Dalla modellazione bidimensionale alla modellazione parametrica

Nel campo della modellazione si è passati da un approccio bidimensionale alla modellazione tradizionale per poi introdurre l’innovativo concetto di parametricità. La modellazione parametrica amplia notevolmente i vantaggi della modellazione tradizionale.

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Ad oggi, il disegno bidimensionale è da considerarsi un metodo di lavoro obsoleto ed incompatibile con il concetto di BIM. La modellazione tradizionale è la pratica più diffusa nell’ambito quotidiano di lavoro all’interno di tutte le discipline (architettonica, strutturale, infrastrutturale, impiantistica, meccanica). 

Con l’evoluzione tecnologica dei software si è inserito anche il concetto di modellazione parametrica che affianca, completa e, in certi casi, sostituisce parzialmente o totalmente la modellazione tradizionale.

Il concetto di parametricità si basa sul fatto che gli elementi solidi sono governati e messi tra loro in relazione da parametri di tipo fisico, matematico e/o geometrico.

 

I vantaggi della modellazione parametrica

Concatenare tra di loro i parametri ed automatizzare i processi di modifica permette notevoli vantaggi:

1. Modellazioni veloci di elementi con geometria semplice o complessa riducendo al minimo (o completamente) l’intervento dell’operatore per operazioni di costruzioni (o ricostruzioni) manuali 

2. Modifiche veloci poiché agendo su un determinato parametro, se ne andranno a modificare altri a cascata. Riuscire a fare modifiche veloci e con estrema facilità garantisce di ottenere una visione immediata delle alternative di progetto

3. Sicurezza del dato inserito, considerando che vi è una programmazione a monte dell’elemento parametrico si è certi che l’inserimento sia sempre coerente con quanto previsto dalla funzionalità

4. Minimizzazione di errori dovuti ad operazioni ripetitive e manuali, svolte con metodo tradizionale dell’operatore che possono portare a distrazioni

Un ulteriore vantaggio incisivo è il fattore tempi/costi. La realizzazione e la consegna di un’opera viene chiesta oggi in tempistiche sempre più ridotte; queste si ripercuotono di conseguenza sul costo che il singolo professionista deve sostenere per poter soddisfare il proprio committente. Nella modellazione tradizionale, il metodo più consueto per ridurre le tempistiche di creazione dei modelli è aumentare il numero di risorse che lavorano sul singolo progetto con un conseguente aumento dei costi. Ricorrendo invece alla modellazione parametrica le tempistiche e le risorse assegnate ad una singola commessa si riducono, si garantiscono automatismi di rielaborazione in tempi stretti, si minimizza il rischio di errore.

 

La modellazione parametrica con software di BIM Authoring

Dal punto di vista operativo, esistono differenti tipologie di modellazione parametrica, ad esempio si può passare da software di BIM Authoring che includono direttamente librerie di elementi parametrici (nodi, armature, campiture, prodotti da commercio…) oppure ci si può appoggiare a software di modellazione algoritmica (come ad esempio Grasshopper) che tramite una programmazione interna permettono la realizzazione di intere strutture e l’interazione tra varie discipline. Vi è la possibilità di interfacciarsi con la programmazione Open API che permette la scrittura di plugin o veri e propri programmi che si interfacciano con il proprio software di BIM Authoring.

Nel primo caso, sono direttamente i software a fornire strumenti parametrici che permettono all’utente di poter automatizzare la creazione e la modifica degli elementi. Le potenzialità della parametrizzazione all’interno dei software di BIM Authoring sono differenti in base ai software utilizzati.

Se prendiamo, per esempio, l’ambito strutturale, è indubbiamente vantaggioso possedere una libreria di nodi o di armature che permettano una veloce modellazione e, tramite una finestra di interfaccia grafica, un settaggio intuitivo ed eventuali modifiche veloci e di facile gestione.

Logicamente gli automatismi non sono legati ai soli nodi ed armature ma possono essere di carattere più ampio, come ad esempio la creazione di capriate, di semplici capannoni, di tralicci, di elementi scala, parapetti, ecc..

Questi automatismi permettono inoltre di rispecchiare determinate caratteristiche (ad esempio normative o input provenienti da verifiche strutturali) e di modificare il comportamento automaticamente sulla base delle modifiche alla struttura o ai carichi agenti sulla struttura.

