MASTER THESIS - VACUUM ARCHITECTURE: EMERGENCY SHELTER DESIGN.

VACUUM ARCHITECTURE: EMERGENCY SHELTER DESIGN.

Martina Cristina

matriculation 754977

Politecnico di Milano ‐ Scuola di Architettura e Società ‐ Corso di Laurea Magistrale in Architettura AY 2012/2013 Supervisor Prof. Andrea Campioli

TABLE OF CONTENTS 1.

Introduction ........................................................................................................................................ 2

PART I – THE EMERGENCY ........................................................................................................................ 3 2. Emergency Scenarios ........................................................................................................................... 4 2.1 Types Of Disaster, Response and Actors in an Emergency Scenario. ................................................... 4 2.2

Emergency Situation and Settlement Managing. ................................................................................. 6

2.3 Emergency Scenario Requirements ....................................................................................................12 2.3.1 Logistics Requirements 12 2.3.2 Technical Needs 14 2.3.3 Social Needs 18 3

Emergency Shelters. .......................................................................................................................... 20 3.1 Shelters Requirements and Response Strategies................................................................................21 3.2 Study Cases .........................................................................................................................................39 3.2.1 Summary of Case Study Characteristics 89 3.3 Construction Technologies ..................................................................................................................97 3.4

Emergency Shelters Materials .......................................................................................................... 100

PART II ‐ VACUUM AND PNEUMATIC ARCHITECTURE ........................................................................ 104 4

Technologies and Case Studies for the Project ................................................................................. 105 4.1 Pressostatic Technology ................................................................................................................... 106 4.1.1 Structural Pressostatic Technology 107 4.1.2 Pressostatic Walling Technology 118 4.2 Depressostatic Technology .............................................................................................................. 121 4.2.1 Depressostatic Load‐Bearing Structures 123 4.2.2 Depressostatic Load‐Bearing Structures Case Studies 131 4.2.3 Self‐Erecting Depressostatic Structures 136 4.2.4 Vacuous and Vacuum Walling Structures 139 4.2.5 Vacuous and Vacuum Insulation Case Studies 141 4.3 Air Extraction Technologies .............................................................................................................. 146 4.4

Polymers For Pressostatic And Depressostatic Technology ............................................................. 147

PART III ‐ DESIGN ..................................................................................................................................... 153 5

Emergency Shelter Design ................................................................................................................ 154 5.1 Materials Study ............................................................................................................................... 155 5.1.1 Granular Filling Materials 156 5.1.2 Panel Filling Materials 162 5.1.3 Pressurised and Depressurised Air as Filling Material 166 5.1.4 Other Materials and Design Elements 168 5.2 Shape And Structure Study .............................................................................................................. 169 5.3

Final Design ...................................................................................................................................... 177

6

Conclusions ...................................................................................................................................... 194

7

List Of Figures .................................................................................................................................. 195

8

List Of Tables ................................................................................................................................... 198

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Bibliografy ....................................................................................................................................... 200

10 Appendix I – Emergency Products Data Sheets ................................................................................. 205 11 Appendix II – Project Materials Data Sheets ..................................................................................... 236 1

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BIBLIOGRAFY

PART I – THE EMERGENCY MONOGRAPHIES 1. Nicola Flora (a cura di), “Per un abitare mobile”, Quodlibet, Macerata, 2011.

2. Philip Jodidio, “Temporary Architecture now!”, Taschen, Colonia, 2011.

3. Clara Masotti, “Manuale di architettura di emergenza e temporanea : soluzioni per l'edilizia temporanea, nomade ed estrema”, Sistemi Editoriali, Napoli, 2010 4. Shigeru Ban + Keio University SFC Ban Laboratory, “Voluntary Architects’ Network. Making architecture, nurturing people: from Rwanda to Haiti.”, INAX, Tokyo, 2010.

5. Andrea Campioli (a cura di), “Progettare oltre l’emergenza. Spazi e tecniche per l’abitare temporaneo.”, Il Sole 24 Ore, Milano, 2009.

6. Robert Kronenburg. ‐ Basel , “Portable architecture : design and technology”, Birkhäuser, 2008.

7. Tiziana Firrone, “Sistemi abitativi di permanenza temporanea”, Aracne, Roma, 2007.

8. Alejandro Bahamòn, “The magic of tents: transforming space.”, Harper design international, New York, 2004.

9. Alessandra Zanelli, “Trasportabile trasformabile: idee e tecniche per architetture in movimento”, CLUP, 2003.

10. Claudio Claudi de Saint Mihiel (a cura di), “Strategie integrate per la progettazione e produzione di strutture temporanee per le emergenze insediative”, Clean edizioni, Napoli, 2003.

