Università degli Studi di Napoli FEDERICO II Dipartimento di Strutture per l Ingegneria e l Architettura Corso di Laurea Ingegneria Strutturale e Geotecnica Progetto di un Edificio a Telaio con Metodologia BIM Corso BIM A.A. 2016/2017 DOCENTE: Prof. Ing. Domenico Asprone TUTOR: Ing. Marco Pagano GRUPPO: Cristian De Lellis M57/557 Antonio De Vivo M57/561
PROGETTO BIM INTRODUZIONE AL BIM Che cos è il BIM? Il Building Information Modeling indica un metodo per l'ottimizzazione della pianificazione, realizzazione e gestione di costruzioni tramite aiuto di un software. Tramite esso tutti i dati rilevanti di una costruzione possono essere raccolti, combinati e collegati digitalmente. Il BIM è quindi una metodologia, caratterizzata da modelli basati sull interoperabilità tra gli operatori, che attraverso le n- dimensioni supporta la realizzazione e gestione dell opera in tutto il suo ciclo di vita.
PROGETTO BIM-INTRUDUZIONE AL BIM LIVELLI DI DETTAGLIO (LOD) Level Of Developement (LOD) AIA Document G202 2013 «Project Information Modeling Protocol Form» LOD 100 LOD 200 LOD 300 LOD 400 LOD 500 Rappresentazione del progetto di tipo concettuale, con un modello di soli volumi e forme geometriche nel quale non sono fornite informazioni in merito ai materiali ed alle componenti Il modello 3D fornisce una rappresentazione semplificata dell opera ma è possibile reperire, in maniera ancora approssimativa, orientamento, forme, dimensioni e posizione dell opera e degli elementi interni al modello. Agli oggetti del modello sono collegate informazioni non solo grafiche ma anche di tipo meccanico, fisico, termico e di costo Tale livello di dettaglio è comparabile con la fase esecutiva del progetto di un opera. Gli elementi del modello sono definiti in termini di quantità, dimensione, forma e posizione; inoltre sono presenti tutti i parametri di tipo meccanico, fisico, termico e di costo. Parte da un LOD 300 e quindi da un livello esecutivo di progetto ed è dedicato all inserimento di tutte le informazioni necessarie alla costruzione e al montaggio dei singoli componenti. E il livello più dettagliato per un modello BIM, denominato anche modello as built e rappresenta l opera così come è stata realizzata; sono, inoltre, integrate tutte le informazioni di esecuzione e di eventuali varianti effettuate in corso d opera.
PROGETTO BIM-INTRUDUZIONE AL BIM AMBIENTE DI CONDIVISIONE BIM 1. Work in progress (WIP) I dati presenti in questa cartella sono quelli ancora in produzione che non sono stati ancora controllati e verificati per l uso al di fuori del team; la sezione WIP si conclude con l approvazione Gate che rappresenta il passaggio alla sezione 2 Condivisione. 2. Shared La sezione condivisione del CDE deve essere usata per ospitare informazioni che sono state approvate per la condivisione con gli altri design team per essere usate come materiale di riferimento per lo sviluppo delle loro parti di progetto. Quando tutte le fasi di progetto vengono completate, le informazioni devono essere autorizzate Gate 2 alla pubblicazione. 3.Published Documentation Gli elaborati in formato 2D DWF o PDF, direttamente estratti dal modello BIM, vengono trasferiti nella cartella pubblicazione una volta approvati e autorizzati in accordo con gli standard previsti. La transizione alla cartella di archiviazione avviene successivamente alla fase di verifica Gate 3. 4. Archiviazione La sezione archivio è usata per registrare i progressi del progetto, a ciascuno step di progetto. Tutti i dati di output presenti in questa sezione, direttamente estratti dal modello BIM, descrivono la storia del progetto, inclusi i dati as-built.
