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Intelligent precast construction systems: Project, realization, maintenance technology for the optimization of the environment and economic sustainability
No full textIl cambiamento climatico e l’intensa attività sismica sottolineano l'inadeguatezza
del patrimonio edilizio esistente a proteggere la vita dei cittadini dai danni che possono
verificarsi durante il ciclo di vita di un edificio. Più della metà degli edifici esistenti è stata
costruita a partire dal 1950 senza adeguate caratteristiche tecniche e costruttive a causa
della fretta di ricostruire le città danneggiate dalla guerra. Le criticità prestazionali che
caratterizzano tali organismi sono legate a diversi fattori, quali l’insufficiente capacità
strutturale dovuta alla cattiva progettazione dei dettagli tecnici, la presenza di materiali
inadeguati e deteriorati, metodologie di esecuzione errate e mancanza di manutenzione.
Negli ultimi anni, la politica di recupero attuata dagli Stati Membri dell’Unione Europea, è
diventata la strategia a lungo termine principale per ridurre le emissioni di gas serra ed i
costi energetici legati alla necessità di riscaldamento invernale e di raffrescamento estivo
degli edifici. Il recupero energetico mira a trasformare le strutture esistenti in edifici a
energia quasi zero (nZEB) al fine di migliorare il comfort indoor e proteggere la salute
degli utenti. D'altra parte, adattare le strutture esistenti agli standard dei nuovi codici edilizi
antisismici, ha lo scopo di mitigare le conseguenze legate all’intensa azione sismica.
Attualmente, gli interventi tradizionali che mirano a limitare tali problematiche richiedono
tempi e procedure di esecuzione lunghe, costose, talvolta pericolose ma soprattutto suddivise
per categorie di lavoro ovvero a seconda del campo di applicazione per il quale
sono richiesti.
Questa tesi di dottorato, dunque, propone un’innovativa tecnologia di recupero basata su
un sistema di pannelli prefabbricati innovativi dedicati all’ottimizzazione energetica e
strutturale delle prestazioni degli edifici esistenti in cemento armato. Essa consiste nel
rivestire l’edificio con moduli prefabbricati ad alte prestazioni termiche per mezzo di
elementi metallici direttamente installati sulla facciata. La funzione di irrigidimento è garantita
da un getto di calcestruzzo alleggerito nella cavità risultante tra la nuova facciata
e l'edificio esistente, conferendo maggiore portanza e solidità alla struttura.
La nuova tecnologia permette di integrare, già durante le fasi di installazione del sistema,
dei sensori di monitoraggio atti a garantire il controllo delle prestazioni dell'edificio durante
il suo ciclo di vita. Esso ha lo scopo di ridurre i tempi ed i costi di manutenzione e
prevenire possibili danni irreversibili dell'edificio.
Grazie ad un’attenta analisi dello stato dell'arte, all’osservazione delle procedure di prefabbricazione
presso l'azienda partner del progetto, è stato possibile definire le condizioni
e gli specifici obiettivi sul quale fondare il progetto del nuovo sistema tecnologico. In
aggiunta, lo studio delle tipologie edilizie più diffuse all'interno del territorio Europeo e
Nazionale ha condotto alla scelta del tipo di facciata meno performante dal punto di vista
energetico per la quale approfondire la progettazione del sistema.
Procedendo per scale di dettaglio a partire dalla caratterizzazione del materiale di isolamento
del modulo prefabbricato, concepito con utilizzo di materiale proveniente dagli
scarti industriali, si è giunti allo studio della configurazione dimensionale del pannello e
della tecnologia di connessione con la facciata esistente, fornendo indicazioni sull’approccio
di calcolo da utilizzare. Inoltre, grazie all'utilizzo di software di analisi agli elementi
finiti, è stata fornita la metodologia preliminare per la verifica termo-igrometrica della
stratigrafia in aggiunta all’approccio numerico di verifica del comportamento strutturale
sotto l'azione sismica.
Con la finalità di verificare preliminarmente il comportamento simulato del sistema applicato
ad un edificio esistente, è stato selezionato un idoneo caso di studio italiano avente
caratteristiche coerenti con la tipologia edilizia scelta per la progettazione del sistema
tecnologico. Dai primi risultati è emerso che l’innovativo sistema di pannelli prefabbricati
conferisce benefici in termini di riduzione delle dispersioni termiche, protezione dal rischio
di formazione di ponti termici e irrigidimento strutturale a scapito però della duttilità
dell'apparato portante.
