Negli ultimi anni è apparso evidente come il mercato delle costruzioni sia sempre più volto al recupero ed alla manutenzione del patrimonio edilizio pubblico e privato esistente stante anche l’impellenza dei grossi programmi manutentivi del patrimonio infrastrutturale italiano, col verificarsi di drammatici avvenimenti recenti che hanno dimostrato la necessità di un programma serrato statale di revisione e intervento sulla viabilità urbana ed extraurbana. Inoltre le problematiche stringenti legate all’ambiente portano ovunque sempre più a contenere il ritmo serrato degli scorsi anni sulla realizzazione di programmi di fabbricazione di nuove costruzioni, sia perseguendo una più attenta politica sugli strumenti urbanistici e gli iter autorizzativi, sia valutando la reale necessità di procedere alla realizzazione di nuove costruzioni che quasi sempre oramai sono più di pubblico interesse. Come si integra la tecnologia BIM in queste problematiche?

Si è più volte sottolineato nei nostri precedenti post come i programmi di BIM authoring sono provenienti dal mercato delle costruzioni americano, nel quale trovano vasto impiego nell‘ambito della gestione del patrimonio edilizio, che però sappiamo che non essere particolarmente datato, salvo che per pochi edifici pubblici presenti nelle città storiche e comunque risalenti alla prima rivoluzione industriale. Tuttavia programmi come Revit e prodotti con le stesse potenzialità sono stati pensati per rendere più immediati i processi progettuali e produttivi per le nuove costruzioni, perché legati molto al processo industriale in campo edilizio, si pensi al ruolo che gioca nella modellazione l’uso di librerie e cataloghi di produttori di materiali e componenti per l’edilizia.

edilizia 4

Inoltre in un territorio come il nostro paese in cui notoriamente c’è la continua necessità di manutenere il patrimonio monumentale ed archeologico ed in cui esiste una cultura consolidata del restauro delle opere d’arte viene di chiedersi quanto gli strumenti anzidetti ed il processo legato ad essi possa tornare utile anche nel settore del restauro.

L’uso delle famiglie di sistema di oggetti AEC nei software di BIM authoring sia pur garantendo la presenza dei dati utili a quantificare il progetto, non offre una grande libertà di modellazione. Di contro i softwares stessi dispongono di potenti strumenti di modellazione 3D come la geometria adattiva, che tuttavia non restituiscono altrettanta flessibilità nell’ associarvi di dati quantitativi. Nell’ottica quindi di riprodurre le geometrie, espressione del linguaggio architettonico nei vari stili del passato caratterizzate dall’irregolarità tipica del processo artigianale, e delle tecniche costruttive pre-industriali, i problemi principali sono:

  • Laboriosità nell’inserire dati di rilievo geometrici in un modello BIM, (es. le volte di copertura, sia pur modellabili parametricamente mal si adattano alla soggettività spaziale del modello reale, o agli stilemi decorativi complessi, agli spessori murari differenti etc.).
  • Incapacità di riprodurre nel reale stato di conservazione o degrado una costruzione d’epoca con gli strumenti di rappresentazione dei software parametrici tridimensionali (quadri fessurativi, stato di danno di murature o vani di apertura, quantità di parti crollate, etc.)
  • Il bisogno di standardizzare processi non standardizzabili (es. estrazione delle quantità superficiali, lineari o di volume per elementi complessi, impossibilità dell’uso, di strumenti di progettazione computazionale come Dynamo, per processi di restituzione di modelli storici etc.)
  • La difficoltà dell’interoperabilità tra differenti software tridimensionali (es.  il formato open IFC sintetizza dati che nelle famiglie proprietarie sono più variegati e completi)

Le famiglie di sistema di muri, solai, tetti, colonne, di Revit, composti da stratigrafie, e le famiglie di sistema in genere come scale, rampe, pareti vetrate non ammettono variazioni di spessore e geometrie complesse. Sono più adatte a ciò le famiglie locali che sono più liberamente modellabili ma di contro non offrono la diversificazione di materiali come quelle corrispondenti di sistema. Un discorso a parte vale per le famiglie caricabili, porte, finestre, componenti impiantistici etc, ma la parametria e concettualmente antitetica alla variabilità del costruito antico.

