Università degli studi

di Napoli “Federico II”

Scuola Politecnica e delle Scienze di BaseDipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Strutturale e Geotecnica

A.A. 2016/2017

Studenti:Ciro Vasto M56/597Michele Cirillo M56/668

Docente:Prof. Ing. Domenico Asprone Ing. Marco Pagano

PROGETTO DI UN EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO CON LA METODOLOGIA BIM

L’elaborato svolto ha avuto come scopo la sperimentazione dell’ambiente BIM.BIM - Building Information Modelling…Cos’è?

Il ruolo del BIM nell'industria delle costruzioni èquello di sostenere la comunicazione, lacooperazione, la simulazione e il miglioramentoottimale di un progetto lungo il ciclo completo divita dell'opera costruita.

BIM è ….“Una rappresentazione computabile dellecaratteristiche fisiche e funzionali di una strutturae delle sue informazioni relative al ciclo di vitaprevisto utilizzando standard aperti per il processodecisionale d'impresa rivolto alla miglioreprofittabilità”[UNI-11337].

PRESENTAZIONE ELABORATO

È l’approccio che gestisce la raccolta e la valorizzazione delle informazioni attraverso un progetto. È unmodello generato dal computer che contiene tutte le informazioni grafiche e tabellari per laprogettazione, la costruzione e l’esercizio delle attività.

VANTAGGI DELLA METODOLOGIA BIM

• Riduzione dei costi;• Riduzione al minimo degli errori di progettazione;• Ottimizzazione della gestione dei progetti;• Supporto per la progettazione sostenibile;• Miglioramento della comunicazione.

Capacità di condividere e scambiare rapidamente eaccuratamente i dati e le informazioni di prodotti edi processi tra i sistemi utilizzati dal team diprogettazione migliorando l’efficacia e l’efficienzadel processo edilizio.

Permette di creare un modello intelligente innescandoun meccanismo di collaborazione e di interazione tradiverse figure professionali. Possiamo lavorare inmaniera interoperabile sul fronte architettonico,strutturale, impiantistico ed energetico intervenendosu un solo modello analitico digitale che rispecchiadettagliatamente e parametricamente quello che saràpoi l’intervento reale.

Uno dei concetti cardine della metodologia BIM è l’interoperabilità:

• ELABORATI DOCUMENTALI;

• ARCHITETTI & INGEGNERI;

• PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA E STRUTTURALE (REVIT);

• ANALISI STRUTTURALE (MIDAS)

• RICERCA INTERFERENZE (NAVISWORK)

• COMPUTO METRICO (PRIMUS)

• VISUALIZZAZIONE 3D (LIVE EDITOR)

• CONCLUSIONI

FASI DELL’ELABORATO

A corredo dell’intero elaborato progettuale, si è proceduto alla stesura di elaborati documentali:• Employer's Information Requirements;• BIM pre contract;come descritti nelle PAS 1192-3:2014.

PAS

È stata utilizzata la norma UNI-11337 come documento guida nella stesura degli elaboratidocumentali :• Capitolato informativo;• Offerta di gestione informativa.È per la prima volta in Italia che tale normativa viene utilizzata, in quanto alcune parti diessa risultano ancora in fase di discussione e approvazione.

UNI

Ingegneria – Via Claudio Architettura – Via Forno vecchio

INGEGNERI & ARCHITETTI

ACQUISIZIONE DATI:

Lo scopo dell’elaborato è la progettazione di un edificio ex-novo per civile abitazione situato in Via Foria (Na).Vengono di seguito riportate le principale caratteristiche geometriche dell’edificio:

Ingegnere! Voglio una

chiesa all’ultimo

piano

ARCHITETTI & INGEGNERIIl progetto dal titolo "La casa delle tre religioni" deve possedere un'intera area unicamente destinata a luogodi culto.

Caratteristiche architettoniche:• 40 cm spessore muri;• 30 cm spessore dei solai.

