Il BIM per Solar Decathlon 2014 nel progetto italiano RhOME

Il 27 Giugno prossimo verrà inaugurata nel Parco della Reggia di Versailles la “città solare”: un villaggio di piu di venti case ad alta efficienza energetica frutto della prestigiosa competizione internazionale “Solar Decathlon”.

L’Università Roma Tre partecipa per la seconda volta alla competizione, dopo il successo ottenuto con la prima, in cui il progetto è salito sul podio e ha vinto diversi premi, tra cui il primo premio assoluto in sostenbilità. Si tratta della prima squadra italiana che sia stata mai ammessa al concorso, promosso dal Dipartimento dell’Energia del Governo degli Stati Uniti, e poi trasferita in Europa (Spagna e ora Francia, nella prossima in Germania), e ora anche in Cina e Sud America.

Tutta la competizione è uno showcase della innovazione in campo edilizio: le case vengono realizzate per mostrare ai visitatori le prestazioni e le caratteristiche fisiche delle case del futuro. Ma di un futuro prossimo, immediatamente attuabile, quasi a sostanziare la frase del movimento cyberpunk: “The future is here, it’s just not widely distributed yet”.

Il progetto italiano rappresenta una eccellenza nell’uso delle tecnologie BIM (Building Information Modeling), recentemente all’attenzione globale grazie alla spinta di grandi nazioni come il Regno Unito o quelle di area Scandinava, che spingono per la loro adozione istituzionale, recentemente ratificata dalla Direttiva Europea (Marzo 2013) che raccomanda l’uso di queste tecnologie in tutti gli appalti pubblici a partire dal 2016.

Il Solar Decathlon ha offerto alla sperimentazione BIM un processo virtuoso che anticipa una committenza e una città di nuova generazione: il concorso rappresenta una mini-città connessa in Smart Grid energetica con un monitoraggio continuo delle prestazioni degli edifici, che grazie a un’alta infrastrutturazione di sensori concorrono tra loro sulla base dei minori consumi elettrici, di acqua, di consumo delle risorse, di gestione. Una Smart City dove gli edifici sono emittenti telematiche a tutti gli effetti.

Il team italiano ha introdotto fin dall’inizio del processo una struttura di progettazione e ingegnerizzazione BIM per avere un controllo completo dei dati associati al progetto, grazie a modelli digitali costruiti come modelli informativi che forniscono un feedback continuo sulle prestazioni e l’impatto ambientale del progetto.

IM1 - Il sistema software integrato che origina e informa il modello BIM di assemblaggio per il settore energetico, cruciale in Solar Decathlon: radiazione solare, simulazione termica dinamica, illuminazione, fluidodinamica, concorrono e producono, sovrapponendosi, anche verifica incrociata delle analisi, di fatto “modellazione comparata”.

Il team ha quindi costruito una struttura integrata di modelli digitali a supporto di tutto il processo. Il cuore del progetto è un modello BIM impostato in modalità multiutente workset, con punte di 15 utenti al lavoro in contemporanea e raggiungibilità da remoto mediante BIM server durante le fasi di pre-assemblaggio. La strutturazione dei modelli digitali, infatti, è stata collegata a una struttura innovativa per il team di progettazione, interamente multidisciplinare, che integra gli studenti con specialisti, ricercatori e aziende partner del progetto provenienti dai settori più diversi e dal mondo dell’innovazione italiana, dal fotovoltaico flessibile di Solbian alle tecnologie per l’agrospazio di Aerosekur, per citarne alcuni.

IM2 - Il sistema costruttivo “platform frame” del progetto è stato modellato nella sua essenza costruttiva, suddividendo il modello BIM in “sub-assemblies” che simulano i componenti effettivamente prefabbricati generando gli elaborati esecutivi per ogni parete strutturale, utili ai fini costruttivi e di calcolo strutturale delle pareti, trasferite poi senza possibilità di errori o modifiche sostanziali agli stabilimenti di produzione CAM e assemblaggio di Rubner Haus (Chienes, BZ).

