Progettare un'infrastruttura in poco tempo grazie al Digital Twin: il caso del nuovo Ponte di Genova

Italferr ha sfruttato le potenzialità del gemello digitale (Digital Twin) per ottimizzare i flussi di lavoro e migliorare l'accuratezza nella progettazione del nuovo Ponte sul Polcevera di Genova. Le applicazioni Bentley hanno contribuito ad automatizzare i processi e a semplificare la collaborazione, consentendo di soddisfare le scadenze serrate.

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Ponte di Genova: la metodologia BIM di Bentley per ri-progettare un'importante infrastruttura

Italferr S.p.A., società del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane, progetta, costruisce e supervisiona i lavori di progetti infrastrutturali su larga scala, in tutto il mondo. Sulla base degli oltre 30 anni di esperienza che Italferr ha nel settore, il consorzio Pergenova ha scelto l'organizzazione per progettare un'infrastruttura in sostituzione del Ponte Morandi di Genova, sul fiume Polcevera. Il ponte è parte di un'importante rete stradale che collega l'Italia alla Francia e costituisce il punto di accesso principale all'adiacente aeroporto.

Il 14 agosto 2018 una sezione di 210 metri del Ponte Morandi è improvvisamente crollata, trascinando con sé auto e lastre di cemento e precipitando su appartamenti, fabbriche, strade e linee ferroviarie sottostanti. Sebbene la causa del crollo non sia mai stata ufficialmente determinata, di fatto la corrosione aveva compromesso la struttura del ponte e i previsti lavori di ristrutturazione sarebbero dovuti iniziare alcune settimane dopo il crollo. La parta restante del ponte è stata demolita mesi dopo.

Il crollo aveva causato la chiusura di tre linee ferroviarie e ha aggiunto 120 chilometri al trasporto su strada. Di conseguenza, la ricostruzione del ponte in tempi rapidi era fondamentale per la salute culturale ed economica a lungo termine della città, e la ricostruzione avrebbbe dovuto procedere contemporaneamente all'avanzamento dei lavori di progettazione.

Il 3 agosto 2020 si è svolta la cerimonia di inaugurazione del Ponte San Giorgio, il nuovo viadotto sul Polcevera a Genova.

Un progetto caratterizzato da una pianificazione complessa con tempistiche serrate

Italferr doveva affrontare la sfida di completare il progetto da 202 milioni di euro in soli tre mesi, una tempistica estremamente stringente per un progetto di tale portata e complessità. Doveva inoltre realizzare un design semplice, pur dovendo integrare i nuovi standard di sicurezza richiesti in Italia relativamente alla sezione trasversale del ponte e ai raggi di curvatura delle giunzioni e degli accessi. Infine, il team di progetto avrebbe dovuto progettare e costruire il ponte sfruttando lo stesso ingombro di quello precedente, con pilastri di cemento armato posizionati da 50 a 100 metri di distanza l'uno dall'altro. Progettare un nuovo ponte con nuove fondamenta avrebbe richiesto troppo tempo. Ogni pilastro doveva contenere una sezione trasversale continua, per tutta l'altezza.

Un consorzio di funzionari locali ha stabilito che il ponte doveva integrare una trave continua della lunghezza di 1,067 metri, con 14 campate in acciaio e cemento armato da 50 metri e tre da 100 metri. Il ponte avrebbe incluso altri elementi in acciaio e cemento armato, tra cui una campata di 41 metri in direzione della banchina ovest, una di 26 metri in direzione della banchina est e una rampa di 110 metri con tre campate collegate alla struttura del ponte. In tutta la struttura, sarebbero stati integrati diversi elementi tecnologici, tra cui alcuni deumidificatori e un impianto di energia solare, nell'intento di migliorare l'estetica del ponte, garantire la sicurezza del traffico stradale, migliorare l'efficienza energetica e ottimizzare la durabilità della struttura.

