La digitalizzazione nel settore ospedaliero: un esempio pratico di progetto integrato in BIM

Viene qui presentato il progetto di un nuovo padiglione dell’Ospedale di Cisanello, facente parte dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana. Rientra nella progettazione una passerella pedonale soprelevata di collegamento con il Padiglione adiacente.

Il progetto esecutivo, sviluppato a partire da una progettazione preliminare prodotta dalla committenza, viene interamente eseguito con metodologia BIM, ad un livello di dettaglio LOD 400 sia per l’architettonico che per lo strutturale e l’impiantistico.

Si tratta quindi di una progettazione integrata che la società Archimede ha sviluppato al proprio interno, pervenendo ad un modello tridimensionale parametrizzato, dotato di tutte le informazioni utili all’appalto. Tale modello costituisce la base da cui partire per produrre successivamente il modello as-built, a valle dell’esecuzione, e per innescare un processo di manutenzione programmata dell’intero corpo.

L’intervento in oggetto è finalizzato alla realizzazione di spazi con funzioni ambulatoriali e di un piano fondi per la distribuzione giornaliera dei farmaci ai vari padiglioni.

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Modellazione BIM: vista 3D del nuovo padiglione ospedaliero

Oltre a tali specifiche finalità, accorre aggiungerne altre due, consistenti la prima nella creazione di un sistema di collegamento sopraelevato destinato sia al personale, sia all’utenza, la seconda nel completamento del cunicolo tecnologico-impiantistico dell’ospedale, che corre nel sottosuolo. Il collegamento sopraelevato, al primo piano, è completato mediante la realizzazione una passerella in acciaio, a superfici vetrate, che scavalca il piano strada.

Edificio e passerella mettono quindi in comunicazione diversi padiglioni, ove si trovano le degenze dei Reparti di Pneumologia, di Terapia Intensiva e il Blocco Operatorio del Dipartimento Cardiotoracico.

Non vengono qui descritte le opere di sistemazione dell’area, consistenti in una palificata perimetrale, oggetto di intervento separato.

Nella progettazione, nelle scelte di tipo costruttivo e tecnologico si è privilegiato l’utilizzo di risorse rinnovabili e non inquinanti.

Attività propedeutiche alla progettazione: il rilievo digitale dell'area di intervento

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Il primo passo compiuto nell’avvio della progettazione è consistito in un rilievo, eseguito mediante volo con drone, finalizzato ad inquadrare con geo-referenziazione l’area di intervento e le interferenze con gli edifici limitrofi. Il rilievo è stato controllato e integrato con l’ausilio di sistemi di rilievo tradizionali.

L’elaborazione della nuvola di punti, mediante l’utilizzo di software dedicati, ha consentito la rappresentazione tridimensionale dell’insieme. 

Il rilievo ha costituito la base georeferenziata sulla quale è stato sviluppato il progetto utilizzando la Metodologia BIM.

Nell'immagine di destra, la nuvola di punti ottenuta dal rilievo con Drone

Caratteristiche del nuovo padiglione dell’Ospedale di Cisanello

L’edificio si articola su tre livelli: piano interrato (circa 280 m2), piano terra e piano primo (circa 230 m2 ciascuno). 

La copertura a falda, che si sviluppa lungo l’intero edificio e lungo il collegamento aereo, viene intervallata da un tratto piano in corrispondenza del volume contenente il vano scala e il montalettighe e in sommità ai due montacarichi.

Il piano terra e il piano primo sono caratterizzati dal medesimo layout distributivo dei locali, con la sola eccezione del collegamento aereo, che sbarca a livello del piano primo.

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Planimetrie dei piani: in colorazione verde i percorsi sanitari, in azzurro gli studi medici, in giallo i servizi igienici, in rosa i depositi, in viola i locali impiantistici

L’inserimento del nuovo corpo sul sedime dell’ospedale è illustrato dalle immagini seguenti:

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Inserimento del nuovo corpo nel contesto (prima e dopo)

Composizione strutturale e architettura dell’edificio

Si tratta di una struttura intelaiata, irrigidita da setti, fondata su di una platea di spessore costante di 60 cm. 

