IdCLM24

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Lingua Insegnamento:

ITALIANO
Testi di riferimento:

Testi principali e materiali di riferimento:

M.F. Ashby, D.R.H. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design.
M.F. Ashby, D.R.H. Jones, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures, Processing and Design.
D.R. Askeland, The Science and Engineering of Materials.
J.E. Gordon, La scienza dei materiali resistenti.
AA.VV., Manuale di Progettazione Edilizia, Hoepli.
M. Lavagna, Life Cycle Assessment in edilizia. Progettare e costruire in una prospettiva di sostenibilità ambientale, Hoepli.
D. Bachman, Grasshopper: Visual Scripting for Rhinoceros 3D, Industrial Press.
A. Tedeschi, AAD – Algorithms-Aided Design: Parametric Strategies Using Grasshopper.
U. Knaack, T. Klein, M. Bilow, T. Auer, Facades. Principles of Construction, Birkhäuser.
AA.VV., Grande Atlante dell'Architettura, con particolare riferimento agli atlanti dedicati a facciate, materiali e sostenibilità, UTET.
Appunti, dispense e materiali didattici forniti dai docenti.
Normativa tecnica, letteratura scientifica e riviste specialistiche di settore.

Ulteriori letture e materiali di approfondimento potranno essere indicati durante il corso in relazione agli argomenti trattati, alle esercitazioni e alle attività progettuali.
Obiettivi formativi:

Il corso integrato ha l'obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza interdisciplinare dei materiali, delle tecnologie e dei metodi di progettazione necessari per affrontare in maniera consapevole e sostenibile il progetto delle costruzioni.

Lo studente acquisirà conoscenze relative ai principi chimici, fisici e microstrutturali che determinano le proprietà dei principali materiali da costruzione e sarà in grado di metterle in relazione con le caratteristiche meccaniche, tecnologiche, prestazionali, ambientali e di durabilità dei materiali stessi. Saranno sviluppate competenze finalizzate alla selezione del materiale più appropriato in relazione alla specifica applicazione, al processo produttivo, alle prestazioni richieste e agli effetti ambientali lungo il ciclo di vita.

Parallelamente, il corso fornisce conoscenze teoriche e pratiche per la progettazione tecnologica di sistemi e sottosistemi edilizi, con particolare attenzione all'involucro, all'efficienza energetica, alla sostenibilità ambientale e alle tecnologie innovative di produzione.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
comprendere le relazioni tra composizione, microstruttura, processo produttivo e proprietà dei materiali; valutare criticamente materiali e tecnologie costruttive sulla base di requisiti meccanici, prestazionali, ambientali e di durabilità; applicare principi di LCA, CAM e altri strumenti di valutazione della sostenibilità; analizzare le prestazioni di componenti e sistemi edilizi; utilizzare principi e strumenti di progettazione parametrica e generativa, fabbricazione digitale, manifattura additiva e ottimizzazione; sviluppare soluzioni tecnologiche considerando congiuntamente sostenibilità ambientale, energetica, economica e sociale.

Lo studente svilupperà inoltre autonomia di giudizio nella scelta di materiali, tecnologie e strategie progettuali, capacità di utilizzare manuali, normative e fonti tecnico-scientifiche e capacità di comunicare con linguaggio appropriato le motivazioni e i risultati delle proprie scelte progettuali.
Prerequisiti:

Sono richieste conoscenze di base di chimica, fisica e trasferimento del calore, nonché nozioni fondamentali di tecnologia dei materiali e comportamento meccanico dei materiali da costruzione. Sono inoltre utili conoscenze di base di disegno, rilievo e rappresentazione tecnica, progettazione assistita al calcolatore e principi di analisi strutturale.

Non sono previsti specifici vincoli di propedeuticità per l'iscrizione al corso integrato, fatti salvi gli eventuali requisiti stabiliti dal regolamento del Corso di Studio.
Metodi didattici:

L'attività didattica combina lezioni frontali, esercitazioni teoriche e pratiche, simulazioni, approfondimenti tematici, seminari e attività progettuali individuali e/o di gruppo.

Le lezioni forniscono i fondamenti teorici relativi alla scienza e tecnologia dei materiali, alla sostenibilità, alla progettazione tecnologica e ai processi innovativi di produzione. Le esercitazioni consentono di applicare le conoscenze acquisite alla caratterizzazione e selezione dei materiali, alla valutazione delle prestazioni di componenti e sistemi costruttivi, al Life Cycle Assessment e allo sviluppo di soluzioni progettuali sostenibili.

Specifiche attività sono dedicate alla progettazione parametrica e generativa, alla simulazione e ottimizzazione delle prestazioni, alla fabbricazione digitale e alla manifattura additiva. Possono essere previste revisioni periodiche degli elaborati, attività di laboratorio, realizzazione e sperimentazione di prototipi e utilizzo di software specialistici.

