La metodologia Building Information Modeling per l efficienza dei processi corso a crediti liberi a.a. 2016/2017

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1 La metodologia Building Information Modeling per l efficienza dei processi corso a crediti liberi a.a. 2016/2017 Le dimensioni del BIM: da 3D a 7D prof. arch. Sergio Russo Ermolli

2 L acronimo BIM assume significati differenti a seconda dell ambito di riferimento in cui viene utilizzato. Il Building Information Modelling è un metodo per generare e gestire le informazioni sugli edifici durante tutto il loro ciclo di vita: basato su una tecnologia di modellazione parametrica dell edificio. BIM inteso come Building Information Model è un modello 3D carico di informazioni, all interno del quale i componenti della costruzione sono rappresentati con oggetti parametrici digitali che contengono la rappresentazione grafica e i relativi attributi identificati attraverso norme parametriche che permettono loro di essere controllati in modo intelligente.

3 Il Building Information Modelling è una rappresentazione digitale delle caratteristiche fisiche e funzionali di un edificio capace di creare una risorsa di conoscenza condivisa di informazioni che costituiscono una base affidabile per le decisioni durante tutto il ciclo di vita, dall ideazione alla demolizione. Definizione del US National BIM Standards Committee (NBIMS) Integrazione delle informazioni all interno del database BIM (fonte: BuildingSMART Alliance, 2012)

4 La differenza tra un approccio CAD tradizionale, in cui i documenti di disegno sono gestiti separatamente dalla restante documentazione tecnica e il metodo BIM, è che in quest ultimo tutta la documentazione di progetto fa riferimento a un unico database relazionale unito a un modello comportamentale per elaborare e rappresentare informazioni sull edificio in modo dinamico. I dati sono coordinati, coerenti e non ridondanti così che l informazione è sempre aggiornata, riducendo al minimo il rischio di errore. [❶] Unstructured Project Information [❷] Structured Project Information [❸] Modelled Information [❹] Integrated Data

5 R. Garber, BIM Design: Realising the Creative Potential of Building Information Modelling, Wiley, UK, 2014

6 La curva di MacLeamy con il confronto fra il processo di progettazione tradizionale (curva 3) e un processo basato sull IPD (curva 4) in termini di sforzi, tempi e costi (fonte: C. Eastman, P. Teicholz, R. Sacks, K. Liston, 2011).

7 L immagine schematizza l evoluzione dal CAD Computer Aided Design, al BIM Building Information Modelling, fino a scenari di futura collaborazione attraverso modelli multidisciplinari con scambi di informazioni basati su web server (fonte: Australian Institute of Architects and CRC for Construction Innovation).

8 L uso avanzato dei modelli intelligenti ha esteso il campo di applicazione dimensionale del BIM ben oltre le tre dimensioni inglobando in sé concetti come modellazione 4D, modellazione 5D, e così via. Secondo alcuni studiosi un modo più semplice per rappresentare questo processo evolutivo è quello di pensare al modello 3D come una piattaforma su cui sono costruite le altre applicazioni che possono essere utilizzate per i processi di pianificazione, progettazione, costruzione e gestione. (BIM 3.0 Dal disegno alla simulazione. Nuovo paradigma per il progetto e la produzione edilizia, C. Argiolas, R. Prenza, E. Quaquero, Gangemi editore, Roma, 2015) fonte:

9 3D modellazione parametrica 7D gestione + manutenzione le dimensioni del BIM 4D pianificazione + cronoprogramma 6D sostenibilità 5D stima dei costi

10 vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 3D \\ correzioni automatiche a seguito di modifiche fatte al progetto 3D modellazione parametrica \\ generazione di documenti e disegni 2D accurati e coerenti in qualsiasi fase della progettazione \\ verifica della coerenza per le finalità di progettazione code checking \\ controllo delle interferenze model checking\clash detection \\ progettazione avanzata attraverso la modellazione parametrica (modellazione algoritmica, design generativo, design associativo, form finding)

11 Generazione di documenti e disegni 2D

12 Correzioni automatiche

13 PASSATO PRESENTE Screenshot in Autodesk Naviswork di un esempio di interferenza rilevata fra strutture e impianti (fonte: Autodesk Naviswork).

14 Tekla Structures Un esempio degli oggetti BIM scaricabili dalla National BIM Library e direttamente importabili all interno del progetto mediante diversi formati e con una serie completa di informazioni integrate (caratteristiche prodotto, prestazioni, ecc.).

