Dal Digital Twin all’HBIM per il restauro di Palazzo Remondini

Articolo di Angelo De Cocinis, Sara Ferrari, Daniele Fanzini

 

 

 

 

 

 

Restauro e risanamento conservativo con miglioramento sismico per l’edificio, sito a San Giovanni in Persiceto (BO), in Circonvallazione V. Veneto, oggi noto come Palazzo Remondini, è parte del complesso immobiliare che è stato oggetto del lascito della famiglia Remondini alla Congregazione delle Suore Minime dell’Addolorata. L’immobile risale al 1600, è sottoposto a tutela da parte della Soprintendenza e fa parte di un più ampio intervento di riqualificazione urbana dell’intero complesso Remondini.
La progettazione di questo intervento ha permesso la sperimentazione di un nuovo flusso BIM. Il reverse engineering ottenuto mediante la realizzazione di un Digital Twin a navigazione immersiva, condivisibile e raggiungibile via web, costruito attraverso scansioni Lidar con elaborazione in cloud, abilita nuovi modi di progettare rendendo accessibili tecnologie fino ad ora non sostenibili per piccoli progetti. Il Digital Twin gestito con la piattaforma cloud e-Building lo rende altamente scalabile.
e-Making Srl con questo progetto si è aggiudicato il primo premio nella “categoria 4 Piccoli Progetti” al concorso BIM&Digital Awards 2020.

Palazzo Remondini, un edificio storico
L’edificio è ubicato immediatamente a sud del centro storico di San Giovanni in Persiceto, poco fuori la cosiddetta “Porta di Sopra” (Porta Vittoria). L’area di pertinenza, che un tempo si estendeva ben oltre gli attuali confini, occupando l’area compresa fra Via Castagnolo e Via della Pace, è conosciuta come ex “Orti di Caprara”, dal nome della famiglia senatoria bolognese un tempo proprietaria.
L’immobile è caratterizzato da pianta regolare di forma rettangolare e si sviluppa su tre livelli fuori terra: due a uso residenziale ai quali si aggiunge un sottotetto di notevole altezza interna. La conformazione del coperto è a padiglione, con manto di copertura in coppi di laterizio.
Nel 2018 è stata emessa dal Comune un’Ordinanza contingibile e urgente di messa in sicurezza in quanto l’immobile versava in condizioni estremamente critiche, in stato di avanzato degrado e con presenza di ingenti crolli.
In base alle problematiche e alle vulnerabilità riscontrate si è definito un progetto di restauro e risanamento conservativo con miglioramento sismico, consistente in una serie di interventi che hanno consentito l’eliminazione, o quantomeno l’attenuazione, di tutte le carenze riscontrate, anche di quelle non “misurabili numericamente”, ma estremamente pericolose in caso di sisma, ottenendo un incremento della sicurezza globale dell’edificio nel rispetto delle norme vigenti in materia, con un misurato equilibrio tra conservazione e innovazione tecnologica.

La progettazione integrata in ambiente BIM
Per strutturare l’ambiente condiviso di progettazione è stato creato un file URS (Unique Reference System) dove sono stati definiti: punto di rilievo (Survery Point), Livelli (levels) e griglie (Grids).
L’utilizzo del file URS ha permesso di geo referenziare il rilievo eseguito con tecnologia Lidar e tutti i modelli distinti per disciplina (Architettonico, Strutturale, Mep) e per immobile in un file Master in maniera univoca.
L’esecuzione delle clash detection condotte nelle varie fasi di progettazione ha permesso l’ottimizzazione della distribuzione impiantistica e l’eliminazione delle criticità e delle possibili incongruenze fra il progetto architettonico, strutturale ed impiantistico prima della cantierizzazione dei lavori.
Tutti gli elaborati progettuali sono stati estratti direttamente dal modello. Ogni tavola è composta da una serie di viste, questo ha eliminato ogni problema di incongruenza tra gli elaborati.
La modifica delle tavole avviene attraverso la modifica del modello, la quale si traduce in un aggiornamento automatico degli elaborati progettuali.

La progettazione architettonica, strutturale e impiantistica
La soluzione progettuale ha previsto il mantenimento della destinazione d’uso a residenza per tutti i piani dell’edificio. Gli interventi previsti, oltre al miglioramento sismico dell’edificio, hanno consentito il restauro e risanamento conservativo del bene, tramite interventi volti al completo recupero degli elementi architettonici.
Per quanto riguarda la progettazione strutturale, il progetto di miglioramento sismico ha consentito di raggiungere livelli elevati di sicurezza sismica, non affatto scontati per costruzioni di questo tipo.
Nella progettazione impiantistica, dal punto di vista energetico sono state adottate soluzioni tali da rendere l’edificio a bassissimo consumo energetico. Particolare cura è stata posta nella progettazione dell’involucro mediante la realizzazione di contropareti interne con interposto strato isolante. Le componenti impiantistiche, quali pompe di calore per la generazione dell’energia e l’integrazione con caldaie a condensazione, sono state collocate all’interno del layout architettonico, mentre il sistema di riscaldamento e raffrescamento a pavimento ha consentito di avere gli ambienti liberi da corpi scaldanti/rinfrescanti a vista.

