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Alberti, Alessio

L'evoluzione infografica del processo edilizio - dalla progettazione integrata in ambiente BIM alla gestione del cantire 4D e 5D : caso studio - realizzazione di 78 alloggi residenziali ATC su Spina 4 in Torino.

Rel. Massimiliano Lo Turco, Manuela Rebaudengo. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2014

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Abstract:

Premessa

Negli ultimi anni la complessità insita nell’attività edilizia ha comportato la rapida diffusione di nuovi applicativi sorti per accelerare alcuni processi costruttivi e progettuali, a partire dalla visualizzazione spaziale degli assemblaggi delle componenti edilizie sino alle più’ accattivanti prefigurazioni che coinvolgono la terza, la quarta e la quinta dimensione.

Fino a poco tempo fa, il sistema educativo del settore prevedeva il consolidarsi delle più’ basilari nozioni teoriche mediante l’applicazione diretta sul campo, presupponendo l’acquisizione di una certa sensibilità1 solo dopo anni di esperienza. L’architetto progettista di oggi ha invece a disposizione strumenti qualitativamente superiori, grazie alle più’ recenti tecnologie in grado di visualizzare in brevissimo tempo ciò' che una volta era presente solo nella mente del progettista, o eventualmente ricostruibile con strumenti di tipo artigianale come plastici.

Con l’avvento e l’introduzione del BIM si ci pone l’obiettivo ambizioso di cercare di modificare radicalmente il metodo di progettazione dei professionisti. Ma la sfida non riguarda solo il metodo di progettazione, quanto piuttosto il cambiamento radicale dei processi interni, la ridefinizione dei ruoli dei progettisti, che collaborano e si coordinano fra loro.

In un mondo che cambia rapidamente, l’Italia, e soprattutto le giovani leve/professionisti, devono investire sulla ricerca, sull'innovazione tecnologica, sull'ottimizzazione dei processi e sulla formazione, in un ambito importante come quello dell'industria delle costruzioni. Certo non bisogna ignorare che tale processo richiederà’ un notevole sforzo perché il principale ostacolo sarà sicuramente la resistenza al cambiamento da parte delle istituzioni e gli organi competenti, ma soprattutto da parte dei professionisti del settore, come architetti ingegneri costruttori, che possiedono nel loro bagaglio culturale una propria metodologia e strategie consolidate.

La natura frammentata dell’industria delle costruzioni e il preesistente utilizzo di rappresentazioni incomplete (i disegni) hanno storicamente lavorato in contrapposizione al successo e all’estesa adozione di un approccio strutturato come il BIM.

Sono gli architetti ad avere il compito più’ importante, perchè, solitamente primi attori della filiera, e in quanto tali hanno il compito di sperimentare costantemente pratiche virtuose che servano da supporto ai diversi ambiti della progettazione e che possano servire come base utile per la collaborazione con gli altri attori del processo edilizio.

Lo scopo principale, consiste pertanto nel strutturare metodi e strategie tali per cui un architetto possa essere in grado di elaborare nelle diverse fasi progettuali (preliminare definitivo, esecutivo), per poi passare successivamente alla fase di realizzazione nella quale, le modellizzazioni virtuali associate a base dati utilizzati per la progettazione del modello BIM, possa essere Integrata e utilizzata per visualizzare ed ottimizzare l'organizzazione del cantiere mediante nuove rappresentazioni dinamiche in 4D (3D + tempo).

I modelli BIM permettono, se ben utilizzati, di rappresentare ogni oggetto progettato non solo nella sua versione finale ma anche nella sua evoluzione temporale dalla progettazione fino alla vita di cantiere. Questo innovativo metodo di utilizzo delle informazioni del modello digitale porterà’, nella fase di cantiere, ad elaborazioni di tipo più' strutturato e Interdisciplinare, biunivocamente connesse con i più' tradizionali diagrammi di visualizzazione del Gantt per la gestione del cronoprogramma e dei relativi costi associati (5D).

-Le ragioni della ricerca

Nel febbraio del 2013, durante il corso di modellazione digitale parametrica, ho incontrato per la prima volta l'acronimo BIM. Da quel momento, dopo aver frequentato il corso ed aver letto numerosi articoli scientifici a riguardo, ho deciso che si trattava di un argomento sul quale avrei voluto applicarmi con determinazione, portandomi fino alla stesura dì questa tesi.

E’ risaputo come il passaggio da esecutivo a cantierabile sia un nodo critico del flusso di trasmissione dei dati tra i progettisti ed i vari operatori coinvolti nell'esecuzione: errori di comprensione o di trasmissione in tale fase generano Infatti conseguenze determinanti sulla complessiva qualità dell’intervento.

A questo proposito, la seguente trattazione, che si pone come descrizione ad ampio respiro circa le possibili innovazioni apportabili al processo edilizio, si concentra maggiormente sulle fasi che riguardano la parte realizzativa del manufatto edilizio, ponendosi come obiettivo l'analisi di tutti quei meccanismi e processi che interessano, nello specifico, il passaggio dalla validazione del progetto esecutivo, alla sua successiva costruzione e gestione, sostanziando le modalità attraverso le quali la metodologia BIM riesca ad esprimere la sua massima efficienza sulla base di questioni reali derivanti dal caso oggetto di studio.