Tale modello centralizzato BIM, strutturato come simulazione costruttiva delle tecniche di prefabbricazione avanzata in legno secondo una modalità recentemente definita BAM (Building Assembly Model), è stato integrato con analisi strutturali di valutazione antisismica, energetiche dinamiche di radiazione solare (Autodesk Vasari), simulazione termica e fluidodinamica (TRNSYS, Autodesk Ecotect Analysis e CFD, in collaborazione col programma Autodesk Sustainability Workshop, vedi IM1), con il calcolo LCA (Life Cycle Assessment) del ciclo di vita dei materiali impiegati e per la valutazione dell’impatto ambientale in termini di Embodied Energy (mediante Schedule dinamiche in Revit 2014). Ovviamente lo stesso modello, integrato è stato renderizzato lungo tutto l’arco del lavoro per valutare l’impatto architettonico, con immagini e video. E in ultimo una stima dettagliata, componente per componente, dei costi di costruzione e di trasporto.

IM3 - Il modello BIM ha simulato l’intero sistema costruttivo senza alcuna semplificazione, controllando dettagli 3D e giunti lungo tutta la costruzione, da realizzarsi sempre in modalità reversibile, dato lo smontaggio necessario della casa dopo la gara.

A tali valutazioni si somma una caratteristica peculiare del progetto Solar Decathlon che è la gestione integrata al progetto della fase di cantierizzazione: ogni team è responsabile di gestire in prima persona l’assemblaggio del proprio prototipo abitativo, con gli studenti che vi lavorano in prima persona.

Il modello BIM che il team ha strutturato in questo senso è concepito per simulare tutta la fase di assemblaggio con la integrazione nel progetto dei sub-assembly: suddivisione dei macro-componenti direttamente prodotti in stabilimento di prefabbricazione avanzata CAM di Rubner Haus, presso Bolzano, con macchine a controllo numerico, direttamente dai file di progetto (File to Factory). Ogni Sub-Assembly è stato quindi da subito integrato nel modello BIM e ha permesso di visualizzare le fasi di montaggio in un cronoprogramma 3D (in Navisworks) e la relativa valutazione dei rischi ai fini della sicurezza, con la modellazione completa delle strutture provvisionali e di montaggio.

IM4 - Il modello BIM ha collegato la suddivisione della costruzione in sub-assemblies alla loro collocazione in modelli per gestire il trasporto, effettuato con mezzi standard, e all’80% su rotaia (mediante casse mobili). Il modello ha quindi generato piani di carico dinamici, con tonnellaggio complessivo e ingombri dei mezzi.

Tale strutturazione è stata legata contemporaneamente alla stima dei mezzi di trasporto, con generazione dinamica dei piani di carico per i mezzi, forniti agli interlocutori, in questo caso Trenitalia, visto che la casa italiana viaggerà per Versailles in treno, il mezzo più sostenibile.

IM5 - Il modello BIM mediante la modalità “4D” ha permesso di prefigurare e verificare con l’organizzazione il sistema di assemblaggio e la relativa sicurezza mediante un cronoprogramma collegato a fasi 3D.

Il team italiano, di conseguenza ha condotto un intero processo BIM dalla concezione alla ingegnerizzazione fino alla realizzazione e alla gestione diretta del cantiere, ma non soltanto. Tutta la casa, infatti, è stata infrastrutturata con sensori di nuova generazione per il monitoraggio dei parametri ambientali di comfort e dei consumi elettrici e idrici di dettaglio, ma anche la posizione fisica di finestre e parti della casa, con la realizzazione di un modello interattivo 3D di data reference nell’innovativo standard WebGL, usato, tra gli altri da Google. Il modello mette in rete e documenta il funzionamento di tutti i sistemi di impianto, dialogando con elettronica dedicata con la partnership di Almaviva, e le compara con i test compiuti nei modelli dinamici.

IM6 - Il modello BIM nel progetto RhOME vive anche dopo la realizzazione: il modello informativo diventa di gestione, viene confrontato con le anaisi precedenti e dialoga con l’abitante, che vede le conseguenze delle proprie azioni, in interfacce numeriche e 3D, storiche e in tempo reale.

E sarà strumento fondamentale per il contest che prende inizio a Versailles con inaugurazione il prossimo 27 Giugno, in cui il team rappresenterà l’Italia ai “mondiali dell’architettura green”, proprio mentre quella calcistica lo farà in Brasile. Forza Italia!