Per i pilastri, ragionando per aree di influenza e utilizzando la formula dello sforzo normale adimensionalizzato, si ha:

Scelta la classe di duttilità B, le dimensioni degli elementi strutturali sono:

PREDIMENSIONAMENTO

TRAVE BASE ALTEZZA

INTERNA SPESSORE B = L/6 30cm (Vincolo architettonico)

ESTERNA EMERGENTE 40 cm (Vincolo architettonico) H = L/(10 ÷ 12)

Risultato pilastri: 30x80 cm

Stabilite le dimensioni degli elementi strutturali, siamo passati dalla planimetria alla definizione di una grigliache rispondesse alle esigenze strutturali, ma soprattutto architettoniche.Questo passaggio è stato possibile utilizzando il software REVIT.

Revit è il software più noto e l’attuale leader di mercato BIM nellaprogettazione architettonica. E’ stato introdotto da Autodesk nel 2002; è unapiattaforma completamente separata da AutoCad, con una propria strutturadiversa, e supporta il formato IFC import/export.

Autodesk Revit è un programma CAD e BIM per sistemi operativi Windows,creato dalla Revit Technologies Inc. e comprato nel 2002 dalla Autodesk per133 milioni di dollari, che consente la progettazione con elementi dimodellazione parametrica e di disegno.L’ambiente di progettazione è stato diviso mediante l’uso di link:• Architettonico;• Strutturale.

Avuta la definitiva approvazione degli architetti riguardo la griglia, abbiamo iniziato a modellare la struttura. Si è passati dalla griglia in 2d al modello 3d.

Link Progetto architettonico Link Progetto strutturale

SOVRAPPOSIZIONE DEGLI ELABORATI INIZIALI

Sovrapposizione

ANALISI DEI CARICHI

MIDAS Gen FX è il software utilizzato per l’analisi e la progettazione strutturale.

È stata effettuata un’analisi di tipo dinamico, inserendo lospettro allo stato limite di danno e allo stato limite disalvaguardia della vita.

Mediante il formato IFC è statopossibile il passaggio da REVIT aMIDAS Gen.

RISULTATI ANALISI MODALE Analisi del primo modo di vibrare

La tabella superiore contiene i valori dei periodi edelle frequenze relative ai primi cinque modi divibrare della struttura.La tabella inferiore contiene i valori delle massepartecipanti relative ai primi cinque modi di vibrare.

Mode shape 6 Mode shape 9 Mode shape 12

MODI DI VIBRARE DELLA STRUTTURA

PROBLEMI SLD

Il problema allo sld è stato risolto aumentando la dimensione delle travi.

Dall’analisi effettuata sugli interstory-drift risultava essere non verificato il livello 8, primo livello della chiesa.

DETTAGLI SEZIONI

Si riportano alcune delle tipologie di armatura scelta relative:• Pilastro 40x70 (tabella sinistra);• Trave 40x80(tabella in basso).

Terminata la modellazione strutturale, si è passato a quella architettonica. E’ necessario specificare però cheentrambi i modelli (architettonico e strutturale )sono caratterizzati dall’essere modellati con due LOD differenti,più precisamente:• Modello architettonico: LOD C;• Modello Strutturale: LOD E.

Il termine LOD è per gli inglesi il ‘livello di definizione’ del modello architettonico BIM. Per gli americani, LOD èil " livello di sviluppo " di un elemento del modello BIM.Sin da subito occorre precisare che LOD nella norma italiana UNI- 11337-4 diventa l’acronimo di " Livello disviluppo degli Oggetti Digitali ".

In analogia con la normativa di riferimento statunitense e britannica, i Livelli di sviluppo degli oggetti digitalisono definiti come valutazione sia dei livelli di sviluppo degli attributi grafici che di quelli non grafici.i LOD non sono classificati con numerazione come avviene negli USA (100, 200, ecc. secondo BIMForum) o inUK (1, 2, 3 ecc.), ma con l’utilizzo delle lettere dell’alfabeto da “A” a “G”, e il cui significato è il seguente:LOD A – Oggetto simbolicoLOD B – Oggetto genericoLOD C – oggetto definitoLOD D – Oggetto dettagliatoLOD E – Oggetto specificoLOD F – Oggetto eseguitoLOD G – Oggetto aggiornato

LOD – LEVEL OF DEFINITION

MODELLO ARCHITETTONICO

Modello iniziale Modello quasi definitivo Work in Progress

Per effettuare l’analisi delle interferenze tra i progetti è stato utilizzato il software Navisworks,acquistato da Autodesk per 25 milioni di dollari in contanti, il 1 ° giugno 2007.

