Biomimesi: gli alveari come modello per progettare strutture resistenti, ottimizzate e sostenibili = Biomimicry: beehives as a model for designing resistant, optimized and sustainable structures

Il mondo delle costruzioni risulta oggigiorno tra i settori più inquinanti del pianeta e per questo richiede visioni alternative per riconsiderare i suoi impatti sull’ambiente e sullo sfruttamento delle risorse naturali. Una chiave di volta può essere la biomimetica, che si qualifica come un approccio basato sull’imitazione dei processi naturali per il miglioramento delle tecnologie, per renderle più efficienti e sostenibili. Indirizzando tale prospettiva nell’ambito dell’ingegneria strutturale, la tesi ha trovato ispirazione dagli alveari, ecosistemi resistenti e ottimizzati grazie alla disposizione esagonale delle proprie celle. Lo scopo del lavoro si è concretizzato nel dimostrare la validità di possibili applicazioni di carattere strutturale, nello specifico attraverso l’ideazione di un’innovativa struttura portante in acciaio per un edificio multipiano. L’indagine sulle proprietà meccaniche e termiche delle strutture a nido d’ape (honeycomb) e lo studio dei sistemi hexagrid, reperiti dalla letteratura tecnica, sono serviti per progettare il telaio portante dell’edificio in maniera ottimale. La soluzione presentata, che può offrire benefici anche dal punto di vista architettonico ed energetico oltre che strutturale, è stata confrontata con una soluzione di tipo tradizionale al fine di mostrarne gli aspetti migliorativi. Entrambe le strutture prese in esame sono state sottoposte ad un’analisi bidimensionale con un software agli elementi finiti (FEM), andando a definire i carichi agenti come l’azione sismica, l’azione del vento e i carichi permanenti verticali con riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018). I risultati ottenuti hanno evidenziato una maggiore rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali con spostamenti massimi ridotti per il telaio honeycomb rispetto al telaio tradizionale. Infine, una valutazione dei costi e del carbon footprint hanno registrato un impiego minore di materiale per la soluzione honeycomb con conseguenti risparmi in termini economici e minori emissioni di CO2, derivanti dai processi produttivi. Considerati i vantaggi riscontrati, la struttura proposta può essere sviluppata e adattata anche per altre applicazioni nel campo dell’ingegneria civile.