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Tessili tecnici | Costruzioni leggere
Alessandra Zanelli
27 settembre 2011
Dipartimento di Scienza e Tecnologie dell’ambiente costruito – BEST
CLUStex Cluster multidiscipilinare di ricerca sui TESSILI INNOVATIVI
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
materiali innovativi avanzati
materiali ceramici, metallici e polimerici
progettati su misura e funzionalizzati
mediante modifiche della loro struttura fisica
e chimica
tessili per usi tecnici
TUT- “materiali tessili che rispondono ad
alte esigenze tecnico-qualitative che
conferiscono loro l’attitudine ad adattarsi a
una funzione tecnica”
(Istitute Franςais du Textile, 1989)
membrane e scocche
Tessili tecnici impiegabili per la
realizzazione di membrane e scocche per
l’architettura, improntate a criteri di e
leggerezza ed efficienza (forme tensili)
Il campo di indagine
Il campo di indagine
Tessuti e tessuti rivestiti
Film non tessuti
Gerriets & Form TL, 2009
Behnisch und P., 2009
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Famiglie di materiali
Tessuti e tessuti rivestiti
Film non tessuti
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Tessuti rivestiti
(waterproof)
Tessuti con laccature
(low-e - TiO2)
Tessuti traspiranti
(tenara)
Tessuti a trama rada
(sun shading)
Tessuti di rinforzo
(2D, 3D)
Tessuti e tessuti rivestiti
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STUOIE di carbonio, canapa,
kenaf, poliestere
Compositi con fibre corte
(vetroresina)
Tessuti multiassiali
(3D, 4D)
Naylon, mylar….
Fibre corte
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Ingrandimento al microscopio
elettronico di una stuoia geotessile.
(Archivio UCO Geosynthetics).
Tessuto Outlast stratificato. Primo
layer in acrilico con serigrafia in
capsule di materiale a transizione di
fase; secondo layer in poliestere,
Outlast Europe Gmbh.
Tessuto 3D tex, Maser GmbH &
Co. Le fibre sono composte da
poliestere (92%), Lycra (3%),
Poliammide (5%); la resina è di
Polivinil acetato. Il tessuto è
impiegato in campo ingegneristico,
nel design e negli interni
MAT di poliestere
Materassino isolante straslucente in
fibre corte di poliestere da impiegare
in membrane multilayer
Termoregolanti - Isolanti
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Settori applicativi:
AGRICOLTURA
MICROFILTRAZIONE
BIOMEDICALE
TESSUTI Sefar
Tessuti conduttivi
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Bouroullec, kvadrat showroom
Nylon + Kevlar + Mylar, Ball Nouges
Schiume e laminati
Settori applicativi:
DESIGN
AUTOMOTIVE
NAUTICO
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ptfe espanso / ptfe
pvdf / pvdf settore edile
settore nautico nylon
settore edile etfe
thv
settore edile
poliestere
polietilene
fibra aramidica
pbo
fibra di carbonio
settore nautico
poliestere/pvc
fibra di vetro/ptfe
fibra di vetro/silicone
fibra di vetro/ptfe +To2
Settore edile
Settore nautico
Membrane
mono-componente
Film
mono-componente
Membrane
multi-componente
www.architetturatessile.polimi.it
www.textilearchitecture.polimi.it
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Tessuto rivestito Poliestere/PVC
Tessuto rivestito Vetro/PTFE
Tessuto rivestito Vetro/silicone
Tessuto rivestito PTFE espanso
Film non tessuto in ETFE
Resistenza trama/ordito [KN/m]
115/102 124/100 107/105 84/80 3/5
Peso del tessuto [g/m2] 1200 [tipo 3] 1200[tipo 65] 1100 670 [tipo 1] 350
Strappo trapezoidale trama/ordito [N]
800/950 400/400 960/700 925/925 450/600
Trasmissione luce visibile [%]
10-15 10-20 < 80 19-38 95
Ritorno alla flessione/piegatura
Alta Bassa Alta Alta Bassa
Reazione al fuoco M2 [NFP92503] B1 [DIN 4102]
M1 [NFP92503] B1/A2 [DIN 4102]
A [ASIM E-108] Nessuna tossicità dei
fumi
M1 [NFP92503] B1/A2 [DIN 4102]
A[DIN 4102]
Resistenza allo sporco Incrementabile con rivestimenti superficiali in pvdf
Alta Media Medio-alta Alta
Resistenza all’invecchiamento
Medio-bassa, incrementabile con rivestimenti superficiali in pvdf o
TiO2
Alta Medio-alta Alta alta
Durata garantita Dai produttori
10-15 anni 30 anni 20 anni 30 anni 30 anni
Metodo di giunzione dei ferzi
Saldatura ad alta frequenza Saldatura termica Saldatura termica con nastro adesivo
Saldatura termica o alta frequenza
Saldatura a caldo
Applicazione consigliata Temporanee, Stagionali, Retrattili
Permanenti Permanenti Permanenti Retrattili
Permanenti
Sistemi costruttivi compatibili
Tendostrutture Tensostrutture Pressostrutture
Tensostrutture Pressostrutture
Tensostrutture Pressostrutture
Tensostrutture Pressostrutture
Strutture a cuscini pneumatici multilayer