Sfruttando questo tipo di modellazione, sarà l’operatore a regolare quali parametri inserire e sarà invece il software a modellare e modificare automaticamente gli elementi.

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Il concetto di parametricità con la modellazione algoritmica

Differente da quella sopra indicata è la modellazione algoritmica che deve essere effettuata tramite software dedicati come, ad esempio, Grasshopper. Questa tipologia di modellazione consente di generare forme tridimensionali mediante algoritmi che descrivono matematicamente e geometricamente i vari elementi.

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I modelli creati con la modellazione parametrica algoritmica sono sistemi completamente dinamici e modificabili in tempo reale, grazie alla variazione dei parametri definiti che, a cascata, modificano tutti gli altri parametri collegati.

Sfruttando questa potenzialità è possibile realizzare qualsiasi tipo di modellazione con notevole semplicità e realizzare elementi geometricamente complessi. Inoltre, le modifiche sono immediate e sicure poiché rispecchiano le regole matematiche/geometriche assegnate alla programmazione.

Se pensiamo ad esempio che il trend architettonico delle strutture negli ultimi anni presenta strutture sempre meno regolari e sempre più dotate di spazialità, comprendiamo immediatamente che la modellazione di elementi curvi, parabole, clotoidi deve trovare parametricità al fine di poter rendere agile le operazioni fatte dai tecnici.

Modellare queste tipologie di strutture con metodologia tradizionale richiede notevole manualità ed ampia conoscenza degli strumenti da parte degli operatori e, in ogni caso, l’esito finale potrebbe risultare impreciso e presentare errori di modellazione. Sfruttando la modellazione algoritmica è possibile inserire delle regole che permettono alla struttura di modellarsi autonomamente in base a regole matematiche/geometriche e di adattarsi alle necessità del progettista che può modificare geometrie liberamente senza essere vincolato. È infatti sufficiente modificare l’algoritmo per poter assorbire parzialmente o totalmente i cambiamenti ed il modello si aggiornerà automaticamente.

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La sinergia tra Tekla StructuresGrasshopper permette di progettare qualsiasi tipo di struttura portando il grado di controllo sulla modellazione ad un livello nettamente più avanzato in termini di efficienza, qualità e produttività.

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La modellazione parametrica applicata in ambito infrastrutturale

Nei casi di modellazione di elementi strutturali in ambito infrastrutturale (gallerie e ponti), l’utilizzo della modellazione parametrica algoritmica permette di collegare velocemente l’opera al tracciato stradale definendo quindi la geometria nello spazio.

Certamente in fase di progettazione è facile che vi siano modifiche all’asse stradale/ferroviario, queste portano a notevoli correzioni dell’opera anche se la modifica all’asse è di piccole entità ma si ripercuote su tutta la progettazione strutturale. Vincolando l’opera all’asse stradale abbiamo pieno controllo e sicurezza delle modifiche. 

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Esigenze parametriche: quale software usare?

Ricapitolando, per poter accedere alla modellazione algoritmica è richiesto un ulteriore software oltre a quello di BIM Authoring e la conoscenza di ambiti differenti rispetto a quelli a cui può essere abituato un comune operatore.

Se invece il software di BIM Authoring non garantisce le potenzialità di modellazione parametrica adatte al proprio lavoro, è possibile pensare anche di creare (o far creare) tramite le Open Api alcuni tool personalizzati che vanno a colmare le lacune del software. È impensabile, infatti, che un software possa coprire tutte le esigenze parametriche di ogni utente nel mondo, va quindi considerato di caso in caso se è vantaggioso creare un proprio elemento personalizzato perché questo genera vantaggi nel tempo oppure se per la singola casistica il parametro di ripetitività (nella stessa commessa e/o nelle commesse future) non è applicabile e quindi è sufficiente modellare in modo tradizionale l’elemento.

Investire su una modellazione parametrica risulta essenziale per poter aumentare la propria competitività sul mercato poiché ridurre le tempistiche vuol dire ridurre i costi ed aprire il proprio business ad altre opportunità. 

La modellazione parametrica non si pone in sostituzione a quella tradizionale ma si affianca andando a completare le potenzialità in mano ai vari operatori. È sempre necessario conoscere a fondo le potenzialità del proprio software e valutare di caso in caso quale sia la strada migliore da intraprendere per poter sviluppare le varie commesse.

 

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