Structural Design with Reclaimed Materials: an Elastic Gridshell out of Skis

This paper presents the design and construction of a 36m2 gridshell, the rigidity of which is achieved through the bending of an initially flat grid of 210 reclaimed skis. The generated waste for its production is near zero as it is mostly built from discarded material. Its construction process is such that it can be disassembled and reassembled multiple times without scaffolding and by means of traditional tools only. After a brief introduction on the need for reducing embodied carbon and waste in structures through reuse, the paper sets up the constraints that have driven the definition of the pavilion, the main one being the extension of the lifetime of high-performance sport equipment by reclaiming their intrinsic mechanical properties. The paper then details the encountered unusual aspects in the design process and how they have been overcome – i.e. sporadic material supply, categorization of mechanical properties, physical alteration of these properties, and uncertainties in the numerical modelling of both the structural analysis and the construction process. Eventually, we conclude that reclaimed skis as a material have the potential to be as good as conventional timber when designing elastic gridshells. A series of future directions for this emerging field of research are also laid out

Supporting the journey of architecture students towards graduation through a design ePortfolio

This paper presents the different steps of the journey that led to the development and implementation of a design ePortfolio as part of the “Architecture Major” of the “Bachelor of Design” (BDes) at The University of Melbourne, Australia. This design ePortfolio was developed over 2 years through interviews, focus groups with students, and the development of exercises and assignment guidelines. The implementation took place in different phases, starting with the introduction of four thematic exercises in the Capstone Architecture Design Studio of the BDes, and then, more broadly, at the curriculum level, with similar activities that prepared the students to already start developing a reflective journal from the first year of their studies. The objective of this research has been to explore the potential of integrating a design ePortfolio with traditional design portfolios on the curricular activities of an undergraduate architecture degree to prioritise the students’ reflections on their personal qualities, growth, career trajectory and goals, as well as on the relationship between curricular and extracurricular activities rather than those of a conventional design portfolio, which tend to be focused more on showcasing skills and competencies. The results of this two-year project illustrate the potential of such a teaching/learning tool to link the personal and professional interests and achievements of students holistically, therefore highlighting the relationship between curricular and extracurricular activities, as well as indirect connections between design studios and seminar-based subjects, that is, history and architectural technology subjects. So far, our design ePortfolio has been successfully used to encourage architecture students to reframe problems through a different lens and, as a key to creativity, to distinguish themselves from the homogeneity of students the university produces through its degree structure and modes of operation. The significance of this teaching and learning project lies in the identification of patterns in the curricular and extracurricular experiences of students that helps them define their identity, goals, and purpose. For this reason, this research has the potential to be linked to the University’s “Student Life” project, which is related to academic advice, personal growth, mentorship, and the well-being of students