Sistemi costruttivi incompatibili
Sistemi retrattili Sistemi stagionali
stoccabili
Sistemi retrattili Sistemi stagionali
stoccabili
Sistemi retrattili Sistemi stagionali
stoccabili
Costo Basso Alto Alto Alto alto
Riciclabilità 100% del poliestere con il processo Texyloop; 100% del pvc con il processo Vinyloop
100% 100%
prodotti multicomponente monocomponente
www.textilearchitecture.polimi.it
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Lightweight architecture – Tensile Textile architecture
Bruno Zevi, storia e controstoria, 1997
Evoluzione dei sistemi costruttivi
State of the art on lightweight construction
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tension
compression
Disegno di Vincenzo Pinto
Lightweight Construction Heavy
Construction
designing lightness
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lightweight building
This logically leads to
the further development
of lightweight
constructions
The way to the minimal
mass building, to the
minimal energy building,
that is one with the
landscape and at the
same time architecture, is
to be found.”
Frei Otto
Bionic Car by Peter Pfeiffer,
Daimler AG e Mercedes-Benz Design, 2005.
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designing lightness
“designing is considered to be the
domain of architects. Too little
attention is paid to integrate engineers
into conceptual design processes …
Maybe this is one of the reasons
why the situation of lightweight
and natural architecture
is not really satisfactory yet”
Jürgen Hennicke
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Design – Fabrication - Delivery
Processo industriale di taglio laser del tessile
tecnco a partire dai disegni CAD: (foto:
Canobbio spa)
Fasi di lavorazione
artigianale
Test monoassiali e biassiali
di verifica dei carichi di
progetto e dei dettagli
costruttivi
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Padiglione Finmeccanica Foto Cristian Guizzo
Unilever Hamburg Foto FormTL
Zenith Strasbourg Foto M. Maggi
sistemi di facciata tessile
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Tensegrity
Tensairity
Pneumatic cushions
Herzog & De Meuron
Bukminster Fuller
Airlight
Minimal mass – high efficiency
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TENSAIRITY
Rolf H. Luchsinger, Mauro
Pedretti (Airlight ltd) and Andreas
Reinhard
Tensairity demonstration bridge with 8 m span and 3.5 tons maximal load
Tensairity®
Strut (compression)
Cable (tension)
Airbeam
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4 kg
strut + cables
2 kg
Max. load under bending
p = 100 mbar
airbeam
20 kg + =
airbeam+strut+cables
Tensairity®
Luscher Architecture,
Airlight Engineering,
Garage Park a Montreux, Swiss, 2004
Tensairity Beams + tensile membrane
Free span: 27m
A unique steel element [section
100x120mm]+ Tensairity beam
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29
Luscher Architecture,
Airlight Engineering,
Garage Park a Montreux, Swiss 2004
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New structural Systems are possible,
using Kevlar textile instead of steel
Textile Reinforced Concrete
RWTH Aachen University,
Building Construction and Design Department
Professor I. Bergmann, H. N. Schneider
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Textile Reinforced Concrete
RWTH Aachen University,
Building Construction and Design Department
Professor I. Bergmann, H. N. Schneider
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
RWTH Aachen University,
Building Construction and Design Department
Professor I. Bergmann, H. N. Schneider
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
RWTH Aachen University,
Building Construction and Design Department
Professor I. Bergmann, H. N. Schneider
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Professor Mark West
CAST
The centre for architectural
structures and technology
Faculty of Architecture,
University of Manitoba, US
- textile formwork
- Concrete prefab
components
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Professor Mark West
CAST
The centre for architectural
structures and technology
Faculty of Architecture,
University of Manitoba, US
A textile formwork
Concrete prefab
components
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Professor Mark West
CAST
The centre for architectural
structures and technology
Faculty of Architecture,
University of Manitoba, US
A textile formwork
Concrete prefab
components
Beams (the material is only where it is necessary,
thanks to the flexibility of membrane)
[“doing more with less” is possible!]