La modellazione digitale costruita su disegni 2D, pur rispettando le matrici geometriche proprie del linguaggio classico restituisce la forma riprodotta ma non ‘’rilevata’’ sarà pertanto un modello simile per forme e dimensioni, ma non da’ informazioni precise dei volumi reali e lo stato di degrado, di dissesto, di ammaloramento, delle parti, fine primario del rilievo finalizzato al progetto di restauro architettonico.

 edilizia 3

HBIM MODELLING PROCESS

Dal punto di vista metodologico, così come nel settore delle nuove costruzioni e nel settore dell’FM, è stato costruito uno schema operativo di processo Bim fatto per fasi ben delineate e livelli di maturazione anche nel settore del restauro degli edifici storici. L’elaborazione di tale schema si deve alla ISPRS  International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, si tratta di una organizzazione fondata all’inizio del secolo scorso in Austria ed avente come interesse, le analisi conoscitive e di misurazione topografica terrestre. Già  anni fa alcuni studiosi M. Murphy, e J. Mc Govern curatori della rivista ufficiale del ISPRS sulle tecnologie e la fotogrammetria applicata agli edifici storici hanno teorizzato il cosiddetto metodo HBIM cioè l’Historical Building Information Modeling, o Heritage BIM in cui è stato definito il corrispondente processo per fasi adattato alle esigenze del restauro e recupero di vecchie costruzioni, distinguendo sostanzialmente le fasi fondamentali, di acquisizione dei dati od analisi, di progettazione per gli  interventi di restauro, consolidamento e di successiva  cantierizzazione ed esecuzione lavori , con il controllo di essi per fasi. Fondamentale è l’uso, nella fase conoscitiva delle tecnologie innovative come le tecnologie laser scan attraverso un processo di reverse engineering che da origine al processo di modellazione e che vede fasi di lavorazione ben precise 

  • Data collection   ottenute con sistemi tradizionali ed innovativi di rilievo
  • Data processing   dati geometrici fotografici e documentali
  • Data fusion, cioè modelli storici 3D arricchiti con documentazione sullo stato di degrado e sugli interventi da farsi.

L’insieme di queste informazioni costituisce la base su cui procedere a progettare gli interventi di recupero, dal consolidamento strutturale, all’impermeabilizzazione dei paramenti, alla sostituzione degli elementi ammalorati, ed il riadeguamento degli impianti in rapporto alla rifunzionalizzazione dell’edificio.

 edilizia 2

TECNICHE DI RILEVAMENTO

Si è più volte affermato che l’uso di Autocad non viene abbandonato nel processo BIM, anzi la base bidimensionale continua ad essere il punto di partenza per il progetto da zero nonostante software come Revit dispongono di strumenti più potenti per la fase progettuale anche bidimensionale, e per il rilevato, visto che la maggior parte degli archivi, quando non cartacei o scansioni di cartacei, sono nel migliore dei casi in Autocad. Pertanto i metodi di acquisizione spaziale dell’esistente sono:

  • la tracciatura automatica del disegno bidimensionale in CAD posizionata nella quota spaziale fisica a cui si riferisce
  • il cosiddetto scan to BIM, ossia utilizzare il rilievo dell’edificio sotto forma di nuvola di punti opportunamente ritagliato alle varie quote di piano, attraverso il visualizzatore Recap, per tracciare su di esso il modello BIM.

Da diverso tempo in ambienti accademici si stanno sperimentando tecniche di vettorializzazione della nuvola di punti, cioè trasformare queste che sono una rappresentazione sostanzialmente raster di punti spaziali più o meno intensa, in un insieme di punti vettoriali solidi, cioè ottenuti dallo sviluppo volumetrico, vere e proprie applicazioni commercializzate e di largo uso non ne esistono.

 Da segnalare che qualche anno fa attraverso l’uso di altro software parametrico di BIM Authoring, si è sviluppata una tecnologia detta segmented point cloud capace di trasformare in un mesh vettoriale una nuvola di punti definendo punti caratteristici di un rilievo a 3D a laser scan. Lo scopo è evidente, ed è quello di ottenere modelli misurabili da cui ricavare dati, quindi ottenere un modello BIM.