15 Beijing National Stadium Architetti: Ai Weiwei, Pierre de Meuron, Jacques Herzog, Li Xinggang Studi di architettura: Herzog & de Meuron, ArupSport, China Architecture Design & Research Group L innovazione introdotta recentemente da tools come Paracloud, Generative Components (Bentley Systems) e, in particolare, Grasshopper plug in di Rhinoceros (McNeel) consiste nell aver tradotto la sintassi della programmazione in un interfaccia visuale, introducendo un esperienza inedita di interazione con il software. Con Grasshopper, per la prima volta, il sistema dei legami parametrici che organizza le differenziazioni di un modello tridimensionale può essere configurato e manipolato esclusivamente attraverso un diagramma. Laformanonèpiù ottenuta secondo la logica additiva tipica dei CAD o la manipolazione seppur virtuale dei modellatori 3D, ma è generata attraverso una sequenza ordinata di istruzioni: l algoritmo. (A. Tedeschi)

16 vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 3D \\ acquisizione di informazioni sulla geometria di determinate regioni dello spazio o di uno specifico oggetto, in modo accurato, veloce e non invasivo anche per edifici dal rilevante valore storico architettonico (Historic Building Information Modelling HBIM) 3D modellazione parametrica \\ riduzione degli errori progettuali che potrebbero generarsi lavorando su as built non aggiornati o comunque non corrispondenti alle reali condizioni dello stato di fatto (prefabbricazione senza errori o variazioni in corso d opera) \\ visualizzazione 3D più accurata e immediata per una migliore comprensione delle soluzioni progettuali sia per i progettisti che per le diverse parti interessate (walkthrough, animazioni, render, etc.)

17 Autodesk Revit Model St. Mary s School, Haddington Road, Dublin ( 1 LASER SCAN Leica C10 Scanner 2 POINTCLOUD Leica Cyclone 3 MODEL Autodesk Revit Model

18 Henrietta Street, Dublin, Ireland. Il modello BIM è stato realizzato con un plug in di ArchiCAD HBIM (Historic Building Information Modelling) (fonte:

19 Powerhouse Kjørbo, Oslo, Norway (fonte Powerhouse) Il consorzio della Powerhouse è stato uno fra i primi a sperimentare l uso del BIM associato alla scansione laser 3D al fine di rilevare e modellare sia l esterno che l interno degli edifici. La scansione laser è stata utilizzata per creare dettagliati as built delle strutture portanti dell edificio a seguito della demolizione delle facciate, per consentire una precisa progettazione del nuovo involucro e degli impianti. Ciò ha permesso di verificare le interferenze fra strutture portanti e impianti nel modello virtuale dell edificio, prima della fase costruttiva operazione definita in ambiente BIM come clash detection ottimizzando il coordinamento progettuale e riducendo errori, tempi e costi nella fase esecutiva.

20 vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 4D \\ ottimizzazione di spazi e risorse anche in funzione del tempo, della dimensione e delle aree di lavorazione 4D pianificazione + cronoprogramma \\ individuazione di errori di progettazione prima della costruzione \\ prevenzione dei rischi fornendo simulazioni accurate delle fasi lavorative e delle misure di protezione \\ portabilità del modello in cantiere BIM to field \\ uso del modello di progetto come base per la prefabbricazione off site di componenti o per la digital fabrication

21 Il controllo del cantiere e progettazione di dettaglio già dalle fasi progettuali della sicurezza dei lavoratori in cantiere (fonte: Autodesk Naviswork).

22 BIM to Field

23 BIM to Field

24 Prefabbricazione dei pannelli di rivestimento a partire dal modello BIM (Revit Architecture): la struttura è composta da un tradizionale telaio in calcestruzzo a maglia regolare, mentre la facciata è realizzata in pannelli prefabbricati standardizzati ad andamento ondulato; utilizzando un unico stampo matrice sono stati realizzati diversi tipi di controstampo,corrispondenti ai diversi tipi di pannelli impiegati (fonte: SHoP Architects).

