La metro di Auckland si proietta verso il futuro
Quando prendiamo in considerazione l’impatto della pandemia sui vari ambiti nel mondo, un settore che senza dubbio dovrà affrontare grosse sfide è il trasporto pubblico. Da pilastro delle città in tutto il mondo, il trasporto pubblico ha subìto un vertiginoso calo di passeggeri nei Paesi che sono entrati in lockdown. Questo momento di pausa è stato però anche un’opportunità per velocizzare la riparazione delle infrastrutture.
Una città che sta facendo enormi passi verso nuove infrastrutture è Auckland, Nuova Zelanda, la cui area urbana più grande e densamente popolata ha 1,5 milioni di abitanti. Qui i pendolari utilizzano sempre più il trasporto pubblico: a giugno 2019 sono stati raggiunti 100 milioni di corse sul trasporto pubblico, un numero che era stato osservato l’ultima volta nei primi anni ’50, quando i tram erano al loro apice in città. Circa il 20% di questi viaggi sono fatti in treno. Intanto, si stima che la popolazione di Auckland raggiungerà i 2 milioni (PDF, p. 9) di residenti entro il 2033.
Per gestire il trasporto pubblico del futuro, Auckland sta sviluppando il suo sforzo più ambizioso ad oggi per le infrastrutture del trasporto pubblico: il progetto City Rail Link (CRL). Questo tunnel a doppia canna lungo 3,45 chilometri per la metro di Auckland si collegherà alle linee esistenti della rete cittadina, raddoppiandone la capacità e collegando un numero maggiore di aree, così da tagliare i tempi di viaggio, diminuire il traffico stradale e ridurre la pressione su un sistema di autobus sovraccarico.
Un’idea nata 100 anni fa
L’idea di una metro ad Auckland risale agli anni ’20 del Novecento, ma il lavoro vero e proprio sul progetto è iniziato nel 2012. La costruzione sta avanzando su due nuove stazioni: Aotea in Albert Street e Karangahape in Karangahape Road. Il nuovo sviluppo è pianificato in modo che Mount Eden si colleghi alla Western Line con il CRL e Britomart, convertendo la stazione di testa in una stazione passante a due vie, per un viaggio più rapido tra le zone orientale, occidentale e meridionale della città.
“Si tratta del progetto infrastrutturale più grande e complicato mai tentato in Nuova Zelanda”, spiega Daniel Jurgens, responsabile per l’ingegneria digitale alla Link Alliance. “Il volume effettivo di persone che ci lavorano e la natura del progetto sta creando un cambiamento rivoluzionario nei settori dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni in Nuova Zelanda”.
A condurre il progetto per la metro di Auckland, e la costruzione dei tunnel principali e l’appalto della stazione è la Link Alliance, un consorzio di aziende locali e internazionali con un’ampia esperienza nella fornitura di progetti infrastrutturali su larga scala. L’Alliance include l’impresa edile francese Vinci Construction Grands Projets S.A.; Soletanche Bachy, un’impresa francese di infrastrutture geotecniche con uffici in Nuova Zelanda; l’azienda di servizi integrati Downer; le imprese di infrastrutture WSP e AECOM New Zealand; l’azienda di consulenza ambientale e ingegneristica neozelandese Tonkin + Taylor; e la City Rail Link Limited (CRLL).
“È la prima volta che lavoro in un consorzio di imprese, ma ritengo che sia il tipo di appalto corretto per un progetto così grande, perché potenzia la collaborazione a un livello mai visto prima”, racconta Brice Gaudin, responsabile BIM (Building Information Modeling) alla Link Alliance. “Stiamo lavorando tutti insieme sugli stessi obiettivi e le stesse richieste, e nel mezzo c’è molto da imparare”.
La metro ad Auckland: un lavoro digitale
La metro ad Auckland include tunnel fino a 42 metri sotto il centro città, il cui allineamento segue le linee e le curve delle strade soprastanti. Lasciare ai treni spazio sufficiente per attraversare in sicurezza tunnel curvati è difficile. Per farlo, il team di progettazione ha sviluppato degli script di design computazionale in Dynamo di Autodesk.
“È complesso sapere in modo accurato come i treni si spostano lungo il percorso, attorno alle curve e pendenze lungo tutto il tunnel”, spiega Dean Burke, capo dell’ingegneria digitale alla Link Alliance. “Usando il design computazionale, modelli 3D accurati e il coordinamento spaziale, possiamo ottenere tolleranze più strette e ottimizzare le strutture del progetto”.
L’impiego del design computazionale ha anche giocato a favore del gruppo di lavoro quando lo scopo del progetto si è allargato per ospitare treni più lunghi, a nove carrozze, che possono trasportare fino a 54.000 passeggeri nelle ore di punta, invece dei treni a sei carrozze originali con una capacità di 36.000 persone. Anziché partire ogni volta da zero o realizzare modifiche manuali, Burke e il suo team hanno potuto rieseguire gli script di design computazionale e aggiornare in modo parametrico i modelli 3D per ottenere i nuovi criteri di progetto con una rilavorazione minima.
Cesare Caoduro, responsabile per l’ingegneria digitale per i tunnel alla Link Alliance, racconta che il progetto per la metro di Auckland consente al gruppo di esplorare modi più efficienti di usare il design computazionale e il design generativo per ridurre il tempo necessario a produrre modelli aggiornati in base alle modifiche del progetto.
