Simulazioni e verifiche prestazionali per involucri edilizi. Approcci digital twin e procedure BIM based per prove su modelli digitali

The building envelope is the architectural element that delimits the building organism peri- meter and consists of technical enclosing, vertical, horizontal and inclined elements (Brock, L., 2005). Recently, due to the growing interest in environmental issues, this definition has been modified. Today the building envelope is a dynamic interface element in continuous and active interaction with external climatic factors. Specifically, "curtain wall means a part of the building envelope made of a structure usually consisting of horizontal and vertical profiles, connected together and anchored to the supporting structure of the building and containing fixed and/or openable infills, which provides all the required functions of an in- terior or exterior wall or part of it, but does not contribute to the load-bearing capacity or stability of the building structure" (UNI EN 13830:2020). The building envelope is required to provide structural strength, energy efficiency and comfort performance; consequently, it is subjected to various laboratory tests in order to verify the required requirements. Thus, in parallel with the increasingly pervasive studies related to the architectural aspects of the latest generation of the building envelope, its design by models and associated performan- ce testing is a current and rapidly evolving topic within the disciplinary debate. In this scenario, the purpose of this research is to investigate the possibility of introducing and developing in the conceptualization and engineering phases of the envelope, digitally based simulations and performance verifications, using three-dimensional parametric mo- dels of the envelope that can thus anticipate the result of laboratory tests and thus facilita- te and streamline and economize the design path, at least in the initial parts of its process In line with the National Research Program 2021-2027 (PNR) and the National Recovery and Resilience Plan (PNRR), the present research aims to use a digital twin approach, in combi- nation with BIM, for envelope modeling and subsequent digitization of laboratory testing.

L’involucro edilizio è l’elemento architettonico che delimita perimetralmente l’organismo costruttivo ed è costituito da elementi tecnici di chiusura, verticali, orizzontali ed inclinati (Brock, L., 2005). Recentemente, a causa del crescente interesse alle problematiche am- bientali, questa definizione è stata modificata. Oggi l’involucro edilizio è elemento di inter- faccia dinamica in continua ed attiva interazione con i fattori climatici esterni. In particola- re, "per facciata continua s’intende parte dell'involucro edilizio realizzata con una struttura solitamente costituita da profili orizzontali e verticali, collegati assieme e ancorati alla struttura di supporto dell'edificio e contenente tamponamenti fissi e/o apribili, che fornisce tutte le funzioni richieste di una parete interna o esterna o parte di essa, ma non contribu- isce alla capacità portante o alla stabilità della struttura dell'edificio" (UNI EN 13830:2020). L'involucro edilizio è chiamato a garantire prestazioni di resistenza strutturale, efficienza energetica e comfort; di conseguenza è sottoposto a diverse prove di laboratorio al fine di verificare i requisiti richiesti. Parallelamente dunque agli studi sempre più pervasivi relativi agli aspetti architettonici dell’involucro edilizio di ultima generazione, la sua progettazione per modelli e le verifiche prestazionali ad esso associate costituiscono un tema attuale e in rapida evoluzione all’interno del dibattito disciplinare. In questo scenario lo scopo della ricerca è indagare la possibilità di introdurre e sviluppare nelle fasi di concettualizzazione e di ingegnerizzazione dell’involucro, simulazioni e verifi- che prestazionali su base digitale, utilizzando modelli parametrici tridimensionali dell’in- volucro che possano così anticipare il risultato dei test in laboratorio e quindi facilitare e rendere più snello ed economico il percorso di progettazione, almeno nelle parti iniziali del suo processo. In linea con il Programma Nazionale per la Ricerca 2021-2027 (PNR) e il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), la presente ricerca mira ad utilizzare un approccio digital twin, in combinazione con il BIM, per la modellazione dell'involucro e la successiva digitalizzazio- ne della prova di laboratorio