Il BIM per il construction management - Il caso studio della RSA Virgo Potens

L'articolo che segue è un estratto della tesi di Laurea Magistrale in Architettura per il Progetto Sostenibile, sviluppata al Politecnico di Torino e discussa nella sessione di luglio 2018, sotto la supervisione della professoressa Anna Osello e dell’ingegnere Matteo Del Giudice.

IL CASO STUDIO

Il complesso della Beata Vergine del Trompone èsituato nel comune di Moncrivello in provincia di Vercelli a circa 45 km da Torino. La storia di questo luogo ha radici lontane, essendo fondato a metà del XVI secolo, in seguito a un’apparizione mariana avvenuta nel 1559. La storia pluricentenaria del complesso vede la trasformazione dello stesso, tramite successive aggiunte e stratificazioni, riconoscibili nei vari macro-ambienti che lo compongono, costituiti da: il Santuario il quale risulta essere il nucleo originario del complesso ultimato nel 1595. In seguito il Convento che forma un chiostro composto dal lato est del santuario e dalla costruzione di 3 maniche su due piani destinate all’alloggio del corpo clericale, nel frattempo passato alla gestione dei Francescani, venne ultimato nel 1627. Infine la fabbrica tardo ottocentesca, volta a ospitare la nuova funzione seminariale composta da una manica di 80 metri che si sviluppa su 3 piani fuori terra, e caratterizzato da due facciate monumentali esposte rispettivamente a nord e sud. Solo nel 1970 grazie all’opera di Mons. Luigi Novarese e dei Silenziosi Operai Della Croce venne stabilita presso il complesso del Trompone la nuova funzione di centro residenziale con attività socio-riabilitativa e corsi professionali per giovani disabili. A oggi l’RSA Virgo Potens ospita al secondo piano della struttura una Residenza Sanitaria Assistenziale per anziani non autosufficienti, mentre al primo piano un reparto ospita il nucleo NSV (Stati vegetativi e minima coscienza di 10 posti letto) e un nucleo NAC (Alta Complessità Neurologica di 10 posti letto) per l’accoglienza di persone affette da patologie neurologiche molto invalidanti come la SLA e la Sindrome Locked-in.

Figura1: Vista aerea del complesso del Trompone.

METODOLOGIA

L’approccio metodologico vede l’utilizzo di software BIM in prima battuta per la restituzione dello stato di fatto dell’intero complesso, avvenuto in seguito al rilievo della struttura eseguito con tecnologia LIDAR integrato a un rilievo fotogrammetrico da drone. La suddivisione del complesso per ambiti e la seguente modellazione nel software Autodesk Revit, ha richiesto un’organizzazione dei singoli modelli costituenti la struttura. E’ stata adottata la metodologia di condivisione per link, quindi la creazione di un complesso sistema di condivisione dei singoli modelli e delle nuvole di punti tramite un’organizzazione per modelli federati, che attraverso successivi gradi di collegamento permettesse l’elaborazione di due strategie di condivisione: la prima, disciplinare, volta al controllo e alla gestione dello stato di fatto del complesso, mentre la seconda, per ambito, finalizzata al controllo dei singoli progetti sviluppati all’interno della struttura. Rappresentando ogni modello federato (verde) un singolo progetto comprensivo dei tre modelli disciplinari derivanti dai template tipici del software, che raffigurano rispettivamente i modelli: architettonico, strutturale e impiantistico, consentendo quindi di avere in ogni modello federato il progetto nella sua interezza, permettendo così un diretto controllo delle possibili interferenze (clashdetection).

 
Figura2: Schema di condivisione 1.                                    Figura3: Schema di condivisione 2.

Il raggiungimento dei due schemi di condivisione riportati nelle figure 2 e 3, è il frutto di numerosi tentativi che hanno portato alla configurazione di queste due strategie, considerate come le più congeniali ai fini della modellazione e del raggiungimento degli obbiettivi di progetto, inoltre nelle illustrazioni gli schemi sono stati semplificati per essere più leggibili, omettendo l’organizzazione dei file di nuvole di punti e i diversi tipi di collegamento utilizzati nelle condivisioni.

L’intero lavoro di organizzazione dei modelli federati è avvenuto seguendo le linee guida prescritte dalla normativa britannica 1192:2007, la quale regolamenta l’ambiente di condivisione dati (Common data Environment), disponendo la creazione di 4 sotto ambienti, rispettivamente: Work in Progress (WIP), Shared, Published e Archived, nei quali i modelli BIM vengono organizzati a seconda del livello di completamento e ai successivi passaggi di controllo, revisione e autorizzazione concesse rispettivamente da un coordinatori, proprietari e stazioni appaltanti.

La stessa organizzazione dei modelli all’interno del CDE, prevede l’assegnazione di una codifica di tutti gli elementi, volta a regolamentare e organizzare in modo chiaro tutti i file al suo interno contenuti. Questo passaggio risulta fondamentale in una strategia di condivisione che prevede modelli federati e quindi l’utilizzo di link, che per essere caricati all’interno del modello centrale seguono il percorso del file stesso all’interno del computer.

Figura4: Immagine del modello BIM del complesso del Trompone.

IL PROGETTO

All’interno di questo contesto, il percorso di tesi è successivamente volto verso la creazione di un progetto di ridotte dimensioni, come quello per il giardino d’inverno ospitato all’interno della corte nord del complesso. Venendo riscontrata una reale necessità soprattutto per quanto riguarda i pazienti a mobilità ridotta di avere un luogo “esterno” che possa essere vivibile anche durante i mesi più freddi, ed essendo la corte interna lospazio esteriorepiù vicino alla porzione di fabbrica ospitante l’RSA e le funzioni medico sanitarie. Si è scelto di progettare una copertura vetrata che potesse confinare una porzione di corte, rendendola un volume chiuso durate i mesi invernali e apribile per oltre il 70% della sua superficie durante i mesi estivi, grazie a un sistema di partizioni vetrate motorizzate.

