michele coghe ingegnere stradale

Concetti di base e sviluppi applicativi futuri

Michele COGHE

Ingegnere Stradale

DEFINIZIONE DI BIMIl termine BIM è l’acronimo di

BUILDING INFORMATION MODELING

Building information modeling (BIM) is a process involvingthe generation and management of digital representations ofphysical and functional characteristics of places.

IL BIM È UN SISTEMA COMPLESSODI PROCEDURE E TECNOLOGIE

PER LA GESTIONE DEI PROCESSI EDILIZI

NON E’ UN OGGETTO, NE’ UN SOFTWARE

DEFINIZIONE DI BIMBuilding information models (BIMs) are files (often

but not always in proprietary formats and containing

proprietary data) which can be exchanged or networked to

support decision-making about a place.

IL BIM CONSENTE DI RAPPRESENTARE IN

FORMATO DIGITALE LE OPERE NEL SETTORE AEC

(Architecture, Engineering, Construction)

MEDIANTE MODELLAZIONE OBJECT-ORIENTED

DAL CAD AL BIM

DEFINIZIONE DI BIM

DEFINIZIONE DI BIMLa tecnologia BIM permette una costruzione digitale

accurata del modello virtuale di una costruzione edilizia a

supporto di tutte le fasi del PROCESSO EDILIZIO,

permettendo un’analisi ed un controllo più efficienti rispetto

ai processi tradizionali.

Nel BIM i disegni vengono trasformati in oggetti

“intelligenti” che contengono informazioni dettagliate che

consentono di accelerare l’intero processo di realizzazione

del prodotto edilizio.

DEFINIZIONE DI BIM

DEFINIZIONE DI BIMLe curve evidenziano come lo sforzo progettualeconcentrato nelle fasi iniziali della progettazione (tipico diun approccio integrato) incida in maniera positiva in terminidi costi (riduzione), a fronte di quello che abitualmenteconstatiamo nella realtà, dove il tradizionale processo vedel’ultimazione e il perfezionamento del progetto in fasi piùavanzate con costi decisamente maggiori.

Non si tratta di ridurre gli “sforzi” progettuali, in quantol’impegno non può che essere commisurato alla qualità diciò che si intende realizzare (i punti di massimo delle duecurve rappresentative dei processi BIM-oriented etradizionale sono infatti pressoché identici), ma dianticipare nel tempo tali sforzi.

DEFINIZIONE DI BIMPrende vita, dunque, un nuovo modo di affrontare laprogettazione, frutto della sua “percorribilità tecnica”resa possibile dalla disponibilità del modello virtualedell’edificio, ma soprattutto della convenienzaeconomica conseguente alla sua messa in campo.

La convenienza è evidente analizzando l’andamentodella curva relativa ai costi delle modifiche progettuali,via via più bassi all’anticiparsi delle correzioni eintegrazioni.

Perché il BIM è considerato un’esigenza?

Adeguare il settore delle costruzioni alle attualinecessità di standardizzazione, di digitalizzazione deiprocessi, di performance ed economicità

Come?

Mediante un ambiente di lavoro visuale, condiviso edaccessibile

Perché il BIM è considerato un’esigenza?NUOVA NORMATIVA SUI LL.PP.

«La progettazione in materia di lavori pubblici si articola, secondo trelivelli di successivi approfondimenti tecnici, in progetto di fattibilitàtecnica ed economica, progetto definitivo e progetto esecutivo ed èintesa ad assicurare […] la razionalizzazione delle attività diprogettazione e delle connesse verifiche attraverso il progressivo uso dimetodi e strumenti elettronici specifici quali quelli di modellazione perl’edilizia e le infrastrutture» D.Lgs 50/2016, art. 23, c. 1 l. h)«Le stazioni appaltanti possono richiedere per le nuove opere nonchéper interventi di recupero, riqualificazione o varianti, prioritariamenteper i lavori complessi, l’uso dei metodi e strumenti elettronici specifici[…]. Tali strumenti utilizzano piattaforme interoperabili a mezzo diformati aperti non proprietari, al fine di non limitare la concorrenza tra ifornitori di tecnologie e il coinvolgimento di specifiche progettualità tra iprogettisti. »D.Lgs 50/2016, art. 23, c. 13

BENEFICI DEL BIM

DEFINIZIONE DI BIMUn modello BIM può contenere qualsiasi informazione

riguardante la costruzione edilizia o le sue parti.