In seguito alla fase di progettazione e alla verifica preliminare delle prestazioni dell’innovativo
sistema tecnologico si è passati alla validazione industriale dei componenti
prefabbricati, delle procedure di fabbricazione e delle fasi di installazione del sistema,
presso l’azienda partner del progetto. Pertanto, a partire dalla riproduzione su grande
scala della nuova malta alleggerita, sono stati realizzati sei moduli prefabbricati, distinti
secondo due categorie dimensionali al fine di comprendere le questioni legate alla loro
movimentazione ed installazione.
La simulazione di intervento di recupero è stata effettuata su un campione di muro costruito
con le caratteristiche dell’edificio del secondo dopoguerra considerato nella fase
di progettazione. L'esito positivo della prova di installazione e completamento dell’intervento,
ha validato la procedura, i calcoli ed i dettagli costruttivi dell’innovativo sistema
tecnologico.Climate change and recent seismic activity have underlined the inadequacy of
the existing RC building stock to protect people from damages that may occur during the
building’s life cycle. More than 50% of the existing buildings, constructed in the second
post-War World, does not present suitable technical and constructive features due to the
haste of rebuilding the cities. They present criticalities regarding performance and durability
related to many issues: insufficient structural capacity due to bad designed technical
details, obsoleted, inadequate, and deteriorated materials, incorrect execution
methods and lack of maintenance.
The renovation of these buildings has become a primary long-term strategy in the European
scenario. The energy retrofit have the aim to transform the existing buildings into
nearly zero-energy buildings, reduce the greenhouse gas emissions and the energy costs
related to the need for winter heating and summer cooling. It brings benefits to the internal
environment and to the people health and safety. On the other hand, the purpose to adapt
the existing structures to the anti-seismic building codes, is mitigating the damage
caused by the earthquakes to property and people.
Nowadays, there are many traditional interventions which aim to renovate the buildings,
though they are expensive, involve long, difficult, and not prompt procedures, but above
all, they are separated according to work categories.
This doctoral thesis proposes an innovative building renovation system of novel precast
concrete (PC) modules devoted to the optimization of the energy and structural performance
of the existing RC buildings. It consists in covering the façade with the PC modules
with high thermal performance, by means steel elements directly installed on the
building. The structural strengthening is assured by a cast-onsite lightweight concrete in
the resulting cavity between the novel and the existing wall. Moreover, the system project
takes into account the possibility to insert into the stratigraphy, performance monitoring
devises for the diagnosis and building automation already during the construction phases
and inspect them anytime in case of maintenance. The aim is decreasing time and costs
of maintenance, monitoring the building performance, and preventing the damages in
case of bad functioning or structural uncertainty.
The analysis of the existing building typologies has led to the choice of the less performed
façade for which the system stratigraphy has been designed. It has been assumed that
if the system improves the performance of the worst building façade for complying with
the national codes, it is verified also for the other typologies for which a specific project
is necessary.
In compliance with the principles of environmental and economic sustainability, the PC
panels contain materials from industrial wastes. In detail, an innovative lightweight mortar
with recycled Extruded Sintered Polystyrene (rEPS) has been designed and tested in order
to get a performed insulating material with high thermal properties. Initial simulated
analyses have been performed to understand the system characteristics of thermal insulation,
structural strengthening, thus, to apport improvements on technical details. Finiteelement-
method models (FEM-models) have been realized with COMSOL Multiphysics
software for thermal investigation and SAP2000 for structural assessment.
An Italian meaningful case study has been considered in order to simulate the application
of the system and estimate the benefits it provides in terms of thermal performance and
structural strengthening. The results show deep improvements in thermal performance
and stiffness of the building, although a reduction of ductile capacity occurs. Six prototypes
of the PC panel have been realized in compliance with the project partner enterprise
with the aim to comprehend the production procedure of the building component. The
panels have been distinguished in two dimensional categories in function of the height
to better understand the ease of transport and installation. A RC frame with brick infill
wall has been constructed with features similar to which of the existing building typology
selected to design the technology. The wall dimensions have been chosen for applying
the six panels in two rows and three columns. Finally, the theoretical procedure for the
technological system installation has been really applied to the sample in order to verify
the suitability of the phases and the coupling of the panels along vertical and horizontal
direction. The positive result of the installation test validated the procedure and the design
details.El cambio climático, unido a la intensa actividad sísmica, pone de manifiesto la
falta de adecuación del patrimonio construido existente para proteger la vida de los
ciudadanos ante los daños que pueden producirse durante el ciclo de vida de un edificio.
