BIM per Infrastrutture Lineari

Infrastructure-BIM, “Heavy-BIM”, “Horizontal-BIM”.

Introduzione

Infrastructure-Building Information Modeling (I-BIM) è il sistema di gestione digitale dei processi informativi delle costruzioni infrastrutturali [1]. Poiché la definizione è di recente conio, si utilizzano talvolta anche i termini “Heavy-BIM” e “Horizontal-BIM” [2] per distinguerlo dal BIM edile per opere puntuali e strutture verticali.

I-BIM è anche il tema che ho scelto per la quindicesima edizione della International SIIV Summer School tenutasi a settembre nel nuovo complesso Universitario di Napoli Est della Scuola Politecnica Federico II. Il bilancio dell’evento è decisamente positivo, a conferma del fatto che il BIM è, oggi, un argomento di grande interesse per tutti gli attori del comparto infrastrutturale. La Direttiva Europea 24/2014 suggerisce l’utilizzo di “building information electronic modelling tools or similar” (Figura 1) nelle procedure di acquisizione di beni e servizi da parte della pubblica amministrazione degli stati membri.

Figura 1 – Digitalizzazione delle Infrastrutture.

In effetti, l’introduzione del BIM per le infrastrutture, genera cambiamenti di natura strumentale ma, soprattutto, un mutamento di paradigma in termini di processo: l’innovazione riguarda tutte le organizzazioni coinvolte nella filiera, sia interne che esterne ad essa, e le relazioni con ogni altra struttura che partecipi al processo; quindi, a partire dalla committenza, vengono coinvolti i progettisti, le imprese, i produttori di componenti e software, i gestori, le Università, i centri di ricerca pubblici e privati, e ne viene interessato ogni stadio del ciclo di vita delle opere, dalla programmazione strategica all’esercizio.

Il tema centrale della digitalizzazione delle costruzioni è l’interoperabilità, ovvero la possibilità di scambiare dati tra i diversi gestori delle informazioni utilizzando estensioni di file non proprietari, per incrementare l’efficienza della filiera e al tempo stesso favorire la concorrenza tra i fornitori di tecnologie e di servizi.

Ad oggi, il formato aperto disponibile - Industry Foundation Classes, IFC - è sviluppato dall’organizzazione Building Smart International, che nel 2015 ha definito lo standard IFC-alignment per la codifica dei tracciati viari; non sono ancora disponibili tuttavia gli IFC per tutti gli altri “oggetti intelligenti” che compongono il solido stradale e che sono indispensabili per realizzarne la virtualizzazione completa [3]. Il relativo ritardo evolutivo dei modelli parametrici infrastrutturali, rispetto a quelli diffusamente impiegati in edilizia, dipende dall’evidente maggiore complessità dei primi; gli oggetti digitali per le grandi opere sono caratterizzati, infatti, da legami relazionali eterogenei con numerosi altri modelli territoriali di contesto.

Nel nuovo Codice dei contratti pubblici è prevista la razionalizzazione delle attività di progettazione e delle connesse verifiche, attraverso il progressivo uso di metodi e strumenti elettronici specifici, come quelli di modellazione per l’edilizia e le infrastrutture. L’impiego di questi ultimi può essere richiesto dalle stazioni appaltanti per nuove opere, per lavori di recupero o riqualificazione, e per varianti.

L’uso dei sistemi informativi può essere richiesto, però, soltanto dalle stazioni appaltanti dotate di personale adeguatamente formato. Pertanto, la digitalizzazione del processo implica la formazione di nuove figure professionali altamente qualificate, con ruoli specifici, da inserire nei relativi flussi di lavoro. I principali profili professionali da formare sono: il gestore e il coordinatore delle informazioni, e a livello operativo, il modellatore delle stesse.

Nella proposta di “Decreto BIM”, in attuazione del Codice dei contratti, l’obbligatorietà della modellazione informativa nelle opere pubbliche è fissata a decorrere dal 1° gennaio 2019 per i lavori complessi di importo a base di gara pari o superiore a 100 milioni di euro, interessando, quindi, per prime le grandi infrastrutture (Figura 2).

