"IL TRIBUNALE CHE VERRÀ" - PALAZZO DI GIUSTIZIA DI PAVIA PROGETTO DI RICERCA SPERIMENTALE PER LA SICUREZZA IN AMBIENTE BIM - IFC - Palazzo di ...
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DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA
INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIA
DEEP-SE GROUP
“IL TRIBUNALE CHE VERRÀ”
PALAZZO DI GIUSTIZIA DI PAVIA
PROGETTO DI RICERCA SPERIMENTALE PER
LA SICUREZZA IN AMBIENTE BIM – IFC
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1 – BIM: FINALITÀ DELLA SPERIMENTAZIONE
La ricerca sperimentale di provvedimenti per fluidodinamico, …), grazie alla sua natura
la sicurezza applicati al Palazzo di Giustizia di ‘virtuale’, cioè immateriale, ma dotato di
Pavia in ambiente di rappresentazione e tutte le ‘virtù qualitative’ che riproducono il
simulazione digitale qui presentata ha lo comportamento reale in opera una volta
scopo di esplorare le potenzialità del costruito. Infatti il modello dell’edificio nella
metodo e delle tecnologie B.I.M. - Building fase di progettazione esiste solo nella traccia
Information Modeling - in funzione magnetica gestita da un computer, attraverso
preventiva e dissuasiva di violazione delle un software che riproduce il comportamento
regole di sicurezza. Inoltre, persegue la dell’edificio materiale futuro immerso nel suo
finalità di dimostrare la fattibilità contesto, sottoposto alle leggi logico-
dell’innovazione di processi e tecnologie di matematiche grazie agli algoritmi di calcolo e
progettazione architettonica ed simulazione.
impiantistica, quindi di costruzione e Molti altri sono i vantaggi offerti dalla
gestione, di un edificio esistente complesso, modellazione digitale di un edificio: “la
soprattutto nei requisiti funzionali come il dinamicità” del suo cambiamento nel tempo
Palazzo di Giustizia, per mezzo della sua (es.: lo stato di fatto, il grado di
rappresentazione virtuale con il modello conservazione o degrado, le trasformazioni
digitale. progettate o attuate, …) vista la possibilità di
La sua proprietà essenziale consiste nella aggiornare il modello secondo le sue vicende
capacità di ospitare nella sua configurazione durante il ciclo di vita utile dell’edificio,
geometrica, formata dall’assemblaggio di quindi dei progetti di manutenzione,
ciascuno dei suoi elementi architettonici e adeguamento normativo, antisismico,
spaziali definiti come “oggetti”, tutti gli restauro conservativo ecc. Questa condizione
insiemi di dati che ne connotano con rende possibile introdurre mutazioni o
vantaggio i caratteri e le prestazioni. Il innovazioni funzionali, attribuendo
vantaggio decisivo offerto dal modello all’organismo edilizio nel suo insieme e dalle
digitale – si immagini per analogia un sue singole parti d’opera o ambiti spaziali
modello matematico costituito di entità e nuove attitudini, nuove qualità o livelli delle
relazioni – è quello di simulare il suo sue prestazioni, in particolare di prevenzione
comportamento funzionale di servizio in e sicurezza oggetto di questa ricerca.
opera (statico, termo-energetico, acustico,
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2 - PERCHÈ UN PALAZZO DI GIUSTIZIA
Per la sua peculiare specificità, data dalla Sofia Bigoni e Gabriele Mansueto appena
complessità dell’edificio esistente in sé, vista conclusa, costituiscono già un episodio di
la lunga vicenda storica della sua collaborazione con il Provveditorato
trasformazione, ma soprattutto per la Interregionale alle OOPP Lombardia –
rilevanza della sua funzione sociale, a fronte Emilia Romagna nella progettazione di
di una grande densità e importanza dei interventi di adeguamento funzionale
fattori di criticità che gli sono propri. dell’edificio;
Inoltre: - Per la facilitazione, dei programmi di
- Per l’occasione costituita da un modello attuazione e degli adeguamenti
digitale pressoché completo già normativi funzionali e in corso, grazie al
disponibile, grazie al lavoro degli studenti supporto fornito dal modello BIM sia sul
dei Laboratori didattici della Scuola di piano del progetto spaziale che
Architettura e Società; dell’adeguamento antisismico, relativi al
- Per l’esperienza condotta attraverso lavoro sviluppato nella tesi di laurea
tirocini e tesi di laurea, di cui quella di esemplare appena conclusa.
3 – BIM: COSA E PERCHÈ
Nel mondo delle costruzioni ci si riferisce sintesi è:
sempre più frequentemente al ‘BIM’, delle B: - Building: dichiara l’applicazione ai
sue potenzialità e di quale sarà il suo reale processi previsionali ed attuativi del settore
utilizzo, è giusto però ricordare che cos’è il costruzioni dell’approccio cognitivo, del
BIM e quali sono le caratteristiche principali metodo di analisi e scomposizione dei dati
dei modelli che si possono sviluppare relativi ad un edificio (WBS – work-
seguendo metodologie BIM, che in estrema breakdown structure), quindi delle fasi di
attuazione governabili per mezzo del ”project
management” e delle relative tecnologie ICT
di modellazione mutuate da settori industriali
ben più maturi, che lo praticano da
trent’anni, come la meccanica di precisione,
l’avionica, la meccanica fine o pesante come
la cantieristica navale, l’elettronica.
