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Modello 3D di un viadotto in formato IFC 4.3

IFC 4.3, lo standard openBIM anche per le infrastrutture. Le possibili applicazioni

Tempo di lettura stimato: 7 minuti

Finalmente è possibile gestire e modellare infrastrutture (ponti, reti ferroviarie, strade, ecc.) con standard openBIM: IFC 4.3 e tool operativi

Con la nuova versione IFC 4.3 il settore delle costruzioni fa un notevole salto in avanti verso la digitalizzazione delle infrastrutture, in formato aperto openBIM.

Il nuovo standard bSI (buildingSMART International) è stato infatti creato per estendere i benefici dell’IFC anche alle cosiddette “risorse orizzontali” e infrastrutture lineari, quali strade, tracciati ferroviari, ponti, acquedotti.

Con gli innovativi tool di cui ti parlerò tra poco, diventa possibile generare modelli IFC 4.3 di infrastrutture esistenti. Grazie alle tecnologie di rilievo digitale (laser scanner, lidar, droni e fotogrammetria) diventa possibile applicare processi di Scan To BIM, ossia operazioni di reverse engineering, che consentono di ricreare modelli digitali in formati standard aperti (openBIM) anche per le infrastrutture.

Si tratta di un passo in avanti molto atteso, che finalmente agevola l’interoperabilità tra BIM verticale (edifici) e BIM orizzontale, estendendo l’utilizzo del formato IFC e i benefici dell’openBIM, anche alle infrastrutture.

In questo articolo ti parlo di alcune novità software e tool nell’ambito del gruppo di lavoro di bSI, con l’obiettivo di testare e produrre le istruzioni operative sulla modellazione del nuovo standard IFC 4.3.

Nella parte finale puoi navigare il modello di un ponte (il viadotto Acerno) direttamente con il tuo browser.

L’evoluzione dell’IFC

Prima di iniziare, è opportuno fare un brevissimo excursus sul formato IFC, per specificare meglio cosa si intende per IFC 4.3.

L’IFC (Industry Foundation Classes) è un formato aperto, non proprietario, sviluppato per definire le informazioni geometriche e quelle alfanumeriche di edifici, prodotti prefabbricati, sistemi elettrici, ecc. e supportare le attività di scambio tra gli addetti del settore delle costruzioni, durante l’intero ciclo di vita dell’opera.

L’IFC viene, infatti, utilizzato da progettisti, fornitori e appaltatori per lo scambio di dati, anche tra utenti che utilizzano software diversi. Rappresenta, di fatto, il linguaggio comune, lo standard per la trasmissione delle informazioni.

È importante stabilire già dal principio la versione, la Model View Definition (MVD) e il formato di file da utilizzare.

Le Model View Definitions (MVD) sono sottoinsiemi (o filtri intelligenti) dello schema IFC che definiscono quali informazioni del modello di dati dovrebbero essere incluse. Se vuoi sapere di preciso cos’è una Model View Definition, leggi l’articolo “Model View Definition (MVD) e interscambio dati BIM”.

La prima versione dell’IFC, IFC 1.0, è entrata in uso per la prima volta nel 2000. Da quella data in poi, il formato IFC ha subito una serie di evoluzioni.

Dopo il rilascio di IFC 2×3, buildingSMART ha iniziato a lavorare alla nuova versione del formato IFC 2×4, meglio noto come IFC 4, rilasciata il 12 marzo 2013 e ufficializzata dallo standard ISO16739:2013.

Evoluzione dello standard IFC

Evoluzione dello standard IFC

Come suggerisce il nome originale, IFC 4 non è uno schema completamente nuovo ma è piuttosto un miglioramento della qualità del formato IFC 2×3 già esistente.

In sintesi, i miglioramenti forniti dalla versione IFC 4 sono descritti da buildingSMART come:

  • capacità di specificazione migliorata con nuove funzionalità geometriche, parametriche e di altro tipo;
  • nuovi flussi di lavoro BIM, inclusi scambi di modelli 4D e 5D, librerie di prodotti, interoperabilità tra BIM e sistema informativo geografico (GIS), simulazioni termiche avanzate e valutazioni di sostenibilità;
  • migliore leggibilità e facilità di accesso alla documentazione;
  • integrazione con la tecnologia mvdXML e definizione dei servizi di validazione dei dati;
  • correzioni per problemi tecnici;
  • estensione alle infrastrutture e ad altri settori delle costruzioni.