Debido a la premura por reconstruir las ciudades tras la II Guerra Mundial, más de la
mitad de los edificios existentes se construyeron a partir del 1950 sin las características
técnicas adecuadas. Habitualmente, los problemas que caracterizan a estas
construcciones se relacionan con su insuficiente capacidad estructural debido a detalles
técnicos incorrectos, la presencia de materiales inadecuados y su progresivo deterioro,
métodos de ejecución inapropiados, y la falta de mantenimiento. Además, en los últimos
años, en materia de Edificación, las políticas de de la Unión Europea, y por ende de los
Estados Miembros, se han focalizado en la reducción de las emisiones de gases del
efecto invernadero de los edificios y de los costes energéticos relacionados con las
necesidades de calefacción en invierno y refrigeración en verano. Estas estrategias
energéticas tienen por objeto transformar las estructuras existentes en edificios de
consumo casi nulo (nZEB), con el fin de mejorar el confort interior y proteger la salud de
los usuarios. Por otra parte, adaptar las estructuras existentes a las normas de los
nuevos códigos de construcción antisísmica persigue mitigar las consecuencias de
eventos sísmicos.
En la actualidad, las intervenciones tradicionales dirigidas a limitar estos problemas
requieren plazos y procedimientos de ejecución largos, costosos, a veces peligrosos,
pero sobre todo clasificados en base a los diferentes categorías de trabajo o según el
ámbito de aplicación.
Esta tesis doctoral propone una tecnología de intervención racionalizada basada en un
sistema de paneles prefabricados innovadores orientados a la optimización de las
prestaciones tanto energéticas como estructurales de edificios existentes con entramado
resistente de hormigón armado. La metodología consiste en revestir el edificio con
módulos prefabricados de altas prestaciones térmicas, referidos a la fachada mediante
elementos metálicos directamente instalados sobre esta. La optimización de su
desempeño estructural, a base de crear un comportamiento tipo caja, se materializa por
el vertido in situ de un hormigón aligerado en la cavidad resultante entre la nueva fachada
(paneles prefabricados) y la del edificio existente. Además, la nueva tecnología permite
integrar, desde la fase de instalación del sistema, sensores para monitorizar el
rendimiento del edificio durante su ciclo de vida. Con este nuevo sistema se pretende
reducir el tiempo de materialización de la intervención, los costes de mantenimiento y
prevenir posibles daños irreversibles al edificio.
Gracias a un exhaustivo análisis del estado del arte y a la observación de los
procedimientos de prefabricación en la empresa colaboradora del proyecto, ha sido
posible definir las condiciones y los objetivos específicos en los cuales se fundamenta
el proyecto del nuevo sistema tecnológico. Además, tras realizar un estudio detenido de
los tipos edilicios más comunes existentes en Europa, especialmente en Italia y España,
se ha escogido la tipología de fachada menos favorable desde el punto de vista
energético con la finalidad de valorar la optimización obtenida por sistema
diseñado.Mediante el empleo de software de análisis de elementos finitos se ha realizado
tanto una verificación termo-higrométrica preliminar del sistema, como su
comportamiento estructural bajo acción sísmica. Igualmente, se simuló el sistema
propuesto aplicado a un edificio real localizado en Italia, con estructura de entramado
resistente de hormigón armado y fachada de bajo rendimiento energético. De los
resultados obtenidos se desprende que el sistema a base de paneles prefabricados
aporta beneficios en términos de reducción de las dispersiones térmicas, protección
contra el riesgo de formación de puentes térmicos y rigidez estructural, en detrimento de
la ductilidad del sistema portante.