I: - Informazione: afferma il riferimento
costante e prioritario alla base di dati che
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costituiscono la esplicita piattaforma Gli Essenziali caratteri distintivi di un
programmatica del progetto di intervento, sia modello multi dimensionale virtuale BIM
nuovo che di adeguamento normativo o di sono di due ordini.
conservazione, fina dalla sua impostazione: Primo, il ricorso ad un ambiente software di
le finalità del committente, il rapporto con il modellazione dedicato all’edilizia che ne
contesto, l’ambiente normativo, le risorse a identifichi le famiglie di elementi
disposizione, l’amministrazione oculata del architettonico- costruttivi in termini di: 1.
processo economico in termini di massima Forma geometrica (3D – tridimensionale fin
qualità in rapporto al prezzo, la realistica dall’origine), 2.Posizione nello spazio
previsione dei costi di gestione e cartesiano (topologia), 3. Individuazione della
manutenzione, su cui fondare le ipotesi di natura specifica di ogni componente-oggetto
valorizzazione. Centrato il ‘modello’ inquadrato in “Famiglie” omogenee.
sull’informazione esaustiva, esplicita e Secondo, ma non meno importante carattere
condivisa, diventa così attuabile il controllo del modello multidimensionale virtuale,
dell’intero progetto e del suo processo di l’interoperabilità, cioè l’indipendenza da una
attuazione gestito con l’approccio tipico del piattaforma software commerciale, cioè da
‘Project Management’. formati esclusivamente proprietari,
M: - Modellazione: il sistema di abbracciando la prospettiva “open BIM”, al
rappresentazione del progetto e del suo servizio dello scambio più libero ed efficace
processo attuativo è il ‘Modello’ inteso nella dei modelli digitali completi tra tutti gli
sua accezione scientifica: un insieme operatori della filiera delle costruzioni, che
perfettamente strutturato di dati e delle saranno obbligatoriamente chiamati a
loro relazioni, che sintetizzano la conoscenza lavorare in un linguaggio digitale condiviso.
esperta dei progettisti e dei costruttori,
poiché può descrivere il contenuto e le
interferenze delle scelte di progetto al fine
della ottimizzazione dei risultati. Il linguaggio
digitale con cui sono rappresentati i dati e le
loro regole di relazione consente di costituire
il sistema informativo di riferimento per ogni
progetto in forma di ”Data Base Relazionale”,
il cui contenuto di conoscenza si sviluppa in
una struttura ordinata con il progressivo
definirsi del progetto fino al dettaglio, quindi
fornisce il riferimento alla fase di costruzione,
consegnando il modello dell’edificio come
verrà costruito (“as built”), infine fornisce la
base per la sua manutenzione e gestione.
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4 – IL BIM: METODO E TECNOLOGIE
B.I.M. è il metodo di rappresentazione dei costitutive, rendendone sperimentabile la
dati, esteso all’intero ciclo di vita sostanza fisica e funzionale.
dell’intervento edilizio fin dalla sua B.I.M. costituisce per ogni progetto il suo
concezione, lungo tutte le fasi in cui lo sistema cognitivo, per la strutturazione e
sparuto pacchetto di informazioni iniziali l’elaborazione degli insiemi di dati eterogenei
evolve inglobando aspetti di crescente che intervengono alla definizione di tutte le
ampiezza e complessità, assorbendo il fasi di sviluppo dell’intervento edilizio,
contributo delle competenze specializzate costituendone la matrice delle interferenze
nella fase di progetto fino al dettaglio, quindi e rendendola esplicita, quindi “operabile”
articolandosi nell’insieme della con l’ottimizzazione delle prestazioni attese
documentazione previsionale che esplicita fin dalla fase di progetto, grazie
(dovrebbe!) ogni passo dell’attuazione all’applicazione al modello digitale degli
dell’intervento secondo le Norme, poi algoritmi di simulazione che ne prefigurano il
permette di inquadrare l’insieme dei dati che comportamento in opera con un sempre più
alimentano la filiera produttiva dalle aziende alto grado di attendibilità, quindi di certezza
afferenti al cantiere, infine consegna una del valore funzionale ed economico nel
costruzione finita munita del suo doppio: il tempo del suo ciclo di vita utile.
suo “modello come costruito – as built” che Non solo “operabile” ma “ Inter-operabile”
struttura nel sistema informativo l’attività di in quanto l’elasticità del modello digitale
gestione e controllo nella fase di impiego da consente la veloce e poco costosa
parte degli utenti. formulazione delle alternative compositive
Al di là dei tecnicismi ITC che connotano la della forma, delle soluzioni tecnico-
modellazione digitali di oggetti complessi costruttive, della dotazione impiantistica,
come gli edifici e i comparti urbani, B.I.M. è quindi ancora di più del loro coordinamento
l’approccio scientifico contemporaneo alla in fase di concezione, strutturando i
rappresentazione delle costruzioni nel loro contributi progettuali dei detentori di
processo, coerente anche con il linguaggio competenze in un unico modello digitale
tecnico che gli ingegneri conoscono molto condiviso dagli operatori, la cui virtualità
bene: quello della modellazione, cioè della consente la rappresentazione e la
rappresentazione di realtà complesse e del sperimentazione delle soluzioni ottimizzate
loro campo di variazione per mezzo di entità per i paradigmi di qualità prescelti.
