CASE STUDY
BIM per il Karavanke Tunnel di Elea iC
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Asfinag e DARS (società autostradali della Repubblica di Austria e Slovenia) hanno scelto Elea iC per supportare la progettazione del secondo sottopasso per il progetto Karavanke Tunnel, una galleria autostradale bidirezionale con un singolo tunnel lungo 8 km che collega l'Austria alla Slovenia.
Originariamente concepita con un doppio tunnel, a causa dello scarso traffico la galleria è stata poi realizzata con un singolo tunnel. Successivamente all'entrata in funzione, il progressivo aumento del traffico, il deterioramento della struttura e l'assenza di misure di sicurezza hanno determinato la necessità di realizzare un secondo tunnel per rendere più efficiente il funzionamento della galleria negli anni successivi.
Obiettivo del progetto: testare il BIM
L'obiettivo era l'implemenazione sistematica della metodologia BIM nel progetto e l'esplorazione delle sfide e dei vantaggi legati alla pianificazione, all'esecuzione e al controllo delle attività correlate al BIM tra cui:
- Definizione di requisiti informativi completi sui datori di lavoro che il cliente utilizzerà anche per i progetti futuri
- Creazione di un piano esecutivo BIM dettagliato che il cliente utilizzerà anche per i progetti futuri
- Modellazione 3D (modelli di progetto e di costruzione), modellazione 4D e 5D, controllo di qualità basato sul modello
- Modellazione geologica e geotecnica
- Uso di modelli nella fase operativa
- Ulteriore sviluppo del sistema CAFM (Computer Aided Facility Management) esistente.
Sfide uniche
Quello che rende speciale questo progetto è la complessità della sua estensione, che include tunnel, strada statale, diverse strade secondarie, 3 ponti, strutture di sostegno, strutture di ingresso, impianti, aree di smaltimento e così via. Inoltre, occorre considerare la complessità dell'organizzazione del progetto (con 2 organizzazioni dedicate ai clienti, 1 azienda addetta alla supervisione, 10 studi di progettazione attualmente coinvolti nel processo di progettazione BIM) e la varietà delle soluzioni software BIM (5 strumenti di creazione di progetti differenti) utilizzate per il progetto, che incoraggiano il team a superare i limiti di un approccio BIM aperto.
Circa 190 modelli parziali vengono scambiati tra le varie discipline e coordinati con 5 modelli di coordinamento che utilizzano gli standard IFC e BCF per la collaborazione interdisciplinare.
Approccio
Per garantire la massima efficienza del processo di progettazione, viene utilizzato un approccio BIM chiuso in ogni disciplina. Per migliorare l'interoperabilità e garantire la qualità dei prodotti finali BIM, viene sviluppata una struttura dati di tunneling in conformità con gli standard IFC esistenti, da impiegare per gli utilizzi BIM avanzati (ad esempio modellazione 4D, 5D, CAFM e così via).
Quando si modellano strutture lunghe e complesse, come appunto il tunnel, e si hanno esigenze specifiche, viene utilizzato Revit in combinazione con alcuni script Dynamo (inglese) e componenti aggiuntivi speciali. Questo garantisce efficienza quando si devono modellare segmenti lunghi e longitudinali e creare dettagli.
Lo scambio di modelli 4D e 5D tra soluzioni software diverse (team di progetto, addetti alla supervisione e futuro appaltatore) presenta un'altra sfida che viene e verrà gestita con soluzioni di interoperabilità personalizzate.
Pianificazione e ingegneria preliminare
Il team ha migliorato complessivamente il processo di sviluppo del progetto grazie ad una migliore comprensione delle esigenze speciali dei clienti (ad esempio l'uso delle informazioni di progetto nella fase operativa, la trasparenza degli investimenti, il migliore controllo del progetto e così via). L'analisi dei requisiti ha portato ad una migliore pianificazione dello sviluppo generale del progetto, documentato nel piano esecutivo BIM completo.
Il BIM nelle prime fasi della progettazione ha garantito la possibilità di visualizzare e comunicare il progetto a tutti i soggetti coinvolti. Era la prima volta che tutti gli impianti pianificati, la geologia e le infrastrutture (distribuite su 3 diversi sistemi di coordinate di progetto, ovvero il sistema di coordinate nazionali austriaco, quello sloveno e quello locale) venivamo federati in un singolo modello. La quantificazione e la stima dei costi iniziali (modelli 4D e 5D) sono state create in questa fase con il risultato di offrire una migliore comprensione del progetto.
Modello federato
Progettazione dettagliata
Il team ha migliorato la coerenza della documentazione di progetto grazie ai costanti controlli di qualità (identificazione delle incoerenze tra modelli parziali, valutazione delle modifiche di progetto, comunicazione e implementazione delle modifiche di progetto). I modelli strutturali sono stati utilizzati anche per la creazione dei dettagli dell'armatura che ha permesso un risparmio di tempo in quanto diversi progettisti potevano modellare l'armatura negli stessi modelli contemporaneamente.
- Le modifiche progettuali durante il processo di collaborazione e lo sviluppo del progetto sono state implementate su modelli di altre discipline (e di conseguenza su disegni generati da modelli) in modo più efficiente utilizzando lo standard BCF per le comunicazioni basate su modello.