Le modalità di erogazione potranno includere, quando necessario, attività didattiche a distanza mediante gli strumenti messi a disposizione dall'Ateneo.
Modalità di verifica dell'apprendimento:

La verifica dell'apprendimento è articolata in attività coerenti con le specificità dei due moduli e finalizzate ad accertare sia l'acquisizione delle conoscenze teoriche sia la capacità di applicarle alla scelta dei materiali, alla valutazione delle prestazioni e alla progettazione tecnologica sostenibile.

La preparazione relativa alla scienza e tecnologia dei materiali è verificata attraverso prove scritte, che possono essere organizzate mediante verifiche parziali durante il corso oppure mediante una prova complessiva sul programma. Nei casi previsti, la prova scritta può essere integrata da un colloquio orale volto ad approfondire la conoscenza delle proprietà, della struttura e del comportamento dei materiali e la capacità dello studente di motivarne la selezione per specifiche applicazioni.

Per gli aspetti relativi alla progettazione tecnologica, alla sostenibilità e alla fabbricazione digitale, il percorso di apprendimento viene monitorato attraverso esercitazioni, elaborati progettuali, attività individuali e/o di gruppo e relative revisioni. Le eventuali attività sperimentali e di laboratorio possono comprendere la valutazione delle prestazioni di componenti o prototipi progettati dagli studenti. La verifica finale accerta la conoscenza degli argomenti affrontati e la capacità di applicare criticamente i concetti acquisiti alla progettazione di materiali, componenti e sistemi edilizi.

La valutazione considera la correttezza delle conoscenze disciplinari, la capacità di collegare i contenuti dei due moduli, l'autonomia di giudizio, la qualità delle applicazioni progettuali e l'appropriatezza del linguaggio tecnico.
Sostenibilità:
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile:

Il corso integrato contribuisce al raggiungimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030, promuovendo la conoscenza e l'impiego consapevole di materiali, tecnologie e processi di progettazione orientati alla sostenibilità ambientale, all'innovazione e all'uso efficiente delle risorse.

In particolare, le attività formative sono coerenti con:

Obiettivo 9 – Imprese, innovazione e infrastrutture, attraverso lo studio di materiali innovativi, processi di fabbricazione digitale e tecnologie finalizzate allo sviluppo di infrastrutture resilienti e di processi produttivi più sostenibili;

Obiettivo 11 – Città e comunità sostenibili, attraverso lo sviluppo di competenze per la progettazione di edifici e sistemi costruttivi efficienti, resilienti e ambientalmente sostenibili;

Obiettivo 12 – Consumo e produzione responsabili, attraverso la valutazione del ciclo di vita dei materiali e dei componenti, l'applicazione dei Criteri Ambientali Minimi, la promozione dell'efficienza nell'impiego delle risorse e l'attenzione alla riduzione, al recupero e al riutilizzo dei materiali;

Obiettivo 5 – Parità di genere, nel quadro dei principi di inclusione, pari opportunità e partecipazione promossi dall'Agenda 2030 e dall'Ateneo.

Il corso promuove complessivamente una cultura progettuale basata sulla capacità di valutare congiuntamente prestazioni tecniche, impatti ambientali, innovazione tecnologica e sostenibilità lungo l'intero ciclo di vita delle costruzioni.
Altre Informazioni:

Il corso integrato è articolato nei due moduli che concorrono in maniera coordinata al raggiungimento degli obiettivi formativi complessivi. La frequenza è fortemente consigliata, in particolare per le esercitazioni, le attività di laboratorio, le revisioni e i progetti individuali e/o di gruppo.

Materiali didattici integrativi, indicazioni bibliografiche, normative tecniche e documentazione necessaria allo svolgimento delle attività saranno messi a disposizione o indicati dai docenti durante il corso.

Le date degli esami e le ulteriori informazioni organizzative seguiranno il calendario e le disposizioni del Corso di Studio. Eventuali modalità specifiche per studenti aventi diritto all'esonero dalla frequenza o ad altre forme di supporto saranno definite secondo la normativa e i regolamenti di Ateneo.

Il corso integrato affronta in maniera coordinata lo studio dei materiali, delle tecnologie e dei processi innovativi per la progettazione sostenibile delle costruzioni. Il percorso formativo integra i fondamenti di scienza e tecnologia dei materiali con gli strumenti per la progettazione tecnologica e prestazionale dell'organismo edilizio, considerando l'intero ciclo di vita di materiali, componenti e sistemi costruttivi.