note e incognite, strutturate dal ‘sistema di Sperimentare soluzioni applicative “a
relazioni certe’ che ne descrive le leggi Priori”: la novità principale e più rilevante ai
fini dell’economia complessiva del processo
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edilizio è proprio questa: la possibilità di INTERPRETANO LA CONOSCENZA ESPERTA
“Sperimentare con criteri scientifici misurabili DEI PROGETTISTI che operano l’integrazione
il comportamento in opera” del modello del loro contributo specialistico nella
virtuale, anche per fasi di approssimazione conformazione / definizione/ sviluppo fino al
progressivamente decrescente. La riduzione dettaglio e alla costruzione di quell’intreccio
del grado di rischio in rapporto al risultato complesso, e ogni volta originale, che è il
funzionale ed ai suoi contenuti economici progetto. La modellazione digitale investe
può quindi essere radicale: ciò che per una quindi l’insieme del processo edilizio in tutte
lunga fase è stato solo il “risultato presunto” le sue fasi, e persegue / materializza
di un processo edilizio sostanzialmente l’evoluzione del sistema di dati da cui il
basato sull’eredità dell’esperienza pregressa progetto origina e si definisce fino al
e codificata, acquisisce il carattere della dettaglio - articolandosi nell’intera
certezza misurata con metodo scientifico, in produzione dei relativi documenti, fino ai
un contesto supportato dagli insiemi di dati, computi e specifiche tecniche – cioè prende
in cui il grado di approssimazione è esplicito e corpo nel processo di costruzione, a
accettato da una “Comunità Cooperante” a conclusione del quale restituisce la realtà
scopi sinergici. come modello ”as built”, quindi come
Connotato essenziale, e strategico, della relativo programma di manutenzione; infine
modellazione digitale BIM per i progetti di sussiste come banca – dati di riferimento per
AEC - Architecture Engineering Construction la gestione dell’edificio costruito, per la
è costituito dalla capacità di ambienti e verifica delle sue prestazioni di servizio
strumenti software che vi si basano di attraverso il monitoraggio.
incorporare i metodi e le procedure che
4 –APPLICAZIONE DI METODOLOGIE BIM PER IL PALAZZO DI
GIUSTIZIA DI PAVIA
La tesi di laurea di Sofia Bigoni e Gabriele La tesi nasce con lo scopo di analizzare come
Mansueto ha visto come tema centrale le nuove metodologie BIM possano essere
l’applicazione di metodologie BIM al Palazzo applicate agli interventi sul patrimonio
di Giustizia di Pavia con lo sviluppo del edilizio costruito, entrambi temi sempre più
modello multi-dimensionali dello stato di attuali. È inevitabile l’adeguamento agli
fatto, derivandone il modello virtuale del suo standard di progettazione derivanti dalle
progetto di recupero del piano sottotetto, cui Direttive Europee (Direttiva 2014/24/CE)
seguirà il modello “as built” dopo come è inevitabile migliorare sempre più la
l’intervento. gestione e il riutilizzo del patrimonio
immobiliare esistente. Inoltre queste sono
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tematiche che hanno ripercussioni su riguardanti sia lo stato di fatto che il progetto
problematiche a cui l’opinione pubblica è di recupero del sottotetto, sfruttando al
sempre più sensibile, come la gestione della massimo gli strumenti e le metodologie
spesa pubblica, relativa ai lavori pubblici, e la fornite dall’impiego dei modelli digitali.
gestione dei centri storici. L’esperienza e il materiale prodotto sono
Grazie alla collaborazione tra il Prof. Ezio risultati interessanti ed utili, dimostrando la
Arlati e il Provveditorato Interregionale alle possibilità di applicare le nuove metodologie
OOPP Lombardia - Emilia Romagna nelle BIM anche su un edificio storico complesso.
persone degli ingegneri Maurizio Clarizia e L’esperimento di progetto e il know-how
Gianni Gatto, con la piena disponibilità delle prodotto saranno la base per lo sviluppo di
istituzioni presenti nel Palazzo di Giustizia di un nuovo livello di applicazione, consentito
Pavia, si è sperimentata l’applicazione di dalla natura digitale, dedicato all’analisi delle
metodologie BIM su un reale caso di edilizia tematiche della sicurezza – prevenzione,
storica: il Palazzo di Giustizia di Pavia. monitoraggio, controllo - ed ai relativi
Il lavoro svolto in tesi ha prodotto più modelli provvedimenti applicati nel contesto di un
digitali sia architettonici che strutturali, edificio reale.
4.1 - Identità dell’edificio
Data la complessità del tema della tesi è
risultato indispensabile raccogliere il maggior
numero di informazioni riguardanti il Palazzo
di Giustizia di Pavia. Per meglio comprendere
la complessità dell’edificio, le informazioni
vengono raggruppate in due macro-
categorie: la prima contenente tutte le
informazioni prettamente storiche e quindi
le fasi di evoluzione dell’edificio; la seconda
parte riguardante le caratteristiche del edificio o complesso è ancora tuttora in
complesso allo stato attuale, identificandone evoluzione.
quattro parti omogenee per sistema Le principali fasi dell’evoluzione storica
tecnologico ed epoca di realizzazione. dell’edificio sono:
Il complesso del Palazzo di Giustizia di Pavia è - Le origini: il convento (1140-1810).
costituito da più parti o blocchi ognuno dei - Nuova destinazione d’uso: il palazzo di
quali ha una propria storia; fin dalla giustizia (1810-2000).
costruzione della sua prima parte l’intero
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- Ampliamento: le nuove aule giudiziarie e
i nuovi uffici (2000-oggi).
L’edificio del Palazzo di Giustizia di Pavia è
sito nel centro della città e occupa quasi un
intero lotto cittadino di forma quadrangolare
di circa 4500mq.
L’ingresso principale, non carrabile ma
del tetto della colombina. Dall’esterno è ben
pedonale, dell’edificio è situato nel lato sud
visibile la scansione di tre piani caratterizzati
lungo Corso Cavour; ci sono altri ingressi
da aperture regolari contornate da cornici.
secondari lungo il perimetro dell’intero
L’edificio è caratterizzato dalla presenza di
complesso che al momento sono utilizzati
due cortili interni, uno racchiuso dai quattro
come ingressi di servizio o come uscite di
lati dell’edificio e l’altro racchiuso tra
sicurezza.
l’edificio e altre costruzioni.
L’ingresso carrabile, appena messo in
L’edificio non è un unico corpo continuo in
funzione e operativo è situato nella piazzetta
forma e tecnologie costruttive, ma è stato
Giovita Ferruccio Garavaglia, viene utilizzato
modificato nel tempo con ampliamenti e
per accedere, tramite una rampa, ai
modifiche in relazione a varie epoche,
parcheggi interrati.
integrandovi varie tecnologie costruttive
La forma dell’edificio è caratteristica perché
utilizzate, dalla muratura storica portante
presenta un corpo principale a forma di “C”
alle contemporanee strutture in latero-
in pianta e un corpo di forma triangolare.
cemento per le nuove Aule giudiziarie e alle
L’altezza complessiva ai colmi del tetto
strutture puntiformi con la presenza di
dell’edificio è di 21,60 metri e raggiunge i
curtain wall.