Figura 2 – Bozza Decreto BIM, giugno 2017.

La norma UNI 11337:2017 tratta la gestione digitale delle costruzioni e specificamente, nella Parte 4, il tema dello sviluppo informativo di modelli, elaborati e oggetti per gli interventi territoriali e le infrastrutture. I-BIM è già realtà nel nostro paese essendo stato introdotto, ad esempio, dalle Ferrovie Emilia-Romagna come requisito di ammissione alla gara per il risanamento della massicciata della linea Novellara-San Giacomo; da RFI come requisito premiale in sede di offerta nell’appalto integrato per il raddoppio della linea ferroviaria Palermo-Catania; da Italferr con un regolamento specifico per la qualificazione dei prestatori di “Servizi BIM”; dal MIT con il capitolato informativo per i lavori di realizzazione del nuovo ponte ciclopedonale “della Navetta” nel Comune di Parma; da BBT SE con le “specifiche BIM” per la modellazione della Galleria di Base del Brennero; e da ANAS nel capitolato speciale BIM (Figura 3). Anche le principali società di ingegneria e le più importanti imprese italiane utilizzano il BIM nella gestione di tutte le attività di propria competenza, dalla progettazione alle fasi di cantierizzazione.

L’introduzione graduale del BIM infrastrutturale può contribuire alla razionalizzazione del comparto produttivo nel suo complesso, apportando benefici alla spesa pubblica e incrementando l’efficienza e la corrispondente redditività degli attori del settore.

Figura 3 – SQ-BIM Italferr e CSA BIM ANAS.

Il largo impiego del BIM in edilizia ha suscitato un interesse crescente anche per le applicazioni I-BIM [4-5]. Alcuni ricercatori hanno analizzato diversi possibili impieghi del BIM in ambito infrastrutturale (I-BIM uses). Ad esempio, Cho et al. [6] hanno proposto un sistema olistico di libreria BIM per gestire i dati geometrici, le proprietà e le informazioni relative all’efficientamento dei computi nello scavo delle gallerie con il metodo NATM (New Austrian Tunneling Method). Yakubi [7] ha trattato le specificità e i possibili metodi di applicazione del BIM in campo infrastrutturale.

Anche le imprese del settore AEC adoperano in tutto il mondo la tecnologia BIM per gestire la progettazione delle infrastrutture. Ad esempio, Breijn [8] si è servito di soluzioni BIM Autodesk per trattare dati GIS rilevati nelle indagini effettuate per la ricostruzione di un ponte ferroviario, il modello ha consentito di simulare le attività sviluppate in fase di progettazione.

Per il ponte fu eseguita anche la verifica delle interferenze e la simulazione 4D della programmazione dei lavori [8].

Il BIM ha gradualmente modificato il modo di progettare, costruire e gestire le infrastrutture. Tuttavia, ad oggi non è ancora disponibile in Italia uno stato dell’arte specificamente dedicato alla valutazione delle applicazioni I-BIM. Il contributo che si propone nel seguito intende fornire una visione d’insieme sulle tecnologie BIM per strade, ferrovie, aeroporti e altre grandi opere di ingegneria civile. Lo studio consiste in un esame analitico del livello di attuazione del BIM per le diverse tipologie di infrastrutture, una valutazione delle correnti pratiche e della maturità delle tecnologie I-BIM, nell’identificazione delle esigenze in termini di sviluppo e attuazione dei modelli I-BIM. Lo studio si articola in:

•       I domini e le categorie delle infrastrutture;

•       Quadro di valutazione delle applicazioni esistenti e del grado di maturità raggiunto dalle tecnologie I-BIM con riferimento a ciascuna categoria di infrastruttura;

•       Analisi critica dei risultati conseguiti nella precedente fase di valutazione.

•       Esigenze della ricerca e possibili sviluppi ottenuti in base agli esiti della valutazione;

•       Conclusioni dello studio.

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