I-BIM: rivoluzionare le infrastrutture con la modellazione informativa

Nuovi metodi e tecnologie stanno cambiando i settori dell’ingegneria e delle costruzioni. Scopriamo l’I-BIM, la modellazione informativa delle infrastrutture

L’innovazione tecnologica sta plasmando in modo significativo il panorama delle costruzioni infrastrutturali. In questo contesto, l’Infrastructure-Building Information Modeling (I-BIM) emerge come un potente strumento digitale, differenziandosi dal tradizionale BIM in quanto focalizzato sulle costruzioni infrastrutturali. Questo approccio integra le peculiarità delle infrastrutture, come ad esempio la loro estensione orizzontale e la complessità delle reti, all’interno di un modello informativo digitale, non limitandosi ad una mera rappresentazione fisica delle opere, ma incorporando anche dati funzionali e gestionali, essenziali per un’efficace pianificazione e gestione delle infrastrutture.

Le sfide e le opportunità della modellazione informativa delle infrastrutture

Nonostante le notevoli potenzialità, l’implementazione dell’I-BIM presenta qualche problematica. L’interoperabilità e la standardizzazione dei dati attraverso gli Industry Foundation Classes (IFC) sono fondamentali per garantire uno scambio efficiente di informazioni tra i diversi attori coinvolti nel processo costruttivo; tuttavia, la maggior complessità dei modelli parametrici infrastrutturali che devono coordinarsi con vari modelli territoriali di contesto, rappresenta senza dubbio una sfida significativa.

La standardizzazione di questi modelli ha comportato il superamento dello standard IFC 2×3 studiato per la modellazione architettonica di edifici con la creazione del nuovo standard IFC 4.3 studiato per un’appropriata rappresentazione geometrica ed informativa di infrastrutture come strade, ponti, ecc.  Il formato IFC 4.3 è una pietra miliare nell’ambito dell’I-BIM, in quanto fornisce una struttura definita e flessibile per la rappresentazione delle infrastrutture. Con le sue definizioni dettagliate e la capacità di modellare complessi progetti infrastrutturali, IFC 4.3 è un passo avanti significativo verso l’automazione e l’ottimizzazione del ciclo di vita delle opere infrastrutturali. Ci sono anche strumenti software per trasformare un modello IFC 2×3 in un file IFC 4.3 che ti possono sicuramente tornare molto utili in questa fase, o software per l’editing completo di un file IFC.

IFC 4.3: un nuovo standard per le infrastrutture

Nell’ambito dell’I-BIM, il formato IFC 4.3 segna un traguardo importante: questa nuova versione introduce un’ampia varietà di definizioni per rappresentare progetti di costruzione infrastrutturale in modo strutturato e comprensibile.

Fondamentale in questo contesto è l’uso della Work Breakdown Structure (WBS), che non solo incrementa il valore del design, ma facilita anche la comprensione e l’interazione con il progetto da parte di tutti gli stakeholder. La creazione di standard comuni attraverso IFC 4.3 aiuta a semplificare i processi lungo l’intero ciclo di vita dell’opera, migliorando l’adattabilità dei sistemi, la definizione dei requisiti progettuali, la validazione e l’uso dei modelli digitali per svariati scopi.

Le nuove caratteristiche dello standard IFC 4.3 sono:

  • Struttura spaziale – Massima flessibilità in termini di creazione di strutture spaziali complesse a piacere, a seconda dell’uso del modello. Questo è differente dalla precedente versione dove la struttura spaziale relativa agli edifici è pressoché fissa.
  • Alignment (Semantico + Geometrico) – Fondamentale per la definizione di una infrastruttura lineare, l’Alignment consente di definire il tracciato decomponendolo nella sua parte Semantica e in quella Geometrica, andando in particolare a definire i profili delle curve orizzontali, verticali e di cant (sopraelevazione).
  • Estrusioni parametriche lungo l’Alignment – Ovvero la possibilità di definire solidi basati su profili predefiniti (es. rotaie, ballast, subballast, etc.) da e verso punti precisi del tracciato.
  • Posizionamento lineare degli oggetti – Quindi poter definire la posizione degli oggetti non solo attraverso la loro posizione X,Y,Z nello spazio, ma poter posizionare tale oggetto specificando la sua posizione lungo l’Alignment, con eventuali offset laterali, verticali e/o longitudinali. Questo consente anche di implementare il concetto di “stationing” ovvero la kilometrica di appartenenza degli oggetti (es. questo segnale si trova al km 3+200 lungo un determinato tracciato).