Ottimizzazione dei processi in un ambiente di digital twin

Per garantire l'accuratezza del progetto e rispettare le pressanti tempistiche, Italferr ha utilizzato la metodologia BIM di Bentley per creare un digital twin del viadotto, semplificando i flussi di lavoro durante la fase di progettazione.

"Mentre stavamo completando il progetto, il team di costruzione stava già iniziando le operazioni di demolizione e la costruzione dei piloni per le fondamenta", ha affermato Stefano Casula, ingegnere strutturale ed esperto BIM di Italferr. "Dovevamo individuare qualsiasi errore e interferenza nel più breve tempo possibile". Per raggiungere questo obiettivo, Italferr ha incorporato nel modello informazioni dettagliate utili per la costruzione e la gestione, in quanto, dopo la fase di progettazione, avrebbe avuto poco tempo a disposizione per apportare modifiche sostanziali. L'organizzazione ha inoltre creato un ambiente aperto e interconnesso di dati, basato su ProjectWise, per favorire la collaborazione tra i team multidisciplinari e garantire un'unica fonte di dati attendibili

Utilizzando MicroStation, OpenRoads e OpenBuildings Designer, il team ha progettato l'intera infrastruttura sfruttando il modello digitale 3D e importato i rilievi LiDAR eseguiti sul terreno mediante il software Descartes. Questo processo ha consentito di ottenere un progetto di qualità superiore rispetto a quello prodotto con le tradizionali mappe 2D. Le applicazioni Bentley hanno inoltre consentito a Italferr di definire standard, modelli e criteri di base per creare un digital twin e un modello di informazioni 3D unificato che costituisse la base per la progettazione, la costruzione e la gestione. In tal modo è stato possibile evitare di modificare il modello per adattarlo ad ogni fase di sviluppo e ottenere un risparmio in termini di tempi e costi.

Per visualizzare il terreno e le strutture in acciaio e cemento armato, nonché i sistemi meccanici ed elettrici, Italferr ha creato un modello 3D che poteva essere costantemente aggiornato con le modifiche progettuali. Il team di progetto ha sfruttato la modellazione parametrica dei singoli componenti per produrre un modello di informazioni che avrebbe consentito di assemblare i componenti con estrema precisione.

"In questo progetto la metodologia BIM adotta l'approccio digital twin. La visibilità e il livello di dettaglio ci hanno permesso di cambiare il modo in cui ci occupiamo della progettazione e della gestione delle opere infrastrutturali".
Daniela Aprea, BIM Manager, Italferr S.p.A.

Tempistiche ridotte grazie all'automazione

Utilizzando SYNCHRO, il team ha generato gli script 4D per ottimizzare e automatizzare i processi che prima venivano eseguiti manualmente. Il modello informativo automatizzato ha inoltre consentito a Italferr di effettuare controlli dimensionali e geometrici, che hanno determinato il corretto posizionamento dei componenti e aggiunto valore alla gestione delle interferenze, riducendo i tempi di progettazione.

OpenBuildings Designer ha aiutato il team di progetto a determinare in che modo compensare le variazioni di altezza durante la progettazione dei diaframmi sul ponte di metallo. Queste variazioni erano il risultato della rotazione trasversale della piattaforma. Dettagliando tutte le strutture metalliche con OpenBuildings Designer, OpenRoads e MicroStation e creando degli script che consentivano di posizionare automaticamente diversi elementi, Italferr ha potuto valutare diverse soluzioni, in minor tempo.

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Collaborazione multidisciplinare senza conflitti

Data la sua complessità, il progetto richiedeva l'input dell'intero team multidisciplinare, il cui contributo si è tradotto in un progetto che incorporava 34 modelli separati. Lavorando in tempi stretti, Italferr doveva riconciliare rapidamente tutte le contraddizioni presenti nei modelli, utilizzando Navigator per rilevare e risolvere le interferenze nel corso delle operazioni. Questo procedimento ha consentito ai progettisti di rilevare i problemi prima della fase di costruzione, con un conseguente risparmio su tempi e costi.