Sono trattati i principi fondamentali relativi alla struttura, alla composizione, alle proprietà e ai processi produttivi dei principali materiali da costruzione, con particolare riferimento a leganti e cementi, calcestruzzi, acciai e ghise, alluminio e altri metalli, legno, materiali ceramici, vetri e materiali compositi. Sono inoltre approfonditi i materiali e le soluzioni tecnologiche orientati al risparmio energetico, alla durabilità e alla sostenibilità ambientale.

Il corso affronta la valutazione ambientale delle costruzioni attraverso il Life Cycle Assessment (LCA), i Criteri Ambientali Minimi (CAM), i protocolli di sostenibilità e gli approcci di progettazione multi-obiettivo. Tali conoscenze vengono integrate con lo studio delle prestazioni dell'involucro edilizio, con particolare riferimento alla protezione termica, all'illuminazione naturale e alla selezione consapevole di materiali e tecnologie.

Una parte significativa del corso è dedicata alle tecnologie innovative per il settore delle costruzioni, comprendendo fabbricazione digitale, manifattura additiva e stampa 3D, architettura parametrica e generativa, principi di ottimizzazione matematica e topologica e fondamenti di robotica applicata alle costruzioni. Le conoscenze teoriche sono completate da esercitazioni, simulazioni, attività progettuali e applicazioni pratiche finalizzate allo sviluppo e alla valutazione di componenti e sistemi costruttivi sostenibili.

Il corso integrato sviluppa un percorso interdisciplinare dedicato ai materiali e alle tecnologie per le costruzioni sostenibili, collegando la conoscenza della materia e delle sue proprietà alle scelte tecnologiche, prestazionali e progettuali dell'organismo edilizio.

La prima parte riguarda i fondamenti di chimica e organizzazione della materia: struttura atomica e molecolare, legami, stati della materia, solidi cristallini e amorfi, reticoli e difetti cristallini e loro influenza sulle proprietà dei materiali.

Vengono quindi affrontate classificazione, caratteristiche, produzione, proprietà e applicazioni dei principali materiali da costruzione. Per i leganti sono analizzati gesso, calce e leganti idraulici, con particolare attenzione al ciclo produttivo e all'idratazione del cemento Portland, alla composizione del clinker, ai meccanismi di presa e indurimento, alla porosità e allo sviluppo delle resistenze. Sono trattati cementi di miscela, aggiunte pozzolaniche e materiali derivanti da processi industriali, evidenziandone le implicazioni in termini di prestazioni, durabilità e sostenibilità.

Lo studio del calcestruzzo comprende componenti, mix design, lavorabilità, calcestruzzi speciali, ad alte prestazioni, leggeri e autocompattanti, nonché durabilità e principali meccanismi di degrado. Sono inoltre trattati i principi del calcestruzzo armato e precompresso e i fenomeni di corrosione delle armature.

La parte relativa ai materiali metallici comprende acciai, ghise, alluminio e altri metalli utilizzati nelle costruzioni. Sono analizzate microstruttura, diagrammi di stato, trasformazioni, trattamenti termici e termochimici, meccanismi di rafforzamento, classificazione, designazione, corrosione e metodi di protezione.

Sono inoltre affrontati legno, materiali ceramici, vetri e materiali compositi, considerando struttura, proprietà fisiche e meccaniche, produzione, durabilità e principali applicazioni nel settore edilizio.

La conoscenza dei materiali è collegata alla progettazione tecnologica e prestazionale dell'edificio, con attenzione all'involucro edilizio, alla protezione termica, all'illuminazione naturale, al comfort e alle strategie attive e passive per l'efficienza energetica.

Il tema della sostenibilità viene sviluppato attraverso lo studio dell'impronta ecologica, del Life Cycle Assessment e delle sue fasi — Goal and Scope Definition, Life Cycle Inventory, Life Cycle Impact Assessment e interpretazione dei risultati — nonché dei Criteri Ambientali Minimi, del Green Public Procurement, dei protocolli di sostenibilità e della progettazione multi-obiettivo.

Una sezione specifica è dedicata all'innovazione tecnologica e alla digitalizzazione del processo edilizio. Sono approfondite fabbricazione digitale, manifattura additiva e stampa 3D applicate alle costruzioni, architettura parametrica e generativa, principi di ottimizzazione matematica e topologica e fondamenti di robotica applicata alle costruzioni e del relativo controllo mediante strumenti digitali e software parametrici.

Le attività teoriche sono integrate da esercitazioni, simulazioni e progetti finalizzati alla selezione consapevole dei materiali, alla valutazione della sostenibilità, all'analisi prestazionale e allo sviluppo di componenti e sistemi edilizi attraverso strumenti digitali, con eventuale utilizzo di software specialistici, tra cui strumenti per la modellazione parametrica e l'analisi numerica.