Progettazione esecutiva in BIM per la ristrutturazione innovativa e l’ampliamento dell’Istituto Bon Bozzolla

Progetto vincitore  Bim&Digital Award 2017 categoria: EDIFICI PUBBLICI

MUSA PROGETTI

MOTIVAZIONE DELLA GIURIA: Selezionato per avere utilizzato le tecnologie digitali per rispondere a sfide di progetto particolarmente complesse sotto il profilo prestazionale e geometrico. 

CARATTERISTICHE DEL PROGETTO
Lavori di ristrutturazione edilizia e ampliamento dell’Istituto Bon Bozzolla IPAB di Farra di Soligo (TV). Importo Lavori: € 10.950.000,00. Il progetto per i lavori di ristrutturazione edilizia ed ampliamento della RSA prevede la realizzazione di una struttura per n.120 posti letto, frutto della ristrutturazione edilizia dell’edificio esistente, circa 3720 m² fuori terra e 1160 m² di interrato, e la nuova costruzione di un significativo ampliamento con superficie complessiva di 3020 m2, di cui 2540 m2 destinati a struttura sanitaria e 480 m2 da destinare ad uffici amministrativi al piano seminterrato.

USO DI TECNOLOGIE INNOVATIVE PER RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI DI PROGETTO

Climatizzazione estiva ed invernale per mezzo di soffitti radianti
La climatizzazione del RSA è realizzata da pannelli radianti a soffitto in cartongesso associato ad un impianto di aria primaria per la ventilazione meccanizzata. L’impianto radiante a soffitto, costituito da pannelli in cartongesso, accoppiati ad un pannello di polistirene espanso ad alta prestazione termica, coniuga l’elevato comfort con il contenimento dei consumi e l’eliminazione di terminali in ambiente, consentendo l’utilizzo di acqua a temperatura di mandata pari 14 °C in estate ed a 38°C in inverno.

Per il calore radiante non vale il principio "il caldo va su e il freddo va giù", valido soltanto per i movimenti naturali dell'aria. In funzionamento invernale il pannello radiante a queste temperature, infatti, irradia e riscalda il pavimento e le pareti circostanti in modo da portare anch'esse a temperature di confort, normalmente più basse di quella del pannello di solo 2÷4°C, tanto meno basse quanto maggiore è l'isolamento termico dell'edificio. L'aria viene di conseguenza riscaldata ma con grande uniformità sia orizzontale che verticale; non si creano, quindi, le tipiche stratificazioni dei sistemi tradizionali e nemmeno i fastidiosi movimenti d'aria forzata (tipici dei fan-coils), né i movimenti di polvere. Durante il funzionamento estivo i pannelli a soffitto determinano anche un raffreddamento dell'aria creando una convezione discendente naturale e diffusa, che si somma all'assorbimento di calore per irraggiamento. Il raffreddamento del pannello comporta però la necessità di evitare fenomeni di condensa dell'umidità dell'aria sulla sua superficie; per questa ragione viene variata la temperatura di mandata proporzionalmente alla temperatura di rugiada dell'aria. Questa modalità di regolazione protegge il pannello in qualsiasi condizione di umidità. L’impianto, così costituito, sarà in grado di creare un comfort ambientale ottimale, una rapida messa a regime particolarmente indicata per locali con utilizzo discontinuo quale la mensa, possibilità di utilizzo ottimale di tutte le superfici disponibili.

Sistema di illuminazione dinamica e terapeutica per anziani e pazienti alzeimer
Per gli ambienti comuni è stato progettato un sistema innovativo di gestione della luce artificiale in grado di simulare la giornata di 24 ore, dall'alba al tramonto, ricreando la luce del giorno con le sue diverse tonalità e gradi di luminosità. Gli scenari luminosi replicano l‘andamento di luminosità e di colore della luce naturale: la luce del mattino ha una tonalità più fredda, con una quota maggiore di luce blu; fino a mezzogiorno si ha un aumentofluido della luminosità, con l‘intero spettro di colori della luce; la sera si ha una tonalità di luce più calda.

L'effetto dell'illuminamento sul paziente più anziano o quello affetto da deficit psico-motori è quello di bilanciare il ritmo circadiano: l'esposizione alla luce quotidiana regolarizza il tempo necessario al riposo. Il sistema di illuminazione dinamico è stato progettato utilizzando apparecchiature a LED dimmerabili (iGuzziniLaserBlade), di dimensioni estremamente contenute (10x3 cm) e dotati di lampade a diversa temperatura di colore all’interno dello stesso apparecchio. La scelta dell’erogazione del flusso luminoso e della temperatura di colore, nelle diverse fasce orarie, è funzione dell’illuminamento naturale esterno intercettato da appositi sensori captanti collocati all’esterno dell’edificio.