Le informazioni più comunemente raccolte in un BIM

riguardano:

la localizzazione geografica,

la geometria,

le proprietà dei materiali e degli elementi tecnici,

le fasi di realizzazione,

le operazioni di manutenzione,

le operazioni di dismissione o demolizione

DEFINIZIONE DI BIM

DEFINIZIONE DI BIMTali modelli virtuali, una volta completati, consentono

di gestire le fasi progettuali, di scelta del contraente, di

realizzazione (gestione operativa del cantiere) e,

successivamente, di gestione della vita utile della

costruzione (esercizio e manutenzione)

QUINDI

Con il BIM possiamo avere a disposizione tutti i dati e

le informazioni necessarie per gestire il CICLO DI VITA

(Life Cycle Cost) di una costruzione edilizia

IL BIM NEL LCC DI UN’OPERA

DEFINIZIONE DI BIM

DEFINIZIONE DI BIM Dunque, grazie alla metodologia BIM l’edificio viene

“costruito” prima della sua realizzazione fisica,mediante un modello virtuale, attraverso lacollaborazione ed i contributi di tutti gli attoricoinvolti nel progetto (architetti, ingegneri,progettisti consulenti, analisti energetici, ecc).

Caratteristica principale di tale filosofia è unapproccio altamente strategico, che offre lapossibilità di analizzare l’oggetto architettonico evalutare le sue prestazioni già in fase progettuale.

DEFINIZIONE DI BIM

La tecnologia BIM modifica le relazioni tra gli attori del

processo edilizio favorendo l’integrazione tra le fasi

progettuali e realizzative, a scapito degli attuali schemi

di tipo conflittuale, ottenendo una migliore qualità del

costruito con riduzione di tempi e costi.

DEFINIZIONE DI BIMDiversamente dal disegno CAD (o dalla modellazionegenerica 3D), il BIM rivoluziona il modo di gestire leinformazioni legate al progetto:

Propone un modello unico e centrale da cui si estraggono tutti i documenti necessari (viste, quantità, analisi, fasi, animazioni, render, simulazioni, etc.)

Permette di integrare i processi facendo convergere in quel modello tutti i contributi dei differenti professionisti coinvolti, senza perdita di informazioni

Impone una gestione coerente, esplicita i ruoli professionali, allinea le informazioni ed esplicita le responsabilità

DEFINIZIONE DI BIM

DEFINIZIONE DI BIMStrumento BIM: applicazione con un compito specifico,

che produce un risultato specifico

Piattaforma BIM: applicazione generalmente destinata

alla progettazione, che genera dati per usi molteplici

Ambiente BIM: sistema di gestione dei dati di una o più

sequenze di informazioni che integrano le applicazioni

(strumenti e piattaforme) all’interno di un’organizzazione

DEFINIZIONE DI BIMBIM is used by individuals, businesses and government

agencies who plan, design, construct, operate and

maintain diverse physical infrastructures, such

as water, wastewater, electricity, gas, refuse and

communication utilities, roads, bridges and ports,

houses, apartments, schools and shops, offices,

factories, warehouses and prisons.

I-BIM

L’acronimo I-BIM (Infrastructure – Building

Information Modeling) è utilizzato nel settore AEC

per indicare le applicazioni BIM-based nel

campo della progettazione, costruzione e gestione

delle infrastrutture, tra cui quelle stradali.

IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA

La trasformazione delle infrastrutture stradali inmodelli digitali coinvolge, per sua stessa natura,molteplici aspetti che spaziano dall’analisi dell’area diinfluenza, alla valutazione delle interferenze che lestrade hanno con le altre infrastrutture, fino allainterazione con opere strutturali, architettoniche eimpiantistiche.

Questa multidisciplinarietà richiede il trattamento didati in formati differenti.