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Spazio chiuso Spazio aperto coperto Spazio trasformabile
Flessibilità di utilizzo nelle diverse stagioni
ΔT= 14°C
Fisica degli edifici leggeri
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Architetto bodega
Struttura polifunzionale
per le terme di chianciano
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Architetto bodega
Struttura polifunzionale per le terme di chianciano
2 layer di
poliestere/pvc
+
Flying masts
www.form-tl.de
Canobbio.com
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Tecnologia Vector foiltec
L’altra sede della regione lombardia a milano
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Biblioteca dell’università di berlino, 2006
Architetto Norman Foster
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Unilever Headquarter,
Hamburg, 2008,
Benisch & Partners
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Unilever Headquarter,
Hamburg, 2008,
Benisch & Partners
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L’alveo
DIPARTIMENTO DI
SCIENZA E TECNOLOGIE
PER L’AMBIENTE COSTRUITO
Il BEST riunisce professori e
ricercatori che operano all’interno di 14
Settori Scientifico- Disciplinari
Linee di ricerca:
DESIGN, PRODUCTION, MANAGEMENT
UdR SPACE
processi sperimentali nella
progettazione e nella
produzione dell’architettura
LCA
Progetto
e Ambiente
Gestione
dei processi
ERC PE8: Products and process
engineering Lightweight Construction,
Textile Technologies POLIMI Linee strategiche:
• Materiali, Micro e
Nanotecnologie
• Prodotti e Processi
Industriali
MIUR Linea strategica: • Materiali innovativi per
applicazioni strutturali
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La rete
NETWORK INTERNAZIONALI DI RICERCA E NORMAZIONE
TENSINET Associazione delle aziende leader in Europa e dei gruppi di
progettazione e confezione specializzati in strutture tensili e delle Università e
Centri di test e collaudo di strutture leggere in Europa;
IASS, associazione internazionale dei produttori e progettisti e ricercatori di
strutture spaziali e strutture a guscio;
IFAI, Industrial Fabrics Association International.
www.contex-t.eu Textile architecture -Textile structures and
buildings of the future
EU-funded Integrated Project
dedicated to SMEs
31 European partners
Sept 2006 – Aug 2010
www.tensinet.com A professional and international network
Platform to discuss technical matters
Developing the state-of-the-art of tensile
structures
Preparing a guideline for the structural design of
membranes and textiles, aimed at laying the
ground for a future Eurocode 12 (CEN TC250
structural eurocodes)
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La rete
ASSOCIAZIONI DI PRODUTTORI TESSILI
AITA, unione delle Aziende Italiane Tessili Antifiamma;
ASSOCOMPOSITI, associazione italiana dei compositi e affini;
ASSITES, Associazione italiana delle Tende, Schermature Solari e Chiusure tecniche (270 aziende);
TEX CLUB TEC, Associazione italiana dei Tessili Tecnici e Innovativi , comprendente 120 società italiane
operanti nei settori degli agrotessili, tessili per edilizia, arredamento, abbigliamento e calzature, trasporti,
geosintetici, protezione, tessili medicali, tessili per l'industria, imballaggio, ambiente, sport;
UCINA, Unione Cantieri Industrie Nautiche e Affini.
