Adozione di processi BIM per la progettazione di un edificio

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1 Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Università degli Studi di Napoli Federico II Corso BIM - Laurea Magistrale in Ingegneria Strutturale e Geotecnica Adozione di processi BIM per la progettazione di un edificio Coordinatori: Prof. Ing. Domenico Asprone Ing. Marco Pagano Studenti: Parisi Raffaele M56/555 Romano Giuseppe M56/553

2 L obiettivo di questa presentazione è descrivere la simulazione della progettazione di un edificio a destinazione prevalentemente residenziale, finalizzata alla richiesta di autorizzazione sismica, adoperando processi BIM. In particolare è stato sviluppato nel dettaglio la progettazione strutturale, lasciando la progettazione architettonica agli studenti del Laboratorio di progettazione architettonica 2 del corso di Laurea in Scienze dell'architettura.

3 In primo luogo si è preso visione della progettazione architettonica afferente al nostro team. Durante questa fase sono state registrate e individuate le caratteristiche di base dell edificio da sviluppare

4 Le caratteristiche principali dell edificio Primi due piani ad uso commerciale, sono quindi richiesti spazi ampi con la presenza di pochi elementi ingombranti, per lo più centrifugati.

5 Le caratteristiche principali dell edificio Piani superiori ad uso residenziale, si notino impalcati sfalsati e l articolazione diversa da piano a piano

6 Le caratteristiche principali dell edificio Presenza di una corte all interno dell edificio le cui scale consentono l accesso ai piani superiori. Da notare la particolare complessità della stessa e la forma senza dubbio gradevole alla vista.

7 Individuazione del modello strutturale In primo luogo si è scelto come modello strutturale una soluzione mista telaio parete equivalente a parete. La scelta è dovuta a: Presenza di interpiani a quota variabile, che in una soluzione a telaio avrebbero determinato sollecitazioni taglianti importanti sugli elementi verticali Soluzione più semplice per lo sviluppo degli elementi a sbalzo della struttura centrale.

8 Individuazione del modello strutturale La presenza della scala ovale nei piani adibiti ad uso commerciale va in contrasto con la necessità di ampi spazi destinati al mercato.

9 Individuazione del modello strutturale Soluzione finale:le scale dei primi due piani vengono traslate in corrispondenza del vano ascensore e acquistano una forma standard. Viene garantito l accesso da ambo i lati. Strutturalmente la scelta finale prevede l utilizzo di una Giliberti. Difatti alla base arrivano ora solo le pareti curve, mentre nella zona centrale viene creato un ampio spazio dove è possibile ammirare la corte e la scala ovale ai piani superiori.

10 Individuazione del modello strutturale Dalla foto è possibile notare la presenza di due tipologie di travi curve: una nel piano, su cui scarica il solaio; l altra fuori piano dalla quale a sbalzo si sviluppa la rampa. Tali travi scaricano a loro volta sui tre setti curvi centrali.

11 Individuazione del modello strutturale Il restante delle pareti vieni disposto in modo da minimizzare le luci delle travi che chiudono la struttura intelaiata. Si rispettano le possibili aperture e si attribuiscono dimensioni quanto più piccole per non avere in sede di progettazione architettonica chiusure eccessive e in ambito di progettazione strutturale eccessive rigidezze.

12 Individuazione del modello strutturale Individuati gli elementi sismoresistenti, vengono posizionate le colonne per resistere ai carichi gravitazionali. Tenendo conto dell apertura centrale e delle luci massime consentite, è stata scelta questa tipologia di carpenteria.

13 Analisi dei carichi L analisi dei carichi ha determinato i seguenti risultati. Ciò ha permesso di caricare travi e pareti seguendo l orditura della slide successiva.

14 Analisi dei carichi L analisi dei carichi ha determinato i seguenti risultati. Ciò ha permesso di caricare travi e pareti seguendo l orditura sottostante. Scarichi primo piano Scarichi piani superiori

15 Scelta delle sezioni Come poi verificato mediante l opportuno software strutturale, il predimensionamento non risulta complesso per la tipologia di struttura in esame poiché le strutture a parete non risentono pesantemente degli effetti dell interstorey drift. In prima battuta quindi sono state scelte pareti di spessore 40cm, pilastri quadrati di lato 40cm e travi emergenti di base 30cm e altezza 50cm.

