La variabilità dell'uso dei materiali nell'edilizia residenziale italiana: implementazione della Monte Carlo Analysis attraverso modelli BIM.

The construction sector is the main responsible for the use of raw materials globally. This figure, in relation to Italian residential construction in the last decade, may in the future represent a source of supply of materials with a view to a circular economy, in particular for metals and minerals. It is therefore important to know the amount of material used in the individual buildings, also in view of subsequent studies on an urban scale. The limit of current research on the use of materials lies in the lack and heterogeneity of specific values ​​calculated for each country, particularly in Italy. Furthermore, the data obtained in previous studies lack the little constructive and geometric variability taken into consideration. In this research, variable architectural models of the 5 most common archetypes in Italian residential construction are created. The choice of the variability of the geometric and constructional characteristics of each model is performed according to the Monte Carlo Method (Monte Carlo Analysis). The high number of models that should be generated to respond to all the possible combinations of variability makes the use of this method fundamental: in fact, thanks to the probabilistic distribution in the random choice of the combinations, results similar to the average value are obtained, making the reliable study and relevant to reality. The purpose of this discussion is to obtain data on the use of materials that adequately represent the situation of residential construction in Italy in the last decade, in order to make them available for subsequent analyses, such as the calculation of Material Intensity. For this reason, in addition to the traditional brick and concrete construction technology, the one in wood was also treated, since the latter is an emerging material in the field of sustainability. A further factor in increasing data analyzability is the use of the Uniclass classification system for each construction element present in the models: this guarantees a better understanding of the use of the various materials within each building. The research exploits the potential of modeling in a BIM environment, thanks to the use of Revit and Dynamo software. The latter made the use of the Monte Carlo Method possible through the automated creation of a large number of models responding to the geometric and construction characteristics obtained in the analysis phase. The export of a large amount of data has allowed an accurate statistical analysis in order to reflect reality as much as possible.

Il settore delle costruzioni è il principale responsabile dell’utilizzo di materie prime a livello globale. Questo dato, in relazione all’edilizia residenziale italiana dell’ultimo decennio, può rappresentare in futuro una fonte di approvvigionamento dei materiali nell’ottica di un’economia circolare, in particolare per metalli e minerali. Risulta quindi importante conoscere la quantità di materiale utilizzata nei singoli edifici, in vista anche di successivi studi a scala urbana. Il limite della ricerca attuale sull’uso dei materiali si trova nella carenza e nell’eterogeneità di valori specifici calcolati per ogni Paese, in particolare nella realtà italiana. Inoltre, i dati ricavati in studi precedenti peccano della poca variabilità costruttiva e geometrica presa in considerazione. In questa ricerca vengo realizzati modelli architettonici variabili dei 5 archetipi più diffusi nell’edilizia residenziale italiana. La scelta della variabilità delle caratteristiche geometriche e costruttive di ciascun modello viene eseguita secondo il Metodo Monte Carlo (Monte Carlo Analysis). L’elevato numero di modelli che si dovrebbero generare per rispondere a tutte le possibili combinazioni di variabilità rende fondamentale l’utilizzo di questo metodo: grazie alla distribuzione probabilistica nella scelta casuale delle combinazioni, infatti, si ottengono risultati affini al valor medio, rendendo lo studio attendibile e attinente alla realtà. Lo scopo di questa trattazione è ricavare dati sull’uso dei materiali che rappresentino adeguatamente la situazione dell’edilizia residenziale in Italia nell’ultimo decennio, al fine di renderli disponibili per analisi successive, come il calcolo di Material Intensity. Per questo, oltre alla tradizionale tecnologia costruttiva in laterocemento, è stata trattata anche quello in legno, essendo quest’ultimo un materiale emergente in ambito di sostenibilità. Un ulteriore fattore di aumento dell’analizzabilità dei dati è l’utilizzo del sistema di classificazione Uniclass per ogni elemento costruttivo presente nei modelli: questo garantisce una miglior comprensione dell’utilizzo dei vari materiali all’interno di ogni edificio. La ricerca sfrutta le potenzialità della modellazione in ambiente BIM, grazie all’utilizzo dei software Revit e Dynamo. Quest’ultimo ha reso possibile l’utilizzo del Metodo Monte Carlo attraverso la creazione automatizzata di un elevato numero di modelli rispondenti alle caratteristiche geometriche e costruttive ricavate nella fase di analisi. L’esportazione di un’elevata quantità di dati ha permesso un’analisi a livello statistico accurata al fine di rispecchiare la realtà quanto più possibile.