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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II
Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architetturaa.a. 2016/2017
PROGETTO DI UN EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO SECONDO LA METODOLOGIA
BIM
Docente: Studenti:Prof. Domenico Asprone Anna Chiara Cristiano, M56/513
Milena Serra, M56/523
La progettazione in BIM cambia completamente il paradigma della
progettazione:
• Si elimina l’obbligo della produzione cartacea di documenti;
• Aumenta l’intercomunicabilità tra le figure coinvolte;
• Si ha un maggior monitoraggio delle interferenze;
• È a supporto della progettazione sostenibile.
La progettazione in BIM si
inserisce perfettamente nel
campo semantico
dell’INDUSTRIA 4.0
ITER LOGICO DELL’ASSEGNAZIONE DI UN’OPERA
Il committente emette un
Capitolato Informativo
Il team di progettazione
risponde con un’Offerta di
Gestione Informativa
Se l’OGI viene approvata,
il team di progettazione
procede con il Piano di
Gestione Informativa
INIZIA LA PROGETTAZIONE
VERA E PROPRIA
Nel produrre l’elaborato, sono state riprodotte
queste fasi.
In prima battuta, è stato redatto un Capitolato
Informativo, immedesimandosi in un ipotetico
committente.
Successivamente, è stata presentata
un’ipotetica risposta del team di progettazione in
termini di Offerta di Gestione Informativa (che,
nella fattispecie, si è immaginata coincidente col
Piano di Gestione Informativa).
Infine, si è proceduto alla progettazione.
Assegnazione dell’opera da progettare
L‘assegnazione del progetto è avvenuta in seguito a
un incontro con gli studenti del corso di
Composizione Architettonica del prof. Calderoni,
facoltà di Architettura.
Gli studenti in questione hanno presentato una
propria idea progettuale, per un edificio sito nel
napoletano, mediante elaborati CAD e plastici.
Si è quindi proceduto, cercando di restare quanto
più possibile fedeli alle scelte architettoniche:
• Al predimensionamento
• All’implementazione della struttura in REVIT, ai fini
della modellazione sia strutturale che
architettonica
• Al calcolo strutturale in MIDAS
• A un forfettario computo metrico in PRIMUS.
Modello Architettonico di partenza L’idea proposta a monte dagli studenti
di architettura è stata quella di un
edificio di quattro piani a pianta
pentagonale e con una corte centrale.
In corrispondenza del primo piano, era
stata concepita una piastra forata,
poggiante su dei setti.
La peculiarità primaria dell’edificio
consisteva nella presenza, per ciascun
impalcato diverso dal primo e
dall’ultimo, di tre livelli diversi.
I problemi caratterizzanti questa scelta
strutturale erano per lo più concentrati
al piano terra, laddove si
raggiungevano luci notevoli (Lmax=16
m), senza un adeguato supporto di travi
e pilastri.
Lo schema strutturale, nell’evolversi
della progettazione, ha subìto
svariate modifiche.
Si propone in seguito una sintesi
delle soluzioni progettuali che erano
state concepite e dei deficit che le
stesse hanno avuto.
Schema strutturale #1
In prima battuta, si è pensato di aggiungere un sistema di travi e
pilastri al piano terra (in sostituzione dei setti).
Mantenendo gl’impalcati sfalsati su tre livelli, il problema principale
da risolvere era quello dei pilastri della scala, tozzi ed enormemente
sollecitati.
Per ovviare, si è deciso di progettare la scala Giliberti.
Inoltre, si è pensato di dividere la struttura in due parti: una,
quadrata, contenente i vani scala e ascensore, l’altra, comprensiva
di tutta la restante parte dell’opera. Le due parti sarebbero poi state
giuntate.
Per portare avanti questa prima scelta progettuale, si sono
modellate le due parti al SAP, a valle del predimensionamento di
massima. Il motivo principale consisteva nella necessità di
dimensionare il giunto tra le due parti, nel rispetto dei massimi drift
consentiti.
Schema strutturale #1 _ Piante
In figura (1) è presente la
carpenteria, con la soluzione
strutturale sopra descritta. In
figura (2) sono riportate le
tipologie di alloggi sfalsati
previste dal team Architettura.
(1)(2)
Schema strutturale #1 _ Modelli SAP
Schema strutturale #1- Deficit Nonostante fosse stata trovata una soluzione strutturalmente compatibile, è stato
successivamente osservato che le altezze d’interpiano non rispettavano i minimi da
normativa.
A causa della presenza concomitante degli impalcati sfalsati ai vari livelli, erano
presenti altezze d’interpiano non superiori a 1.50 m.
Schema strutturale #2 Si è deciso a questo punto di allineare gli impalcati, sia per ovviare
all’inconveniente, sia per aumentare la superficie degli spazi fruibili,
assicurando comunque il numero di alloggi per piano previsto dal Team
Architettura.
