Sviluppare un modello BIM di un edificio storico

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Come fare il modello 3D di un edificio storico e sviluppare il progetto di recupero con il supporto della tecnologia BIM

Devi sviluppare il modello 3D BIM di un edificio storico? Ti occupi di restauro e recupero degli edifici esistenti?

In questo focus ti svelo come utilizzare la tecnologia BIM per sviluppare un progetto completo di recupero di un edificio storico: dalla modellazione 3D all’analisi del degrado, fino all’individuazione degli interventi di progetto e all’integrazione con il modello strutturale e impiantistico.

Ti illustro anche un caso pratico realizzato con Edificius, il software ACCA per la progettazione architettonica.

Se vuoi provare anche tu a modellare un edificio storico, scarica gratis Edificius e segui le mie indicazioni.

Che cos’è l’HBIM

Ormai lo sappiamo, il BIM (Building Information Modeling) nasce come metodologia operativa per gestire i processi di:

  • programmazione
  • progettazione
  • realizzazione
  • manutenzione

di una costruzione attraverso un modello informativo che contiene tutte le informazioni che riguardano il suo intero ciclo di vita, dal progetto, alla costruzione, fino alla sua demolizione e dismissione.

Questo approccio trova applicazione anche nel campo degli edifici storici, declinandosi come Heritage o Historical Building Information Modeling, in breve HBIM.

Grazie allo sviluppo dell’HBIM è possibile creare dettagliati modelli di edifici storici con oggetti intelligenti, ossia recanti informazioni sull’edificio, sulle sue componenti e su tutte le sue caratteristiche, che possono essere aggiornate, sostituite e implementate nel tempo. Oltre alla modellazione,  l’HBIM consente di condurre in modo dettagliato e completo le analisi sullo stato di fatto: rilievo materico, individuazione dei fenomeni di degrado, ecc.

Sviluppare un modello BIM di un edificio storico: Ortofoto-lesioni

Sviluppare un modello BIM di un edificio storico: ortofoto con quadro fessurativo

E’ importante sottolineare che l’HBIM è un processo applicato agli edifici esistenti, siano essi monumentali e di rilievo storico-artistico che comuni abitazioni del secolo scorso, e che dunque allarga enormemente il raggio d’azione del metodo BIM, perché espande il suo utilizzo anche alla creazioni di modelli dell’edilizia esistente.

Le potenzialità del BIM per gli edifici esistenti

Finora l’HBIM non ha avuto una grande diffusione in ambito professionale a causa della mancanza di normative condivise e workflow standardizzati e soprattutto alle difficoltà legate alle fasi di modellazione e di reperimento delle informazioni. Infatti, modellare un edificio storico significa tener conto di elementi non standardizzabili e non riconducibili a librerie predefinite, deformazioni e irregolarità, incertezze sulle tecniche costruttive, presenza di fenomeni di degrado, ecc.

Attualmente molti software si stanno adeguando a queste esigenze per gestire in modo esauriente l’intero processo di digitalizzazione del patrimonio edilizio esistente.

Edificius, per esempio, dispone di un nuovo ambiente specifico per l’HBIM, con una libreria dedicata di oggetti tipici dell’edilizia storica ed editor che si adattano in modo flessibile alle specificità di ogni singolo caso:

  • Editor delle volte – per modellare volte di diverso tipo sfruttando nuovi oggetti specifici (botte, botte rampante, botte zoppa, padiglione, padiglione a base poligonale, crociera, crociera a base poligonale, cupola, lunette/foro, taglio orizzontale e taglio verticale)
  • Costola – per inserire la costola sia nell’intradosso che nell’estradosso della volta in maniera manuale o in maniera automatica grazie all’uso della bacchetta magica
  • Solaio con travi in legno – per creare e personalizzare un solaio in legno, impostando lo spessore del solaio, la sezione, l’interasse e la rotazione delle travi
  • Area di degrado – l’editor per definire la superficie degradata a cui associare un determinato materiale
  • Lesione – l’editor specifico per individuare ed evidenziare le lesioni presenti su un determinato elemento dell’edificio
  • Ortofoto – per associare un ortofoto ad un elemento dell’edificio ed ottenere una rappresentazione fedele allo stato di fatto e completa delle informazioni materiche.

Oggetti parametrici HBIM di Edificius

In questo modo, è semplice superare le difficoltà legate alla modellazione (anche in presenza di forti irregolarità, decorazioni elaborate, sistemi costruttivi in disuso) e sfruttare appieno tutti i vantaggi dell’HBIM:

  • elaborazione del modello 3D in tempi rapidi
  • utilizzo di oggetti parametrici intelligenti
  • gestione dei documenti e dei dati
  • maggior controllo del progetto e delle campagne di indagini e analisi
  • condivisione delle informazioni e del modello
  • programmazione degli interventi di manutenzione
  • promozione del bene
  • creazione di database aggiornabili nel tempo
  • applicazione di tecnologie avanzate come la realtà virtuale o aumentata.

Come sviluppare il modello BIM di un edificio storico: workflow del progetto HBIM

Generare il modello 3D BIM di un edifico storico consente di avere tutti i benefici del BIM sul progetto di restauro.

