DIGITALIZZAZIONE DEI SISTEMI DI POST-TENSIONE – UN NUOVO APPROCCIO ALLA GESTIONE DEI PROGETTI E DELLA FILIERA

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AUTORE: Cosimo Longo

TUTOR: Ing. Giovanni Franchi (Scuola Master F.lli Pesenti – Consorzio CISE – Politecnico di Milano) Ing. Ugo Piccinno (HARPACEAS s.r.l.), Ing. Tommaso Ciccone (Tensacciai s.r.l.)

MASTER: Project management in construction works with BIM, A.A. 2019/20

 

L’industria delle costruzioni sta progressivamente attraversando la sua rivoluzione digitale a livello globale, spinta dall’impulso del Building Information Modeling (BIM), una metodologia supportata da diversi strumenti, tecnologie e standard che consente di generare e gestire informazioni digitali riferite a modelli fisici e funzionali di oggetti e asset. Il BIM viene utilizzato per migliorare l’efficienza del processo costruttivo e la qualità dei suoi prodotti, quali edifici ed infrastrutture, nonché per connettere tutti i soggetti attivi nel settore – a partire dalla progettazione fino ad arrivare al facility management – utilizzando uno comune e standardizzato linguaggio digitale. Mentre in precedenza si tendeva a scambi multipli e disconnessi di informazioni, che andavano disallineandosi rapidamente all’introduzione di ogni modifica, il BIM introduce nuovi workflow che permettono di affrontare la gestione dei progetti in maniera più dinamica e sincronizzata.

Il nuovo approccio sta portando i fabbricanti ed i fornitori di prodotti da costruzione a rinnovare i propri processi aziendali, per soddisfare i nuovi requisiti fissati dalle più recenti normative (per esempio il DM 12/01/2017 n. 560 del MIT) e dai contratti (si pensi ad esempio ai Capitolati Informativi). La metodologia BIM ha infatti contribuito alla diffusione di librerie di “construction object” parametrici, caratterizzati da diversi livelli di dettaglio e disponibili in più formati, per facilitare la collaborazione tra soggetti nel settore. Va sottolineato che il Regolamento (EU) No. 305/2011 (CPR) stabilisce norme armonizzate per la commercializzazione dei prodotti da costruzione all’interno del mercato Europeo, fornendo un linguaggio tecnico comune per valutare le prestazioni degli stessi. Il CPR garantisce la disponibilità di informazioni affidabili per i professionisti, le autorità pubbliche e gli utilizzatori, in modo che possano confrontare le prestazioni di prodotti simili immessi sul mercato da vari produttori in vari paesi. Basandosi sulla metodologia BIM, queste informazioni necessitano di essere organizzate e standardizzate opportunamente, in modo da garantire il principio chiave dell’interoperabilità. La digitalizzazione dei prodotti da costruzione è al centro di alcuni gruppi di lavoro del CEN, che stanno delineando un percorso evolutivo volto a definire: i flussi di scambio delle informazioni, la conformità alle norme internazionali di riferimento (ad esempio UNI EN ISO 19650 e UNI EN ISO 16739) e la definizione di specifiche tecniche per la fruizione trasversale dei contenuti a livello informatico, attraverso le numerose soluzioni software disponibili sul mercato. I “Modelli di Dati di Prodotto (“data template”) introdotti dalle recenti ISO 23386:2020 e ISO 23387:2020 – rappresentano un’evoluzione per le librerie di oggetti BIM, che fornisce all’industria regole comuni e pratiche migliori per strutturare i dati destinati all’uso digitale.

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Una simulazione di scambio dati tra appaltatore generale e fornitore del sistema di post-tensione basato su strumenti e metodologie BIM. - © Credit Cobuilder International

Una simulazione di scambio dati tra appaltatore generale e fornitore del sistema di post-tensione basato su strumenti e metodologie BIM. – © Credit Cobuilder International

