensioning Trombe’s walls.
Trombe’s walls and climates
Barra-Costantini’s buildings,
Kellbouth’s house – glasshouse
Envelop evolution and energy costs/crises
Difference between DSFs and Ventilated Façades. Pros and Cons
A comparison of Roof Gardens and Green Roofs.
Structures
Type of Joints from a Structural point of view
Types of Beams
• Materials: cement concrete, wood (GLT, ), steel, pre-stressed, composite
Normal profiles in Steel.
Instability/Buckling.
Support types in beams
• Supports fixed (clamp), hinged, pinned, roller, and hanged (suspended).
Elementary and complex structural principles
Truss beams.
• Generality: definition(s) and two distinct groups
• Ideal structural behaviour
• Triangular truss beams
• Quadrangular truss (Vierendeel) beams
• Planar truss beams.
• Space (3D) truss beams.
• Planar truss vs. 3D truss beams
Beam shapes:
• Sections, Profiles (Normal profile, custom, …)
• Axes: straight, curved, tapered.
Thermal plants.
PV panels.
Thermal panels.
AC facilities.
Thermal power for heating a building.
Building energy balance.
Programmazione delle attività didattiche
- Il Processo Progettuale e la progettazione architettonica - generalità. Ripasso delle grandezze fisiche fondamentali. 1 lezione.
- Sostenibilità dei sistemi edilizi e dell'ambiente costruito. 1 lezione.
- Richiami di Fisica Tecnica per l'involucro; trasmissione del calore, diagramma di Glaser. 1 lezione.
- La storia dell'involucro negli edifici. Muri, chiusure verticali, facciate. 3 lezioni.
- Dettagli costruttivi e strutturali. 1 lezione.
- Elementi delle Strutture portanti: pilastri, travi, travi reticolari, solai. Particolari costruttivi. 1 lezione.
- Sistemi di Impianti d'Aria Condizionata. 2 lezioni.
Obiettivi per lo sviluppo sostenibile - Agenda ONU 2030
- Anno accademico2025/2026
- Corso di studio a cui afferisce l’insegnamentoSustainable Building Engineering - Ingegneria per l'Edilizia Sostenibile (sede di Rieti)
- Codice insegnamento10589468
- Anno e semestre2º anno - 2º semestre
- TipologiaAttività formative affini ed integrative
- AmbitoAttività formative affini o integrative
- SSDICAR/10
- Presenza obbligatoriaNo
- LinguaENG
- CFU6 CFU
- Durata complessiva60 ore
- Distribuzione delle ore60 classroom hours