Unitamente ai tracciati plano-altimetrici è necessario

gestire da un lato le informazioni legate al territorio

mediante piattaforme GIS (banche dati alfanumeriche

relazionate con cartografie digitali), che trattano

tipicamente superfici o rappresentazioni puntuali e,

dall’altro, i dati che riguardano le opere strutturali e

architettoniche, tipicamente modellate come solidi.


Il grado di maturità del processo di modellazione digitale edi interazione tra gli attori del processo, si distingue su 3livelli di classificazione:

primo livello, costituito dai modelli CAD 2D

secondo livello, costituito dai modelli in formato 3D

terzo livello, stadio in cui a ciascun oggetto del modellosono associate tutte le informazioni utili per ladistribuzione nel cloud del prodotto, gestibileinterattivamente in multipiattaforma

Il BIM è lo strumento che meglio si adatta a tali esigenze operative, dalla concezione alla dismissione dell’opera.


Le piattaforme BIM infrastrutturali consentono di gestire

dati disomogenei per definizione formale e informazioni

associate ai contenuti geometrici. Il supporto del BIM è

essenziale per la configurazione di un contenitore di

gestione dati di natura topografica, delle nuvole di punti

(Point Clouds, PC), dei rilievi laser scanner per

l’acquisizione intensiva di dati di raffittimento, delle mesh,

ecc.


Tutte le informazioni, elaborate in formati nonnecessariamente interconnessi, devono essereomogeneizzate nei contenuti e nell’architettura informatica.

I dati possono essere rielaborati per la generazione delmodello digitale del terreno (DTM), costituito da unasuccessione di superfici (modelli di elevazione generati pertassellazione e triangolazione).

A partire da questi (e da altri) dati di base, è possibilepervenire alla ricostruzione digitale dell’assetridimensionale della strada.


In base agli allineamenti e mediante la definizione dellesezioni trasversali, la piattaforma BIM permette di generareil modello 3D dell’infrastruttura, comprensivo diulteriori elementi caratteristici quali:

stratigrafia delle sovrastrutture e dei sottofondi

fossi e cunette

reti di drenaggio delle acque di piattaforma

impianti speciali

opere complementari

sotto-servizi, ecc.


In pratica, operando per fasi su elementi bidimensionali sigiunge alla creazione di un modello tridimensionale checonsente di visualizzare l’infrastruttura, mentre lapiattaforma BIM ne evidenzia le relazioni con l’ambientecircostante.

Il BIM consente pertanto di pervenire alla caratterizzazionedi ciascuno degli elementi del modello infrastrutturalemediante la definizione di classi di oggetti.

Una struttura di questo tipo presuppone la suddivisionedella strada in un numero definito di componenti e laconseguente associazione ad esse di un adeguatocontenuto informativo.


La piattaforma BIM assicura, inoltre, la possibilità di

estrarre dal modello le planimetrie, i profili longitudinali e le

sezioni trasversali in qualunque momento. Gli elaborati

possono essere dinamicamente aggiornati a seguito di

eventuali modifiche apportate al modello per interventi di

adeguamento e/o manutenzione straordinaria del corpo

stradale.


Uno dei principali punti di forza della modellazioneparametrica delle infrastrutture è l’interoperabilità con lealtre piattaforme BIM, ovvero la possibilità di trasferirecontenuti informativi generati da applicativi software diversiutilizzando sistemi aperti (OpenBIM, buildingSMART bSI);tra questi ultimi il formato più diffuso è noto come IFC(Industry Foundation Classes, basato sullo standard ISO16739:2013).

All’interno della piattaforma BIM i modelli IFC per leinfrastrutture dialogano agevolmente con i modelli IFCarchitettonici/strutturali.

Interoperabilità BIM


La modellazione parametrica del solido stradale e le relazioni diquesta con strumenti di gestione di area vasta richiedonopertanto specifici standard.

Il primo passo verso l’estensione del formato IFC alleInfrastrutture e stato già compiuto e riguarda in particolare ilmodello geometrico del tracciato (bSI Final Standard, luglio2015); mentre lo standard completo per le infrastrutture eancora in lavorazione a cura di (bSI e OGC Open GeospatialConsortium).