Questi nuovi concetti, fondamentali per le infrastrutture lineari, vanno ad integrarsi con altri concetti già esistenti, quali:

  • Assemblati e decomposizioni – Utile per decidere il livello di decomposizione degli oggetti, ad esempio un semaforo potrebbe essere decomposto nel palo e nel semaforo stesso.
  • Proprietà e Gruppi – Le proprietà consentono di definire il livello di informazioni necessario, i gruppi aiutano a creare dei raggruppamenti trasversali che vanno ad aggiungersi alla decomposizione spaziale.
  • Porte e Connessioni – Servono soprattutto per la parte di cablaggio, fognature, etc. ed aggiungono ulteriori informazioni semantiche al modello.

La combinazione di tutti questi elementi, insieme alle nuove classi IFC definite per gli oggetti di ciascun dominio infrastrutturale (es. traversine o binari nel caso di una ferrovia piuttosto che segnali in ambito stradale) consentono di creare un modello IFC semanticamente ricco di tutte le informazioni necessarie per la digitalizzazione degli asset lineari.

A gennaio 2024 buildingSMART International ha annunciato che ISO ha approvato l’IFC 4.3 come standard finale. Ciò significa che IFC 4.3 sarà ora accreditato a livello internazionale come l’ultima versione dello standard ISO 16739.

Classificazione e definizione degli oggetti in IFC 4.3

Nel dettaglio, IFC 4.3 categorizza gli elementi di un progetto infrastrutturale in tre gruppi tematici principali:

  • Oggetti (ifcObjectDefinition): includono oggetti fisici tangibili come componenti strutturali, attori, processi e costi.
  • Proprietà (ifcPropertyDefinition): informazioni e caratteristiche che possono essere associate agli oggetti.
  • Relazioni (ifcRelationship): le interdipendenze e connessioni tra vari oggetti.

Diagramma composizione schema dati IFC

Un esempio concreto è ifcProduct, un’entità astratta che rappresenta qualsiasi oggetto in un contesto geometrico o spaziale, come i prodotti fisici, gli elementi spaziali e anche elementi non fisici come annotazioni e allineamenti.

Di seguito un video su come creare la struttura informativa di un file IFC 4.3.

 

Esempio dei modelli stradali e la loro rappresentazione in IFC 4.3

Focalizzandoci per esempio sui modelli stradali, IFC 4.3 permette di descrivere questi complessi progetti attraverso entità come ifcSpatialElement, ifcElement, ifcLinearElement e ifcPositioningElement. Ad esempio, ifcSpatialElement rappresenta la suddivisione spaziale di un progetto stradale, includendo elementi come strade, ponti e gallerie, e consente di dividere il progetto in diverse aree o siti.

Questa suddivisione facilita la coordinazione tra le diverse parti coinvolte nel progetto, da quelle progettuali a quelle costruttive. Ogni area comprende la progettazione e costruzione di diversi oggetti, che possono variare da tunnel a ponti, ferrovie, strade, edifici, fino a dispositivi tecnici.

Componenti fisici e annotazioni in IFC 4.3

Sul lato dei componenti fisici, ifcElement include gli elementi che costituiscono la struttura fisica di una strada, come pavimentazioni, cordoli, fossi aperti, ecc. Inoltre, IFC 4.3 arricchisce la rappresentazione di queste strutture, offrendo la possibilità di dettagliare ulteriormente la divisione degli oggetti attraverso sottocategorie come ifcBridgePart o ifcRoadPart.