Life Cycle Assessment e sostenibilità
Il fabbricato, situato in un’area in prossimità del centro urbano, versava in stato di abbandono da diversi anni in un luogo che potremmo definire “sospeso” in attesa di una nuova collocazione.
La riabilitazione di questo luogo attraverso un’operazione di “rammendo urbano” contribuirà a uno sviluppo sostenibile con un consumo di suolo pari a zero e una riqualificazione dell’area capace di fungere da volano per la riattivazione urbana.
Il Life Cycle Assessment ha dimostrato inoltre il ridotto impatto della costruzione sull’ambiente. L’affinamento del progetto tramite il flusso BIM ha condotto ad una progettazione maggiormente sostenibile.
Si è scelto di integrare il processo BIM e l’LCA (Life Cycle Assessment) sin dalle prime fasi, nelle quali risiede il potenziale più alto in termini di capacità di influenzare la progettazione.
Lo strumento utilizzato per l’LCA (plugin di Autodesk Revit – One Click LCA) ha avuto accesso diretto alle informazioni dei modelli BIM permettendo le simulazioni necessarie per l’ottimizzazione del progetto.

Il flusso di progettazione e gestione: Digital Twin to Point Cloud
L’attività di Reverse Engineering del costruito è stata eseguita partendo dalla costruzione di un modello a navigazione immersiva (Digital Twin), ottenuto mediante l’ausilio di una tecnologia basata su laser scanner combinato con fotogrammetria, elaborato in Cloud con reti neurali profonde, fornita dalla società americana Matterport Inc, con la quale e-Making Srl ha attivato una importante collaborazione che ha portato allo sviluppo della piattaforma Cloud “e-Building” per la gestione dei modelli e la creazione di un “digital drawer”.
Gli strumenti utilizzati per i rilievi sono il  BLK360 della Leica e la telecamera Matterport Pro2.
Il modello, interamente navigabile e misurabile tramite la Piattaforma proprietaria e-Building, è stato condiviso sin dalle prime fasi con tutto il team di progettazione, consentendo di effettuare sopralluoghi virtuali, con una notevole riduzione dei tempi e dei costi legati al rilievo del fabbricato e alla raccolta delle informazioni preliminari e in corso d’opera.
All’interno di e-Building, la documentazione, raccolta ed organizzata nel digital drawer, è stata collegata tramite Tag al Modello molto semplicemente grazie a un CMS user frendly, abbinando sia i contenuti residenti in Piattaforma, che provenienti da fonti esterne.
Il Modello può essere visto come un “macro oggetto BIM” nel quale i contenuti informativi, quali foto, video, pdf, note audio, etc, sono inseriti tramite Tag. Si è mostrato fondamentale non solo nelle fasi iniziali di raccolta dati, ma anche nelle fasi successive di progettazione e di cantierizzazione, costantemente aggiornato e arricchito d’informazioni.
La piattaforma e-Building prevede regole di accesso differenziate e il CDE, referenziato sul Modello a navigazione immersiva, risulta alla base del Fascicolo Digitale e consente di realizzare un vero e proprio Time Travel dell’immobile.
La struttura del Fascicolo è costituita da due macro categorie: My Files, dove è possibile conservare, archiviare, visualizzare e gestire tutti i contenuti, anche georeferenziati, sul Modello; My Models: in cui possono essere caricati tutti i modelli (digital twin dello stato di fatto e di as built, le nuvole di punti, i modelli di Co-Design, i Modelli BIM) nei quali è possibile associare contenuti differenti tramite Tag. Tutti i modelli possono essere anche condivisi per una visualizzazione pubblica o privata.
All’interno della categoria My Files sono presenti tre macro aree nelle quali è possibile archiviare logicamente tutto ciò che si vuole: Folder (Digital Drawer) in cui porre i documenti che hanno valenza generale e di diversi formati, tra cui file pdf, file p7m, immagini, video e file audio, immagini 360°,etc.); Building site (cantiere) contenente i documenti prodotti durante tutte le attività eseguite sull’opera nel corso della sua vita utile che hanno richiesto l’apertura di un cantiere; Maintenance (manutenzione) dove l’utente potrà archiviare tutta la documentazione relativa alla manutenzione ordinaria eseguita sull’immobile.
Una volta completati i lavori, la documentazione e i modelli costituiranno il Fascicolo Digitale, da utilizzare per la gestione e manutenzione futura.
Dal Digital Twin è stata estratta la nuvola di punti utilizzata nel flusso BIM di progettazione integrata (Architettonica-Strutturale-Impiantistica).

Point Cloud to BIM
La seconda fase del processo è il passaggio dalla Nuvola di punti alla progettazione integrata (architettonica, strutturale ed impiantistica) in ambiente BIM, condotta in ottica HBIM (si veda: Maurice Murphy, Eugene McGovern, Sara Pavia, (2009) “Historic building information modelling (HBIM)”, Structural Survey, Vol. 27 Issue: 4, pp.311-327) con la costruzione di modelli utili per le simulazioni architettoniche, sismiche, impiantistiche e di sostenibilità.
L’utilizzo del CDE ha consentito una collaborazione più veloce e continua in fase di progettazione, si è potuto infatti operare in maniera sincrona nello sviluppo del progetto nella sua interezza multidisciplinare, con notevole riduzione di tempi e costi.