Utilizzo dei criteri ambientali minimi in fase di progettazione esecutiva
Allo scopo di ridurre l’impatto ambientale sulle risorse naturali, di aumentare l’uso di materiali riciclati aumentando così il recupero dei rifiuti, con particolare riguardo ai rifiuti da demolizione e costruzione,è stato previsto in progetto: l’utilizzo di componenti edilizi riciclabili a fine vita per almeno il 50% dei prodotti inseriti; la progettazione di componenti edilizie caratterizzate da materiali ottenuti da una buona percentuale di prodotti riciclati (acciaio 10% - calcestruzzo 5% - laterizi 10% - materiali plastici 30%).

Progettazione del giardino terapeutico per i pazienti affetti da sindrome di alzeimer
Il chiostro interno della nuova RSA, diviene in fase di progettazione esecutiva uno spazio terapeutico, adibito alla deambulazione, al riposo ed allo svolgimento di piccole attività lavorative.

Il contatto con la natura è da sempre una fondamentale occasione terapeutica per i pazienti. A differenza di tipologie più tradizionali, il giardino terapeutico si configura come uno spazio sensoriale in grado di stimolare l'attività psichica e motoria, attraverso un percorso dinamico scandito da una successione di piazze tematiche. Ciascuna area definisce un "microcosmo" dinamico, capace di modificarsi in funzione delle stagioni per la presenza delle diverse specie arboree.

Umanizzazione degli ambienti e miglioramento dell’orientamento interno
L’umanizzazione degli ambienti svolge l'importante funzione di alleviare la permanenza degli utenti e il lavoro degli operatori, trovando nel colore un valido supporto di fronte agli stati emotivi affrontati durante la quotidianità. Al fine di affrontare il senso di smarrimento di alcuni visitatori e lo stress da parte degli operatori di fornire in continuazione indicazioni sulla collocazione di alloggi o unità operative, sono state studiate opportune soluzioni cromatiche volte ad individuare le unità operative con colori differenti, riportando gli stessi colori sulle rispettive porte e pareti.

Nella progettazione degli ambienti, dagli alloggi agli spazi comuni, sono stati adottati opportuni accostamenti cromatici in grado da un lato di garantire quel senso di calore e familiarità ricercato e dall'altro di contrastare cromaticamente con arredi fissi e mobili, al fine di una corretta individuazione degli spazi da parte dell'utenza, prevenendo in questo modo urti e cadute rovinose. Ad esempio, l'utilizzo di tonalità tendenti al colore "terra" per le pavimentazioni stimola un senso di stabilità nel paziente, andando a contrastare con colorazioni più tenue di pareti e soffitti. Al fine di garantire il miglior confort tutte le finiture per porte, pareti e arredi sono state progettate in modo da non risultare mai riflettenti: gli abbagliamenti costituiscono, soprattutto per l'utenza anziana, una possibile fonte di pericolo, in quanto alterando la percezione visiva possono essere causa di possibili incidenti.

Riduzione del fenomeno isola di calore
Al fine di ridurre il fenomeno dell’isola di calore nei pressi del complesso ospedaliero di Farra di Soligo e garantire una maggiore performance energetica dell’involucro edilizio, sono state adottate soluzioni architettoniche volte ad un maggiore aumento dell’albedo delle superfici in progetto. Sul fronte sud, più soleggiato, è stato previsto un sistema di copertura “cool roof” con manto di copertura in lastre di alluminio preverniciato ad effetto “rame”.  Per le pareti esterne è stato adottato il sistema di finitura “cool color” trattando le superfici con composti dotati di una risposta spettrale selettiva. Per le aree esterne, nel progetto esecutivo è stato destinato maggiore spazio alle aree verdi che circondano l’edificio. L’utilizzo di piantumazioni dall’alto fusto lungo il fronte sud riduce ulteriormente l’apporto solare diretto, consentendo un ulteriore risparmio energetico mediante la limitazione della climatizzazione meccanica. Il fenomeno dell’evapotraspirazione associato alle aree verdi contribuisce ad ottimizzare il microclima intorno alla struttura.

USO INNOVATIVO DI METODOLOGIE BIM PER SUPERARE LE SFIDE DI PROGETTO
Gli aspetti più complessi della fase di progettazione:

• la complessità geometrica della struttura 
• il tempo necessario all’espletamento della commessa (30 giorni)
• il gruppo di progettazione composto da tre società geograficamente distanti