11. Robert Kronenburg, “Transportable Environments 2. Theory, context design and technologies”, Spon press, London, 2003.

PUBLICATIONS 12. Autori vari, “Transitional shelter guidelines”, Shelter Centre, 2012.

13. Mario C. Flores, “Disaster Response Shelter Catalogue”, Habitat for Humanity International, 2012.

14. Dipartimento della Protezione Civile, “Gara per la manutenzione straordinaria delle tende pneumatiche PC/07‐042 e TMM e delle tende da campo autostabili”, 2009.

15. United Nations High Commissioner for Refugees (UNHCR), “Handbook for Emergencies”, 2007 16. Emergency Shelter Cluster, “Technical Guidelines For Winterization Strategy”, 2005 17. IASC Inter‐Agency Standing Committee Haiti Shelter Cluster, “Reuse, Recycle And Disposal Of Emergency Plastic Sheets”, 2005 18. Office for the Coordination of the Humanitarian Affairs – United Nations, “Tents. A guide to the use and the logistics of family tents in humanitarian relief.”, 2004 19. Melita Ricciardi, “Caratteristiche ed aspetti psicologici della comunicazione in emergenza”, tratto da “Atti della 2a Conferenza Organizzativa Regionale della Protezione Civile e del Volontariato indetta dal Presidente della Regione Siciliana”, Palermo, 2003 20. Detail 6/2008 “Facile da costruire”, articolo “Desert Seal Tent”.

21. Detail 10/2007 “Materiali translucenti”, articolo “Vacuumatics – Deflated forms of construction”

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SITOGRAPHY 22. www.protezionecivile.gov.it Sito del Dipartimento della Protezione Civile italiana.

23. www.icrc.org Sito del comitato internazionale della Croce Rossa, con distribuzione digitale di pubblicazioni.

24. www.hrdlab.eu Sito della UNHRD (United Nations Humanitarian Response Depot), la Base di Pronto Intervento Umanitario delle Nazioni Unite, in grado di inviare ovunque aiuti di prima necessità entro 24‐48 ore, fornisce servizi alle Agenzie delle Nazioni Unite, Organizzazioni Umanitarie Internazionali, Organizzazioni Governative e non Governative (Ong) aventi l’obiettivo comune di prestare assistenza umanitaria alle popolazioni colpite da calamità naturali o da emergenze complesse. È gestita dal World Food Program (WFP).

25. www.sheltercentre.org Organizzazione non governativa con sede in Svizzera che supporta il settore delle operazioni umanitarie che si occupano di insediamenti d’emergenza e ricostruzione per le popolazioni colpite da calamità, dalla prima emergenza al ritorno alla normalità. Distribuisce online pubblicazioni sul tema di varie organizzazioni internazionali.

26. www.hexayurt.com/ “The Hexayurt Project: Free Hardware housing for the world. Anyone can turn standard industrial materials into zero‐waste debt‐free housing.”

27. www.shelterbox.org Organizzazione no‐profit internazionale dedita alla distribuzione alle famiglie di kit base (“Shelter box”) per il ricovero in situazioni d’emergenza 28. www.shigerubanarchitects.com Sito dell’architetto Shigeru Ban e associati, con pubblicazione di foto dei propri progetti per l’emergenza.

29. www. ferrino.it Fornitori di tende per la Protezione Civile italiana, la Croce Rossa italiana,

e le Nazioni Unite 30. www.rofi.no

Fornitori di tende delle Nazioni Unite

31. www.vango.co.ok

Fornitori di tende per l’organizzazione Shelter Box

32. www.eurovinil.it

Fornitori di tende pneumatiche

33. www.powerfilmsolar.com Fornitori di pannelli fotovoltaici thin film, integrabili in tessuti, pieghevoli

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PART II – VACUUM AND PNEUMATIC ARCHITECTURE MONOGRAPHIES 34. Knippers‐Cremers‐Gabler‐Lienhard, “Construction manual for polymers + membranes”, Birkhauser–Edition Detail, Monaco, 2011.

35. Bjorn N. Sandaker ‐ Arne P. Eggen ‐ Mark R. Cruvellier, “The structural basis of architecture”, Routledge, London – New York, 2011.

36. Steven V. Szokolay, “Introduzione alla progettazione sostenibile”, Hoepli, Milano, 2004 37. Daniel L. Schodek, “Strutture”, Pàtron Editore, Bologna, 2004.