La procedura comporta in ogni caso la modellazione preventiva di librerie di modelli parametrici di colonne, capitelli, basamenti, cornici, marcapiani, timpani, etc, adattati e deformati sulla nuvola di punti ottenuta con laser scan, che restituisce con un buon grado di definizione il volume e le forme della persistenza storica. Questa operazione viene fatta attraverso viste 3d e 2D ortonormalizzate, ottenute con software appositi che trattano le nuvole di punti.

La restituzione dei volumi dalla nuvola di punti trova largo impiego di elementi di massa e geometrie di modellazione generica mesh. Superfici, che sia pur lavorate in un software BIM non hanno più nessuna categorizzazione, cioè non hanno riscontro in librerie di oggetti parametrici, quelli quantificabili e classificabili, che appartengono alla metodologia BIM.

Nelle campagne di rilievo finalizzato al restauro con le nuvole di punti si tende a riprodurre semmai il contesto in cui inserire il progettato da zero, con finalità magari di opere accessorie alla conservazione dei monumenti, coperture, opere provvisionali incastellature metalliche. Inoltre si riproducono antiche opere d’arte e sculture presenti così come dettagli architettonici presenti nella città sono stati catturati attraverso una camera digitale ad alta risoluzione e trasformati in modelli 3D e nuvole di punti con Autodesk ReCap 360 e Autodesk ReMake. I modelli in 3D ottenuti potranno essere utilizzati a scopo documentale in fiere virtuali, per scopi di ricerca e di conservazione, e stampati in 3D per crearne delle copie, in caso di necessità. 

I VANTAGGI DEL MODELLO RESTITUITO NEL FACILITY MANAGEMENT

Nel settore del restauro delle emergenze storiche si è sempre parlato di recupero cosiddetto integrato, ossia l’edificio storico viene recuperato ed utilizzato, come sede di attività culturali istituzionali, accademiche, attività non lesive del pregio storico che riveste. Pertanto ai fini gestionali la restituzione dell’edificio storico, non richiede una modellazione accurata, che rispetti fedelmente la riproduzione dei dettagli decorativi. Per le finalità manutentive è importante avere l’involucro architettonico ad un livello di sviluppo standard per usare la terminologia BIM un livello LOD 200 o LOD C in cui riveste particolare importanza semmai restituire fedelmente impianti e le dotazioni tecniche, Il tracciato delle tubazioni di impianto idrico sanitario ed antincendio, con i reali diametri gli snodi i raccordi, i componenti dell’impianto meccanico, impianto di condizionamento, gruppi ascensori, impianto elettrico. In questo caso il livello di sviluppo richiesto è il LOD 500 o LOD F as-built per poi essere LOD G cioè il modello come modificato in seguito ad eventuali interventi manutentivi un livello di sviluppo legato appunto al FM.  Le potenzialità del BIM dunque sono utilizzate per raccogliere tutte le informazioni necessarie per la gestione delle attività ed il ciclo di vita stesso dell’edificio, come parte di un patrimonio edilizio di enti pubblici da gestire.  

  edilizia 1

Negli ultimi anni si assiste a vere e proprie campagne da parte di società specializzate, di restituzione e schedatura di fabbricati di cui si effettua lo studio tipologico e funzionale fatto per ogni edificio, le destinazioni d’uso connesse allo spazio ed alla gestione del dato urbanistico, incrociato a quello qualitativo ed amministrativo (catastale) offre occasione di inventario della base dati su cui intervenire, si tratta di indagini accurate che vanno dal rilievo fino agli studi di simulazione energetica e di gestione degli spazi lavorativi.

È forse questo il mercato, accanto a quello della progettazione di infrastrutture di interesse pubblico che oggi riguarda di più il settore pubblico o della grande committenza. Questo tipo di indagini volte a costruire il database del parco immobiliare in disponibilità di una amministrazione comunale prevedono, l’uso della tecnologia Bim in questo caso combinato con tecniche Gis al fine di una programmazione di intervento, su scala territoriale o comprensoriale. Dunque si effettua la rilevazione degli edifici nell’ambito del tessuto storico, la classificazione tipologica, la periodizzazione e l’analisi dello stato di degrado tutte operazioni legate sostanzialmente alla compilazione poi dei dati associati agli oggetti ed alla creazione di filtri esplicativi.

Arch. Luca Talucci - BIM Expert