31,40 metri considerando l’altezza di colmo
4.2 - Modellazione - stato di fatto
Fase fondativa del presente lavoro di tesi è nei quali è rappresentato l’intero complesso.
stato lo sviluppo dei modelli, sia Considerate le caratteristiche intrinseche del
architettonico che strutturale, riguardanti lo complesso e la scelta di utilizzare le
stato di fatto “as built” e lo stato di progetto, metodologie BIM, molto tempo è stato
impiegato per raccogliere informazioni
relative all’edificio stesso, per analizzarle e
per decidere come meglio utilizzarle fino al
dettaglio in fase di modellazione.
Tale modello è composto da “oggetti“
parametrici digitali, rappresentanti tutti i
componenti dell’edificio. Questi “oggetti”
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sono la rappresentazione grafica delle
informazioni geometriche e contengono tutti
i dati noti dell’edificio in forma di attributi. Lo
sviluppo di tale modello ha consentito di
collegare all’edificio la maggior parte dei
relativi dati, in maniera coerente, non
ridondante e coordinata, integrandoli nell’
unico database, consentendo informazioni Dopo aver completato il modello
sempre aggiornate e che siano disponibili per multidimensionale virtuale allo stato di fatto,
l’interoperabilità successiva con altri realizzato con l’ausilio del software Graphioft
software atti ad elaborare funzioni Archicad, sono state sfruttate le potenzialità
complementari. del linguaggio per l’interoperabilità IFC dei
Come supporto alla progettazione è stato modelli, esportando il modello in formato
indispensabile effettuare un’analisi e una “.IFC 2X Edition 3”. L’importazione del
verifica strutturale dell’intero complesso; si è modello così codificato nel software di
proceduto con la realizzazione di un modello modellazione e di calcolo strutturale, in
ad elementi finiti. Questo tipo di modello è questo caso PROSAP, ha consentito di avere
composto da elementi nodi, elementi solai, una buona base per lo sviluppo del modello
elementi D2 (aste: travi), elementi D3 (muri e ad elementi finiti.
volte) ed è realizzato con lo scopo di Non è stato possibile fin qui mantenere tutte
effettuare simulazioni strutturali e sismiche. le informazioni inserite nel modello
Il modello costituito da elementi finiti segue strutturale di partenza e dopo questi passaggi
la logica FEM (metodo degli elementi finiti) solo una parte di informazioni riguardanti
che è una soluzione matematica ai problemi alcuni elementi sono state correttamente
di ingegneria delle strutture discretizzando il inserite nel modello ad elementi finiti.
problema fisico attraverso nodi ed elementi i Sia durante lo sviluppo del modello ad
quali riproducono fedelmente il elementi finiti che in quello ad oggetti
comportamento delle strutture modellate. parametrici digitali, ci sono state delle
difficoltà in quanto i software utilizzati non
sono adeguatamente predisposti per la
modellazione delle strutture in muratura
portante, soprattutto se si è in presenza di un
elevato numero di solai a volta semplici o
composte in muratura di mattoni.
Questa rappresenta un vantaggio, poiché si è
costituito un vero e proprio database
contenente le più svariate informazioni da
quelle materiche a quelle dimensionali.
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4.3 - Intervento di recupero del sottotetto
Conclusa la fase di modellazione relativa allo Il progetto di recupero e ristrutturazione
stato di fatto dell’intero complesso, interessa la parte di sottotetto relativa al
sviluppando sia il modello architettonico che braccio Ovest del complesso e sviluppa l’idea
quello strutturale, si ha avuto modo di di recuperare gli attuali spazi inutilizzati
sviluppare il progetto di recupero del creando nuovi spazi utilizzabili dalle
sottotetto. istituzioni presenti nel Palazzo di Giustizia di
Pavia.
4.4 - Stato di fatto dell’area d’intervento
L’indispensabile analisi dell’area di sottotetto uffici e servizi igienici attualmente non
interessata rivela un quadro completo e presenti sul piano.
chiaro del contesto strutturale e dei caratteri La struttura portante, che convoglia i carichi
dell’intervento di recupero. della falda ai piani inferiori, presenta delle
Attualmente lo spazio del piano sottotetto, irregolarità.
accessibile solo parzialmente, è totalmente Lungo il braccio ovest sono presenti muricci
inutilizzato e collegato agli attuali uffici del non in asse con la muratura dei piani inferiori
terzo piano attraverso un unico accesso di e che in alcuni casi scaricano il peso sul
servizio; alcuni impedimenti sono costituiti centro delle volte sottostanti. Questi muricci
dalla presenza di semi-capriate in legno sono principalmente di 2 tipi, alcuni disposti
portanti il tetto; presentano la catena - longitudinalmente e altri trasversalmente,
tirante inferiore tale da occupare lo spazio che non sono collegati tra loro e ciò lede le
soprastante le volte in muratura del secondo prestazioni antisismiche dell’edificio.
piano. Il sottotetto è caratterizzato da spazi Altra particolarità del braccio ovest è la quota
inutilizzati ed a volte inaccessibili, aventi dell’estradosso, della cupola semisferica,
altezza utile tale da consentirne la parziale situata al centro del corridoio ovest del
trasformazione in locali utilizzabili come secondo piano, che è maggiore rispetto alla
quota degli altri estradossi delle volte del
piano.