“Alcuni esempi includono l’uso del design generativo per produrre un modello accurato della talpa meccanica che perfora il tunnel, basato sui requisiti dell’appaltatore e su quelli di progetto”, spiega Caoduro. “Il modello includerà l’ottimizzazione degli elementi di rivestimento dei vari segmenti di galleria basati sulla geometria del binario, fornendo in ogni fase l’elemento che riduce al minimo la deviazione dalle intenzioni del progetto. Un ulteriore sviluppo, in fase pilota, introdurrà obiettivi di progetto e costruttivi come l’ottimizzazione dell’escavazione delle rocce e un algoritmo di form-finding per ottimizzare il posizionamento spaziale degli elementi in base ai vincoli del terreno”.
Nel frattempo, BIM 360 Design sta aiutando il progetto CRL ad essere sostenibile: un obiettivo centrale per la costruzione della ferrovia sotterranea di Auckland. “Stiamo immettendo informazioni sui materiali nei nostri modelli 3D, che ci restituiscono costi, quantità ed effetti sulla sostenibilità”, continua Jurgens.
Dalla visualizzazione alla realtà virtuale
La Link Alliance è passata all’ingegneria digitale per affrontare molte delle sfide che accompagnano la costruzione di una metro. L’Alliance usa la realtà virtuale per molti aspetti del progetto, dalle revisioni dei disegni agli addestramenti di sicurezza in cantiere. Questo riduce i costi, permettendo di visualizzare in che modo la produzione si svolgerà in cantiere, sia nel contesto della realizzazione del progetto, che per quanto riguarda la sicurezza sul lavoro. Il gruppo sta anche sviluppando un simulatore di guida per aiutare gli operatori ferroviari a comprendere meglio i nuovi sistemi.
L’Alliance si basa sui dati forniti da nuvole di punti, creati con informazioni catturati da scansioni LIDAR terrestri e droni. I rilevatori conducono voli mensili con i droni in cantiere per valutare l’avanzamento della costruzione.
Queste informazioni sono collegate direttamente al progetto e ai modelli di costruibilità. “Rendere i dati disponibili sul sito è una svolta assoluta per chi si occupa della costruzione. A questo proposito è fondamentale aggiornare il modello digitale con informazioni accurate in cantiere”, prosegue Gaudin.
L’Alliance sta sviluppando modelli di progettazione per i lavori temporanei e animazioni della sequenza costruttiva per confermare l’edificabilità; le informazioni di gestione delle attività vengono integrate nel BIM mentre il progetto e la costruzione sono in corso.
A legare insieme tutte queste tecnologie è un ambiente common-data in SharePoint, la piattaforma collaborativa in cloud di Microsoft. Questo ambiente serve da hub centrale perché i gruppi di lavoro trovino le informazioni di cui hanno bisogno, insieme ai collegamenti ai pacchetti software, tra cui Civil 3D, InfraWorks, Navisworks, ReCap e Revit di Autodesk.
“Dobbiamo anche archiviare i verbali delle riunioni o le decisioni sul progetto”, continua Gaudin. “Non stiamo parlando solo di dati, ma anche di comunicazione e altre modalità di condivisione. Si tratta di gestire tutto nel suo complesso”.
Questo ambiente di common-data si è dimostrato particolarmente vantaggioso quando tutti i team hanno dovuto lavorare da remoto. “Siamo semplicemente andati avanti con il nostro modo di lavorare solito”, racconta Jurgens. “Se non avessimo avuto questo ambiente common-data, il progetto si sarebbe interrotto.”
Migliorare le competenze dei lavoratori con la formazione mirata
Sul progetto da 4,42 miliardi di dollari neozelandesi (circa 2,58 miliardi di euro), il cui completamento è previsto per il 2024, lavorano circa 1200 persone. Trovare un numero sufficiente di persone con le competenze e le conoscenze necessarie è stata una bella impresa, per cui la Link Alliance ha progettato un programma di formazione continua per i diversi ruoli, dagli strumenti di design digitale per gli architetti ai metodi di escavazione di un tunnel per i gruppi di ingegneri dedicati alla costruzione. Le sessioni di formazione sono state anche estese ai fornitori esterni e ai subappaltatori.
“Stiamo aggiornando l’insieme delle competenze di chiunque lavori sul progetto, in particolare nello spazio digitale, ed è qui che vedo come questo progetto sta trasformando il settore”, sostiene Burke. “Saremo in grado di adempiere non solo ai numerosi requisiti di questo progetto, ma anche dei progetti futuri”.
Oltre al miglioramento delle competenze, il progetto per la metro di Auckland sta spianando la strada verso il futuro digitale dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni in Nuova Zelanda. “Stiamo creando le fondamenta digitali sulle quali sarà possibile costruire altri progetti”, spiega Jurgens. “Una volta ottenute, queste rappresentazioni digitali del nostro ambiente costruito compiranno una rivoluzione, cambiando completamente il modo in cui facciamo ogni cosa: il primo passo del nostro viaggio.
“Con l’Alliance, siamo tutti coinvolti, condividendo letteralmente un ufficio come collettivo e lavorando su informazioni aggiornate tra tutti gli interessati”, continua. “Abbracciamo l’idea di essere custodi temporanei della conoscenza, con i modelli 3D che passano attraverso gli stadi della loro vita, dal progetto alla gestione dei beni. Questo richiede un’attività aggiuntiva di ricerca e di approfondimento di dati, per consentire a tutti di trasmettere con fiducia le rappresentazioni digitali in 3D alla parte successiva nella catena di fornitura: un lascito che fa parte degli obiettivi della nostra alleanza. L’uso di flussi di lavoro digitali consente i migliori risultati lungo tutto il ciclo di vita e in definitiva contribuisce al bene comune della Nuova Zelanda”.