- È stato utilizzato un modello 5D generato da circa 160 modelli parziali per ricontrollare le quantità fornite dalle diverse discipline progettuali e per creare stime dei costi più precise.
- Le stime dei costi sono state presentate al cliente utilizzando vari report, fogli di calcolo e la simulazione.
- Grazie ai servizi di manutenzione è stato possibile commentare le soluzioni progettuali utilizzando modelli 3D accurati fin dalle fasi iniziali, ottimizzando il progetto in base all'attrezzatura disponibile.
Analisi e simulazione integrate
Autodesk Navisworks Manage è stato utilizzato per federare tutti i modelli parziali creati in 3 diversi sistemi di coordinate e collegare gli elementi alla pianificazione creata in Microsoft Project, in modo da ottenere un modello 4D completo, utilizzato per analizzare e ottimizzare la sequenza temporale delle attività. In questo modo il team di progetto ha potuto visualizzare la pianificazione e comunicare proposte di miglioramento.
Sono stati utilizzati la stessa pianificazione e modelli parziali per creare un modello 5D nel software RIB iTWO e analizzare le stime dei costi. Il modello geologico 3D combinato con modelli Revit Tunnel offriva una base per l'analisi numerica 3D dei lavori di scavo della galleria e gli interventi di supporto. È stato sviluppato un codice di programma interno per consentire comunicazioni dirette tra il modello geologico e i modelli numerici.
Comunicazione e collaborazione
Collaborazione interna - BIM chiuso: le varie discipline che usano Revit come strumento di creazione del progetto utilizzano Revit Server internamente. La comunicazione integrata e la condivisione dei modelli accelerano il coordinamento interno e lo sviluppo del progetto, rendendo possibile la lavorazione degli stessi modelli simultaneamente da parte di più modellatori. Collaborazione interdisciplinare - BIM aperto: vengono utilizzati gli standard IFC e BCF per condividere il modello tra varie discipline. Questa strategia è dovuta al coinvolgimento simultaneo di 10 studi di progettazione nello sviluppo del progetto e all'utilizzo di diversi tipi di strumenti di creazione (Revit, Civil 3D, Allplan, ArchiCAD, Urbano). Viene utilizzato un ambiente dati comune (ownCloud e BIMcollab) per scambiare i file tra le varie discipline e per collegare o sincronizzare i modelli di riferimento IFC e i file BCF con gli strumenti di creazione del progetto, i modelli di coordinamento e i modelli 4D e 5D. Vengono scambiati e archiviati sulla stessa piattaforma anche tutti gli altri documenti, ad esempio disegni e report.
Utilizzando LiDAR per la scansione delle parti esistenti del tunnel siamo riusciti ad analizzare i requisiti per le successive operazioni di scavo e di creazione di nuovi profili e riempimenti. I dati non elaborati di LiDAR sono stati utilizzati altrove per produrre modelli di superficie accurati. Per analizzare meglio la geologia circostante nel tunnel, è stata introdotta la realtà aumentata.
Grazie ai modelli di realtà virtuale è stato possibile comunicare in modo efficiente con più figure chiave coinvolte nel progetto. Le soluzioni progettuali sono disponibili subito e ovunque con un trasferimento dei dati adeguato grazie all'uso di una soluzione affidabile basata sul cloud. Il modello verrà aggiornato costantemente durante lo scavo nella fase di costruzione, per poter raccogliere tutte le informazioni del sito in un unico modello per eventuali esigenze future.
Forniture
Oltre alle tradizionali forniture di progetto (disegni, report tecnici e così via), i pacchetti consegnati includeranno anche i seguenti elementi BIM:
Fase del progetto
- Piano di realizzazione BIM.
- Modelli 3D parziali (disciplinari) nel formato IFC standard
- Modelli di coordinamento e report dei controlli qualità
- Modelli 4D e 5D forniti sotto forma di vari fogli di calcolo, report e simulazioni
Fase di costruzione
- Modelli finali in formato IFC standard con documentazione finale collegata necessaria per la gestione degli impianti (repository centrale di dati finali)
- Modelli di coordinamento e report dei controlli qualità
- 5Modelli 5D da utilizzare per i report e il controllo dello stato di avanzamento da parte dell'appaltatore e degli addetti alla supervisione
Uno dei requisiti principali implementati tramite il piano di realizzazione BIM nel processo di modellazione e nelle forniture è una definizione coerente del livello di dettaglio e del livello di informazioni. La classificazione degli elementi di scavo e delle tabelle degli attributi è stata creata in collaborazione con il cliente (Supervision and FM Department) e implementata nei modelli su uno speciale set di proprietà IFC specifiche del progetto. Le tabelle degli attributi verranno ulteriormente sviluppate durante lo sviluppo del progetto e incorporate nei modelli.
Risultati
- Coerenza e precisione della documentazione di progetto (modelli, disegni, computi metrici, stime dei costi, tempi di esecuzione, report di avanzamento e così via)
- Ottimizzazione delle comunicazioni tra i vari soggetti coinvolti nel progetto (ambiente di dati comune, revisione basata su modello, visualizzazioni, comunicazioni basate su modello)
- Stime e controllo dei costi migliori, ottimizzazione della tecnologia di costruzione (sequenziazione); Controllo dell'avanzamento della costruzione e delle modifiche sul campo; Ottimizzazione dei processi di gestione degli impianti