Negli ultimi mesi dello scorso anno si è concluso un progetto di ricerca commissionato da Open Building e sviluppato in sinergia con BIS-lab®, finalizzato all’informatizzazione dello sviluppo del progetto costruttivo dei cementi armati.
L’idea (la necessità) di sviluppare nuovi metodi e di indagare nuovi strumenti per la redazione del progetto costruttivo dei cementi armati è scaturita dall’esperienza che Open Building ha vissuto nell’ambito di una commessa particolarmente complessa inerentemente a questa specifica materia. In quel caso, gli strumenti CAD tradizionali – peraltro espressamente richiesti dal cliente – hanno palesato alcuni dei limiti che tipicamente li differenziano dai software di BIM authoring.

In breve, il problema fondamentale consiste nella redazione della distinta dei ferri, che deve essere effettuata, seppur con qualche automatismo, in maniera sostanzialmente manuale; ne consegue la necessità di un doppio ciclo di controllo degli elaborati emessi: da una parte il controllo sulla correttezza degli elaborati grafici bidimensionali, dall’altra il controllo sulla distinta dei ferri desunta da questi. Queste ragioni, naturalmente, rischiano di compromettere la qualità degli elaborati emessi.

Una prima sperimentazione ha riguardato l’utilizzo di Autodesk Revit per la modellazione dei ferri d’armatura. Tuttavia, la percezione scaturita dai risultati ottenuti è che le funzionalità del software per questo scopo specifico non siano ancora sufficienti rispetto alla complessità dei casi da risolvere e che si debba ricorrere troppo spesso ad una modellazione ferro per ferro. L’onerosità della modellazione ci è parsa eccessiva rispetto ai palesi vantaggi derivanti da una computazione sostanzialmente immediata degli elementi.
Si è quindi cercato di introdurre degli automatismi nella modellazione attraverso Dynamo. Seppur con alcuni risultati (sulla gestione delle sovrapposizioni, sugli sfalsamenti tra barre adiacenti, ecc.) di buon auspicio, alcune variabili – come la presenza degli elementi strutturali adiacenti o intersecanti – sono risultate di difficile implementazione nello script e quindi richiedevano comunque interventi ad hoc totalmente manuali.

Piuttosto di sviluppare ulteriormente gli script di cui sopra, col rischio di produrre un risultato finalizzato a risolvere un caso particolare piuttosto che valido in generale, si è scelto di definire un progetto di ricerca che indagasse strumenti software più spiccatamente orientati alla modellazione strutturale e, in particolare, dei calcestruzzi armati. I software testati sono stati Tekla Structure nella sua versione Campus e Allplan Engineering.
Attraverso le sperimentazioni effettuate, tutte inerenti lo stesso caso studio a cui si faceva inizialmente riferimento, ci si è confrontati con diverse casistiche allo scopo di valutare nella maniera più completa possibile le soluzioni che i software propongono per le diverse problematiche.

Sinteticamente, sono state considerate in maniera particolare le questioni relative:

• alla codifica dei ferri d’armatura – definizione della marca;
• ai diversi metodi di calcolo della lunghezza dei ferri;
• alla gestione della lunghezza massima dei ferri d’armatura;
• al sistema di hosting dei ferri d’armatura da parte degli elementi strutturali (travi, platee, pilastri, muri, ecc.) e quindi al controllo del copriferro;
• all’elasticità e agli automatismi di modellazione, con particolare riguardo alle modalità di controllo delle sovrapposizioni e degli sfalsamenti e alla modellazione di ferri 3D;
• all’esportazione della distinta dei ferri;
• alle modalità di redazione degli output bidimensionali.

Entrambi i software testati hanno fornito risposte complessivamente positive alle questioni analizzate; nel diagramma sottostante sono illustrate alcune considerazioni generali valide per entrambe le soluzioni:

STRENGTHS

1. estrazione sostanzialmente automatica delle informazioni necessarie dal modello, in questo caso specifico, della distinta dei ferri;
2. tempi paragonabili di produzione degli elaborati rispetto all’approccio tradizionale, dato comunque incoraggiante se considerata la scarsa esperienza nell’utilizzo dei software testati e, al contrario, la conoscenza avanzata del software CAD.
3. maggiore qualità e precisione dei risultati, grazie alla necessità di un unico ciclo di controllo e ai sistemi di controllo della modellazione che i software mettono a disposizione.

