L’approccio interdisciplinare BIM e la sostenibilità integrata: il progetto della scuola Guglielmo II di Monreale

L'articolo che segue è la sintesi dell'elaborato di Tesi discusso dagli autori nel corso del Master di II livello - BIM e Progettazione integrata sostenibile - a.a. 2017/2018 dell'Università degli Studi di Napoli "Federico II", coordinato dal Prof. Ing. Edoardo Cosenza. (ndr)

L’approccio interdisciplinare BIM e la sostenibilità integrata: la progettazione dell’Istituto Comprensivo “Guglielmo II” – Monreale (PA)

Nel presente lavoro viene illustrato un processo interdisciplinare-integrato implementato in ambiente BIM, per la nuova progettazione dell’Istituto Comprensivo Statale Guglielmo II di Monreale (PA). La proposta progettuale fonde in un unico complesso architettonico l’istituto, concentrando nella comunità scolastica un’istanza di rigenerazione urbana.

L’edificio risponde alle più efficaci declinazioni delle attuali teorie psicopedagogiche, gli spazi chiaramente identificati, si aprono consapevolmente al mondo esterno, verso il territorio. Il lotto interessa una superficie di limitate dimensioni (cfr. Tabella 1), dal complesso profilo plano-altimetrico, articolato su tre differenti livelli, già occupato da manufatti esistenti.  

Lo sviluppo del processo BIM: i documenti di riferimento

Il documento di riferimento per lo sviluppo del processo BIM, implementato ai fini del presente lavoro progettuale, è il Bim Project Execution Plan (BEP). All’interno di tale documento sono stati sviluppati specifici contenuti.
In particolare sono stati chiariti i riferimenti normativi impiegati:

• PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling;
• UNI 11337:2017– Gestione digitale dei processi informativi delle costruzioni.

Ancora sono stati adottati e trattati gli aspetti utili per l’intera gestione del processo informativo, quali gli obiettivi e le informazioni del progetto, gli usi BIM, la mappatura dei processi BIM sviluppati, i requisiti di modellazione imposti, l’ambiente di collaborazione per lo scambio delle informazioni tra i soggetti coinvolti, il controllo di qualità del modello, dei dati e delle informazioni, nonchè i fabbisogni tecnologici/infrastrutturali, la struttura del modello e gli elaborati progettuali oggetto di consegna.

L’impiego del software parametrico ad oggetti “Revit”, ha consentito la modellazione fedele della superficie topografica e delle sue preesistenze, nonché l’elaborazione di un “concept” che chiarisce univocamente l’organizzazione dell’intero complesso scolastico.

L’opera è stata concepita nel rispetto delle norme urbanistiche vigenti, delle norme in materia di eliminazione delle barriere architettoniche, nel rispetto dei requisiti igienico-sanitari, illuminotecnici e termo-igrometrici, nonché delle norme in materia di sicurezza antincendio e delle norme tecniche per le costruzioni.

Descrizione della proposta progettuale in ambiente BIM

L’edificio scolastico presenta una pianta irregolare ad “L”, di circa mq 1330, altezza netta interna pari a m 3,00 e altezza di colmo di m 13,50. L’ossatura portante in cemento armato, è costituita da un sistema a telaio misto equivalente a parete, l’involucro prevede l’impiego di muratura di mattoni faccia a vista. La palestra, di tipo B1, presenta una superficie di circa mq 693, con altezza di colmo di m 13,00 ed altezza netta interna di m 7,00. Essa ospita un campo di pallavolo di dimensioni mq 18,00 x 9,00 ed una tribuna di almeno 80 posti.

L’involucro policromatico costituito da un sistema a secco, ridisegna la struttura portante intelaiata in acciaio con copertura reticolare, conferendo maggiore ritmo e dinamicità all’insieme perfettamente regolare delle attrezzature sportive. L’edificio destinato alle attività ricreative e di ristoro, presenta una pianta regolare, di superficie pari a mq 290, altezza di colmo di m 9,00, ossatura portante in cemento armato.

Al fine di ottimizzare la gestione del processo informativo, l’opera morfologicamente e funzionalmente delineata è stata scomposta in quattro differenti “BIM Volume”:

1. corpo centrale (Central System),
2. ala Sud-Ovest (Wing System),
3. palestra (Gym System),
4. auditorium-mensa (Auditorium System).