Sono state effettuate tre tipi di analisi delle interferenze (clash detection):• Strutturale Vs strutturale;• Architettonico Vs architettonico;• Strutturale Vs architettonico.A titolo di esempio nell’ultimo test si sono riscontrate 2225 interferenze, con un grado di sensibilità di 1mm.Solo alcune di queste interferenze comportavano una modifica dei singoli modelli analizzati (strutturalee architettonico), le altre, considerate trascurabili, sono state approvate.

Navisworks permette di effettuare la clash detection, ovvero un controllo accurato delleinterferenze, che rappresenta un passaggio fondamentale per individuare i problemi, e risolverliquando ancora si è nella fase di progettazione. In questo modo, si evitano perdite di tempo, ed i costiaggiuntivi che invece andrebbero affrontati in caso di rilevazione della criticità a cantiere avviato.

CONFRONTO TRA MODELLI

Strutturale Vs strutturale

Architettonico Vs architettonico

Strutturale Vs architettonico

La nostra attenzione si è soffermata sulle interferenze tra il modello architettonico e quello strutturale.Si riportano di seguito solo alcune delle interferenze, ritenute non trascurabili.

Interferenza in Navisworks Correzione in Revit

ANALISI DELLE INTERFERENZE

Interferenza in Navisworks Correzione in Revit

ANALISI DELLE INTERFERENZE

MODELLI DEFINITIVI

MODELLO STRUTTURALE MODELLO ARCHITETTONICO

COMPUTO METRICO

Analizzate le interferenze, ultimata la fase di modellazione, si è passati ad analizzare il costocomplessivo dell’opera. Il software utilizzato è PriMus-IFC.PriMus-IFC è compatibile con il formato standard IFC dei modelli BIM e visualizza il Modello3D con tutte le informazioni utili per il computo metrico. Il modello BIM importato èdirettamente visibile e navigabile con il software, senza la necessità di installare nessun altrovisualizzatore esterno.

REVIT LIVE

Ultimato il progetto, abbiamo testato l’ultima novità della metodologia BIM, ossia Revit Live che permettedi trasformare i modelli di Revit, in ambienti virtuali 3D, navigabili in modo facile e realistico.La crescente diffusione del BIM sta modificando anche le richieste dei committenti, che diventano piùesigenti. Il semplice book di presentazione, cartaceo o meglio digitale, contenente belle immagini,rendering statici del progetto, non bastano più…

La seguente immagine ritrae la chiesa, vista con REVIT LIVE.

Alcune immagini da REVIT.

CONCLUSIONI

Il BIM è uno strumento innovativo, utile per pianificare e monitorare tutte le fasi di costruzione:dall’idea iniziale al completamento dei lavori.

Parte integrante del BIM sono le persone, le normative, i processi e le tecnologie coinvolte. Le persone,in particolare, sono il principale fattore di successo: chiunque partecipi al progetto deve adottarel’approccio condiviso del lavoro; deve essere in grado di gestire la tecnologia di documentazione ecomunicazione; deve conoscere i processi e le normative.

Il vantaggio principale offerto dal BIM è la possibilità di simulare nel modello 3D le varianti progettuali edesecutive, già nelle prime fasi del progetto. Questo aiuta le parti coinvolte a capire dove, quando, perché,a quali costi potrebbero verificarsi problemi di interfaccia - sia durante la fase di progettazionedell’edificio che durante la successiva esecuzione dei lavori.

In definitiva, questo corso, ci ha permesso di conoscere un mondo prima sconosciuto, dandoci la possibilità di applicare nozioni teoriche a casi reali e di imparare ad utilizzare nuovi software, cercando di risolvere al meglio problemi di vario genere.