Attualmente lo standard più diffuso per le infrastrutture è ilLandXML, perché favorisce il cosiddetto “modello collaborativo”(ossia l’interazione operativa tra tutte le figure professionalicoinvolte nel processo di digitalizzazione).


La trasformazione digitale 3D delle infrastrutture viarie puòessere inoltre estesa all’analisi dei tempi (BIM 4D), allagestione dei costi (BIM 5D) e infine alla gestione dellamanutenzione stradale (BIM 6D).


Un esigenza specifica della trasformazione digitale delleopere viarie consiste nell’acquisizione delle caratteristichegeometriche delle strade esistenti.

Il processo è noto come reverse engineering, o Scan toBIM, e genera modelli ad oggetti implementabili e fruibiliin piattaforme BIM.

Gli oggetti a geometria solida sono generati mediante PointClouds, derivati da procedure di scanning. Tali tecniche digenerazione Scan to BIM sono ad oggi scarsamenteautomatizzate e devono essere utilizzate da operatoriesperti in grado di manipolare dati interoperabili inambiente multipiattaforma.

LA MODELLAZIONE PARAMETRICAIN BASE A OGGETTI

La modellazione parametrica basata sugli oggetti è statasviluppata in campo produttivo a partire dagli anni Ottanta.

Secondo tale metodologia gli oggetti non sono rappresentati congeometria e proprietà fisse, ma tramite parametri e regole chene determinano la geometria e le proprietà e caratteristiche nongeometriche.

I parametri e le regole possono essere costituiti da espressioniche si relazionano ad altri oggetti, in modo da consentire unaggiornamento automatico controllato dall’utente o realizzato afronte di variazioni del contesto.

Grazie agli oggetti parametrici personalizzati è oggi possibilemodellare geometrie complesse, come mai prima.


Spesso all’interno della piattaforma BIM sono definiti deglioggetti parametrici di base che gli utenti possono integrare,modificare o ampliare.

Ogni oggetto parametrico presenta un comportamento(behaviour) che consente il suo aggiornamento automatico inrelazione al contesto in cui esso viene inserito.

Il progettista definisce inizialmente una categoria o unafamiglia di elementi che costituiscono una sorta dicombinazione di geometrie fisse e parametriche, ovvero uninsieme di parametri e regole che ne consentono dicontrollare i parametri, grazie ai quali è poi possibile generaregli elementi delle istanze, ossia gli oggetti specifici di interesseparticolare.


Ad esempio nella piattaforma REVIT di Autodesk, ciascunoggetto parametrico viene classificato in manieragerarchica in: CATEGORIE, FAMIGLIE, TIPI E ISTANZE

Level of Development (LOD)Una pubblicazione dell’AIA (American Institute ofArchitects) del 2008, per la prima volta proponeval’espressione “Level of Development” (Livello diSviluppo) come significato dell’acronimo LOD.

Il LOD descrive i minimi dimensionali, spaziali, quantitativi,qualitativi, e altri dati inseriti in un Elemento del Modelloper sostenere gli Usi Autorizzati associati a tale LOD.

L’espressione “Livello di Sviluppo” è la più ampia possibile,e comprende sia gli aspetti grafici che non grafici, ed èvolta a indicare con chiarezza la “completezza a cui unElemento del Modello è sviluppato”.

Level of Development (LOD)La classificazione proposta dei LOD è costituita da 5livelli (da 100 a 500), a ciascuno dei quali puòsinteticamente associarsi il seguente significato:

LOD 100 – Concept

LOD 200 – Geometria approssimativa

LOD 300 – Geometria precisa

LOD 400 – Adeguato alla realizzazione

LOD 500 – “as built”, come realizzato

Level of Development (LOD)