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Research activities
IDEA: Minimal mass + more energy saving building system
Unilever Headquarter, Hamburg, 2008, by Benisch & Partners
Technical textile
No glass
Application of Organic Photovoltaic in technical textiles,
in particular in fluoro-polymeric films
Environmental profile of ETFE cushions for
TransparentSystems
new buildings, new façades;
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Research activities
lightweight roofs, permanent and seasonal coverings;
Kingsdale School, 2003, London, by De Rijke
Morsh Morgan
Foldable textile roof in Vienna, 2002
Scientific support in designing and Form-Finding textile shelters
Design and Testing mock-up of sensible/reactive textile building roofs
Innovation in supply chain and in the design processes
IDEA: adaptive systems for Mediterranean context
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Research activities
IDEA: Minimal mass + more energy saving building system retrofitting building façades;
Textile internal wall, University library, Berlin, 2006
Innovative textile, sensible wall paper, MIT, 2011
Lightweight Envelope approach to improve sustainability and energy efficiency in existing
multi-storey multi-owner residential buildings
Textile-based retrofitting tools for the internal and external walls, combining the properties of
advanced technical textiles and high performance insulating materials as synthetic perlite or
aerogels to be included in plasters, coatings and renderings.
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Research activities
retrofitting of residential and office blocks;
IDEA: use textile systems to cover and renovate buildings, learning from our past.
Life Cycle Assessment of different seasonal roof systems (made of glass, textile, steel, wood…)
Design and texting of Temporary textile roofs for sunshade or rain protections
Study of cinematic tools for transformable roof systems
Recyclability of different woven and non-woven materials
The courtyard of Pitti Palace Florence, with the textile
covering system designed by Bernardo Buontalenti, 1589
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Research activities
innovative textiles for archeological areas
IDEA: use the lightweight systems for Cultural Heritage conservation
Design Temporary multi-layered textile roofs for sunshade and rain protections
Study of specific requirement of the archeological area and fabrication of roofing prototypes
Testing campaigns in order to prevent side effects related to ageing of the fabric and following
alterations in absorption and reflection properties
Malta Gela, Caposoprano
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International networking & Standardization works
knowledge and tools
Interdisciplinary Regional Networking
CLUSTEX Multidisciplinary Research Cluster of Innovative Textiles
BEST Department main partner with following Departments:CHEM Chemistry Materials and Chemical Engineering “Giulio Natta”; DIS Structural Engineering; INDACO Industrial Design, Arts, Communication and Fashion; MECC Mechanics
brochure of Cluster
Available testing tools for advanced textiles
BEST Department tools are the followings:
1. BIAXIAL RIG for evaluating mechanical behavior of Structural membranes
2. SEALING PRESS for fabrication of multilayered Fluor-polymeric materials
In the field of Textiles for Structural and Architectural Applications: Regional Representative in CEN / TC 250 Guideline for the structural design of
Tensile Surface Structures – Eurocode 12
European Research network for Tensile Structures TENSINET Associate Member and Regional Representative for Italian Context (A. Zanelli)
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Research Products (selection of)
www. architetturatessile.polimi.it www.textilearchitecture.polimi.it
Research Products (selection of)
BOOKS
Ephemeral Architecture: Time and Textiles,
Proceeding of TensiNet Symposium 2007, Clup,
Milan, 2007.
Progettare con le membrane,
Maggioli, 2007.
Architettura tessile. Progettare e costruire
membrane e scocche,
Il Sole 24Ore, 2009.
PAPERS
The Environmental Profile of Lightweight Structures
built with new materials: the case of ETFE Pillows,
Structural Membranes 2009, Stuttgart, 5-6 October 2009
Andrea Campioli, Carol Monticelli, Alessandra Zanelli
The new procedures and materials to improve
protection of archaeological areas, TensiNet Symposium
Sofia, October 2010
Elisabetta Rosina, Alessandra Zanelli, Paolo Beccarelli,
Marco Gargano, Elena Romoli
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Building Construction Workshop, July 2010
Architectural Science Degree Prof. Alessandra Zanelli – Prof. Carol Monticelli
Cluster TESSILI INNOVATIVI - Arch. Alessandra Zanelli
Installazione presso Ordine degli Architetti di Milano,
via Solferino, Milano, 2 luglio 2010
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Building Construction Workshop, July 2011
Architectural Science Degree Prof. Alessandra Zanelli – Prof. Carol Monticelli