Il BIM si confronta con lo strutturista, una interazione sempre più richiesta

Sempre più spesso l’ingegnere strutturista, addetto alle analisi e alla verifica di strutture, sia esse in acciaio, CA, legno, etc., viene chiamato a interagire con la filiera del progetto con strumenti digitali sempre più evoluti. Se fino a ieri era sufficiente ricevere dal progettista architettonico o dal Project Manager dei files in un formato.dxf, oggi è necessario allinearsi a standard più evoluti.
Molti softwares utilizzati dai progettisti architettonici, ma anche da coloro addetti all’impostazione strutturale del fabbricato, utilizzano strumenti software che non solo descrivono entità geometriche (punti e linee che rappresentano travi, colonne, pareti, etc., spesso rappresentati solo in 2D con piante e sezioni) ma anche oggetti (oggetto trave, colonna, sempre rappresentati nella loro posizione corretta nello spazio tridimensionale) ed informazioni (codice del profilo standard usato, tipo di materiale da costruzione, etc.). Si passa dal poter leggere un CAD a dover interpretare un BIM. L’aspettativa del Project Manager è quella che anche lo strutturista sia in grado di leggere le informazioni contenute del Building Information Model, e possa rispondere sullo stesso Modello con le sue correzioni, modifiche, integrazioni, in un cosiddetto “round trip”.
Tuttavia non sempre questo è possibile con gli strumenti di calcolo poiché gli schemi strutturali che l’analista ricava dai Modelli proposti dal Project Manager possono discostarsi di molto dal Modello BIM. Per ottenere un modello computazionale affidabile infatti, l’analista opera delle semplificazioni e schematizzazioni che portano a perdere la coincidenza topologica col Modello Informativo ricevuto.
Per comprendere questo problema, ed intravvederne soluzioni efficaci, vogliamo spiegare in sintesi i “passi” condotti dall’analista strutturale nell’elaborazione dei propri modelli, una metodologia che tutti gli strutturisti seguono ma forse senza sapere che le norme internazionali ne hanno efficacemente descritto le procedure denominate Verifica & Validazione (V&V). Proveremo quindi a “mappare” le procedure con quanto si sta diffondendo nel settore BIM, dove spesso l’interazione tra architetto e ingegnere è stata tracciata dal primo, a volte senza una reale consapevolezza di ciò che serve allo strutturista.
 
V&V: riferimenti normativi internazionali
NAFEMS, una istituzione in questo campo, ha pubblicato le sue prime Linee Guida nel 19921, le Procedure di Qualità nel 1999 standardizzando anche i primi “Benchmarks” (casi prova). Nel 2007 si è concluso un lungo lavoro del Comitato V&V10 di ASME2, iniziato con la tragedia dello Shuttle Columbia su incarico della NASA3, creando la propria Guida alla Verifica e Validazione nella meccanica computazionale. Il V&V10 di ASME ha offerto un metodo per affrontare il problema, consapevole che, prima ancora di Linee Guida che guidassero passo-passo gli ingegneri analisti, era necessario fissare i termini della questione definendo cos’è un processo di Modellazione e Simulazione e cosa si intende per Verifica e Validazione di un calcolo.
 
Modellazione e Analisi alla base della Simulazione
V&V10 definisce come Modellazione ed Analisi (M&A) le operazioni dell’ingegnere “analista” che si appresta ad eseguire un calcolo strutturale. Il documento chiede all’analista di riflettere, descrivere e giustificare le attività di M&A scomponendole in: elaborazione del Modello Concettuale, scelta e utilizzo del Modello Matematico, utilizzo dell’Algoritmo Numerico attraverso un Codice di Calcolo, scelta dei parametri fisici da inserire nel Codice di Calcolo, scelta di parametri di discretizzazione del modello. Queste attività conducono ad ottenere un Modello Computazionale.

L’obiettivo mediante operazioni di Modellazione ed Analisi (M&A) è quello di ottenere un modello di calcolo accurato, relativamente a quanto il Modello Computazionale rappresenti la realtà, ed affidabile, relativamente alla possibilità che i risultati del Modello Computazionale possano essere utilizzati per intraprendere decisioni progettuali.
Si riporta in figura 1 il tipico Flow Chart concettuale del M&S e in Tabella 1 un esempio.
 
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