La progettazione BIM nel progetto dell’Istituto Comprensivo “Nino Cortese” di Casoria, Napoli

Francesca De Maria - Ingegnere Gennaro Normino - Ingegnere Giuseppe Papa - Ingegnere Claudia Zambrano - Ingegnere 11/09/2018 2212

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)


Inquadramento della proposta progettuale in BIM dell'Istituto Comprensivo "Nino Cortese"

Il progetto presentato riguarda una delle aree oggetto del concorso di idee "Scuole Innovative" indetto dal MIUR nel 2016: si tratta di due lotti messi a disposizione per il nuovo Istituto Comprensivo “Nino Cortese”, nel Comune di Casoria, in Provincia di Napoli. L’intervento prevede la demolizione della scuola esistente e la realizzazione di una cittadella scolastica ad alto contenuto tecnologico per attività scolastiche, rivolte a 615 alunni, ed extrascolastiche, quali laboratori, biblioteca, auditorium e palestra.

Impostazioni progettuali in ambiente BIM

Al fine di garantire il coordinamento e la collaborazione in fase di progettazione tra le varie discipline, nonché una maggiore efficienza operativa, il modello del progetto è stato suddiviso mediante link: dal modello Master contenente griglie e livelli architettonici di riferimento, sono stati creati due sub-modelli relativi ai due lotti (Modello master lotto 1, Modello master lotto 2), linkati a loro volta a tre modelli, uno per ogni disciplina (architettura, strutture, impianti), tutti accomunati dallo stesso sistema di coordinate condivise.

BIM Execution PlanE’ stato quindi redatto un BIM Execution Plan, strutturato seguendo lo standard della Penn State University (BIM Project Execution Planning Guide, Version 2.0) e contenente principalmente aspetti riguardanti: panoramica del Project Execution Plan; informazioni sul progetto; obiettivi del progetto/Usi BIM (Figura 1); ruoli organizzativi/staffing; mappatura dei processi BIM; flussi di scambio informativo del BIM; procedure di collaborazione; controllo di qualità; fabbisogni tecnologici/infrastruttura; struttura del modello; consegne progettuali.

Il progetto architettonico, strutturale e impiantistico 

La progettazione architettonica ha riguardato tutti e quattro i corpi di fabbrica progettati ed è stata realizzata in relazione alle dotazioni minime superficiali previste dal DM del 19/12/1975 e in osservanza delle indicazioni urbanistiche locali.

La modellazione architettonica è avvenuta interamente utilizzando il software Revit di Autodesk: una volta definite le superfici necessarie, si è proceduto, partendo dai volumi delineati nel modello master, georeferenziato, allo studio del soleggiamento, utile ad individuare la collocazione migliore degli ambienti scolastici.
Gli organismi architettonici sono stati modellati utilizzando famiglie di sistema, famiglie fornite dai produttori o famiglie di nuova creazione.
Per lo studio degli spazi in relazione agli arredi, sono stati realizzati degli ulteriori modelli linkati a quelli architettonici.
Dai modelli 3D sono stati estrapolati elaborati 2D (piante, sezioni, prospetti) e viste, interne ed esterne (fig.2), che permettessero di capire la percezione dello spazio.

Modellazione architettonica in bim

Il complesso scolastico nasce come un percorso che conduce dal lotto 2 di ingresso, caratterizzato principalmente dalle funzioni extrascolastiche, al lotto 1, adibito esclusivamente alle funzioni scolastiche per i più piccoli. Tutti gli edifici sono legati, oltre dal tema del percorso, dai colori rosso, giallo e azzurro, usati per differenziare le funzioni sia in pianta sia in elevazione e per rendere i luoghi di studio maggiormente accattivanti per i fruitori finali. 

La progettazione strutturale ha interessato principalmente i fabbricati del lotto 1 ed in particolare la scuola primaria, la mensa e gli uffici. L’insieme presenta caratteristiche geometriche articolate, si è quindi previsto di suddividerlo in due corpi di fabbrica, articolati su due livelli, indipendenti e separati da un giunto strutturale: la scuola primaria (Struttura 1), con struttura intelaiata in cemento armato e solaio gettato in opera, e il blocco mensa/uffici (Struttura 2) con struttura in acciaio intelaiata (tipo MRF) con travatura reticolare in copertura di tipo Prat e solaio semi-prefabbricato del tipo Slim Floor.
Partendo dal predimensionamento in relazione al modello strutturale creato in Revit, completo di caratteristiche geometriche e meccaniche, è stato possibile individuare alcune incoerenze con il progetto architettonico, impercettibili con gli strumenti tradizionali.
Una volta implementato il modello, è stata realizzata l’analisi strutturale, trasferendolo dalla piattaforma BIM Revit al software di calcolo Midas Gen attraverso il plug-in “Midas link for Revit Structures”.  A seguito del dimensionamento strutturale e della definizione delle armature longitudinali e trasversali, il modello è stato esportato in Tekla Structures mediante il formato IFC, in modo da modellare i dettagli costruttivi e ottenere gli elaborati grafici di progetto (Figura 3).