Per questo motivo, lo schema strutturale ha subito le opportune variazioni:
nella fattispecie, si è persa la necessità di separare i due blocchi strutturali e
giuntare e si sono portate le altezze d’interpiano a livelli compatibili con i
minimi da normativa.
Questo tipo di schematizzazione è, di fatto, quella definitiva. Tutte le variazioni
che sono susseguite hanno riguardato principalmente le sezioni degli elementi
strutturali e le armature negli stessi, ma lo schema statico è rimasto invariato.
Si propongono, dunque, i vari elaborati relativi alla modellazione.
Modello #2 _ Revit Strutturale
Carpenteria strutturale piano tipoModello 3D
Modello #2 _ Revit StrutturaleProspetto EST Prospetto NORD
Prospetto OVESTProspetto SUD
Modello #2 _ MidasA valle di un’adeguata analisi dei carichi, si è proceduti al
caricamento degli stessi nel modello Revit.
Per completare l’iter strutturale, data l’interoperabilità tra i vari
software, si è importato il modello Revit appena presentato in MIDAS, per permettere l’analisi strutturale e quindi il dimensionamento delle
armature.
In Midas, è stata effettuata un’analisi dinamica lineare, considerando,
per lo spettro all’SLV, un fattore di struttura q=2.7 (per tener conto delle
irregolarità in pianta e in elevazione). Si è scelto per l’edificio una
Classe di Duttilità Bassa.
Il progetto è stato condotto per iterazioni successive, variando le
sezioni geometriche, fino al soddisfacimento delle verifiche di
resistenza secondo l’NTC2008.
È stata, inoltre, condotta la verifica allo Stato Limite di Danno, assicurandosi che i drift d’interpiano non superassero il valore
consentito dello 0.5%.
Modello #2 _ Midas
Modello #2 _ Carpenteria Strutturale Si riporta in seguito la carpenteria definitiva del piano tipo.
Si evidenziano la travata (in
rosso)e la pilastrata (in verde)
delle quali si è riportata in Revit
l’armatura calcolata tramite
Midas, a scopo esemplificativo.
Modello #2 _Travata e pilastrata
Come evidenziato
dall’immagine, la travata
considerata afferisce al
livello 5.
Modello #2 _TravataSezione longitudinale
Sezione trasversale
d’appoggio (30x60)
Come si evince dai particolari sopra riportati, è stato
scelto un passo più fitto delle staffe in zona critica (nella
fattispecie, Φ10/100) e uno meno fitto in zona non critica
(Φ10/150). Per quanto concerne le armature longitudinali,
la trave è stata armata sia superiormente che
inferiormente con barre Φ18.
Modello #2 _Pilastrata
Sezione longitudinaleSezione trasversale (40x1000)
Per quanto riguarda la
pilastrata in esame, le
barre trasversali utilizzate
sono Φ8/100 in zona
critica, mentre le
longitudinali sono Φ24.
Anche in questo caso, il
passo delle staffe risulta
più fitto in zona critica.
Modello #2 _ Architettonico
Modello #2 _ Master A valle della definizione dei due modelli – Architettonico e Strutturale – si è
realizzato un modello Master: esso costituisce il connubio tra le discipline,
utilizzato anche e soprattutto per fare un controllo delle eventuali interferenze.
Modello #2 _ Master L’analisi delle interferenze è stata fatta, dopo aver convertito i due modelli in
formato IFC, con l’ausilio del programma Naviswork. A valle della class
detection, le interferenze principali sono state corrette manualmente.
Sovrapposizione modelli in Navisworks Esempio di un’interferenza rilevata
Modello #2 _ Rendering Si è proceduto, inoltre, alla realizzazione del modello Master in formato
rendering, per garantire una più consona rappresentazione tridimensionale.
Modello #2 _ Computo Metrico
Il progetto si è concluso con la redazione di un
Computo Metrico Estimativo. Esso è stato
realizzato con PRIMUS IFC, nel quale è stato
possibile importare direttamente i modelli realizzati
(una volta che questi ultimi sono stati convertiti in
formato IFC).
Il Computo, avendo soltanto finalità dimostrative,
ha riguardato soltanto il calcestruzzo C28/35 degli
elementi travi e pilastri e le relative armature in
acciaio B450C.
Si è fatto riferimento al Listino Prezzi della regione
Campania, aggiornato al 2016.
Modello #2 _ Primus IFC
ConclusioniQuanto sopra riportato rappresenta una sintesi molto stringata dell’iter
progettuale seguito. Si rendono peraltro disponibili tutti gli elaborati prodotti
nelle varie fasi, nelle rispettive cartelle.