Sviluppi del Modello BIM: aumento di LOD, modellazione MEP e utilizzo della Realtà Aumentata per la manutenzione

L'articolo che segue è la sintesi dell'elaborato di Tesi di laurea magistrale in Ingegneria Edile discussa dall’autore nella sessione di luglio 2018 al Politecnico di Torino sotto la supervisione della Professoressa Anna Osello e dell’ingegner Matteo del Giudice. (ndr)

L’industria delle costruzioni sta attraversando un periodo di trasformazione legato all’innovazione tecnologica. L’obiettivo oggigiorno è quello di recepire dalla realtà sempre più dati per poi elaborarli ed utilizzarli per altri scopi. Nel campo dell’edilizia un ruolo fondamentale lo ricopre la metodologia di progettazione BIM (Building Information Modeling) grazie alla quale è possibile gestire tutti i dati e le informazioni relative ad un progetto. 

Il presente elaborato è il naturale proseguimento di quanto fatto durante il tirocinio presso la Regione Piemonte e tratta lo studio dei possibili sviluppi del modello BIM, in particolare è stato analizzato l’aumento del livello di dettaglio geometrico (LOG) sul modello strutturale, la modellazione dell’impianto elettrico e lo sviluppo di un’applicazione per la manutenzione che sfrutta le potenzialità della realtà aumentata.

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Figura 1: Centro Servizi

Il caso studio preso in esame è il centro servizi, un edificio satellite della nuova sede unica della Regione Piemonte. Il presente complesso, sito in zona Lingotto a Torino ospiterà tutti gli uffici della regione.

Il centro servizi, nella fattispecie, si sviluppa per 5 piani fuori terra, al piano terra vi sono una hall e un asilo nido. L’asilo nido si sviluppa per solo un piano in altezza mentre la hall presenta uno sviluppo di 2 piani fuori terra. Al 2° piano vi sono 2 sale conferenza e un auditorium al quale si può accedere anche dal 3° piano. A questo piano vi sono 2 ulteriori sale conferenze e la sala regia dell’auditorium. Al 4° ed ultimo piano vi sono i locali tecnici, una biblioteca e una caffetteria. 

Sia al 2° che al 3° piano vi è la possibilità di accedere al grattacielo mediante una passerella che collega i due corpi di fabbrica. L’edificio presenta una struttura totalmente in acciaio ad eccezione dei setti degli ascensori e delle scale i quali sono in calcestruzzo armato. I pavimenti sono costituti da una soletta in cemento armato gettato su una lamiera grecata e da finiture di vario tipo in base alla zona dell’edificio. Tutti gli impianti passano nei controsoffitti e arrivano ai vari livelli del centro servizi tramite i cavedi tecnici posti affianco agli ascensori.

Il primo aspetto analizzato è stato l’aumento di LOG sul modello strutturale. Secondo la normativa UNI 11337-4:2017 il LOD (Livello Di Dettaglio) è composto dal LOG (Livello Di dettaglio Geometrico) e dal LOI (Livello Di Informazioni). Sul modello strutturale è stato analizzato esclusivamente il LOG in quanto non si disponeva di informazioni adeguate per aumentare anche il LOI. È stato aumentato il LOG dal livello C al livello E. Per fare ciò sono stati modellati tutti i giunti del telaio strutturale in acciaio. Per modellarli è stato utilizzato un Plug-in di Revit chiamato Advance Steel. Grazie a questo Plug-in è stato possibile modellare, utilizzando numerosi parametri messi a disposizione dal programma, tutti i tipi di giunti. Una delle criticità riscontrate è stata l’impossibilità di estrapolare informazioni tramite gli abachi circa il numero di componenti costituenti i giunti. 

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Figura 2: Giunti Scale Antincendio – Software: Revit 2017

Infatti l’unica informazione che si è riuscita ad ottenere è stata la quantità di ogni tipologia di giunto presente nel modello. Per ovviare a questo problema è stato esportato il modello strutturale nel software Advance Steel. Tramite questo programma è stato possibile fare le distinte dei bulloni e dei piatti relativamente ai giunti ottenendo numerose informazioni quali, ad esempio, numero, tipo e dimensione dei bulloni presenti.

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 Figura 3: Estratto dalla distinta dei bulloni – Software: Advance Steel

Successivamente è stato modellato l’impianto elettrico. A differenza del modello strutturale dove ci si è soffermati di più sul dettaglio geometrico invece che sul livello di informazioni, durante la modellazione dell’impianto elettrico si è prestata più attenzione a quest’ultimo aspetto. Usando come traccia i file CAD forniti dalla regione, sono stati inseriti i vari elementi dell’impianto quali ad esempio luci, canaline elettriche, quadri elettrici ecc.. 

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 Figura 4: Schema logico circuito ed estratto dell’abaco dei circuiti elettrici

Una volta completata la modellazione geometrica, sono state collegate le luci ai circuiti elettrici e quest’ultimi ai relativi quadri elettrici come riportato negli schemi unifilari forniti. Ciò ha permesso di creare una gerarchizzazione dei componenti elettrici presenti all’interno del modello e di conseguenza un abaco dei circuiti elettrici suddiviso per quadro elettrico di appartenenza.

Infine è stata creata un’applicazione che sfrutta le potenzialità della realtà aumentata per agevolare le operazioni di manutenzione in sito. L’applicazione è stata creata utilizzando Unity3D come ambiente di programmazione e Apple ARKit come motore per la Realtà Aumentata. 

L’utilizzo dell’applicazione è molto semplice: basta allineare il modello BIM alla realtà facendo coincidere l’origine del primo con l’analogo punto del secondo. Una volta avvenuta la sovrapposizione tra modello e realtà, è possibile esplorare l’edificio visualizzando in tempo reale il modello BIM di ciò che si sta inquadrando con la fotocamera del tablet. Cliccando sui vari elementi impiantistici è possibile visualizzare le informazioni relative alle operazioni di manutenzione, la data dell’ultimo intervento effettuato e la sua scadenza.

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 Figura 5: Dati relativi alla manutenzione dei singoli elementi

I dati vengono in automatico trasmessi ad un database in cloud e, tramite la connessione tra questo e Revit tramite il Revit DB Link, è possibile importare tutti i dati relativi alla manutenzione all’interno del modello BIM di partenza.

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Questa applicazione trova altri utilizzi oltre a quella di facilitare le operazioni di manutenzione, poiché si possiedono tutte le informazioni di cui si ha bisogno all’interno di un’unica applicazione.  Ad esempio, grazie ad essa, è possibile vedere dove passano impianti nascosti che non sarebbero visibili senza fare delle ispezioni invasive. Infine quest’applicazione trova utilità anche durante le fasi di cantiere. Infatti è possibile vedere se i vari elementi dell’edificio sono stati realizzati nella posizione corretta coincidendo con il modello BIM o meno.

Raffaele Basile – raffaelebasil@gmail.com