In sostanza, il “construction object” rappresenta l’oggetto di interesse, mentre il “modello di dati” lo descrive più nel dettaglio, attraverso uno schema organizzato di gruppi di proprietà, singole proprietà e attributi. Su queste premesse, la presente Tesi introduce un primo sviluppo (PoC) di “modello di dati” per i principali elementi costituenti un cavo di post-tensione, quali sistemi di ancoraggio, acciai da precompressione e guaine. In particolare, ci si sofferma su un vero sistema di ancoraggio da post-tensione (un prodotto da costruzione per la presollecitazione delle strutture normato dal CPR), marcato CE sulla base di una Valutazione Tecnica Europea rilasciata da un Organismo di Valutazione Tecnica (TAB) in riferimento al documento “EAD 16 0004-00-0301: Post-tensioning systems for prestressing of structures”. I modelli di dati sono stati create e associati a modelli 3D al fine di generare i relative construction object da esportare in formato .ifc. Al fine di validare il PoC, si è simulato uno scambio dati basato su modelli di dati all’interno della supply chain, in particolare tra appaltatore generale e fornitore del sistema PT. Con il test si sono volute evidenziare le differenze tra un modello di scambio dati basato sul BIM e quello attualmente in uso nella gestione dei progetti e della filiera di riferimento. Viene proposto infine uno schema di miglioramenti per sviluppi futuri basato sull’esperienza in progetti reali.

 

FOR INTERNATIONAL STUDENTS:

The worldwide Construction Industry is progressively undergoing its digital revolution under the impulse of Building Information Modelling (BIM), a methodology supported by various tools, technologies and standards, involving the generation and management of digital information referred to physical and functional models of objects and assets. BIM is used to improve the efficiency of the construction process and the quality of its deliverables, such as building and infrastructures, as well as to connect anyone and anything in the industry – from the

design to the facility management – by using a common, standard-based digital language. Whereas previous workflows relied on multiple and disconnected processes that quickly became out of sync when changes were made, BIM workflows allow for a much more dynamic and synchronised approach to Project Management. The new approach is involving the construction products manufactures and suppliers in a renovation of their business processes, to satisfy the new requirements set by the regulations (i.e. D.M. 01/12/2017 n. 560 by M.I.T.) and contracts (i.e. Exchange Information Requirements). As matter of fact, the BIM methodology has contributed to the spreading of libraries of parametric construction objects, characterized by different levels of information and detail, as well as available in multiple formats to facilitate collaboration within the industry. It should be noted that, the Regulation (EU) No. 305/2011 (CPR) lays down harmonised rules for the marketing of construction products within European Market, providing a common technical language to assess their performance. The CPR ensures that reliable information is available to professionals, public authorities, and consumers, so they can compare the performance of products from different manufacturers in different countries. In a “BIM-based” approach such information need to be properly organized and standardized to guarantee the cardinal principle of interoperability. The digitalization of construction objects is the focus of some CEN working groups, which are outlining an evolutionary path aimed to define: information flows and exchanges, compliance with international reference standards (for example UNI EN ISO 19650:2019 and UNI EN ISO 16739:2016) and definition of technical specifications for the transversal use of contents at an IT level through the many software solutions available on the market. Data Dictionaries and Data Templates – outlined by the recent UNI EN ISO 23386:2020 and UNI EN ISO 23387:2020 – represent an evolution for BIM object libraries, to provide the industry with a guideline on common rules and best practices for structuring data for digital use. Basically, the construction object identifies the object-of-interest in a construction process, which the data template describes further by means of an organized scheme of group of properties > properties and attributes.

Based on these premises, this Master Thesis outlines a first development (proof of concept, PoC) of “data templates” related to the typical Post-Tensioning (PT) tendon components, such as anchorage systems, tensile elements and forming ducts. More in details the focus is on a real PT anchorage system (a construction product for structural pre-stressing regulated by the CPR), CE marked on the basis of an European Technical Assessment (ETA) issued by a Technical Assessment Body (TAB) with reference to  “EAD 16 0004-00-0301: Post-tensioning systems for prestressing of structures”.  The data templates created have been then populated (Data Sheets) and have been associated to 3D models, generating construction objects exported in .ifc model. In order to test the PoC a data exchange based on the data templates has been simulated within the supply-chain, between a Main Contractor and a PT supplier. The trial wanted to underline differences between the new BIM-based approach and the past/current project and supply-chain management.

Finally, a scheme of improvements based on real project experiences has been resumed for further developments.

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