Per accelerare ulteriormente la fase di costruzione, Italferr ha utilizzato LumenRT per visualizzare il processo e determinare con precisione i volumi e le quantità di materiali da costruzione richiesti, consentendo al team di prevedere i costi in modo più accurato. Analogamente, le simulazioni di costruzione, basate sul tempo, eseguite tramite SYNCHRO Pro, hanno aiutato il team a visualizzare, analizzare, modificare e monitorare l'intero processo, dalla costruzione fino alla messa in opera. Inoltre, la visualizzazione della fase progettuale, tramite le applicazioni Bentley, ha permesso al team di progetto di comunicare facilmente con gli sviluppatori, le parti interessate e il pubblico, semplificando il processo decisionale e l'approvazione del progetto stesso.

Miglioramento dei progetti in tempi ristretti sfruttando il BIM

Sfruttando il BIM e creando un flusso di lavoro digitale mediante le applicazioni Bentley, Italferr è riuscita a ottenere una visualizzazione ottimale del progetto, con un livello di qualità e velocità molto più elevato rispetto ai tradizionali progetti 2D.

Utilizzando le soluzioni BIM di Bentley su OpenBuildings Designer, OpenRoads e ProjectWise, Italferr ha ridotto i costi di progettazione e migliorato il processo decisionale, ottenendo inoltre una maggiore accuratezza e una comunicazione multidisciplinare ottimizzata. In virtù di questo, l'organizzazione è riuscita a ridurre gli incidenti nel sistema e a integrare i nuovi standard di sicurezza, pur rispettando le tempistiche del progetto che prevedevano la messa in opera a giugno 2020. Grazie al lavoro di Italferr con la visualizzazione 4D, il ponte completato aumenterà il flusso di beni e servizi in entrata e in uscita da Genova rispetto al progetto precedente. Nonostante il crollo abbia causato quasi due anni di dissesto economico, l'opera di Italferr non solo ripristina l'importante via di transito, ma mette la città in condizione di continuare a crescere culturalmente ed economicamente.

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Nuovo ponte sul Polcevera - Sintesi del progetto

Organizzazione: Italferr S.p.A.

Soluzione: Ponti

Località: Genova, Italia

Prodotti utilizzati: Descartes, gINT, iModel.js, LumenRT, MicroStation, Navigator, OpenBuildings Designer, OpenRoads, ProjectWise, SYNCHRO

Obiettivo del progetto:

  • Ripristinare rapidamente un collegamento di trasporto di importanza vitale a Genova, in Italia.
  • Integrare nuovi standard e tecnologie di sicurezza per la progettazione del ponte.

In breve:

  • Nel 2018, una sezione di 210 metri del Ponte Morandi, lungo 1.182 metri, è crollata provocando 43 vittime e l'interruzione della viabilità.
  • L'impegnativa e complessa riprogettazione è arrivata a coinvolgere 34 diversi modelli che dovevano essere combinati in un modello federato.
  • Italferr aveva bisogno di completare il progetto in soli tre mesi, questo ha portato il team a scegliere di implementare una metodologia BIM.

ROI

  • L'utilizzo della metodologia BIM ha migliorato il rilevamento delle interferenze, accelerato il lavoro di progettazione e creato un flusso di lavoro fluido e costante.
  • Il team ha utilizzato le applicazioni Bentley per creare modelli 3D rispettando i tempi ristretti e contestualmente è riuscita a ottimizzare la durabilità e l'efficienza energetica e a garantire la sicurezza del traffico stradale.
  • La visualizzazione 4D della fase di costruzione, ottenuta con SYNCHRO Pro, ha permesso ai progettisti di individuare in anticipo le criticità, determinando un processo di costruzione più rapido ed efficiente.

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