Attualmente, il BIM e’ utilizzato soprattutto durante la fase di progettazione degli edifici. Il suo impiego durante le fasi di realizzazione e di gestione e' comunque in crescita, e proprio questa crescita e’ una delle principali motivazioni che mi hanno appassionato e indirizzato alla stesura della tesi.

Questa espansione dipende dalle interessanti prospettive che si possono ottenere con un corretto e interoperabile flusso di dati, facilmente consultabile atta a costituire l'occasione ideale per revisioni interdisciplinari, nelle diverse fasi di processo, Dunque la necessità di sviluppare progetti complessi, dalla fase concettuale alla sua realizzazione, consente di perseguire II nobile obiettivo di automatizzare una serie di controlli relativi a interferenze tra componenti architettoniche, strutturali e impiantistiche, risolvendo tali incongruenze in anticipo rispetto alla fase di cantierizzazione, con notevoli economie di tempi e di costi.

-L'approccio metodologico

Il presente elaborato costituisce II primo passo di un progetto a lungo termine di ricerche ed esperienze in tale ambito, in cui scopo principale e' quello di analizzare criticamente quali possano essere le strategie da adottare e i benefici apportati dal Building Information Modelllng (BIM) In tutta la filiera delle costruzioni, partendo dalla concezione del progetto, fino alla sua realizzazione e gestione.

Per condurre questa ricerca si e’ fatto riferimento ad un caso studio in Torino, che prevede la realizzazione di un edificio residenziale di 78 alloggi su Spina 4 in prossimità’ di via Fossata, attualmente nelle fasi iniziali di allestimento cantiere, che vede coinvolta l’Agenzia Territoriale per la Casa (ATC) per quel che concerne la progettazione ed ADICO Sii per l’esecuzione dei lavori.

Tra i propositi di questo studio c’e’ Infatti l’intento di porre a confronto l'approccio di progettazione di tipo tradizionale e l'approccio basato su metodologie BIM, promuovendo quest'ultimo affinché diventi parte integrante di tutti i processi progettuali e di documentazione In una fase futura, e un valido e flessibile strumento di supporto per la fasi di cantiere.

La parte di sperimentazione svolta attraverso la redazione del building information model, e’ stata affrontata con l’obiettivo di re-interpretare la figura dell’architetto all’Interno del processo edilizio, andando quindi ad affrontare tutte quelle tematiche e procedure che lo riguardano nello specifico.

Altro aspetto importante e’ riferibile alla figura dell’architetto: si e’ cercato di valutare con senso critico, quali fossero i cambiamenti dell’approccio a queste nuove metodologie, cercando di studiare e approfondire fino a che punto e con quali competenze l’architetto possa essere in grado di muoversi all'interno del districato processo edilizio, avendo a disposizione strumenti BIM innovativi.

Occorre sottolineare una "semplificazione" che ha caratterizzato il lavoro svolto, costituito dal fatto che una corretta metodologia BIM prevede l’utilizzo di un unico modello e un'unica base dati centralizzata a cui i vari attori della progettazione fanno riferimento, implementandolo, interrogandolo e navigandolo; nello specifico, nel caso studio analizzato, si e’ utilizzato un unico "attore del processo" e, sempre tenendo conto delle competenze dell’architetto, si e’ dovuto simulare la presenza di un modello centrale da cui attingere, per l’immissione simulando la strutturazione di un modello condiviso.

Nell’approccio alla metodologia BIM affrontata, attraverso il caso studio, gli obiettivi primari da traguardare sono stati:

- modellazione tridimensionale parametrica delle componenti architettoniche e strutturali;

- estrapolazione di elaborati utili per la fase di integrazione elaborati 2D;

- estrapolazione di elaborati utili per la visualizzazione, rendering e viste concettuali

- estrapolazione e gestione del database

- elaborazione di un Gantt associabile al modello BIM

- elaborazione di voci di costo associabili al Gantt

- simulazione tridimensionale animata della fase di cantiere

- simulazione di situazioni utili per la gestione del cantiere.

Per la stesura di questa tesi sono quindi stati presi in considerazione alcuni fattori intrinseci al processo edilizio con riferimento alle opere pubbliche, e nello specifico gli attori e discipline, software, le strumentazioni e infine le diverse fasi del processo progettuale.

In funzione della metodologia analizzata, questi fattori si relazionano diversamente tra loro: con i metodi tradizionali, Il flusso di lavoro segue schemi logico-funzionali prestabiliti e consolidati. Come illustrato nel presente lavoro, sono radicalmente cambiati gli assetti e gli schemi funzionali e le relazioni fra i diversi attori e discipline.

Per quanto riguarda gli ATTORI e le DISCIPLINE coinvolte nel processo edilizio si possono individuare:

- Committente (promuove o commissiona un intervento edilizio)

- Architetti (sistema tecnologico: partizioni interne, esterne, chiusure, ecc.)