Ciascun Livello di Sviluppo individuato, è pensato per

essere adeguato all’uso che ne verrà fatto: il criterio di

costruzione della scala di classificazione dei LOD è,

quindi, quello funzionale alla suddivisione del progetto

in step, progressivamente più evoluti, dall’ideazione

alla ultimazione


Ogni LOD successivo si basa sul livello precedente e

include tutte le caratteristiche dei livelli precedenti

L’oggetto della valutazione del Livello di Sviluppo, non

è il Modello nella sua interezza, ma il singolo Elemento

del Modello, a sua volta liberamente individuabile nel

singolo oggetto, sistema o raggruppamento

IL RISCHIO DEL BIMWASHING

Quello del BIM è un processo, i suoi obiettivi veri sono:

L’ottimizzazione del prodotto e quella del

processo, che assieme producono qualità e

completezza; spesso si confondono questi obiettivi

con ‘la semplificazione del lavoro’ - cosa non vera e

comunque marginale.

IL RISCHIO DEL BIMWASHING

L’art. 23 comma 13 del nuovo Codice Appalti (D.Lgs. 50/2016) introduce una

serie di novità in materia di BIM e strumentazioni elettroniche. In particolare,

stabilisce che un decreto del MIT dovrà definire le modalità e i tempi per

progressiva introduzione dell’obbligatorietà del BIM sia per le

amministrazioni sia le imprese.

Per mettere a punto tale decreto, il Ministro delle Infrastrutture ha

predisposto una commissione di esperti, guidata da Pietro Baratono, la

cosiddetta Commissione Baratono.

Tale commissione ha il compito definire le regole per l’introduzione del BIM

negli appalti pubblici. Il testo dovrebbe essere alle battute finali.

IL BIM: un’opportunità

http://biblus.acca.it/download/nuovo-codice-appalti-pdf/

Da alcune indiscrezioni sembrerebbe che è prevista un’entrata in vigoredell’obbligo di adozione del BIM per fasce, modulati nel seguente modo:

Step 1: anno 2019

Nel 2019 i tempi saranno maturi per l’obbligo per le grandissime operesopra la soglia di 100 milioni. Non saranno molte: secondo i datidel Cresme (Centro ricerche economiche e sociali del mercato dell’edilizia),nel 2016 sopra questo livello ci sono stati solo 26 bandi.

Step 2: periodo 2019-2021

Nel periodo che va dal 2019 al 2021 gli obblighi si allargheranno ad altrisoggetti, seguendo molto un criterio legato alla complessità delle opere enon al valore: l’obbligo del BIM sarà applicato alle costruzionistrategiche.

Step 3: anno 2022

Dal 2022 l’obbligo del BIM sarà esteso a tutte le opere, tranne quelle chenon richiedono particolari problematiche di sicurezza (come il residenziale).


Progettare utilizzando processi BIM è la risposta più efficace per società e studi di progettazione che vogliono acquisire un vantaggio competitivo in risposta alle richieste del mercato.

Sono nate nuove figure professionali per rispondere alle molteplici esigenze del nuovo modo di progettare attraverso il BIM:

BIM Modeler, si occupa della creazione e dello sviluppo del modello 3D esuccessiva estrazione della documentazione 2D e dei dati di computo.

BIM Specialist , svolge attività di ottimizzazione dei modelli, li allinea aglistandard normativi, realizza pezzi particolari e componenti parametricheevolute, si occupa inoltre dell’analisi tecnica (Strutturale, Impiantistica,Sostenibilità ambientale).

BIM Coordinator, svolge il ruolo di coordinamento dei BIM modeler especialist coinvolti nel progetto per garantire l’applicazione degli standard edei processi. Sovrintende ed amministra l’allineamento ai protocolli dilavorazione dei contenuti del modello BIM (librerie e standard).


BIM Manager, è colui che ha la responsabilità della gestione e

dell’aggiornamento del modello BIM per tutte le discipline,

coordinando le attività delle figure precedenti.

Deve garantire la collaborazione e il coordinamento del progetto

gestendo i ruoli e le fasi previste. Tra le attività del BIM Manager

riveste un ruolo fondamentale l’individuazione delle interferenze,

riassegnando all’interno del team di progetto la loro correzione,

verifica inoltre che la time-line di processo sia rispettata e definisce

le eventuali strategie di riallineamento delle fasi di lavorazione in

difficoltà.


Grazie per l’attenzione

michele coghe ingegnere stradale

Documents