La copertura nel complesso, successivamente
ad una analisi solo visiva, non presenta gravi
problemi di conservazione né nell’impalcato
ligneo né nelle capriate ma è caratterizzata
da una conformazione fortemente
irregolare; presenta il colmo non in asse con
10irregolare, non appare adeguata a supportare
ulteriori carichi eventualmente applicati in
sommità.
Infine, le incertezze connesse alla qualità dei
materiali preesistenti, determinano
l’indispensabilità di considerare soluzioni
strutturali che consentono di utilizzare le sole
murature di contorno, di qualità e stato di
la serie di muricci longitudinali, che a loro conservazione tali da garantire l’efficacia del
volta non risultano in asse con il muro del risultato di consolidamento atteso.
piano inferiore. Un’accurata modellazione allo stato di fatto
Nel complesso la distribuzione dei carichi, dell’area e i rilievi svolti sul campo hanno
derivanti dal peso proprio delle strutture e facilitato la fase di analisi dell’area di
dai carichi della copertura, non risultano intervento, fornendo fin da subito chiare
uniformi su tutto il piano e quindi sull’intero visualizzazioni tridimensionali d’insieme,
edificio. così da meglio comprendere l’intera area
Anche le verifiche statiche e le indagini in relazionata all’intero complesso.
precedenza eseguite hanno consentito di
verificare che le volte in muratura,
soprastanti gli uffici e i corridoi del secondo
piano, sono realizzate in mattoni e malta, con
riempimento di carica delle vele di contorno
mediante materiali di risulta come tegole e
cocci. Tale struttura, avente conformazione
4.5 - Progetto di recupero del sottotetto
Il progetto di recupero del sottotetto nasce - l’indispensabile necessità di realizzare o
per soddisfare diverse esigenze le principali completare adeguamenti normativi e
sono: funzionali.
- l’indifferibile necessità di fornire il prima L’Intervento sull’area di progetto presenta
possibile quanti più spazi funzionali non poche difficoltà e di vario tipo, le
disponibili all’Amministrazione Usuaria, principali sono:
anche e soprattutto in considerazione - realizzative; poiché eventuali demolizioni
della chiusura delle sedi dei Palazzi di e rimozioni delle strutture del sottotetto
Giustizia di Vigevano e Voghera, quindi potrebbero comportare rischi per le
del loro accorpamento con quella di sottostanti attività correnti del Tribunale,
Pavia;
11che non possono essere interrotte data la
penuria di spazi disponibili;
- strutturali; bisogna prestare attenzione
nell’operare nell’area dato che non si
possono aumentare i carichi incidenti
sulla struttura in muratura portante
sottostante composta da muri e volte.
- relative ai vincoli volumetrici e al un’altezza massima in corrispondenza
carattere conservativo dell’intervento; il dell’intradosso della copertura dei locali pari
progetto deve presentare un giusto a 3 metri, e si svilupperanno fino a un’altezza
compromesso tra l’adeguamento pari a 1,50.
normativo e funzionale e la Al fine di rendere fruibili questi spazi, che
conversazione dei principali caratteri strutturalmente si sviluppano sopra le volte
dell’edificio, come le caratteristiche in muratura degli uffici al 2° piano, è
volumetriche e l’aspetto esterno indispensabile prevedere la realizzazione di
dell’edificio. una struttura al terzo piano che convogli i
carichi permanenti e accidentali sulle sole
murature laterali, le uniche che sono in
grado di sopportare i carichi permanenti ed
accidentali previsti da progetto.
Inoltre è necessaria la rimozione di tutti i
carichi permanenti e accidentali non
strettamente necessari alle dinamiche
strutturali dell’edificio, come i muricci che
poggiano al centro delle volte e non sono
allineati con le murature del piano inferiore,
le mezze capriate e le macchine dei
condizionatori, oltre a materiali di risulta
L’ipotesi di progetto sviluppata prevede la derivanti da precedenti lavori.
realizzazione di 14 uffici, 2 servizi igienici, Per risolvere questi problemi è stata ideata
una piccola area relax e dei collegamenti una struttura mista composta da elementi in
orizzontali e verticali. La maggior parte degli
uffici si trovano lungo il braccio ovest e sono
collegati da un corridoio laterale dal quale si
possono osservare gli estradossi delle volte
del piano inferiore mettendo in risalto la
cupola semisferica situata al centro del
corridoio. L’ipotesi di progetto prevede
12legno, acciaio e cemento armato. Nello
specifico sulla sommità delle murature del
secondo piano, una volta ultimate le
operazioni di demolizione e sgombero,
vengono realizzati cordoli in cemento armato
di rinforzo alla muratura. Sui cordoli vengono
posizionate le travi in acciaio profilato a “T”
che saranno l’orditura del solaio realizzato migliorare nel complesso le prestazioni
con lamiera grecata e getto di calcestruzzo antisismiche dell’intera ala dell’edificio e così
collaborante. La struttura della copertura da consentire la realizzazione degli uffici con
viene realizzata con capriate che hanno le una SLP di 526,50 mq, sfruttando al massimo
puntoni lignei e catena in acciaio. i volumi a disposizione.
L’intervento, che interessa una superficie di Per tutta la zona sottotetto è previsto il
935,09 mq, può essere suddivido in tre rifacimento del tetto mediante coibentazione
macro zone difformi tra loro per forma e dello stesso e la conservazione del tegolato,
funzioni ma simili per tecnologiche l’inserimento di finestre del tipo Velux, la
costruttive e materiali utilizzati: l’angolo nord realizzazione degli impianti elettrico, termico,
ovest, il lato ovest e l’angolo sud ovest. Negli e delle finiture in analogia e secondo lo
angoli l’intervento mira ad irrigidire la standard già realizzato sullo stesso piano in
struttura lungo il braccio ovest si occasione dei lavori di recupero del blocco
razionalizzano i carichi permanenti, così da “ex carceri”.