- Strutturisti (sistema tecnologico: componenti strutturali)

- Impiantisti (sistema tecnologico: componente impianti)

- Produttori (fabbricazione)

- Imprese di costruzioni (appaltatori)

- Figure di gestione e controllo (coordinatori, RUP, DL, collaudatori)

Per la realizzazione del modello parametrico BIM e le successive applicazione pratiche si e’ scelto di utilizzare alcuni SOFTWARE e STRUMENTAZIONI dedicati facenti parte della piattaforma Autodesk, e altri software per gestione database, In particolare:

- Autodesk Revit, per la progettazione

- Autodesk 3D Studio Max, per la visualizzazione

- Autodesk Navisworks, per la simulazione, clash detection e quantity take off

- Microsoft Excel e/o Access gestione database

- Microsoft Project, elaborazione e gestione gantt

L’impostazione prevede la sperimentazione, attraverso II caso studio precedentemente citato, di un possibile percorso progettuale BIM, con lo scopo di affrontare tutte le tematiche inerenti alle principali FASI e ASPETTI DEL PROCESSO EDILIZIO, e in particolare:

- programmazione

- progettazione architettonica, strutturale, impiantistica

- visualizzazione

- documentazione

- progettazione esecutiva/operativa

- fabbricazione

- simulazione 4D e 5D

- cantiere e costruzione

- gestione e controllo

- demolizione

Questi diversi aspetti, raggruppati nelle 3 macro-categorie sopracitate (attori, software e fasi), saranno i principali elementi di studio a cui il presente lavoro ha deciso di porre particolare attenzione, strutturando argomentazioni utili per meglio comprendere le metodologie e i criteri adottati.

Relatori: Massimiliano Lo Turco, Manuela Rebaudengo
Soggetti: A Architettura > AH Edifici e attrezzature per l'abitazione
S Scienze e Scienze Applicate > SD Computer software
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3727
Capitoli:

INDICE

INDICE

RINGRAZIAMENTI

PREFAZIONE

1. INTRODUZIONE

1.1 Premessa

1.2 Le ragioni della ricerca

1.3 L'approccio metodologico

2. BIM

2.1 Storia ed evoluzione del BIM

2.2 Evoluzione del processo, dal 2D 3D al 3D(i) 4D 5D e 6D

2.3 II processo edilizio

2.3.1 Figure tradizionali nel processo edilizio

2.3.2 Nascita di nuove figure professionali con l’introduzione del BIM

2.4 Benefici nell’adozione di strumentazioni BIM

2.4.1 Lo stato dell'arte: Europa

2.4.2 Lo stato dell’arte: nord America

2.4.3 Lo stato dell’arte: Italia

2.5 Workflow procedurale e tecnologie BIM nelle piattaforme Autodesk

3. ESPERIENZE MATURATE IN AMBITO BIM

3.1 Utilizzo del BIM nel percorso universitario

3.2 Tirocinio presso DISEG e Area Edilog del Politecnico di Torino

3.3 Esperienze professionali: Dega-Cluster

3.4 Aspettative e riflessioni sul mondo BIM

4. BIM, PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA, STRUTTURALE, IMPIANTISTICA .

4.1 Curva di MacLeamy

4.2 BIM Team, collaborazione e coordinazione

4.3 Modello unico e gestione delle informazioni

4.4 Livelli di dettaglio grafici e Informativi Grade e LOD

4.5 Interoperabllita’

5. BIM PER LA PROGETTAZIONE E SIMULAZIONE DEL CANTIERE

5.1 Validazlone del progetto negli appalti pubblici

5.2 Dal day by day alla programmazione del cantiere

5.3 Procedure di Clash detection, ovvero il controllo delle Interferenze

5.4 Progettazione del cantiere 4D (Tempi) e 5D (Costi)

6. BIM PER LAGESTONE DEL CANTERE

6.1 Utilizzo del BIM per l’ottimizzazione del processo costruttivo

6.2 Elaborazioni di modelli e controlli utili per la gestione del cantiere

6.2.1 Processo distinta - ordine materiale - ricevimento in cantiere

6.2.2 Processo di stato avanzamento lavori e varianti

6.3 Applicativo mobile

7. BIM PER IL FACILITY MANAGEMENT

7.1 As Bulli e archiviazione delle informazioni 6D

7.2 Gestione e manutenzione dell’edificio nel tempo

8. CASO STUDIO: ATC, ALLOGGI RESIDENZIALI SU SPINA 4

8.1 II caso studio

8.2 Descrizione dell’opera

8.3 Impostazione e metodologia adottata

8.3.1 Fasi della modellazione e associazione informazioni

8.3.2 Valutazione critica su tempistiche di redazione del progetto

8.4 Simulazione del processo costruttivo dell'edificio

8.4.1 Simulazione 4D con Navisworks, e diagrammi di Gantt

8.4.2 Simulazione 5D con Navisworks, costi

8.5 Simulazione di situazioni utili per la gestione del cantiere

9. Conclusione e sviluppi futuri

10. Bibliografia

Bibliografia:

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Testi

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