Finalmente, tras la fase de diseño y la verificación previa de las prestaciones del sistema
tecnológico, se describe la fase de prototipo en la que se realizó, en las instalaciones de
la empresa asociada con el proyecto, la validación industrial de los componentes
prefabricados, de los procedimientos de fabricación y de las fases de instalación del
sistema en obra. Así, se han realizado seis módulos prefabricados distintos según dos
categorías dimensionales, con el fin de comprender aspectos relacionados con su
manipulación e instalación. La simulación de la instalación se llevó a cabo sobre una
muestra de fachada recercada por una retícula de hormigón armado (haciendo las veces
de vigas y pilares de una estructura de entramado resistente), construida con las
características propias de un edificio de la posguerra. El resultado de la prueba de
instalación fue satisfactorio, permitiendo validar el procedimiento y los detalles
constructivos del innovador sistema tecnológico propuesto
El edificio del museo como obra de arte. Estrategias para la valorización de un edificio histórico con usos museísticos
No full textNumerosos edificios históricos que han perdido su función original han sido reutilizados, transformados y adaptados como museos. Antiguos hospitales, conventos, estaciones de ferrocarril, palacios o fábricas albergan hoy en día destacadas exposiciones bajo una nueva nomenclatura. Sin embargo, el valor histórico y artístico de estas construcciones ha quedado relegado a un segundo plano, tomando el edificio como un mero contenedor de arte. A través de la presentación de diversos ejemplos de museos implantados en edificios históricos se ha podido observar que esta arquitectura no recibe la importancia que se merece, pasando incluso desapercibida para los visitantes. Tomando como objetivo principal la revalorización de la arquitectura, se ha perseguido, en primer lugar, apaciguar la dualidad “contenedor- contenido” y, en segundo, evitar el olvido de la historia pasada de la construcción histórica. Para alcanzar estos propósitos se han propuesto diversas estrategias como proponer itinerarios que involucren a la arquitectura, utilizar una iluminación que potencie los valores artísticos, usar sistemas de montajes autoportantes que respeten la fábrica, dedicar un espacio permanente a la historia y transformación de la construcción o la virtualización del edificio a través de modelos 3D, de modo que el visitante pueda contemplar la entera construcción y sus espacios así como comprender la importancia social y cultural que tuvieron estas construcciones a lo largo de su historia. De esta forma se consigue, por un lado, hacer partícipe de la colección al propio edificio, por otro, recuperar los valores esenciales de una construcción que había perdido su función original, y, finalmente, reconciliar la memoria social con el avance actual que supone el nuevo uso museístico
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Attività di ACI nell’area del ripristino – un modello per il continente americano
No full textDopo un secolo dall’introduzione della prima normativa sul cemento armato per nuove
costruzioni,
l’American Concrete Institute
(ACI)
pubblica nella primavera del 2013 il codice che norma il ripristino
di edifici in
cemento armato
(i.e., Code Requirements for Evaluation, Repair, and Rehabilitation of
Concrete Buildings (ACI 562
-
13) and Commentary). Questo documento è d’importanza epocale in
quanto riconosce che il ripristino di strutture esistenti sia per la società civile di pari importanze
all
’
esecuzione di nuove costruzioni e diventa l’elemento chiave per un cambiamento di rotta a favor
e
del principio della sostenibilità: demolizione
-
ricostruzione non è più la sola alternativa.
L’
obiettivo
di quest’
articolo
è discutere le attività
di ACI
nel settore del ripristino, sottolineare i
capisaldi del documento ACI 562
-
13 e la sua filosofia
(i.e., prestazione vs. prescrizione) e di qui trarne
una lezione che possa essere di guida ai paesi dell’America Latina. In particolare, si discute del ruolo
dell’innovazione nell’area del ripristino e di come nuovi materiali e metodi costruttivi possano e
ntrare
nella pratica quotidiana.
Il processo di ripristino di una struttura in
cemento armato è estremamente più
complesso della progettazione
-
costruzione di un nuovo edificio. In questo processo, compatibilità’ e
durabilità dei materiali assumono la stess
a importanza di resistenza e le tre dipendono dalla corretta
interpretazione delle proprietà (con associato degrado) e del comportamento dell’esistente. Si aggiunge
a questo la difficoltà di esecuzione e, quando necessario, il mantenimento delle caratteris
tiche
architettoniche del progetto originale. Considerazioni finali sono dedicate al ruolo dell’educazione
universitaria, della ricerca e del trasferimento tecnologico nel settore del ripristino strutturale sia in
termini di ostacoli che di opportunità
Funicular analysis of masonry vaults under general loading conditions through a constrained force density method
No full textFunicular analysis is extensively adopted to assess masonry vaults and domes, especially those of historical interest. Surface structures (e.g., shells) are modelled as statically indeterminate networks experiencing only compressive stresses. The no-tension networks are supported along the boundary and are in equilibrium with vertical and horizontal loads applied at the nodes. Following the lower bound theorem of limit analysis, the structure is safe if a thrust network lying between the extrados and the intrados of the vault can be found. In this paper, a minimization problem is formulated for networks of general shape with fixed plan geometry, subjected to arbitrary loads. The Maxwell number (i.e., the sum of the force-times-length products for all the edges in the network) is adopted as objective function, whereas both the so-called force densities and the coordinates of the constrained nodes are minimization unknowns. Suitable constraints enforce bounds on the vertical coordinates of the network nodes, along with the non-positivity of the axial forces in the network members. The ensuing problem is solved through mathematical
programming techniques. Applications addressing the equilibrium of curvilinear structures are shown, namely a cross vaults and a circular dome. The optimal thrust networks are compared with those found when adopting a suitable norm of the horizontal thrusts as objective function. Eventually, curvilinear structures subjected to both vertical and horizontal actions occurring in earthquake-prone areas are also dealt with
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) per la Riabilitazione Strutturale: Aderenza al Supporto
No full textDispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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