Per approfondire, leggi anche “Che cos’è IFC 4?”.

Inoltre, per ulteriori dettagli, ti consiglio di fare riferimento al registro delle modifiche di buildingSMART International.

Le attività del gruppo di lavoro di bSI e il lavoro di ACCA

Il formato IFC 4.3 è il risultato di un processo internazionale pluriennale portato avanti da due grandi progetti di buildingSMART: IFCRail e IFCInfra.

ACCA software è attiva da anni sul fronte della diffusione dell’openBIM e dell’uso dell’IFC per le infrastrutture ed ha partecipato in prima linea ad entrambi questi progetti come software vendor, mettendo a disposizione know-how e tecnologia ed implementando le nuove caratteristiche dello standard.

Ricordiamo che ACCA fa parte di diversi gruppi di lavoro di BuildingSMART Italia, tra cui proprio IFC Road Italia e openBIM for Rail.

Il modello IFC Bridge del caso pratico che ti presento, è stato creato proprio per verificare la fattibilità dell’implementazione delle Test Instruction proposte da MINnD (Modélisation des INformations INteropérables pour les INfrastructures Durables, il progetto di ricerca nazionale francese per lo sviluppo del settore delle costruzioni, sostenuto dal ministero francese per l’ecologia, lo sviluppo sostenibile e l’energia) all’interno del gruppo di lavoro di buildingSMART International dal nome “IFC 4.3 AbRV: TI Bridge”.

Viadotto Acerno - Navigazione con usBIM.browser

Modello IFC del viadotto Acerno | Navigazione con usBIM.browser

L’obiettivo è quello di produrre delle istruzioni operative che servano soprattutto come guida per la digitalizzazione di ponti e viadotti.

Tali istruzioni sono applicabili a diversi casi d’uso e definiscono le basi e lo scopo della nuova MVD (Model View Definition) AbRV: Alignment Based Reference View.

Questa modalità di lavoro rappresenta anche un nuovo modo di sviluppare il processo di certificazione dei software da parte di buildingSMART.

Con questo caso studio, ACCA ha dimostrato come, a partire dalle Test Instruction, sia effettivamente possibile produrre modelli conformi alle specifiche IFC 4.3, utilizzandone le istruzioni come base operativa.

Visualizzare le proprietà di un modello IFC

Visualizzare le proprietà di un modello IFC con usBIM.browser

Il modello prodotto verrà consegnato a buildingSMART International che lo renderà disponibile pubblicamente come buona pratica di esportazione nel nuovo standard e sarà utilizzato e condiviso con altri Stakeholder del settore per dimostrare l’utilizzo dell’IFC 4.3 nel mondo delle infrastrutture lineari.

Obiettivo del gruppo di lavoro è dimostrare la fattibilità della digitalizzazione di gran parte dei viadotti esistenti. Per tale motivo è stato modellato un classico viadotto in travi prefabbricate precompresse ad omega, in semplice appoggio. Tale tipologia rappresenta circa l’80% del costruito.

Un esempio concreto: il viadotto Acerno

Ecco un esempio pratico di quello che realmente si può ottenere con lo standard IFC4.3 e gli strumenti appositi.

Grazie al sistema integrato usBIM e all’App usBIM.browser puoi navigare direttamente il modello IFC con un comune browser (consigliato Google Chrome).

Qui sotto trovi il modello 3D del viadotto con cui interagire utilizzando gli appositi comandi posti nella parte bassa della schermata.

Puoi visualizzare il modello in 3D navigando con il comando orbitaprima persona, leggere sulla destra le proprietà IFC selezionando qualsiasi oggetto del modello, generare infinite sezioni e prospetti, attivare la vista con le ombre, effettuare misurazioni direttamente sul modello e addirittura navigarlo in realtà virtuale immersiva con un apposito visore.

 

Le novità introdotte da bSI nel nuovo standard

L’organizzazione spaziale

Per organizzazione spaziale dell’IFC si intende l’ossatura dello standard che serve a dare un’organizzazione e a gestire tutti gli oggetti (fisici e non) che compongono il modello dell’infrastruttura.