Gli aspettipiù complessi nella gestione della progettazione sono ascrivibili a due macro-categorie principali: la complessità geometrica della struttura con gli esigui spessori dei controsoffitti rispetto alla mole di impianti in essi ospitati ed il tempo necessario all’espletamento della commessa stimato in 30 giorni dalla stipula del contratto. Inoltre, il gruppo di progettazione è stato composto da tre società distinte e geograficamente distanti, che, ognuna per la propria disciplina di competenza, hanno avuto la necessità di operare in maniera sincrona nello sviluppo dei dati di progetto. Gli obiettivi sopra esposti sono stati ottemperati mediante l’adozione di metodi di progettazione BIM con approccio OpenBIM e sistemi di condivisioni dei file in Cloud per l’aggiornamento in tempo reale dei modelli di progetto. L’approccio OpenBIM, con codifica di condivisione IFC 2x3, si è reso indispensabile per via dell’eterogeneità del gruppo di progettazione: ognuno dei soggetti coinvolti ha operato usufruendo dei propri software BIM con formati nativi distinti e proprietari. Per lo sviluppo della dimensione BIM3D, sono stati generati modelli federati, ospitati in ambiente Cloud, da cui, attraverso distinti modelli locali, sono state costruite digitalmente le architetture di progetto, le strutture ed i sistemi impiantistici. La modellazione sincrona e le settimanali verifiche di incoerenza ed inconsistenza tra modelli hanno permesso di ottimizzare tutta la progettazione. Per il limitato tempo disponibile all’esecuzione della commessa, al fine di evitare ridondati attività di “re-modelling” delle informazioni di progetto, lo sviluppo in progetto delle dimensioni BIM4D – BIM5D – BIM7D è stato eseguito sulla base dei modelli realizzati e delle codifiche di scambio IFC. In questo modo, le verifiche in ambito termotecnico, energetico e strutturale sono state eseguite inviando il modello IFC verso software terze parti, rispondenti alla normativa italiana. Anche la fase di generazione di computo metrico, cronoprogramma e piani di manutenzione è stata ulteriormente agevolata dalla codifica IFC. Caricando i diversi modelli sul software BIM STR Vision CPM, sono state associate le quantità di progetto alla rispettive voci di prezzario e analisi, a seguito di una preliminare strutturazione della WBS. Le uniche parti del progetto non eseguite in BIM hanno riguardato l’esecuzionedei particolari costruttivi: per tanto alcune informazioni in fase di computo sono state dettagliate manualmente.

METRICHE QUANTITATIVE CHE CONSENTANO DI VERIFICARE I RISULTATI
Nell’ambito della progettazione BIM della nuova RSA, la Stazione Appaltante è stata considerata durante tutte le fasi della commessa un soggetto attivo al pari dei progettisti. La committenza e con essa gli organi territoriali competenti hanno verificato a scadenze regolari l’evoluzione dei modelli, intervenendo dove necessario per suggerire possibili adeguamenti. Al fine di ottimizzare la performance energetica dell’involucro edilizio la modellazione architettonica è stata eseguita sulla base di verifiche stratigrafiche eseguite in sincrono sul modello. La progettazione illuminotecnica è stata eseguita in funzione di opportune verifiche eseguite sul modello architettonico nativo, mediante il software ElumTools, garantendo la corretta distribuzione di illuminamento richiesta da normativa. Il modello strutturale, realizzato su swAllPlan e condiviso in IFC nel modello centrale federato, è stato verificato sull’applicativo Sismicad da cui sono estratti gli elaborati da normativa.I risultati della progettazione sono stati verificati e validati da un soggetto esterno alla SA, il quale ha eseguito opportune verifiche sui modelli (ClashDetection e Code Checking)

ASPETTI DI GESTIONE DELLA SOSTENIBILITÀ E RISULTATI RAGGIUNTI
Tra gli aspetti maggiormente rilevanti sulla sostenibilità del progetto, merita una doverosa puntualizzazione l’importanza dell’impatto economico del costruito e la capacità di simulare le performance energetiche attese. I diversi sistemi impiantistici, nell’insieme generatore-distribuzione-emissione-regolazione, divengono specifici modelli strutturati in grado di dialogare con tutte le entità digitali. Le clashdetection in fase di modellazione hanno consentito di ottimizzare le reti di distribuzione adattandone i percorsi in funzione delle strutture e delle opere edili. La capacità della specifica IFC 2x3 di trasportare senza ridondanze il contenuto fisico-geometrico dei modelli eseguiti, ha permesso di verificarne la validità termo-tecnica senza necessità di ricorrere ad una nuova modellazione su software destinatario. Poiché gli strumenti di progettazione BIM consentono una modellazione assistita delle singole parti di un sistema, definite preliminarmente le preferenze di instradamento per ogni rete di distribuzione impiantistica, è stato possibile ottenere l’esatta quantità dei pezzi speciali in opera. Tutto ciò, unito alla possibilità di quantificare economicamente ogni parte del modello, ha spinto il costo dell’opera finita verso valori economici irrimediabilmente prossimi al dato reale.

GRUPPO DI LAVORO
Progettazione architettonica e modello BIM Architettura: Welltech s.r.l.– Società Mandataria
Progettazione strutturale e modello BIM Strutture: ing.CarloTitton, ing.Michele Titton (ITS Engineering) - mandante
Progettazione impianti tecnologici e modello BIM MEP: ing.Andrea Ferrara, ing.Eva Feligioni (MUSA Progetti) –mandante
Coordinamento della progettazione BIM: ing. Andrea Ferrara, ing.Eva Feligioni (MUSA Progetti) – mandante