16 Realizzazione del modello al Revit Si può prendere visione della realizzazione del modello al Revit (ed in particolare delle varie fasi processuali) facendo riferimento alla cartella WIP.

17 Realizzazione del modello al Revit Caricate le piante al Revit viene realizzato il modello della struttura. Travi, pilastri e muri perimetrali non presentano grosse difficoltà.

18 Realizzazione del modello al Revit Discorso diverso vale per la corte centrale. Per i muri curvi è stato necessario importare da AutoCad l asse del muro e tramite i comandi della sezione Modifica/Posiziona Muro è stato possibile assegnare la dimensione in pianta. Per le travi curve (sia nel piano che non) è stato necessario l utilizzo invece del comando spline.

19 Progettazione del modello architettonico (1) A questo punto interviene il grande beneficio della rivoluzione BIM. La modellazione della struttura al Revit consente una più diretta e facile comunicazione tra la sfera architettonica e quella strutturale, perché si lavora sullo stesso modello. Lo sviluppo quindi dei livelli LOD specificati nel capitolato informativo e nel successivo piano di gestione informativo è più semplice. Successivamente si riportano una serie di particolari dove è evidente il link tra i modelli sopracitati.

20 Progettazione del modello architettonico (1) Particolare primo piano: apertura del marcato sulla corte centrale

21 Progettazione del modello architettonico (1) Particolare scala Giliberti piano T II piano.

22 Progettazione del modello architettonico (1) Particolare scala interna di appartamento sviluppato su tre piani.

23 Passaggio al Midas Per l analisi strutturale e quindi le verifiche allo stato limite di esercizio e allo stato limite ultimo è stato utilizzato il software Midas.

24 Passaggio al Midas Il problema principale riscontrato al Midas ha riguardato le stesse pareti e travi le cui complicazioni al Revit sono state già descritte. Ad una modellazione sicuramente più raffinata si è preferito una più semplice dove travi e pareti curve sono state rese rettilinee. Le pareti modellate al Revit, vengono classificate come elementi plate dal Midas. E stato necessario realizzare manualmente ogni singola mesh come elemento wall. Ogni punto della singola mesh è stato utilizzato per ripristinare la continuità tra gli elementi wall e le travi ad esse collegate.

25 Verifiche: iterazione delle sezioni Di seguito viene riportato un report riassuntivo delle sezioni scelte durante le varie iterazioni. Allo stato limite di danno le verifiche risultavano ampiamente soddisfatte data la grossa rigidezza delle pareti che diminuiscono il valore dell interstorey drift. Diverso è il caso delle verifiche allo stato limite ultimo. In particolare le travi interne sono diventate a spessore per rispondere con uno schema statico diverso alle grosse sollecitazioni generate da luci importanti (superiori a 7m in alcuni casi).

26 Problemi del modello strutturale Diverso è invece il discorso per quanto riguarda le travi di collegamento tra pareti. Per queste travi le sollecitazioni risultano le più gravose. Nonostante la scelta di sezioni di altezza fino ad 1m queste non risultano soddisfatte.

27 Problemi del modello strutturale Anche le pareti risultano soggette a grosse sollecitazioni: ciò comporta il non soddisfacimento delle verifiche a pressoflessione.

28 Possibili soluzioni Progettazione ad hoc delle travi di collegamento tra le pareti accoppiate (armatura a croce) Progettazione ad hoc delle armature delle pareti (tenere in conto del contributo a flessione delle armature al di fuori della zona critica) Modifica del sistema strutturale con la scelta di una struttura intelaiata con giunti antisismici (inizialmente si era pensata a questa soluzione ma lo sviluppo della stessa risulta complessa)

29 Modello architettonico (2) Con le modifiche apportate al modello struttura le si ritorna al Revit per ultimare il modello architettonico. Le difficoltà principali sono state: Modellazione delle pareti centrali della corte Modellazione della scala curva della corte

30 Modellazione delle pareti centrali della corte Si sono realizzate delle famiglie su Revit. Particolare attenzione è stata riservata alle aperture per consentire l ingresso al vano scala e agli appartamenti.

31 Modellazione della scala curva della corte Si può notare dalle foto l asse curvo della rampa e del pianerottolo.

32 Prossimamente Risoluzione dei problemi strutturali Ulteriore definizione del modello architettonico (rifiniture esterne, divisioni interne) Valutazione delle interferenze modello architettonicomodello strutturale Computazione metrica