Organizzazione spaziale IFC4.3

Organizzazione spaziale IFC4.3

Solitamente, all’interno dello standard, la struttura spaziale era composta da quattro livelli che individuavano:

  • il progetto;
  • il sito;
  • l’edificio;
  • i piani.

Per estendere il nuovo standard alle infrastrutture lineari ed adattare lo schema della struttura, è stato necessario introdurre due classi ulteriori:

  • ifcFacility;
  • ifcFacilityPart.

Quindi, un modello di un’infrastruttura avrà necessariamente una classe ifcProject e delle sottoclassi come uno o più ifcSite (che indicano il sito di riferimento del modello e a cui sono associate le informazioni sul territorio), al di sotto dell’ifcSite possono esserci ifcFacility relativi alla strada o al ponte (in base al tipo di infrastruttura che si sta modellando), infine, ancora al di sotto vi è questa nuova classe astratta che è l’ifcFacilityPart. Questa classe gerarchizza l’infrastruttura lineare in base alle parti che la compongono. Inoltre, ci sono altri due attributi definiti dallo standard:

  • PredefinedType per classificare la tipologia delle parti delle infrastrutture;
  • UsageType per chiarire la modalità di scomposizione della struttura (verticale, orizzontale, ecc.).

Un altro concetto molto importante introdotto dallo standard è l’Alignment.

Sintetizzando, l’Alignment è fondamentale per definire la geometria del modello infrastrutturale e il posizionamento degli oggetti che lo compongono e per stabilire il movimento di percorrenza più sicuro per i veicoli che impiegano l’asset. I segmenti che lo compongono sono caratterizzati da proprietà statica e dinamica. Statica quando è possibile misurarla direttamente in loco, dinamica quando afferisce al segmento ma non è possibile misurala in loco (ad esempio il deficit di sopraelevazione).

Con questa metodologia è possibile ad esempio creare il modello di un viadotto (ma anche di una ferrovia, una strada, ecc.) ricorrendo alla definizione di un Alignment che descrive geometricamente e semanticamente l’asse del viadotto.

E’ possibile generare più di un Alignement per un unico modello in base ai tracciati da modellare. In pratica il modello 3D non sarà più posizionato in base ad una terna di assi cartesiani ma solo in relazione all’Alignment che abbiamo tracciato.

Altro concetto nuovo è la modellazione geometrica a blocchi. I blocchi sono concepiti come mattoncini da assemblare che generano un vero e proprio codice. E’ un metodo molto immediato di programmazione che si basa su un workflow in cui occorre stabilire quanti e quali oggetti compongono la struttura, dove collocarli e che forma hanno.

A tal proposito ACCA software ha presentato al buildingSMART summit di Montreal il modello di un ponte che rispecchia tutti questi concetti introdotti dal nuovo standard IFC. Il modello è stato strutturato e scomposto come previsto dal nuovo standard IFC 4.3. ed è stato modellato proprio utilizzando il concetto di Allignment.

Grazie alla piattaforma integrata usBIM è possibile gestire facilmente modelli di grandi infrastrutture.

Inoltre, con usBIM.refactor è possibile creare file IFC 4.3 partendo da un modello BIM qualsiasi anche federando diversi modelli per poi ottenere un solo IFC. Oppure trasformare un IFC con proprietà generiche in un file IFC 4.3 con tutte le proprietà del nuovo standard di buildingSMART International per la digitalizzazione in openBIM di infrastrutture, ponti, strade, ferrovie e tanto altro ancora.

Quindi quest’applicazione ti permette di ottenere un nuovo modello IFC completo e sempre aggiornato e conforme agli ultimi standard IFC:

  • riorganizzi il tuo modello IFC in modo semplice e veloce e senza la necessità di usare il software con cui è stato realizzato;
  • hai una banca dati con tutte le IFC class del formato 4.3 per creare e arricchire di elementi il nuovo modello IFC;
  • federi più file IFC di qualsiasi dimensione e ottieni un’unica struttura dati in formato IFC 4.3;
  • verifichi il nuovo modello IFC sia completo ed esporti la versione aggiornata con pochi click.

 

usbim
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