Il progetto in ambiente BIM è stato pensato per ottenere un maggiore controllo nell’esecuzione e nella stima delle risorse necessarie per essere portato a compimento, sfruttando la peculiarità del BIM, quindi implementando un semplice modello tridimensionale con ulteriori parametri che portassero al raggiungimento della quarta e quinta dimensione del modello stesso, quindi al controllo e alla definizione delle tempistiche e dei costi di costruzione del manufatto.

Il primo passo affrontato per il raggiungimento di tale obbiettivo è stato quello di creare un codice tramite una Work Breakdown Structure (WBS) che scomponesse il progetto in minimi termini e assegnasse a ogni tipo di elemento un codice identificativo univoco.

In seguito, la bassa specificità di tale codifica ha reso necessaria la creazione di un Codice Attività più complesso che comprendesse il codice WBS, un codice di posizionamento del singolo elemento nel modello basato sulla griglia strutturale e un codice lavoro ottenuto dal prezzario della Regione Piemonte, quindi automaticamente collegato a un costo. Il codice attività in seguito è stato applicato sotto forma di parametro a ogni elemento presente nel modello BIM del progetto.

Figura 5: Esempio di parametro codice attività di un'armatura di fondazione

In parallelo è stato sviluppato un cronoprogramma dei lavori su software Microsoft Project, che comprendesse a ogni voce la lavorazione corrispondente, la data di inizio e fine, la durata, il corrispondente codice attività e le risorse necessarie (umane e materiali). I valori delle risorse sono stati calcolati tramite l’utilizzo degli abachi in Revit, creando operazioni tra i parametri inseriti nel modello BIM, derivanti dal prezzario della Regione Piemonte per quanto riguarda i parametri di costo, da una consulenza esterna e riferimenti scritti per le tempistiche, e da alcuni parametri interni tipici del software, quali: densità, massa, volume, ecc.

Figura 5: Schema utilizzo parametri.

Come anticipato, al diagramma di Gantt sono stati applicati i parametri di tempo e costo precedentemente calcolati, per ottenere tempistiche, risorse materiali e costi previsti per il completamento del progetto. Inoltre l’assegnazione a ogni attività del cronoprogramma del corrispondente codice attività assegnato agli elementi all’interno del modello BIM, permette di avere una corrispondenza bidirezionale tra il modello stesso e il programma dei lavori. 

RISULTATI

Questa corrispondenza ha permesso la creazione di una simulazione 4D della costruzione del progetto tramite l’utilizzo del software Autodesk Navisworks, il quale grazie alla creazione di una regola di associazione crea una corrispondenza diretta tra il modello BIM e il diagramma di Gantt, questo output è considerato utile per l’individuazione di possibili interferenze all’interno del processo costruttivo, nonché il raggiungimento di un livello conoscitivo maggiore della fase di cantiere.

Figura 6: Sequenza simulazione 4D in Autodesk Navisworks

Inoltre il monitoraggio dei costi e delle tempistiche di realizzazione del progetto hanno fornito ulteriori output di controllo del processo edilizio, volti all’individuazione di possibili errori in fase di progetto o di estimazione di costi e tempi, come la curva S che mette in relazione proprio le componenti costo e tempo.

In ultimo, il cronoprogramma realizzato su Microsoft Project, appropriatamente elaborato fornisce anche un output utile per l’organizzazione delle squadre di lavoro con l’assegnazione tabulare a ogni operatore della corrispondente mansione da eseguire, le ore lavorative cumulative e giornaliere e la corrispondente percentuale di lavoro da svolgere quotidianamente. Risultato utile all’organizzazione sommaria delle attività di cantiere, che per le varie vicissitudini possibili in un processo edilizio non può essere preso alla lettera.

 
Figura 8: Stralcio tabelle lavorative.

CONCLUSIONI

Il lavoro di tesi svolto, è riuscito a far luce sulle potenzialità della metodologia BIM all’interno di un processo edilizio, e come un software parametrico appropriatamente usato e interrogato permetta un controllo avanzato del processo. Partendo dalla definizione di un giusto LOD, da utilizzare nella restituzione del complesso esistente, a quello da adottare nella progettazione ex-novo, il quale definirà il costo e le tempistiche, anche in base alle esigenze della modellazione.

La comprensione delle metodologie di condivisione dei modelli disciplinari, organizzata per modelli federati e la loro organizzazione all’interno di un Common Data Environment (CDE), risultano fondamentali in un processo di progettazione integrata, caratterizzatodalla presenza di diverse figure professionali, talvolta facenti parte di differenti ambiti lavorativi.

In ultima battuta, l’utilizzo dei parametri all’interno del modello BIM, e la loro manipolazione, porta all’ottenimento di dati utili alla gestione e al monitoraggio delle opere edili. In particolare il raggiungimento della quarta e quinta dimensione, e il controllo delle interferenze sia degli elementi costituenti il progetto sia delle attività di cantiere se appropriatamente gestiti consentono un sensibile risparmio in termini monetari e di tempo.

>>> scarica il pdf allegato per la tesi completa

Francesco Montaldo
Dott. Magistrale in Architettura per il Progetto Sostenibile
francesco.montaldo@gmail.com