Modelli semplificati per la valutazione della possibilità di implementare approcci computazionali al design strutturale

In structural design, particularly when designing special structures, it is essential to be able to maintain control of the information that is generated and passes through the various stages. The objective during structural design is always to achieve the best end result without any waste. In fact, inadequate use of time, company resources - professionals and equipment - and available information essentially leads to economic waste. To ensure that this does not happen, choosing the best workflow and operational steps to achieve the end goal is crucial. The management of project-generated information is an issue already widely developed both in literature and in practice among professionals through two different working methodologies: BIM -Building Information Model - and Parametric Design. These, represented in this thesis by the Revit and Grasshopper software, describe two different types of modeling but which, when combined allow for more advanced model management. This makes it possible to control the modelling and its information by means of geometric, logical, and mathematical rules based on parameters. What this thesis aims to do is to create a method for understanding how and for which projects it is convenient to combine these two methods. To be able to develop an operational method to determine the best workflow when analysing a project, five aspects characterising a project were presented: design phase, structure type, structural material and design team evaluation. A new parameter, the computationality level, was used as criteria in the definition of a new parameter: it was defined as the indicator to express how well a project is prepared to be developed by Visual Programming and Parametric Design, then combined with BIM. This indicator is determined by the sum and arithmetic mean of the scores (from 1 to 4) assigned to each of the five categories mentioned above. Like the assigned scores, the level of computationality is also divided into four levels that follow the scale from 1 to 4: absent, low, medium, high. To verify the effectiveness of this method, a case study was first developed based on the modelling of an arena, verifying that the choice of workflow derived from the level of computationality was consistent and efficient. Next, a larger set of orders was analysed to test the soundness of the proposed method, and the level of computationality was determined for each. The results obtained confirm that the method works, but they highlight some critical issues that will need to be developed in the future: the five different categories that characterise projects and form the computationality level have different weights when determining how efficient it is to combine Parametric Design, Visual Programming and BIM. A future development of the topic is therefore to determine some possible factors weighing the scores of the different categories.

Nella progettazione strutturale, in particolare nei casi di progettazione di strutture speciali, è fondamentale essere capaci di mantenere il controllo delle informazioni che vengono generate e che transitano durante le varie fasi. L’obiettivo, durante il design strutturale, è sempre quello di pervenire al miglior risultato finale senza alcuno spreco. Infatti, un inadeguato utilizzo del tempo, di risorse aziendali – professionisti ed attrezzatura – e delle informazioni a disposizione porta sostanzialmente ad uno spreco economico. Per assicurare che questo non avvenga, scegliere il flusso di lavoro e i passaggi operativi migliori per raggiungere l’obiettivo finale risulta essere fondamentale. La gestione delle informazioni generate dal progetto è una tematica già ampiamente sviluppata sia in letteratura che nella pratica tra i professionisti attraverso due diverse metodologie di lavoro: il BIM – Building Information Model – ed il Parametric Design. Queste, rappresentate in questa tesi dai software Revit e Grasshopper, descrivono due tipi di modellazione diversi ma che, se combinati permettono una gestione più avanzata del modello. Si ha così la possibilità di controllare la modellazione e le sue informazioni mediante regole geometriche, logiche e matematiche che si basino su parametri. Quello che questa tesi si propone è quello di creare un metodo che permetta di capire in che modo e per quali progetti sia conveniente combinare questi due metodi di lavoro. Per riuscire a sviluppare un metodo operativo che permetta in fase di analisi della commessa di determinare il miglior flusso di lavoro, sono stati presentati cinque aspetti che caratterizzano un progetto: fase progettuale, tipologia di struttura, tipologia di intervento, materiale strutturale e valutazione del design team. Questi, sono stati utilizzati come criteri nella definizione di un nuovo parametro, il livello di computazionalità: è stato definito come l’indicatore atto ad esprimere quanto un progetto sia predisposto ad essere sviluppato mediante il Visual Programming ed il Parametric Design, combinati poi con il BIM. Questo indicatore viene determinato dalla somma e dalla media aritmetica dei punteggi (da 1 a 4) assegnati ad ognuna delle cinque categorie sopra citate. Come i punteggi assegnati, anche il livello di computazionalità si articola in quattro livelli che seguono la scala da 1 a 4: assente, basso, medio, alto. Per verificare l’efficacia di questo metodo è stato dapprima sviluppato un caso studio basato sulla modellazione di un’arena, verificando che la scelta del workflow derivante dal livello di computazionalità fosse coerente ed efficiente. Successivamente è stato analizzato un set di commesse più ampio per verificare la bontà del metodo proposto ed è stato determinato per ognuna di esse il livello di computazionalità. I risultati ottenuti confermano che il metodo funziona, ma mettono in luce alcune criticità che sarà necessario sviluppare in futuro: le cinque diverse categorie che caratterizzano i progetti e che formano il livello di computazionalità hanno un peso diverso tra di loro nella determinazione di quanto sia efficiente combinare Parametric Design, Visual Programming e BIM. Uno sviluppo futuro dell’argomento è dunque quello di determinare alcuni possibili fattori che pesino i punteggi delle diverse categorie.