La scelta della platea quale sistema fondazionale dell’edificio è dettata dalle modeste caratteristiche del terreno di fondazione, costituito da strati sabbioso-argillosi poco addensati, fino ad una profondità di 12 m circa e le cui caratteristiche vanno lievemente migliorando negli strati più bassi.

La passerella ha una estremità fondata sulla platea stessa e l’altra estremità, in adiacenza all’edificio esistente, fondata su pali. 

Nel calcolo per la verifica delle fondazioni il terreno è modellato come suolo elasticamente cedevole.

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Modellazione per il calcolo strutturale

Il modello strutturale ad elementi finiti corrisponde al modello BIM. Per una più compiuta analisi è stata inoltre elaborata una modellazione specifica con un programma di calcolo strutturale.

Il nuovo corpo viene collegato all’Edificio n.13 mediante una passerella costituita da telai in acciaio HE200B, collegati tra loro con traversi.

Dal punto di vista del comportamento strutturale, la passerella è mantenuta indipendente dall’Edificio n.13, mediante la realizzazione di un adeguato giunto sismico. Per limitarne gli spostamenti alle azioni orizzontali, in direzione longitudinale (lungo l’asse principale della passerella) essa è collegata al nuovo Edificio “Ponte”.

Per quanto riguarda gli aspetti architettonici, si sono mantenute le caratteristiche ricorrenti negli edifici limitrofi.

L’immagine di figura 8 rappresenta le opere in elevazione delimitate dalle palificate che delimitano l’area su cui si innesta il nuovo edificio.

Approccio BIM nello sviluppo del progetto

L’approccio BIM nello sviluppo del progetto ha costituito un efficace strumento per l’individuazione di una soluzione integrata, tale da soddisfare gli aspetti medico-organizzativi e quelli funzionali.

Gli ingressi pubblici, collocati al piano terreno, uno all’estremità nord dell’edificio e due nei prospetti principali, sono destinati agli utenti dei servizi ospedalieri su base quotidiana e ai visitatori. 

L’ingresso posto all’estremità nord dell’edificio immette direttamente nel volume contenente il vano scale e il montalettighe. Tale ingresso permette di raggiungere, attraverso la passerella posta al primo piano, le degenze dell’edificio 13, gli studi medici realizzati ex novo in tale corpo e il restante blocco ospedaliero dove sono ubicate le principali funzioni della struttura ospedaliera (cardiologie, blocco operatorio).

Le immagini di simulazione hanno permesso di verificare come le scelte operate nelle forme e nelle soluzioni dei dettagli architettonici consentano di conseguire armonia tipologica e cromatica tra nuovo ed esistente.

Modellazione MEP delle opere impiantistiche

L’utilizzo del software di modellazione BIM ha consentito la progettazione integrata dei numerosi impianti presenti, in particolare alla luce delle interazioni con l’impiantistica dei padiglioni adiacenti.

L’edifico è dotato degli impianti tecnologici normalmente previsti, progettati secondo criteri di massima disponibilità ed efficienza. Nel seguito vengono presentati gli impianti maggiormente significativi.

Impianto di termoventilazione e condizionamento

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La scelta è caduta sulla soluzione mista, formata da un impianto di ventilazione progettato in modo da garantire i ricambi orari richiesti dalla committenza in numero di 3, alle temperature di progetto, completato da un impianto di condizionamento che fornisce l’equivalente delle dispersioni termiche, positive o negative, costituito da ventilconvettori a 4 tubi: questa soluzione consente il massimo confort per ogni tipo di locale e di stagione.

Per contenere sia i costi di realizzazione sia quelli di gestione, è stata preliminarmente definita, mediante software avanzati, coordinati con le informazioni del modello, la scelta dei volumi da condizionare, garantendo condizioni accettabili per i volumi limitrofi non condizionati.

Nell'immagine di destra, Modellazione BIM: impianto di termoventilazione

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