Vediamo quindi come sviluppare il modello 3D e il progetto di restauro di un edificio storico con la metodologia HBIM.

In sintesi, le fasi principali da seguire sono:

  • strutturazione dell’ACDat (ambiente di condivisione dei dati)
  • raccolta dati, elaborati e documentazione storica
  • gestione e condivisione della documentazione raccolta su piattaforme collaborative
  • rilievo fotografico e fotoraddrizzamento
  • rilievo geometrico condotto con il supporto di diverse tecnologie (da quelle più tradizionali come rulline, livelle e squadri; a quelle più avanzate come laser scanner, stazione totale, rilievo fotogrammetrico, ecc.)
  • rilievo materico
  • modellazione 3D dello stato di fatto con BIM Authoring
  • condivisione del modello su piattaforme collaborative
  • studio del layout funzionale dello stato di fatto
  • analisi del degrado direttamente in ambiente HBIM
  • analisi stratigrafica e sulle fasi di costruzione dell’opera in ambiente HBIM
  • studio del quadro fessurativo e dei cinematismi in atto
  • progetto delle indagini e delle prove da svolgere
  • individuazione degli interventi di progetto
  • integrazione con software BIM di progettazione strutturale e impiantistica
  • modellazione 3D del progetto
  • verifica del progetto in Real Time o realtà virtuale (VRi)
  • computo metrico automatico dal modello 3D
  • elaborazione grafici e tavole esecutive.

Per approfondire, ti illustro un caso pratico sviluppato con Edificius.

Un caso pratico con Edificius

L’esempio pratico che ti mostro è un progetto di digitalizzazione di un edificio residenziale di inizio ‘900.

La prima operazione eseguita sul campo è il rilievo e l’acquisizione dei dati geometrici condotta attraverso il laser scanner 3D. Il risultato è la nuvola di punti, che contiene informazioni di carattere geometrico (le loro coordinate in un sistema di riferimento noto) e di carattere colorimetrico, in quanto ad ogni punto viene associato un colore relativo ricavato da una foto fatta dallo strumento durante la scansione.

I dati del rilievo sono stati importati in Edificius per la modellazione in ambiente BIM e la costruzione del modello geometrico dell’edificio.

Prima di iniziare la modellazione, sono stati impostati i Livelli (piano ammezzato, piano primo, fino alla copertura) e i subLivelli con relative altezze ed è stato importato il terreno con le curve di livello direttamente da Google Maps sfruttando l’apposita funzionalità.

Gestione livelli edificio storico HBIM

Gestione livelli con Edificius

La modellazione dell’edificio è stata facilitata dagli oggetti parametrici dell’ambiente HBIM di Edificius che consente di riprodurre gli elementi caratteristici dell’architettura storica (volte, solai in legno, costole, ecc.).

Sono stati modellati i muri esterni, le finestre, la scala e tutti i particolari architettonici presenti in facciata (modanature, capitelli, lesene, ecc.).

Concluso il modello 3D è stato condiviso tutto il materiale utile al progetto utilizzando la piattaforma collaborativa usBIM. In questo modo i dati dell’edificio sono consultabili da tutto il team. E’ stato esportato il modello IFC dell’edifico ed avviata l’integrazione con il software EdiLus, per le valutazioni e calcoli strutturali. Il Workflow strutturale ha previsto in breve:

  • riconoscimento automatico degli oggetti architettonici in oggetti di EdiLus
  • modellazione strutturale
  • modello FEM
  • assegnazione dei vincoli
  • definizione dei carichi
  • analisi strutturale.

Parallelamente alle analisi sulla struttura è stata elaborata la caratterizzazione materica e la valutazione sullo stato di conservazione dell’apparato decorativo dei prospetti. Tutto questo è stato facilitato dall’importazione della mesh texturizzata ottenuta dal rilievo e sfruttando tutte le potenzialità del comando ortofoto, che permette di sovrapporre al modello 3D le foto raddrizzate dei prospetti da analizzare.  Sono state individuate sull’ortofoto le aree interessate dai diversi fenomeni di degrado. Edificius, in automatico, genera anche la legenda che permette di interpretare i retini associati alle diverse manifestazioni di degrado.

Analisi del degrado con Edificius

Analisi del degrado con Edificius

A differenza di un processo condotto con metodo tradizionale, la tecnologia HBIM offre il vantaggio di creare e aggiornare periodicamente il database di informazioni sullo stato di conservazione del bene e di creare un archivio condiviso e in continua evoluzione. Gestendo il progetto con usBIM, infatti, è possibile ottenere i seguenti vantaggi:

  • facilità di consultazione, trasmissione e gestione dello stato conservativo nel tempo
  • redazione di schede del degrado utili per l’individuazione delle patologie ed analisi diagnostiche
  • definizione di un protocollo da rispettare per ogni intervento di restauro da realizzare integrato sulla piattaforma usBIM.

(le nuove funzionalità di Edificius sull’HBIM rientrano nel progetto BIM ReCult cofinanziato dall’Unione Europea, dallo Stato italiano e dalla Regione Campania nell’ambito del POR Campania FESR 2014-2020)

 

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