Ciascun volume contiene al suo interno i modelli locali di disciplina (Architettura, Strutture, Impianti) e condivide con il modello centrale (Master Model), attraverso semplici “link”, le griglie e i livelli di riferimento, nonché il modello della superficie topografica e delle opere pre-esistenti. 

I dati e le informazioni sono organizzati per file e cartelle specifiche (BIM, CAD, Export, Families, Sheet File) e seguono la “naming convention” già proposta nel BS 1192: 2007. Il processo di modellazione parametrica sviluppato mediante l’utilizzo dei software di Authoring quali Revit, Midas GEN, Tekla, ha costituito l’occasione per approfondire tutti gli aspetti della progettazione architettonica, strutturale ed impiantistica.

Il quadro analitico dell’organismo scolastico, così definito nel suo complesso, ha strutturato ogni oggetto secondo una nomenclatura gerarchica, tesa ad evidenziare nel nome del Tipo” il produttore e il modello di riferimento, ovvero una sommaria descrizione che classificasse univocamente ogni elemento, favorendone la rintracciabilità, e l’ordinamento rigoroso. Sfruttando l’interoperabilità diretta tra i software della suite Autodesk, è stato possibile identificare le interferenze, esportando i modelli in ambiente Navisworks. 

Sono stati così previsti dei test di verifica, mirati alla valutazione della correttezza tecnica del progetto, ovvero del modello e di ogni suo dettaglio costruttivo, attraverso “clash detection” tra elementi della stessa disciplina ed elementi appartenenti a differenti discipline.

Le interferenze rilevate, in particolare tra modello impiantistico e modello strutturale, comunque fisiologiche nelle fasi inziali, sono state risolte entro un certo margine di tolleranza. Definiti compiutamente gli aspetti tecnici e costruttivi, si è proceduto alla pianificazione dei tempi del progetto (4D), attraverso l’applicativo Microsoft Project. Il diagramma di Gantt fornisce una rappresentazione intuitiva delle lavorazioni calendarizzate, in funzione della lista della attività da compiersi (WBS), della data di inizio lavori, della durata di ciascuna attività e della loro programmazione temporale.
L’utilizzo del software STR Vision CMP, ha consentito la virtualizzazione dell’opera e dei suoi elementi in funzione delle quantità e dei costi dei materiali impiegati (5D). In particolare, è stato redatto, in maniera speditiva, il computo metrico-estimativo delle strutture relative al corpo minore detto “WING”. Il modulo applicativo ha consentito la gestione intelligente del quantity take-off a partire dal modello IFC di progetto. Ancora, l’ausilio del software “Revit” nella “sesta dimensione (6D)”, ha reso possibile la modellazione dell’opera e dei suoi elementi in funzione della sostenibilità economica, ambientale ed energetica dell’intervento. Lo studio ha focalizzato l’attenzione sull’involucro edilizio, individuando per la parte opaca due possibili strategie di progettazione da porre a confronto, a parità di prestazioni termiche: l’una, ha previsto l’installazione di un sistema di facciata ventilata con pannelli in fibro-cemento faccia a vista (Hekim Ventilated Facade), l’altra l’installazione di un sistema di facciata con isolante in intercapedine e pannelli in fibro-cemento faccia a vista (HB Mixed Stone Facade).
L’analisi LCA così condotta, ha fornito uno strumento utile per la valutazione dei sistemi di chiusura perimetrali prefabbricati. Essa, basandosi su dati certificati dai produttori secondo il sistema dell’International EPD^®, ha considerato la sola fase di produzione A (from cradle to gate) dei sistemi di prodotto impiegati, includendo i soli moduli A1 - A3. La qualità tecnologica delle soluzioni prescelte è stata valutata mediante l’inserimento di parametri condivisi, descrittivi dell’impatto ambientale, dell’uso di risorse e della produzione di rifiuti, per ciascuna famiglia appositamente creata come file esterno tipo.rfa. Ciò ha consentito l’estrapolazione di abachi, riportanti dati ordinati e normalizzati (cfr. Tabella 2) mediante fattori di conversione calcolati per ogni singolo prodotto.

Titolo dell'elaborato di tesi: 
L’approccio interdisciplinare BIM e la sostenibilità integrata: la progettazione dell’Istituto Comprensivo “Guglielmo II” – Monreale (PA)

Autori: Mariarosaria Ariano, Ing.Salvatore De Martino, Ing. Matteo Di Meo
Relatori: prof. Ing. Edoardo Cosenza, prof. Ing. Domenico Asprone
Correlatore: dott. Ing. Antonio Salzano