Il progresso tecnologico e le dinamiche di sviluppo del settore delle costruzioni hanno condotto alla concezione dell'edificio come organismo complesso, multifunzionale e ad alto contenuto tecnologico, strettamente interconnesso sia con le reti impiantistiche che con le infrastrutture del territorio e dello spazio urbano in cui si colloca. In questo scenario è necessario ricercare soluzioni innovative capaci di comprendere un problema a più livelli e da più punti di vista, abbracciando molteplici aspetti: la valutazione delle prestazioni tecnologiche, energetiche e degli impatti ambientali, il bilanciamento tra efficienza ed efficacia di una soluzione, il bilanciamento tra sostenibilità ambientale ed economica di un intervento.
Le attività di ricerca e sviluppo inerenti la presente Linea mirano a rinnovare le prassi consolidate innovando i processi produttivi e le pratiche costruttive, e promuovendo l’uso di materiali avanzati e sistemi costruttivi innovativi in grado di fornire risposte nuove ed efficienti all’articolato spettro di esigenze associate alla sicurezza, gestione e fruizione dell’ambiente costruito.
La linea di ricerca mette in sinergia molteplici competenze inerenti lo studio delle prestazioni di materiali e sistemi costruttivi, con l’obiettivo di facilitare e supportare il trasferimento della ricerca e dell’innovazione al settore costruzioni, rendendo possibile il rinnovamento del comparto edilizio e l’aggiornamento delle conoscenze dei diversi attori coinvolti nei processi produttivi, progettuali e costruttivi.

  • Materiali avanzati
  • Usi innovativi di materiali tradizionali
  • Sistemi costruttivi innovativi
 

Il cambiamento climatico a livello planetario richiede azioni urgenti e concrete a tutela dell’ambiente, del benessere e della salute dell’uomo: gli edifici – e il settore delle costruzioni in generale – presentano un notevole potenziale in termini di mitigazione degli impatti antropici sul clima, a causa dell’energia che consumano e delle emissioni correlate (rispettivamente circa il 40% e 30% in Europa). L’Unione Europea, nel quadro degli obiettivi per il 2020, chiede al settore delle costruzioni uno sforzo straordinario per contribuire a questi obiettivi, con l’imposizione dello standard energia (quasi) zero a partire dal 2019 (edifici pubblici) e 2021 (edifici privati) e la spinta verso un significativo miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti entro il 2050.

Sebbene molti passi in avanti siano stati compiuti negli ultimi anni, in particolare nella ricerca e nelle applicazioni dimostrative, la sfida per i prossimi anni è di guidare l’intero settore delle costruzioni in una transizione verso la progressiva de-carbonizzazione dell’economia, vale a dire un modello di sviluppo post-fossile. Per il settore delle costruzioni, questo significa una visione a lungo termine (2050) in cui la maggior parte degli edifici e dei quartieri saranno a energia zero e carbon-neutral, con un numero significativo di essi trasformati in produttori netti di energia pulita e integrati a smart grids.
Si individuano tre temi principali, che definiranno l’evoluzione del settore delle costruzioni nel prossimo decennio; tali temi sono in accordo con gli orientamenti enunciati dalla Commissione Europea e dalla Energy Efficient Buildings European Initative (E2B EI) di cui il Politecnico di Milano, attraverso il Dipartimento, è membro.

  • Nuovi edifici
  • Edifici esistenti
  • Quartieri, città e territorio
 

L’approccio integrato al progetto della sicurezza delle costruzioni e del costruire rispetto a eventi naturali e di origine antropica riveste particolare importanza in Italia, stante l’elevato rischio sismico di ampia parte del suo territorio e la particolarità del patrimonio edilizio esistente. Alle perdite dirette, generate da eventi calamitosi come il sisma, l’incendio o le esplosioni, si aggiungono quelle derivanti da una scarsa capacità della comunità nazionale di ripristinare tempestivamente le funzionalità interrotte e di reagire organicamente agli eventi in modo da contenerne gli effetti.
Nella gestione del costruito, inoltre, è importante la valutazione del livello di sicurezza in relazione al degrado e alla variazione della destinazione d’uso.
Infine una corretta gestione delle emergenze, derivanti da catastrofi o da eventi straordinari è strategica per minimizzarne le conseguenze economiche e sociali.
Si configura pertanto la necessità di studiare in forma integrata, nuove strategie e contenuti progettuali, realizzativi e organizzativi sia in fase di emergenza che di ripristino delle normali condizioni di vita, non ultime quelle legate alla sicurezza dei luoghi di lavoro.