25 Hickory Building Systems

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27 LOCATION 62 Lucan Street, Bendigo VIC 3550 INSTALLATION January 2014 COMPLETION DATE May 2014 CLIENT Asian Pacfic Group Pty Ltd (for the Victorian Government and the Exemplar Health Consortium) OPERATOR Art Series Hotels No. Of ROOMS 128 No. Of HICKORY UNITS 66

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29 La parola Fabbricazione digitale (o Digital Fabrication, o fabbing) fa riferimento al processo attraverso cui è possibile creare oggetti solidi e tridimensionali partendo da disegni digitali. Questo processo, utilizzato ampiamente in manifattura per la creazione rapida di modelli e prototipi, può sfruttare diverse tecniche di fabbricazione sia additive (come la stampa 3D), sia sottrattive come il taglio laser e la fresatura. WikiHouse

30 vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 5D \\ estrazione delle quantità e delle stime dei costi in fase di progettazione 5D stima dei costi \\ determinazione più precisa ed efficiente dei costi \\ maggiore precisione delle stime di costo, in relazione a variazioni progettuali dei materiali, attrezzature o manodopera \\ quantificazione analitica e dettagliata di tutti i costi relativi ad ogni lavorazione necessaria al completamento dell intervento (quantity take-off)

31 L uso delle tecnologie BIM per la quantificazione dei costi di progetto consente una più veloce e precisa stima dei costi: tutti gli oggetti parametrici immessi sono facilmente estraibili e computabili, cambiando il dato geometrico, si aggiorna quello numerico e viceversa.le schede di computo metrico sono veri e propri strumenti di progetto, sulle quali è possibile intervenire in qualsiasi fase delle progettazione. Già dalle prime fasi di progettazione è possibile effettuare una stima parametrica dei costi e man mano che il progetto viene approfondito dalla fase preliminare a quella definitiva si stima che la precisione dei computi passi da un 30% fino ad arrivare al 3%.

32 Vico Takeoff Manager

33 vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 6D \\ verifica iterativa sul prototipo virtuale dell edifico, dotato di similarità comportamentale e prestazionale rispetto alla versione reale, al fine di garantire elevati livelli prestazionali 6D sostenibilità \\ collaborazione anticipata degli specialisti che si occupano degli aspetti impiantistici, strutturali, etc.

34 Nel report che ogni anno l AIA American Institute of Architects pubblica evidenziando i trend nel campo dei consumi energetici è stato rilevato che nel 2014 i progetti che hanno adottato software di simulazione energetica hanno raggiunto il target del 60% di riduzione dei consumi il 26% delle volte, con un ulteriore 25% che si è avvicinato molto agli obiettivi. Fra i progetti realizzati con metodi tradizionali in pochi sono riusciti a raggiungere gli standard. Solo il 44.2% dei progetti ha adottato simulazioni energetiche nelle prime fasi del progetto, una statistica definita dall AIA una opportunità persa. The Bullitt Center, Miller Hull Partnership, 2013

35 Sefaira plug in per Revit e SketchUp: oltre a simulare l illuminazione naturale degli edifici, attraverso il recente inserimento del motore di analisi EnergyPlus consente di visualizzare i dati sui consumi energetici durante la modellazione BIM. Programmi analoghi: Vabi, Green Building Studio, IES Virtual Environment, DesignerBuilder, Open Studio, IESVE, equest, Trace 700 (impianti), Trynsys e Graphisoft EcoDesigner Star, applicativo per ArchiCAD.

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37 L applicativo Tally, di KT Innovation installabile all interno di Autodesk Revit consente di quantificare l impatto ambientale dei materiali da costruzione per ottenere un analisi LCA (Life Cycle Assessment); il software consente di confrontare anche diverse soluzioni progettuali.

38 Tally, di KT Innovation

39 Vantaggi dell applicazione del BIM nella dimensione 7D \\ possibilità di registrare, organizzare, archiviare, elaborare e divulgare tutte le informazioni anagrafiche, funzionali e tecniche relative all edificio 7D gestione + manutenzione \\ controllo delle performance dell edificio nella fase d uso \\ gestione programmata delle operazioni di manutenzione Facility Management (FM) \\ gestione delle situazioni di rischio in caso di emergenza \\ integrazione del modello con dispositivi informatici come i Building Management Systems (BMS) ottimizzando la gestione dei consumi energetici, il controllo ambientale e sistemi di sicurezza, in relazione alle necessità operative durante l intero ciclo di vita

40 BIM FM

41 BIM FM

42 Building Management Systems (BMS)

43 Selezione di pubblicazioni sul BIM

44 [DOMANDE?]