PUBLICATIONS AND THESIS 38. Huijben, F.‐ Herwijnen, F. van ‐ Nijsse, R. , “Structural Morphology of VACUUMATICS 3D Formwork Systems: Constructing Thin Concrete Shells with ‘Nothing’”, ICFF, giugno 2012 39. Federica Capodarte, Poonam Sardesai, Riddih Parakh, Takbifi Fatima, “A Deflatable Architecture”, MArch thesis from the Design Research Lab, Architectural Association, London, 2011 40. Mehdi Yeganeh, “Vacuum Thermal Insulation with Inflatable Load‐Carrying Structure”, United States Patent n° US 7968160 B2, 28 giugno 2011 41. Huijben, F.‐ Herwijnen, F. van ‐ Nijsse, R. , "Concrete Shell Structures Revisited: Introducing A New ‘Low‐Tech’ Construction Method Using Vacuumatics Formwork", International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures, Structural Membranes, 2011 42. Huijben, F.‐ Herwijnen, F. van ‐ Nijsse, R. , "Discrete Element Modelling of vacuumatics", IABE‐ASS 2011 43. Huijben, F.‐ Herwijnen, F. van ‐ Nijsse, R. , "Vacuumatics 3D formwork systems: customized free‐form solidification", International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures, Structural Membranes, 2009 44. Mendi Yeganeh, “A Vacuum thermal insulation structurally stiffened by pressurized air”, International Vacuum Insulation Symposium, Londra, Regno Unito, 2009.

45. Detail 6/2008 “Facile da costruire”, articolo “Desert Seal Tent”.

46. Huijben, F., Herwijnen, F. van, “Vacuumatics: vacuumatically prestressed (adaptable) structures”, 6th International Conference on Computation of Shell & Spatial Structures, IASS‐IACM 2008: Spanning Nano to Mega, Ithaca NY (USA), 2008 47. Huijben F., “VACUUMATICS vacuumatically pre‐stressed reconfigurable architectural structures”, master thesis, Eindhoven University of Technology, Paesi Bassi, febbraio 2008

48. Huijben, F., Herwijnen, F. van, Lindner, G, “Vacuumatic pre‐stressed flexible architectural structures”, III International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures, Structural Membranes 2007, Barcelona (ESP), 2007 49. Huijben, F., Herwijnen, F. van, “Vacuumatics; shaping space by ‘freezing’ the geometry of structures”, International Conference on Tectonics, Tectonics: Making Meaning 2007, Eindhoven University of Technology, Eindhoven (NLD), 2007 50. Detail 10/2007 “Materiali translucenti”, articolo “Vacuumatics – Deflated forms of construction”

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SITOGRAPHY 51. www.ivisnet.org Sito dell’ IVIS (International Vacuumatics Insulation Symposium), con le pubblicazioni delle conferenze.

52. www.uni‐stuttgart.de/ilek/ Sito dell’università di Stoccarda, Institute for Lightweight Structures and Conceptual Design (ILEK).

53. www.architetturatessile.polimi.it/membrane_scocche/index.html Sito del Politecnico di Milano, riguardante l’architettura tessile, progettare e costruire con membrane e scocche.

54. http://www.materieplastiche.eu/ E' possibile trovare specifiche sulle barre, tubi, piastre di materiale plastico ed informazioni di carattere tecnico sulla plastica.

55. www.frankhuijben.nl/ Sito di Frank Huijben, ricercatore sul tema del sottovuoto strutturale.

56. http://issuu.com/talkthetalk/docs/psineu Versione online della tesi di Laurea in architettura di Federica Capodarte, Poonam Sardesai, Riddih Parakh e Takbifi Fatima, sul tema del sottovuoto strutturale 57. www.wernersobek.de Sito degli architetti Werner Sobek, progettisti dello stand Mero.

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PART III – DESIGN Si faccia riferimento alla bibliografia della Parte II, a cui si integrino i seguenti riferimenti.

SITOGRAPHY 58. www.atex‐membranes.com Fornitore di membrane polimeriche.

59. www.liapor.com Fornitore di argilla espansa granulare.

60. www.plastifoam.it 61. www.indexspa.it Fornitore di prodotti fono e termo isolanti.

62. www.torrtech.com Produttore di valvole e pompe per le tecnologie ad aria.

63. http://www.velcro.co.uk/ Fornitori di Velcro.

64. http://www.teijindupontfilms.jp Fornitori della pellicola in polietilene Mylar

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