Il coordinamento digitale dei ponti. Principi di implementazione in IFC 4.3 per ponti esistenti

Approccio conveniente alla modellazione di ponti

Molti ponti e viadotti risalenti agli anni Cinquanta e Sessanta del secolo scorso si stanno avvicinando alla fine del loro ciclo di vita. Nella maggior parte dei paesi europei i costi relativi alla manutenzione delle infrastrutture raggiungono una percentuale piuttosto elevata rispetto all’importo totale del settore delle costruzioni pubblico.

I costi aggiuntivi sono legati anche agli interventi di ispezione e manutenzione, che possono causare ritardi nella circolazione.
Inoltre, il tasso di deterioramento di queste infrastrutture è aumentato a causa tra gli altri dell'aumento dei carichi di traffico e degli eventi legati al cambiamento climatico. Gli eventi poi verificatisi dal 2018 in Italia hanno tragicamente evidenziato anche all’opinione pubblica un concetto che molti addetti del settore segnalavano da tempo: l'assoluta necessità di migliorare la resilienza delle vecchie infrastrutture di trasporto, al fine di aumentare la sicurezza di persone e merci per ridurre le perdite di funzionalità e le relative conseguenze.

Questo bisogno ha riguardato due diversi ambiti: il processo e l’applicazione. Il primo è la necessità di identificare un flusso di controllo tale da garantire una miglior gestione dei beni costruiti infrastrutturali esistenti al fine di mitigare il rischio, e di progettare la vasta scala di ispezioni, monitoraggi e interventi da dover eseguire, definendo standard coerenti tra i diversi gestori, gli ispettori e i progettisti. Il secondo è dato dalla ricerca sia di approcci nuovi o comunque più capillari per l’ispezione e il monitoraggio al fine di una identificazione dello stato di danno utile a descrivere la condizione delle infrastrutture, sia di tecnologie di intervento strutturale per migliorare tecnicamente gli interventi di manutenzione e sostituzione.

In questo panorama ampio e in continua trasformazione, in cui agiscono l’innovazione tecnologia, la legislazione nazionale e le normative tecniche si assiste al diffondersi della metodologia BIM come mezzo per raggiungere gli obiettivi di digitalizzazione e come strumento per migliorare le azioni sui ponti esistenti. Inoltre trattandosi di opere pubbliche, caratterizzate da output molto differenti tra loro da un punto di vista disciplinare, l’interoperabilità deve essere garantita a livello tecnico e semantico dall’uso di standard aperti.
I risultati di questi sforzi, come spesso avviene sono eterogenei, e in questo caso per un duplice motivo.

Il “BIM” riguarda due ambiti complementari: la modellazione informativa operativa e il flusso di lavoro, che devono necessariamente procedere congiuntamente, soprattutto in una fase di transizione come quella a cui si sta assistendo. In caso contrario si ottiene, focalizzando sui software, un modello tridimensionale, sul processo invece, una eccessiva burocratizzazione. In questo precario equilibrio, escludendo dall’analisi le specifiche azioni interne organizzative, stazioni appaltanti e progettisti si trovano a dover rispettivamente a richiedere ed elaborare richieste informative nonché a connetterle a delle geometrie rappresentative della configurazione geometrica e strutturale dell’opera reale.

In particolare, ogni operazione di creazione di modelli informativi non dovrebbe iniziare se prima la stazione appaltante non ha opportunamente definito che cosa vuole ottenere da modello BIM, definendo quelli che sono i model use da soddisfare, e da questi determinare degli specifici requisiti informativi, che dovranno essere assolti nella creazione dei modelli BIM disciplinari.

Considerata inoltre:

• la centralità della rappresentazione digitale delle infrastrutture esistenti, basata sulla configurazione formale degli oggetti e sulle relazioni geometriche e funzionali tra le parti;
• il problema della modellazione di un alto numero di infrastrutture a diversa complessità, i modelli BIM dovrebbero avere la caratterizzazione geometrica corrispondente agli usi che devono soddisfare e al loro valore strategico, stabilita secondo precise richieste della stazione appaltante.

Molto spesso tutte queste considerazioni si traducono in richieste che prevedono i model use di base (design authoring, clash-detection, code checking, ecc.) e requisiti informativi standard basati su liste di proprietà da collegare a componenti geometriche senza una coerenza specifica rispetto alla caratterizzazione semantica degli oggetti e delle strutture spaziali di riferimento.
Per i progettisti che operano nel settore è quindi utile definire dei metodi di lavoro che garantiscono la funzionalità dei modelli BIM tenendo conto che vi sono delle operazioni trasversali sempre valide da poter seguire.

Queste sono il coordinamento con l’infrastruttura lineare di trasporto passante e la costruzione di un modello BIM riferito a standard aperti – diventando un modello openBIM compliant – coerente negli aspetti semantici e geometrici e le peculiarità della progettazione e degli interventi sull’opera stessa
Di seguito vengono indicati alcuni punti imprescindibili dell’applicazione del BIM a ponti e viadotti esistenti.

La circolarità delle informazioni come previsto dalla norma UNI EN ISO 19650-1

L'approccio della norma ISO vede l'identificazione di tre concetti fondamentali attorno ai quali si delineano i processi di produzione e gestione della filiera AECO, essi sono l’organizzazione, l’asset (o cespite immobile) e il progetto. Infatti, la normativa approccia al mondo delle costruzioni in un modo differente rispetto al passato, si pone l’obiettivo di delineare lo scambio informativo a partire dai requisiti dell’organizzazione, a cui seguono quelli del bene, dove questa identifica le esigenze amministrative ed infine si ha la singola commessa.

Rispondere o definire dei model use adeguati alla commessa e in riferimento agli interventi sui ponti esistenti

La documentazione del progetto internazionale buildingSmart è l’unica, assieme ai riferimenti validi per le costruzioni puntuali di Succar e PennState, a elencare alcuni usi del modello. In particolare, la lista mostra la priorità di ciascun caso d'uso, la complessità coinvolta, nonché la definizione delle strutture dati necessarie.

La definizione di una struttura spaziale adeguata

Questo è uno dei requisiti fondamentali, da un punto di vista operativo, che sono stati introdotti da IFC4.3. Poiché “infrastruttura” è un termine generico, occorre considerare la specifica struttura logica e l'organizzazione di ciascuno.

Questo diventa ovvio quando si confrontano diverse infrastrutture. i ponti sono in una posizione intermedia tra edifici e infrastrutture viarie, in quanto l’organizzazione di tipo primario e secondario viene spesso valutata in parallelo, tale per cui il percorso lineare, inteso anche in maniera più estesa come tratto del network viario, è quasi equivalente a una logica verticale di strutturazione degli elementi. Risulta pertanto fondamentale, suddividere l’opera, eventualmente particolareggiando, o meno, l’area di intervento, in IfcProject, IfcSite, IfcBridge, IfcBridgePart. SUBSTRCTURE, IfcBridgePart.SUPERSTRUCTURE, IfcBridgePart.GIRDERSEGMENT, ecc. (si veda più in dettaglio buildingSmart Italia – Linee Guida per i ponti)