  • Sicurezza sismica dell’ambiente costruito
  • Sicurezza del cantiere in zona sismica pre e post evento
  • Sicurezza al fuoco dei cantieri
  • Requisiti di sicurezza sismica e antincendio del progetto strutturale e tecnologico integrato
  • Strategie di intervento per l’aumento della resilienza ai rischi della comunità nazionale
  • Dalla gestione delle emergenze ai processi di transizione
  • Metodologie di risposta alle emergenze
4. Architettura,
città e territorio
 

Il tema riguarda il progetto dei luoghi e delle architetture, riferito alla costruzione e alla forma della città e del territorio.
Si intende porre l’accento sulla questione della forma, intesa nella sua accezione di esito conclusivo e necessario del progetto di architettura, guidato da saperi differenti – dagli aspetti strutturali insediativi a quelli funzionali e tipologici, a quelli costruttivi, tecnici, tecnologici ed espressivi, considerati anche in prospettiva storica – che, tesi a risolvere problemi diversi, concorrono unitariamente alla sintesi progettuale.
In questo senso le diverse conoscenze sono fondamenti indispensabili per risolvere la complessità dei problemi presenti nella costruzione dei luoghi e delle architetture, e costituiscono gli elementi di positivo condizionamento del progetto e della sua definizione formale.
Nel passaggio dalla generalità delle conoscenze alla applicazione a contesti, luoghi e temi particolari, tale processo si precisa e si traduce in elemento di realtà formalmente compiuto.

  • Territori in trasformazione: sistema del verde, reti interconnesse e costruzione del paesaggio
  • Grandi trasformazioni urbane e ricostruzione della città
  • Progetto e costruzione dei luoghi collettivi e degli edifici pubblici per la città
  • Unità insediative residenziali e Social Housing
5. Costruzioni complesse
 

Il tema delle costruzioni complesse assume un ruolo di sintesi tra competenze per conoscenze architettoniche, conoscenze tecnologiche e conoscenze strutturali.

I progetti relativi a costruzioni complesse hanno spesso un carattere di eccezionalità per il ruolo che sono chiamati a svolgere di occasioni per la sperimentazione avanzata e la proposta di innovazione a tutto campo (nuovi lay-out, uso di nuovi materiali, previsioni economiche legate alla costruzione ma anche all’intero ciclo di vita dell’edificio, ecc.) destinate in seguito ad estendersi all’intero settore delle costruzioni con significative conseguenze a livello delle trasformazioni sociali.
Il progetto per le “costruzioni complesse” riguarda opere caratterizzate da attività e funzioni per lo sviluppo di una società in continua trasformazione.

Tali manufatti si intendono “complessi” e “strategici” per il particolare ruolo che svolgono sia nello sviluppo della società integrata, sia per le particolari eccezionalità spaziali e funzionali che impongono sintesi e soluzioni innovative per le concezioni distributive, costruttive, materiali, strutturali, impiantistiche, igienico-sanitarie, gestionali, ecc.

  • Luoghi per la salute
  • Infrastrutture
  • Costruzioni per la produzione, per i servizi e per la cultura
6. Conservazione e valorizzazione del patrimonio architettonico
 

La conservazione e la rigenerazione del patrimonio costruito esistente costituiranno lo scenario prevalente in Italia dell’attività edilizia e della progettazione architettonica dei prossimi decenni. A determinarlo sono esigenze di sostenibilità ambientale ed economica, quali gli attuali limiti raggiunti dal consumo di suolo e il quadro di alto rischio sismico e idrogeologico.
La consapevolezza di questo scenario orienta il progetto dipartimentale verso quella integrazione delle competenze disciplinari che è necessaria per razionalizzare la risposta alle numerose emergenze attuali, con particolare riferimento agli edifici pubblici (come ad esempio le scuole di ogni ordine e tipo).