4.6 - Modellazione ad elementi finiti
Partendo dal modello ad elementi finiti del Avendo i due modelli si è effettuato un
complesso allo stato di fatto ”as built”, è confronto del comportamento strutturale tra
stata modellata la parte riguardante l’ipotesi lo stato di fatto e lo stato di progetto.
di progetto, potendo così dimensionare e
verificare gli elementi previsti dal progetto.
Anche in questo caso il programma ha
restituito una serie di informazioni
riguardanti il comportamento della struttura
sia in situazioni statiche che in situazioni
dinamiche fornendo un chiaro quadro del
comportamento dell’intero complesso allo
stato di progetto in varie e differenti
condizioni di sollecitazione.
134.7 – Ambienti e Strumenti Software
Per lo sviluppo della tesi e come supporto anche se si trova ancora allo stato virtuale.
all’esperienza svolta i principali strumenti Questa caratteristica apre enormi possibilità
utilizzati sono stati i software Archicad e nella progettazione permettendo di integrare
ProSap. dati e geometria e di velocizzare i tempi di
Archicad, la cui casa madre è Graphisoft, è la progettazione.
più datata (1980) piattaforma BIM in Prosap è un programma di calcolo strutturale
commercio per la progettazione che permette di progettare cemento armato,
architettonica. Esso permette all'utente di acciaio, muratura ordinaria e armata, legno,
lavorare con oggetti a cui sono applicati dati XLAM, travi reticolari miste, pareti estese
parametrici. Ciò differisce sostanzialmente debolmente armate, rinforzi in FRP per
dalla modalità operativa degli altri murature in cemento armato. Esso verifica
programmi CAD poiché grazie a questo edifici esistenti, isolatori, l’interazione tra
modellatore si può creare un "edificio terreno e struttura e la resistenza al fuoco
virtuale" utilizzando elementi strutturali applicando il DM del 14 gennaio 2008. Inoltre
"reali" come muri, solai, tetti, porte, finestre Prosap permette, oltre che a disegnare
e mobili. esecutivi di strutture in cemento armato e in
Permette di lavorare utilizzando sia la acciaio dettagliando solai, scale, tetti, nuclei
rappresentazione 2D che quella 3D. Piante, di ascensore, e murature, anche di redigere
sezioni, prospetti, liste di materiali, layout e relazioni di calcolo, geometriche, computi e
altri elaborati/documenti vengono generati piani di manutenzione.
direttamente dal programma in base al Prosap si differenzia poiché non possiede un
modello tridimensionale dell'edificio, e preprocessore ma è l’utente che
vengono aggiornati in tempo reale. direttamente crea la geometria del modello
Archicad, essendo un modellatore digitale 3D agli elementi finiti, assegnando i carichi,
orientato a oggetti parametrico, consente di definendo i vincoli e i legami reciproci tra le
rappresentare un oggetto in tutte le sue aste; analogamente invece è presente il post
caratteristiche geometriche e fisiche. processore che a soluzione avvenuta elabora
L’edificio acquisisce una propria effettiva i risultati eseguendo il progetto e la verifica
identità spaziale e fisica. L'edificio modellato delle membrature e producendo i grafici ed i
possiede dunque tutte le informazioni tabulati di output.
rilevabili da un oggetto fisicamente esistente
144.8 - Conclusioni
Ricordando che l’obiettivo della tesi e consentito un veloce dimensionamento e
dell’esperienza fatta da Sofia Bigoni e verifica degli elementi di progetto.
Gabriele Mansueto era verificare, con un Durante la realizzazione di questo materiale
reale caso di modellazione e progettazione si sono costatato le grandi potenzialità che
riguardante un edificio storico, le effettive queste nuove metodologie offrono e quanto i
potenzialità dell’applicazione delle nuovi strumenti operativi, in questo caso i
metodologie BIM. software Archicad e Prosap, siano sviluppati e
Sviluppando il tema di tesi ed applicandolo performanti rappresentando un ottimo
sul Palazzo di Giustizia di Pavia si è prodotto supporto alla progettazione.
un modello multidimensionale virtuale ad Tuttavia oltre a dei vantaggi sono emerse
oggetti parametrici orientati e due modelli ad delle criticità o meglio dei limiti nel loro
elementi finiti, contenenti il maggior numero utilizzo per la modellazione e la
possibile di informazioni riguardanti l’intero progettazione su un edificio storico come
complesso. quello da noi analizzato.
Il modello multidimensionale virtuale ad I principali vantaggi riscontratI sono:
oggetti parametrici rappresenta l’intero - un’ottimizzazione delle procedure di
palazzo di Giustizia di Pavia in tutte le sue progettazione;
parti, contiene sia lo stato attuale del - l’integrazione delle informazioni
complesso che l’ipotesi di progetto e si è riguardanti l’intero edificio;
utilizzato il software Archicad per realizzarlo. - migliori sistemi di controllo, gestione e
Dal modello realizzato è possibile ricavare verifica dei dati riguardanti l’intero
con grande facilità elaborati grafici edificio;
contenenti viste 2D e 3D con i quali è - simulazioni e verifiche delle condizioni di
possibile realizzale tavole anche su supporto sicurezza;
cartaceo, come fatto per la tesi. - un’anticipazione delle decisioni.
I modelli ad elementi finiti sono due e Le criticità riscontrate sono:
rappresentano lo stato di fatto dell’intero - il limite di interoperabilità tra gli
complesso e l’ipotesi di progetto, sono stati strumenti utilizzati;
realizzati utilizzando il software ProSap - la riproduzione/gestione di sistemi
partendo da una base importata da Archicad. tecnologici e tecnologie costruttive di tipo
La quantità di analisi e di dati ricavabili da storico.
questi modelli è elevata e consente un veloce Dall’esperienza svolta risultano evidenti
e facile raffronto tra lo stato di fatto e quello difficoltà da parte dei software utilizzati nel
di progetto. L’analisi di questi dati e le gestire un tema di edilizia esistente
caratteristiche del software utilizzato hanno complesso come il Palazzo di Giustizia di
Pavia, però è indispensabile affrontare la
15progettazione con queste nuove metodologie processo edilizio e di gestione del patrimonio
e strumenti dato che i vantaggi ottenuti immobiliare in ambito nazionale, che le
superano di gran lunga sia gli svantaggi metodologie BIM saranno una grande
incontrati che le difficoltà affrontate. Si può occasione da utilizzare anche per gli
osservare in un’ottica di evoluzione del interventi sul costruito.