Modellazione strutturale in BIM

A partire dal modello architettonico (comprendente stratigrafie, elementi trasparenti, muri esterni), georeferenziato, ed in base alle caratteristiche climatiche del sito è stato effettuato il progetto dell’impianto meccanico ed elettrico dell’edificio relativo alla scuola primaria e alla mensa. Sono state ottenute informazioni relative alle richieste energetiche dell’edificio, come i carichi termici, in relazione alla destinazione d’uso e alla pianificazione di utilizzo dell’edificio. In seguito è stato scelto e modellato un impianto misto aeraulico – idronico, per i cui condotti il dimensionamento è avvenuto interamente in Revit, imponendo una velocità costante per l’aria nelle tubazioni.

Analisi delle interferenze - Per l’analisi delle interferenze è stato utilizzato il software della AutodeskNavisworks Manage, che permette di analizzare sia i modelli singoli che “a coppia”. Pertanto, l’analisi, con relativi report, è stata svolta sui modelli:

  • Architettonico - Architettonico;
  • Architettonico - Strutturale;
  • Architettonico - Idronico;
  • Architettonico - MEP; Idronico - MEP;
  • Idronico - Strutturale. 

BIM 4D- Il modello comprende anche la gestione dei tempi (4D secondo la UNI 11337) della commessa, ottenuta integrando il cronoprogramma con il modello, al fine di ottenere un video dimostrativo del processo di costruzione dell’opera.
L’interfaccia utilizzata è stato il parametro WBS (Work Breakdown Structure) relativo alla singola categoria di lavorazione, che ha permesso di legare gli elementi presenti nel modello realizzato in Revit con le attività del cronoprogramma realizzato in Project: in Navisworks sono stati assegnati i tempi per ogni singola lavorazione e sono state inserite le attività in sequenza e/o in contemporanea. 

BIM 5D – La computazione ha riguardato le categorie relative a: strutture, impianti, architettura e demolizioni. Il collegamento tra computo metrico estimativo, elenco prezzi e modello è avvenuto grazie all’importazione dei modelli locali nel software STR Vision CPM, utilizzando come formato di interscambio l’IFC 2x3 Coordination View. Il modello è stato quindi utilizzato per il Quantity Take off, creando anche apposite regole relative ai singoli oggetti parametrici, sfruttandone il Loi (level of information), in modo da individuare quale articolo di elenco prezzi fosse più idoneo allo specifico elemento.
È stato quindi attivato un “link” a 3 dipendenze tra l’oggetto parametrico, le misure e l’applicazione di un prezzo (ricavato dai prezzari e/o analisi prezzi). 

BIM 6D - Analisi LCA - Per la scuola progettata si è proceduto con un’analisi LCA, secondo la norma ISO 14040 -14044:2006, volta a quantificare e confrontare gli impatti (Figura 4) di due soluzioni progettuali diverse per gli infissi, ognuno dotato di certificazione EPD:

  • Infissi scorrevoli in alluminio (Fresia)
  • Infissi scorrevoli in PVC (Firat)

con unità funzionale pari alla superficie utile e confini del sistema comprendenti, secondo la EN 15804:2012, le fasi di vita A1 (Materie prime), A2 (Trasporti), A3 (Produzione).

BIM 6D analisi LCA

Conclusioni

La possibilità di introdurre variazioni e correzioni consentite dalla metodologia BIM ha condotto ad una scelta ottimizzata dei materiali e dei componenti, in relazione anche alla sostenibilità ambientale, con relativo computo metrico, e con elevata resa grafica di piante e sezioni, valutazione dei componenti architettonici strutturali e degli impianti, con simulazione allo scopo di visualizzare interferenze che diversamente si sarebbero potute vedere solamente in fase di cantiere, portando a tempi e costi aggiuntivi. 


Titolo dell'elaborato di tesi: 
La progettazione BIM nel progetto dell’Istituto Comprensivo “Nino Cortese” di Casoria (NA)

Autori: Ing. Francesca De Maria, Ing. Gennaro Normino, Ing. Giuseppe Papa, Ing. Claudia Zambrano
Relatori: prof. Ing. Edoardo Cosenza, prof. Ing. Domenico Asprone
Correlatore: dott. Ing. Antonio Salzano