WEAKNESSES

1. nonostante gli automatismi proposti, esiste ancora una componente manuale della modellazione;
2. necessità di formazione del personale;
3. necessità di modificare i workflow attuali, non si tratta solamente di utilizzare nuovi software ma di modificare le attività ed i sistemi di comunicazione interni e con il cliente;
4. costo delle licenze dei software.

OPPORTUNITIES

1. numerosi plug-in in grado di abilitare funzionalità aggiuntive;
2. possibilità di incremento della produttività;
3. possibilità di sviluppo commerciale.

THREATS

1. incertezza sui tempi nelle prime applicazioni dei nuovi metodi e strumenti: per quanto la sperimentazione abbia fornito delle rilevazioni attendibili, solo un utilizzo concreto in ambito produttivo può produrre una base di dati certa.
2. interlocutori non pronti ad inserirsi in un processo innovativo.

Al di là degli aspetti di natura economica, che comunque rivestono una componente importante nel valutare quale prodotto acquisire, dal punto di vista tecnico una leggera preferenza è andata ad Allplan Engineering che, per la nostra esperienza, sembra includere delle funzionalità maggiormente allineate con le necessità di modellazione tipiche di chi progetta strutture in cemento armato.

↑ Alcune delle casistiche considerate; nella fattispecie di questi esempi, la modellazione è stata condotta con Tekla Structures nella sua versione Campus. ↓

Una considerazione va fatta in riferimento al confronto sulle tempistiche fra vecchio e nuovo. La nostra opinione a riguardo è che la transizione al digitale, in cui riteniamo che questa esperienza, seppur parziale, ricada, abbia come ragione fondamentale non tanto il risparmio di tempo, ma l’aumento della qualità delle attività e delle opere realizzate, che quindi rappresenta il vero obbiettivo da perseguire.
In questo senso, esitare nell’abbracciare questa trasformazione fin tanto che non si avrà la certezza di essere tempisticamente equivalenti rispetto ad un approccio tradizionale, rischia di tradursi domani in un ritardo rispetto al resto del mercato ed oggi nella privazione di opportunità commerciali in contesti dove solo con certe competenze e strumenti è possibile entrare e rimanere.

Ulteriori approfondimenti hanno riguardato i sistemi di condivisioni dei modelli sviluppati (attraverso formato interoperabile IFC e strumenti open source di visualizzazione dei modelli) e i diversi livelli di sviluppo (LOD) previsti per i ferri d’armatura.
Rispetto a questo secondo aspetto, sono stati analizzati i requisiti degli standard italiano, americano ed inglese (UNI11337, AIA/-BIMForum, PAS1192-2/NBSBIMToolkit) individuando quali livelli di sviluppo definiscono dei requisiti informativi sulla modellazione delle armature, e quali sono questi requisiti. In uno scenario in cui le richieste del cliente sono frequentemente espresse attraverso il concetto di LOD, senza che risulti evidente una particolare sensibilità rispetto all’utilizzo delle diverse classificazioni, l’obbiettivo dell’indagine è stato dipingere un quadro esaustivo per attribuire una valenza a ciascuna richiesta rispetto al tema specifico, e non poco oneroso, della modellazione dei ferri d’armatura.

Il progetto di ricerca è stato coordinato da BIS-lab, mentre dell’attività operativa si è occupato, per Open Building, Matteo Antonio La Capra, studente del master per BIM Manager della Scuola Master “Fratelli Pesenti” del Politecnico di Milano. Entrambi i software utilizzati nella ricerca sono stati testati nelle loro versioni concesse in prova agli studenti del master.
Preliminarmente all’avvio dei lavori ci si è occupati di redigere un documento d’impostazione del progetto che ne chiarisse gli obbiettivi, l’organigramma, le risorse strumentali e umane necessarie (ivi inclusi anche le figure di riferimento per gli aspetti tecnici strutturali), i meeting, gli elaborati e le fasi di lavoro previste. Le attività sono state monitorate dal punto di vista dei tempi fase per fase e per ciascuna delle risorse coinvolte, per assicurare il rispetto dei tempi definiti preliminarmente. Agli step più significativi dell’attività di ricerca, sono stati redatti dei report volti a comunicare e sedimentare i risultati ottenuti.