5 – L’APPLICAZIONE DEI CRITERI DI SICUREZZA VIRTUALE AL
MODELLO BIM del Palazzo di Giustizia
5.1 - Applicazione Sperimentale: “Sicurezza Virtuale” sul modello BIM.
Assolta la priorità relativa alla Sicurezza, per monitorarne a posteriori la dinamica del
fasi successive il modello virtuale BIM potrà comportamento in opera. A regime il Sistema
integrare in un unico Sistema Informativo Informativo avrà il compito anche di fungere
tutti gli insiemi di dati – già esistenti o da da supporto per le operazioni di Gestione
rilevare, di natura molto eterogenea – atti a dell’attività operativa dell’edificio (in termini
descrivere la consistenza, lo stato di di Facility management: Manutenzione,
conservazione, ad indicare le priorità, a aggiornamento impianti, pulizie, ecc.), ma
guidare finalità e modalità esecutive dei anche di Conservazione Programmata di un
progetti di gestione e manutenzione edificio di grande rilievo storico ed
dell’edificio, a registrarne i risultati quindi a architettonico.
5.2 - Identità dei principali Paradigmi di Sicurezza per la Modellazione:
I principali paradigmi da considerare per B. Sicurezza dei Percorsi, anche con
progettare, simulare, quindi implementare i l’assegnazione agli utenti di percorsi pre-
Sistemi di Sicurezza che potranno essere configurati;
progressivamente integrati nel Sistema del C. Sicurezza delle partiture architettoniche
Palazzo di Giustizia, possono essere che configurano ambienti a diverso grado
identificati nelle seguenti “Famiglie”: di sensibilità o rilevanza;
A. Sicurezza degli Accessi, anche con D. Sicurezza intrinseca, fisica, materica,
l’assegnazione agli utenti di destinazioni strutturale, …- dei componenti e delle
pre-configurate; parti d’opera presenti ambienti a diverso
grado di sensibilità o rilevanza;
16E. Sicurezza degli impianti tecnici, quali sensibili, …), quindi trasmissione a centro
condizionamento, condotti d’aria, di elaborazione dati;
impianti termici alimentati da I. Impianto di controllo basati su
combustibili, impianti elettrici e di osservazione e monitoraggio accessi e
segnalazione guasti o malfunzionamenti; percorsi distribuiti in tutti i percorsi o
F. Sicurezza degli impianti di aree sensibili;
telecomunicazione interni ed esterni, sia J. Centro di elaborazione dati dotato di
via cavo che via etere (eventuale sistemi hardware e software per
‘disgiunzione’ delle aree più rilevanti e l’elaborazione dei dati trasmessi dagli
delicate per la strategia di sicurezza impianti di prelievo, riconoscimento e
comunicativa); segnalazione degli eventi o delle
G. Sicurezza degli impianti di antincendio condizioni di contesto sensibili o rilevanti,
con relativi sistemi di allarme ed segnalazione, richiesta di intervento,
evacuazione; allarme ecc.. L’implementazione delle
H. Impianti di prelievo dei dati relativi a capacità di ricevere ed elaborare dati sarà
tutti gli aspetti di sicurezza (da metal progressiva, implementando successivi
detector all’ingresso, telecamere, sensori livelli di articolazione e qualità intrinseca
di presenza e movimento lungo i percorsi dei dati, versioni più evolute dei software
sensibili, sistemi di controllo basati su di elaborazione, il collegamento alle
riconoscimento di identità in aree banche date di in formazioni sensibili agli
scopi di sicurezza.
5.3 - Il progetto di ricerca CYBER-PHYSICAL SPACES
Uno dei temi di ricerca sui quali il gruppo riservate sia attraverso canali fisici che
DEEP-SE si è recentemente orientato riguarda digitali.
la modellazione e l'analisi degli spazi cyber- Il mondo dell'Architettura e delle Costruzioni
fisici (SCF). Alla base di questa ricerca sta ha sviluppato standard, "best practices”, e
l'intuizione che la topologia degli SCF--la loro strumenti per la descrizione degli spazi fisici,
struttura in funzione degli elementi quale il Building Information Model, che
costituenti e delle loro relazioni--può essere consente la rappresentazione degli attributi
la base per una modellazione e una analisi geometrici e funzionali degli elementi
matematicamente rigorosa delle costruttivi. Il gruppo del Prof. Arlati
caratteristiche di un sistema spaziale, in costituisce un eccellente centro di
particolare dal punto di vista della sua conoscenza su queste tematiche. Si ritiene
sicurezza. Ad esempio, la verifica della che l'apporto delle conoscenze di
possibilità potenziali accessi indesiderati a moderazione ed analisi che sono state
risorse (fisiche, umane o informative) sviluppate nell'ambito dell'Ingegneria del
17Software, e in particolare all'interno del esempio a causa della mobilità spaziale delle
Gruppo DEEP-SE del Prof. Ghezzi, possano persone, con ruoli e compiti diversi.
fornire un contributo sinergico che possa Nel contesto di un palazzo di giustizia, una
generare una sostanziale innovazione nel verifica statica può ad esempio riguardare la
settore. cosiddetta "compliance" dello spazio rispetto
Con riferimento al Palazzo di Giustizia di a certe regolamentazioni, che potrebbero
Pavia, si intende sviluppare un modello di specificare che l'ufficio di un giudice non
SCF che, partendo da una descrizione dello deve essere adiacente a certe aree sensitive.
spazio fisico, complementi questa con i Proprietà dinamiche potrebbero riguardare
rilevanti aspetti di natura digitale (quale invece situazioni dinamiche (quali la richiesta
l'infrastruttura di sorveglianze e allarmi), al che una guardia sia presente in punti specifici
fine di poter poi sviluppare un ampio spettro durante il trasferimento di un prigioniero) o
di attività di analisi e verifica, volte a vincoli temporali (quale il fatto che il tempo
dimostrare che il sistema esibisca o, al di trasferimento di un imputato da un punto
contrario, violi certe qualità o proprietà di a un altro debba avvenire entro un tempo
interesse. massimo predefinito).