Dal modello BIM architettonico al Co-Design Model
Partendo dal modello architettonico si è creato un Modello a navigazione immersiva con funzione di Co-Design fruibile mediante web, prodotto con software esterni, ma gestito sempre in Piattaforma. Il modello Co-Design consente di caricare progetti con scelte materiche preimpostate che l’utente può testare in real time (ad es. il colore dei mobili della cucina, dei pavimenti, degli infissi, etc.); di navigare liberamente il modello; di attivare il tour virtuale tramite menù, portandosi in viste predefinite, oppure tramite tour automatico, da poter interrompere in qualsiasi momento per proseguire secondo le proprie scelte.
In generale tale configuratore può essere utilizzato per simulare scelte previste in Capitolato, quali pavimenti, rivestimenti, porte, sanitari, etc. con possibilità di vedere in real time le diverse proposte. Trova utilizzo anche per attività di progettazione partecipata per interventi sia su aree pubbliche che private per i quali siano necessarie strumentazioni efficaci per condividere lo sviluppo di iniziative comuni, anche al fine di permettere ai tanti partecipanti, che in genere questi interventi coinvolgono, di percepire l’un l’altro come partner. Mentre esistono diversi strumenti per la partecipazione elettronica dei cittadini (digital engagement), più rari sono gli strumenti digitali che consentano la partecipazione creativa della cittadinanza.
La vera sfida per i futuri ambienti di co-design è consentire la comunicazione e la collaborazione tra un gran numero di cittadini esperti, professionisti e garantire un processo di progettazione sostanzialmente più creativo, mirato e sicuro, per progetti d’interesse pubblico. In altre parole vi è la necessità di strumenti e ambienti collaborativi che consentano ai creativi professionisti di capitalizzare la creatività del pubblico, di seguire le opinioni, i sentimenti, i valori e sfruttare l’intelligenza diffusa. L’evoluzione della piattaforma può avere significativi ritorni di utilità anche per questi scopi.

Building Site to Digital Twin As-Built
Il flusso prosegue con la cantierizzazione del progetto: le lavorazioni sono costantemente tenute documentate con rilievi effettuati con la medesima tecnologia combinata, che restituisce modelli digitali di as built per le varie discipline.
L’utilizzo del modello a navigazione immersiva si è dimostrato uno strumento molto efficace per avere sempre a disposizione, la documentazione di cantiere, salvata ed organizzata nel momento stesso in cui viene prodotta.
Ad ultimazione dei lavori i modelli entreranno a far parte del Fascicolo Digitale, che potrà essere facilmente aggiornato dall’utente finale nelle fasi successive di gestione e manutenzione.

Analisi dei tempi e impatto economico
Rispetto alle metodologie tradizionali, con il processo BIM adottato è stato possibile eseguire con maggiore efficienza umerose attività.
A cominciare dal rilievo, eseguito in 8 ore da un solo operatore più 2 ore di elaborazione in Cloud. Rispetto alla metodologia tradizionale si è ottenuto un risparmio del 70% dei tempi e un 20% dei costi.
Notevolo efficienza anche nei sopralluoghi: realizzato il modello, i sopralluoghi successivi sono stati eseguiti virtualmente, da parte di tutto il team di progettazione e dalle imprese interessate ai lavori, a costo zero comodamente dalla propria postazione di lavoro, con un risparmio di tempo del 90%, e risparmio di costo del 90%.
Inoltre l’accuratezza dei dati rilevati è stata migliore: il margine di errore delle misure acquisite è dello 0,1%. Considerato un errore del 5% con metodo tradizionale su fabbricati fortemente irregolari, il team di progettazione ha ottenuto una precisione 50 volte superiore, senza considerare l’acquisizione dettagliata di tutte le misure, rispetto ai pochi elementi misurati tradizionalmente.
Efficienza anche all’acceso documentale: le informazioni, organizzate nello spazio e nel tempo, hanno consentito un risparmio di tempo e di costi dell’80%.
Il flusso di progettazione e di gestione ha favorito infine una forte riduzione degli spostamenti di persone e mezzi e un utilizzo ridottissimo della carta con un indubbio vantaggio per l’ambiente.

 

Il progetto in breve
Restauro e risanamento conservativo di Palazzo Remondini
Luogo: San Giovanni in Persiceto (Bologna)
Anno: 2018 – in corso
Progettazione e BIM: e-Making S.r.l.

 

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Giornalista professionista della redazione di BIMportale, lavora da molti anni nell’editoria B2B per la stampa tecnica e specializzata. Ha scritto a lungo di tecnologia, business e innovazione. Oggi orienta la sua professione nel campo delle tecnologie applicate alla progettazione architettonica e all’imprenditoria delle costruzioni.