IL BIM PER GLI EDIFICI STORICI: CREAZIONE, CARATTERIZZAZIONE E SFRUTTAMENTO DI UN MODELLO BIM

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AUTORE: Salvatore Antonio Vigliarolo

TUTOR: prof. Ing. Alessandro Zichi e arch. Edoardo Accettulli

STAGE: Anafyo SAGL

MASTER: Master in “Edifici e Infrastrutture Sostenibili” a.a 2019/20

 

Gli edifici storici rappresentano una costante delle nostre città e dei nostri panorami. Questo patrimonio rappresenta un’enorme ricchezza del nostro Paese, di cui però spesso si conosce troppo poco. Grazie allo sviluppo del Building Information Modeling oggi è possibile creare un modello di edificio dotato di oggetti intelligenti, ossia recanti informazioni sull’edificio, sulle sue componenti e su tutte le caratteristiche salienti. Questo approccio ha trovato applicazione anche nel campo degli edifici storici, declinandosi come Historical Building Information Modeling, in breve HBIM. L’approccio HBIM inoltre ha tratto enorme giovamento dagli interessanti sviluppi nell’ambito del rilievo dell’architettura, in particolare lo sviluppo di laser scanner per la creazione di nuvole di punti. Nel caso di studio si è creato un modello BIM a partire da nuvola di punti del Dipartimento di Giurisprudenza dell’Università di Macerata. L’edificio, di notevoli dimensioni è stato rilevato con laser scanner, in seguito la nuvola di punti è stata divisa in porzioni più piccole e ottimizzata affinché potesse essere usata come riferimento per la modellazione.

La modellazione è stata svolta usando il software BIM Autodesk Revit, dove sono state ricostruite le geometrie dell’edificio a partire dalla nuvola di punti e delle fotografie disponibili, senza dover ricorrere a piante o disegni CAD tradizionali. Si è proceduto a modellare tutti i vari oggetti che compongono l’edificio, prestando particolare attenzione e cura alla modellazione di quegli elementi tipici dell’architettura tradizionale ma che non trovano diretta espressione nei programmi di modellazione BIM, per loro natura più incentrati sulla modellazione del nuovo. In particolare, sono state modellate le varie volte presenti nell’edificio cercando di limitare il ricorso ad elementi modellati localmente ma cercando di individuare forme e geometrie comuni da andare a replicare ove necessario all’interno dell’edificio. In generale si è cercato di limitare il ricorso alla modellazione in place limitandosi ad usarla solo quando necessario. L’edificio, riccamente decorato e dalle grandi dimensioni, è corredato di una ex chiesa settecentesca oggi sconsacrata adibita a sala conferenze ed eventi, anch’essa modellata nelle sue parti, ivi compresa la cupola e il campanile laterale. Obiettivo della modellazione è stato fornire all’università uno strumento che permettesse di facilitare la gestione del patrimonio immobiliare, raccogliendo così tutte le informazioni utili in un unico contenitore disponibile per tutti gli attori interessati nel processo di gestione, siano essi interventi di consolidamento antisismico che interventi di manutenzione programmata.

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Il modello BIM è stato anche il punto di partenza per la modellazione energetica dell’edificio, si è voluto infatti caratterizzare il modello da un punto di vista energetico all’interno di Revit, utilizzando gli strumenti messi a disposizione dal software per la creazione di un modello BEM (Building Energy Model). A tal scopo sono stati creati dei vani e si è assegnata loro una funzione e si sono definite le caratteristiche salienti delle superfici di scambio del modello. Tutto questo ha permesso di porre le basi per un modello energetico che, una volta sviluppato adeguatamente, potrà essere usato per delle simulazioni energetiche. Si è affrontato inoltre il tema del modello BIM come punto di partenza per la pianificazione delle operazioni di manutenzione. Il modello BIM, essendo costituito da oggetti intelligenti con informazioni specifiche, personalizzabili e condivisibili, rappresenta il punto di partenza ideale per la pianificazione delle operazioni di manutenzione. In tal senso si è proceduto all’individuazione di una gerarchia che regoli e schematizzi i rapporti tra i vari oggetti in modo da poter avere un elenco analitico di tutte le componenti dell’edificio da analizzare singolarmente.

 

 

BIM FOR HISTORICAL BUILDINGS: CREATION, CHARACTERIZATION AND DEPLOYMENT OF A MODEL

Historical buildings represent a typical element in our cities and landscapes. This heritage is a fundamental asset for Italy and too often is only barely known. Development of Building Information Modeling has given the chance of creating a model of a building featured with intelligent objects, enriched with information about the building, about its components and its most important features. This approach has been used even on Historical Buildings, being referred in this case as Historical Building Information Modeling or HBIM in brief. HBIM approach was hugely improved by developments in Architectural surveys, the use of laser scanner for generating point clouds.  For case study a BIM model was created starting from a point cloud for the Faculty of Law of Macerata University. The building, very large, was surveyed with a laser scanner, obtained point cloud was then divided in smaller pieces e perfected to be used as a reference in Modeling. Modeling was done using Autodesk Revit software, shapes of building were digitally built starting from information provided by point cloud and photographs, traditional CAD drawings or plants were not used in this process.  Elements found in the building were carefully created, a special focus was reserved for elements coming from Classical Architecture which do not have a direct expression in BIM software like Revit which are more focused on framed and contemporary architecture. Vaults present in the building were represented trying to avoid using local families but instead by using recurring shapes and geometries that could be replicated in the whole buildings in the various scenarios. As general indications in place Modeling was avoided unless it was the only way to achieve the desired result. The building is very large and richly decorated and it includes a former church from the XVIII century now used for meetings and public talks. Church too was modelled in all its parts, including its dome and campanile. The goal for modelling operation was to give to University a tool to ease management of its assets, retrieving all the useful information in one tool available to all stakeholders, shareholders and all the professionals involved in management, starting from measures taken for strengthen the building against earthquakes, arriving to planned maintenance interventions.

Building Information Model was the starting point for the creation of a Building Energy Model, a fundamental tool for energy characterization of the model inside Revit. Spaces were created to fulfil this purpose; functions were assigned to spaces and main characteristics were applied to surfaces involved in heath exchange in the model. These operations led to the creation of a BEM which, once it will have been correctly developed, will be used for energy simulations on the cloud. Aside energy modelling was introduced maintenance topic based on BIM. Building Information Model is an ideal starting point for planning maintenance interventions since it is made of sensible objects featured with specific information, it is customizable and easily shareable. In order to plan this kind of intervention first steps involved the creation of a classification scheme, based on hierarchy of items in order to understand relationships between elements and have a proper scheme of their relations so an analytical list of all the building components will be available and will give the opportunity to check every single item in the building.

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