L'attività di analisi e verifica svolge dunque Il progetto si pone l'obiettivo di costruire un
un compito "semantico" e può essere di due modello coerente di SCF del Palazzo di
tipi: statico e dinamico. Un'analisi e verifica di Giustizia di Pavia e di definire i requisiti di
tipo statico consente di verificare che certi sicurezza che portino a un'analisi
vincoli costruttivi siano verificati. Un'analisi e automatica e rigorosamente specificata
verifica di tipo dinamico invece tiene conto di delle proprietà statiche e dinamiche di
come lo spazio può evolvere nel tempo, ad interesse.
5.4 - Il Contributo del DEEP-SE Group per la “sicurezza Virtuale”
Il DEEP-SE Group tessuto nervoso che anima la società
(http://deepse.dei.polimi.it/group.php) è contemporanea.
un'unità di ricerca all'interno del DEEP-SE è stato riconosciuto come gruppo
Dipartimento di Elettronica Informazione e eccellente a livello internazionale da una
Bioingegneria. recente peer review. E' particolarmente
DEEP-SE sta per "DEpendable Evolvable attivo nei progetti di ricerca finanziati
Pervasive Software Engineering" e indica la dall'Unione Europea all'interno dei
focalizzazione della ricerca del gruppo, che si programmi quadro e, recentemente, in
riguarda metodi, tecniche e strumenti per lo Horizon 2020. Tra questi si segnalano S-Cube,
sviluppo a la gestione dei sistemi software una rete di eccellenza sui servizi software,
complessi e pervasivi che costituiscono il SLA@SOI, sullo sviluppo di infrastructure
basate su "Service-Level-Agreement", Q-
18IMPRESS su metodi innovativi di sviluppo sviluppo di applicazioni per "big data"su
Model Driven, SeaClouds sullo sviluppo di cloud.
applicazioni multi-cloud auto-adattative. Il All'interno del gruppo è stato sviluppato per
gruppo coordina i progetti MODAClouds, un quinquennio il progetto di ricerca di base
sullo sviluppo di applicazioni multi-cloud con SMScom, attraverso un Advanced Grant
livello garantito di servizio, e DICE, sullo finanziato dall'ERC--European Research
Council.
5.5 - Il Contributo del Gruppo di Ricerca ProTeA per la “sicurezza Virtuale”
ProTeA: Progettazione Tecnologica Assistita edifici industriali esistenti, conseguita per
è un Gruppo di Ricerca che eredita il nome mezzo della riqualificazione termo energetica
del Corso sviluppato dal suo promotore prof. con l’apposizione degli ‘involucri ventilati ad
Ezio Arlati fin dall’origine 18 anni fa, primo alta efficienza energetica’, grazie
Corso Istituzionale attuato per l’applicazione all’integrazione di panelli fotovoltaici. La
del principio digitale alla progettazione capacità di produrre vantaggio economico e
edilizia, e sviluppato in parallelo alla di comfort si produce con lo sfruttamento del
fondazione del Capitolo Italiano di flusso naturale dell’aria riscaldata
“buildingSMART International”, l’Ente nell’intercapedine, l’ “Effetto Camino”, il cui
scientifico senza fini di lucro che sviluppa e contributo alla produzione termo-energetica
patrocina lo Standard Non Proprietario per è completamente monitorata da un impianto
l’interoperabilità tra sistemi software, I.F.C.- di sensori.
Industry Foundation Classes (ISO Standard Ulteriore campo di applicazione pratica della
16739, 2013). Il compito specifico del modellazione digitale interoperabile è
promotore di ProTeA è stato quello di quello del Patrimonio Edilizio Esistente, con
rappresentare il Capitolo Italiano nell’ particolare interesse agli edifici di valore
International Council di buildingSMART dal storico-architettonico, fino a casi di studio di
2004 al 2014. architettura monumentale come la Certosa
Il principale settore di attività di ProTeA di Pavia, appartenenti alla Pubblica
consiste nell’applicazione delle tecnologie di Amministrazione, come l’Agenzia del
modellazione BIM e IFC a concreti casi di Demanio, il Provveditorato alle Opere
studio del contesto architettonico e del Pubbliche di Lombardia ed Emilia Romagna,
settore edilizio italiani, in particolare sul quali il Palazzo di Giustizia di Pavia, il
tema dell’efficientamento energetico di Castello di Lodi, ecc.
19Redatto a cura di:
Ing. Maurizio Clarizia, Ing. Gianni Gatto, Prof. Arch. Ezio Arlati, Prof. Ing. Carlo Ghezzi, Prof.
Alfredo Ronchi
Con il concorso di:
Dottori: Christos Tziganos, Timo Benjamin Kehrer, Sofia Bigoni, Gabriele Mansueto, Walter
Rubino.
ProTeA – Progettazione Tecnologica Assistita
Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente costruito
Department Architecture, Built environment and Construction engineering. ABC
POLITECNICO DI MILANO
Via Edoardo Bonardi 9, 20133 Milano
Tel: +39 02 2399 5180; Fax: +39 02 2399 5179
E.mail: ezio.arlati@polimi.it
Mobile: +39 338 6177 362
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