In questa prospettiva l’intervento sull’esistente è certamente allineato con i grandi obiettivi strategici internazionali (Horizon 2020) e risponde ad alcune tra le più pressanti domande sociali. Corrisponde infine alle tradizioni di ricerca che convergono nel Dipartimento e alle potenzialità in termini di produzione scientifica.
L’approccio integrato costituirà per il Dipartimento sia un atteggiamento culturale caratteristico che una linea di tendenza nella ricerca applicata, con riferimento alla valutazione strategica (conservare – riqualificare – rigenerare), al progetto d’intervento e alla costruzione di strategie di processo di lungo periodo.
Il dipartimento metterà a sistema le competenze di natura architettonica (Progetto/costruzione, paesaggio, storia, rappresentazione), strutturale (capacity design e adeguamento/miglioramento antisismico), tecnologica (verifiche prestazionali anche in termini di Post Occupancy Evaluation, costruzione di modelli organizzativi e gestionali), energetica, economico-valutativa. 

  • Paesaggio
  • Conservazione preventiva e programmata
  • Valorizzazione del patrimonio culturale
7. ICT e sistemi Smart
per le costruzioni
 

Il tema dell’ICT e sistemi SMART nelle costruzioni è uno dei temi cruciali per il prossimo futuro del com-parto. Questa linea di ricerca sviluppa in maniera trasversale l’impiego di Information Comunication Technologies per l’innovazione nel processo edilizio attraverso due macrotemi: la gestione dei flussi di informazioni, in tutte le diverse fasi e tra i differenti operatori, ed i sistemi SMART.
Questi ultimi sono intesi sia come strumenti di Self Monitoring Analysis and Reporting Technology (ovvero come strumenti per la diagnostica avanzata) sia come sistemi di modellazione ed elaborazione cooperativa, multidisciplinare e interoperabile degli interventi di trasformazione sull’ambiente costruito. La cooperazione e messa a sistema nel nuovo dipartimento dei Laboratori SITECH campus, Laboratorio sperimentale per la valutazione delle prestazioni energetiche dei componenti e sistemi edilizi, ICT e R.E.T.E del Polo di Lecco, Cluster “Tecnologie innovative e Industria delle Costruzioni” costituisce un’opportunità di rafforzamento della ricerca.
La concezione dei processi di costruzione in forma di modelli digitali, atti a rappresentare ed elaborare gli insiemi di dati ed il loro sistema di relazioni concorrenti a definirne ogni fase, attraverso l’integrazione multidisciplinare delle competenze, è il denominatore comune strategico di “ICT e Sistemi SMART per le Costruzioni”.
Il settore delle costruzioni è di fronte a una esigenza di innovazione di carattere strutturale in relazione alla dematerilizzazione digitale nella gestione dei processi di trasformazione dall’edificio al territorio.

A questo proposito l’ambiente multidisciplinare e la posizione di rilievo nazionale ed internazionale del Dipartimento offre una opportunità storica nel rappresentare un punto di riferimento nazionale per lo sviluppo di ricerche mirate allo sviluppo di metodi e strumenti digitali interoperabili basati su tecnologie B.I.M. (Building Information Modelling) per la gestione delle diverse fasi del processo di trasformazione dell’ambiente.

  • Innovazione digitale nella gestione dei processi di trasformazione per le costruzioni
  • Modellazione e Interoperabilità
  • Monitoraggio permanente
  • Piattaforme sperimentali e data fusion
8. Economia e gestione dell’ambiente costruito: ciclo di vita, suolo e territorio
 

Il programma di ricerca si pone la sfida di affrontare le problematiche inerenti gli aspetti economici e di gestione dei processi di trasformazione del territorio e dell’ambiente costruito assumendo come chiave di lettura la multiscalarità in termini spaziali (componente-edificio-territorio) interpretata nelle diverse fasi del ciclo di vita. È un tema complesso che richiede un approccio multidisciplinare e un’aggregazione di competenze distinte, disponibili per la maggior parte all’interno del Dipartimento. Il programma si articola in quattro macroaree di ricerca che affrontano gli aspetti prevalentemente tecnico-gestionali ed economici.

  • Gestione del ciclo di vita dell’ambiente costruito
  • Gestione dei processi edilizi e territoriali
  • Competitività, sostenibilità e inclusività della crescita urbana e territoriale
  • Real estate e valori delle trasformazioni urbane