Le annotazioni (ifcAnnotation) giocano un ruolo cruciale nel fornire informazioni supplementari, come i bordi degli strati di pavimentazione o altri componenti, che sono vitali per i topografi e altri professionisti coinvolti nel progetto.

Profili professionali e formazione nel campo della modellazione informativa delle infrastrutture

L’adozione dell’I-BIM ha stimolato la creazione di nuovi profili professionali e la necessità di una formazione specifica: ruoli come BIM Manager e BIM specialist sono diventati essenziali per garantire il corretto utilizzo e la gestione efficiente dei dati nei progetti infrastrutturali. Questa evoluzione richiede che le stazioni appaltanti dispongano di personale adeguatamente formato, non solo per utilizzare efficacemente l’I-BIM, ma anche per garantire che le gare d’appalto rispecchino le nuove esigenze e potenzialità di questa tecnologia.

La certificazione del possesso delle competenze è perciò essenziale. Questa avviene per opera di specifici Organismi di Certificazione accreditati presso ACCREDIA a seguito di esami sostenuti presso Organismi di Valutazione, come ad esempio ACCA software, a conclusione di corsi di formazione e certificazione BIM.

Casi studio e applicazioni pratiche di modellazione informativa delle infrastrutture

L’I-BIM è stato implementato con successo in diversi progetti infrastrutturali. Uno di questi è la costruzione del nuovo ponte ciclopedonale a Parma, primo esempio di Appalto BIM in Italia, rappresentato nel video seguente.

Un caso pratico

RFI, Rete Ferroviaria Italiana, aveva espresso l’esigenza della digitalizzazione di un asset ferroviario realmente esistente, la linea Benevento-Cancello, di circa 50 chilometri, per fini manutentivi, utilizzando il nuovo standard IFC 4.3. Per far fronte a questa esigenza, è stato creato un gruppo di lavoro che ha visto coinvolti partecipanti da RFI (Rete Ferroviaria Italiana), EAV (Ente Autonomo Volturno), ETS Ingegneria, Università degli Studi di Napoli Federico II ed ACCA software.

È stato quindi messo a punto un processo di digitalizzazione utilizzando tecnologie di laser scanner per la produzione di nuvole di punti, utilizzo di droni per la produzione di mesh texturizzate delle stazioni e foto 360 geolocalizzate e navigabili.

Poi la produzione del modello IFC, a partire dalla geometrizzazione del tracciato ricavato dalla nuvola di punti e secondo le specifiche richieste del committente: la creazione quindi di una libreria di oggetti e di tipologici riutilizzabili, e le proprietà e caratteristiche tipiche di ciascuna entità, come da capitolato informativo. Tutte queste informazioni sono state decise dallo stakeholder e rappresentano la base per la connessione e l’integrazione del modello IFC 4.3 e del CDE, con i sistemi già esistenti di Asset & Facility Management.

Il progetto è stato finalista ai buildingSMART Awards 2021 nella categoria Asset & Facility Management.

Questi progetti hanno dimostrato come l’I-BIM possa migliorare l’efficienza, ridurre gli errori e ottimizzare i costi, portando ad una migliore gestione del ciclo di vita delle infrastrutture. Inoltre, l’adozione dell’I-BIM ha favorito una maggiore collaborazione e comunicazione tra i vari stakeholder coinvolti nei progetti.

Il Futuro del I-BIM e le sue implicazioni

L’I-BIM rappresenta una svolta significativa nel settore delle costruzioni infrastrutturali. Potenzialmente in grado di migliorare l’efficienza, la qualità e la sostenibilità delle infrastrutture, l’I-BIM si prospetta come uno strumento essenziale per il futuro del settore. Man mano che la tecnologia e gli standard evolvono, è molto probabile che vedremo una sempre maggiore applicazione ed integrazione dell’I-BIM nei progetti infrastrutturali, con benefici per il settore pubblico e per quello privato.

 

 

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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