PROGETTO BIM-INTRUDUZIONE SCOPO DEL PROGETTO Il progetto prevede la realizzazione di un edificio multipiano su otto livelli, sito in Via Foria Napoli, rispettoso di tutti i canoni principali di progettazione strutturale, con lo scopo di riqualificare il contesto storico e paesaggistico di Napoli attraverso una rivisitazione in chiave moderna dei palazzi della città. Più nel dettaglio, il progetto è stato pensato per soddisfare sia esigenze domestiche e private, attraverso la realizzazione di appartamenti ad ogni livello, inoltre tra piano terra e primo piano è ubicato un luogo di culto. INFORMAZIONI GENERALI: NAPOLI Suolo B Topografia T1 CD Bassa Cls 28/35 Acciaio B450C SOFTWARE UTILIZZATI: Autodesk Revit Midas Gen Primus IFC
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE Piante fornite dagli architetti Gli studenti di architettura ci hanno fornito le seguenti piante, dalle quali noi abbiamo pensato una posizione dei pilastri; stando attenti alle loro esigenze e alle nostre ovvero quelle di non avere luci delle travi troppo elevate. Disposizione dei pilastri Queste riportate sono le piante definitive, poiché in corso d opera hanno subito delle modifiche.
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT MODELLAZIONE IN REVIT ARCHITETTONICO abbiano considerato una modellazione fino al livello di dettaglio C. Quindi partendo dalle piante fornite dagli architetti, siamo andati a modellare prima l involucro esterno, per poi passare alle tamponature interne e i solai, all inserimento di porte e finestre; infine è stata modellata anche la scala a ginocchio. STRUTTURALE abbiamo considerato una modellazione fino al livello di dettaglio E. Abbiamo definito inizialmente una dimensione per travi e pilastri, partendo dalla disposizione pensata si è proceduto alla Modellazione.
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT MODELLO ARCHITETTONICO Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT MODELLO ARCHITETTONICO Partendo dalle piante fornite dagli architetti; si è iniziato con modellare l involucro esterno con un muro architettonico Generico di 40cm, per poi passare alla tamponature interne con muri architettonico di 20cm e tramezzi di 15cm (Figura 1). Plastico realizzato dagli Architetti Successivamente si è realizzato un altro modello che contiene le apertura che alloggeranno porte e finestre (Figura 2), inoltre sono stati inseriti i solai di altezza 30cm. Infine si è realizzato un terzo modello nel quale sono stati inseriti porte e finestre; inoltre si è realizzata anche la scala che permette di accedere ai vari modelli (Figure 3-4). Modello architettonico Revit
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT MODELLO STRUTTURALE
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT MODELLO STRUTTURALE Per il modello strutturale inizialmente sono stati considerati pilastri e travi con le seguenti dimensioni: Pilastri 40x80 Travi 40x30 e 40x50 Successivamente dopo una prima analisi questi sono stati cambiati in: Pilastri 40x90 Travi 40x50 Il materiale utilizzato è un calcestruzzo di classe C28/35 ed armature successivamente progettate di acciaio B450C.
PROGETTO BIM-MODELLAZIONE REVIT Una volta definito quello che è il modello strutturale in Revit, si è passato a realizzare quella che è l analisi dei carichi, definizione dei carichi, applicazione dei carichi sulla nostra struttura per ogni trave. A questo punto noti i carichi sulla nostra struttura, si è passato questo modello Revit sul programma di calcolo strutturale Midas Gen. La forza sismica è stata definita successivamente su Midas Gen. Send Model to Midas Gen
PROGETTO BIM-PROGETTAZIONE MIDAS A questo punto si passa alla fase di progettazione e verifica dell edificio. Un primo passo è stato il controllo delle informazione del modello nel passaggio da Revit a Midas; non sono risultate incongruenze tra i due modelli. A questo punto si è passati alla trasformazione dei carichi assegnati In masse e alla definizione dello spettro di risposta allo SLD (mediante il foglio Excel fornito dal ministero dei lavori pubblici Spettri NTC ver.1.0.3) per procedere con l Analisi Modale.