Gli usi innovativi del legno di piccole dimensioni in architettura

1. Verso una reale eco-compatibilità del costruire in legno Introduzione 1.1 Aspetti ecologici, economici ed energetici nell’impiego del legno come materiale da costruzione. A partire dalla consapevolezza che l’azione ambientale da sola non riesce a esaurire la sfida, si postula la necessità di ogni piano di intervento di rispondere a una visione integrata e di definire gli impatti economici, sociali e ambientali. Lo sviluppo sostenibile, infatti, come descritto nei 27 Principi su ambiente e sviluppo sanciti nella Conferenza delle Nazioni Unite (Rio de Janeiro, 1992) assume le caratteristiche di concetto integrato, che avoca a sè la necessità di coniugare le tre dimensioni fondamentali e inscindibili di Ambiente, Economia e Società. A queste considerazioni si può aggiungere che questa generica richiesta di eco-compatibilità incontra la necessità, avvertita in Italia sul piano economico e sociale, di riconfigurare il comparto agro forestale in crisi. 1.2 Dal Balloon Frame ai nuovi ricompositi a base di legno. Un comune denominatore nella storia dell’uso del legno in architettura. Si parte in questo racconto da quella fase della storia dei procedimenti costruttivi in legno in cui si iniziano ad affermare le logiche dedotte dalla produzione industriale, e cioè quando nell’America dei primi decenni dell’Ottocento si sono costruite le prime abitazioni con il metodo che diventerà in seguito noto come Ballon Frame. Questo sistema costruttivo è scelto come punto di partenza della storia che si sta per narrare, perchè caratterizzato dall’utilizzo di listelli e tavole di piccola dimensione, che si iterano in maniera modulare a formare un sistema a doppia orditura collaborante all’interno di un involucro a scatola facilmente realizzabile e smontabile. Attraverso la vicenda del legno lamellare si arriva alla moderna ingegneria dei materiali con i compositi strutturali a base di legno. 1.3 Il tema dell’eco-compatibilità nell’uso del legno in architettura. A partire dall’analisi delle condizioni che hanno portato al depauperamento delle foreste storiche, si traccia un panorama delle attività svolte da enti e organizzazioni internazionali che hanno sviluppato diversi sistema per la valutazione delle attività boschive ecologicamente e socialmente sostenibili. Si punta a definire gli impieghi eco-compatibili del legno di piccole dimensioni, assumendo un atteggiamento fortemente critico nei confronti di coloro che, per utilizzare piccoli elementi lignei, li assemblano facendo uso di collanti chimici fortemente inquinanti. 1.4 Il bosco ceduo e la salvaguardia del patrimonio boschivo. Da alcuni anni una parte del mondo delle costruzioni ha appuntato il suo interesse su quei sistemi tettonici che privilegiano l’utilizzo di semilavorati del legno di piccole dimensioni, ottenibili da alberi relativamente giovani e provenienti da colture a rapido accrescimento con l’intento di contrastare il depauperamento del patrimonio forestale del pianeta. 2. Per un’ipotesi di utilizzo sostenibile del legno in architettura fondata sull’uso dei semilavorati di piccola dimensione 2.1 Verso un utilizzo sostenibile del legno in architettura. Dalle coperture di grande luce, alla pelle degli edifici, dal settore edilizio a quello dell’arredamento, il legno, pur conservando le sue caratteristiche di materiale naturale e con la sua secolare tradizione costruttiva, si sta caricando di nuovi e raffinati contenuti tecnologici, e si configura ancora oggi come un “supermateriale” dal grande potenziale tecnico, adatto a essere impiegato nelle costruzioni a basso costo, e soprattutto ecologico. Emerge così la volontà di progettare una sistema o un componente edilizio che da un lato utilizzi molti pezzi piccoli per realizzare cose che abitualmente si costruiscono con pochi elementi grandi, e, dall’altro, usi per collegare queste parti metodi di giunzione non fondati sull’uso dei collanti attualmente disponibili sul mercato e fortemente inquinanti perché praticamente indistruttibili. 2.2 Progettare a partire da semilavorati del legno di piccole dimensioni: architetture realizzate. Le architetture analizzate sono state scelte tra quelle in cui l’utilizzo del legno (naturale e lamellare) appare particolarmente significativo rispetto al tema della costruzione con elementi lignei di piccole dimensioni: non già quindi casette in tronchi o tipo Balloon Frame, bensì quelle architetture che indagano le possibilità espressive offerte dal legno nel campo delle strutture in coazione, come nel caso del fasciame montato in flessione per gli scafi e soprattutto di quelle in cui gli elementi lavorano per forma (per esempio le intelaiature a graticcio orientate nello spazio tridimensionale). Frei Otto, Mannhein Lattice Shell Federal Garden Exhibition, 1971. Il precursore dei Gridshell Tadao Ando, Padiglione del Giappone all’Expò di Siviglia. 1992 e Tempio Komyo-ji-Saijo (della Terra Pura), Saijo, 2000. Strutture composte da elementi semplici assemblate in forme complesse e resistenti Shigeru Ban, Thomas Herzog e Peter Zumthor, edifici dell’Expo 2000 di Hannover. Sulla “vera” riciclabilità delle costruzioni in legno Shigeru Ban, Wickerwork House, Nagano, 2001. Il trionfo del principio della tessitura, una copertura come un grande cesto intrecciato Ville Hara, Torre di avvistamento dello Zoo di Helsinki, 2002. I gusci a griglia con struttura semplice Edward Cullinan, Downland Gridshell per il Weald & Downland Open Air Museum, Sussex, 2002. Gridshell a doppia maglia 2.3 Campi di utilizzo nel settore edile di strutture in legno naturale. Si verifica nel passaggio dalle realizzazioni straordinarie, descritte nel paragrafo precedente, all’architettura diffusa quali possano essere gli elementi costruttivi suscettibili di una produzione di serie da destinare al mercato dell’edilizia così come risulta oggi connotato. Sono analizzati i sistemi LegoLegno, Lignatur, Lpr, Luxsol. 2.4 Progettare a partire da semilavorati del legno di piccole dimensioni: vincoli produttivi e vincoli progettuali della struttura. Dalle informazioni delle Selve del Balzo sono state dedotte le informazioni necessarie per la acquisire le informazioni sulla materia prima grezza, sui processi produttivi, sul costo finale del materiale prima che passi in fase di produzione industriale. Proprio queste acquisizioni hanno costituito il panorama per orientare la scelta di seguire la fase di ricerca precompetitiva e più specificamente sperimentale di un “Sistema per la realizzazione di solai piani con grigliato strutturale in masselli di castagno”. Conclusa questa fase di elaborazione del progetto, secondo uno schema ricorsivo, è stato necessario verificare le ipotesi fatte attraverso l’esplicitazione di una serie di vincoli, a partire dalle norme generali che regolano l’utilizzo del legno in architettura, per arrivare allo specifico della resistenza al fuoco, al sisma e al tema della durabilità. 3. Sperimentazione progettuale e produttiva di un solaio in legno massello derivato da semilavorati di piccola dimensione Insieme ad un produttore della filiera del legno, resosi disponibile alla sperimentazione, è stato realizzato un travetto unitario del sistema grigliato che è stato assemblato e sottoposto ad alcune delle prove di laboratorio necessarie; infine è stato definito il progetto del componente da proporre per la produzione confrontando alcune delle sue prestazioni con quelle di sistemi analoghi attualmente presenti sul mercato dei prodotti per l’edilizia. Il lavoro è stato articolato in tre fasi: 3.1 Il progetto 3.2 La prova sperimentale 3.3 Deduzioni finali 4. Bibliografia e sitografia completano il lavoro