PROGETTO BIM-PROGETTAZIONE MIDAS Risultati Analisi Modale Periodo Fondamentale T 1 =0,87s MODE 1 MODE 2 MODE 3
PROGETTO BIM-PROGETTAZIONE MIDAS Dall analisi dei modi di vibrare si nota subito che ci troviamo difronte a un edificio non regolare (sia in pianta che in altezza) e torsio-deformabile. Ma queste condizioni non sona state prese in considerazione nei nostri calcoli anche se hanno molta influenza sui risultati finali perché lo scopo del nostro elaborato non riguarda tanto la parte strutturale, ma l interoperabilità che si ottiene con la progettazione BIM. Quindi si fanno queste ipotesi semplificatrice con la consapevolezza degli errori che si stanno commettendo. Si passa quindi alla definizione del fattore di struttura allo SLV. K R è un fattore che dipende dalle caratteristiche di regolarità in altezza della costruzione, con valore pari ad 1 per costruzioni regolari in altezza e pari a 0,8 per costruzioni non regolari in altezza. K R =0,8
PROGETTO BIM-PROGETTAZIONE MIDAS A questo punto si definisce lo spettro di risposta allo SLV, sempre dal foglio del ministero dei lavori pubblici, con il quale si andranno a calcolare le sollecitazione, progettare e verificare le sezioni. In questa fase in oltre si tiene conto delle eccentricità del baricentrico (5%), e per il calcolo delle sollecitazione si tiene conto della regola di combinazione del 100-30 per l azione sismica. Quindi in definitiva avremo 32 combinazioni sismiche più la fondamentale. Momento per Carichi Verticali
PROGETTO BIM-PROGETTAZIONE MIDAS A questo punto si passa al progetto e verifica delle armature. Esempi di Armatura Pilastro e Trave PS si riporta alle tavole allegate di una travata e una pilastrata. Si esegue un progetto per duttilità, Per poi passare alla fase di checking che verrà ampliamente soddisfatta. RC Strong Column-Weak Beam -> Ductile Design Concrete Code Check -> Beam Checking Concrere Code Check-> Column Checking
PROGETTO BIM-COMPUTO METRICO (PRIMUS) COMPUTO METRICO A questo punto come ultimo step si passa a realizzare quello che è il computo metrico mediante il software PRIMUS. Si fa l ipotesi che nota la quantità di calcestruzzo da utilizzare si determina la quantità di armatura considerando 2,5% di calcestruzzo, inoltre sono state computate le casseformi. Dall software Revit ci siamo creati due abachi per quanto riguarda pilastri e travi, i quali forniscono le dimensioni degli elementi e inoltre area e volume degli stessi. A questo punto note queste dimensioni mediante il software Primus si è proceduto a fare la stima; in particolare si è considerato il prezzario della Campania, e quindi si è stimato quello che è il prezzo del calcestruzzo e dell acciaio necessario. NB per quanto riguarda l acciaio questo viene computato in peso [kg] quindi abbiamo trasformato i mc di acciaio in kg.
PROGETTO BIM-CONCLUSIONI CONCLUSIONI In conclusione del nostro processo di costruzione si vogliono riportare i vantaggi riscontrati con questo nuovo metodo di progettazione rispetto alla classica progettazione. I principali vantaggi riscontrati sono: 1. Visualizzazione più accurata e immediata del progetto 2. Correzioni automatiche a seguito di modifiche fatte al progetto 3. Generazione di disegni 2D accurati e coerenti in qualsiasi fase della progettazione 4. Collaborazione delle diverse discipline di progettazione 5. Verifica della coerenza per le finalità di progettazione (code checking) 6. Estrazione delle stime dei costi in fase di progettazione (BIM 5D) Inoltre in un applicativo CAD tradizionale esistono solo linee e figure geometriche che non contengono nessun tipo di informazione; le modifiche devono essere apportate più volte, e soprattutto aggiornate in ogni tavola. Nel BIM, invece, il disegno rimane sempre al centro del processo progettuale. A ogni oggetto vengono associati non solo valori geometrici e dimensionali, ma anche tutti i dati e i vincoli parametrici necessari. Il BIM non si limita ad ampliare la base dei dati contenuti nei modelli tridimensionali del progetto e le possibilità di condivisione degli stessi; proprio tali vantaggi, infatti, comportano importanti ricadute anche in termini di ottimizzazione dei costi. Accanto agli evidenti risparmi di tempo, altrettanto rilevante è la totale eliminazione degli errori, delle duplicazioni, delle interferenze, grazie all aggiornamento in tempo reale di tutte le tavole di progetto in funzione delle varianti apportate, e la conseguente riduzione di errori e successive correzioni.