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Genovese Daniele Esame di Stato 2016/17 Classe 5^Acat

BIM: UNA NUOVA METODOLOGIA PER LAPROGETTAZIONE

RILIEVO TOPOGRAFICO E RESTITUZIONE DELLA TORRE DI BABELE

A cura di:Genovese Daniele


INDICE

Pagina

1. BIM: UNA NUOVA METODOLOGIA PER LA PROGETTAZIONE

1.1 Cos'è il BIM 1

1.2 ArchiCAD 2

1.3 IFC 3

1.4 Direttiva 2014/24/EU 4

2. TORRE DI BABELE

2.1 La storia della Torre di Babele 5

2.2 Il rilievo topografico 8

2.3 La restituzione 10

2.4 Progetto dell'osservatorio 12

2.5 Conclusioni 13

SITOGRAFIA 14

BIBLIOGRAFIA 14


BIM: UNA NUOVA METODOLOGIA PER LAPROGETTAZIONE

1.1 Cos'è il BIM

BIM è l'acronimo di Building Information Modeling, ovvero Modello d'Informazioni di unEdificio.Può essere definito come larappresentazione digitale dicaratteristiche fisiche e funzionalidi un oggetto; va inteso come unprocesso operativo con lo scopo diottimizzare la programmazione, laprogettazione, la realizzazione e lamanutenzione di una costruzione,utilizzando un modello che necontiene tutte le informazioni cheriguardano il suo intero ciclo divita. Il software BIM permette la classificazione di tutti i dati rilevanti di una costruzione, chepossono essere raccolti, combinati e collegati digitalmente; è dunque possibile utilizzare ilprogramma per estrapolare i vari dati dell'edificio in tempo reale e corretti.

Quello che contradistingue il BIM dalle altre tipologie di software per la progettazione e lamodellazione è l'interoperabilità, la collaborazione tra le diverse figure interessate nelle

varie fasi del ciclo di vita di unastruttura, al fine di inserire nelmedesimo file tutte le variecomponenti.Lo scambio dei file in 2D nonavviene più, permettendo così atutti di attingere ad un singololavoro sempre disponibile econdiviso on-line, eliminando ivari problemi che derivano dallospostamento e l'invio dei pesantifile di progettazione.

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1.2 ArchiCAD

Il software ArchiCAD è la prima concreta implementazione di BIM con l'idea di edificiovirtuale, sviluppato dalla società ungherese Graphisoft.Lo sviluppo è cominciato nel 1982, inizialmente per l'Apple Machintosh ma poi dal 1995anche nella piattaforma Windows è stato possibile utilizzarlo con lo scopo di progettare esviluppare un modello tridimensionale di una struttura progettata.

ArchiCAD permette all'utente dicreare un "edificio virtuale"utilizzando elementi come muri,solai, tetti, porte, finestre e mobiliforniti dal programma.Gli stessi oggetti sono forniti ingrande quantità dallo stessosoftware o direttamente creati emessi a disposizione dai produttoriin maniera totalmente gratuita perfavorire la vendita dei loroprodotti.

Il softwre permette di lavorareutilizzando sia la rappresentazione2D che quella 3D. Piante, sezioni,prospetti, liste di materiali e altrielaborati vengono generati automaticamente dal programma in base al modellodell'edificio, e vengono aggiornati in tempo reale.

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Logo di ArchiCAD 20.


1.3 IFC

IFC, acronimo di Industry Foundation Classes, è unformato dati aperto nato per facilitarel'interoperabilità tra i vari operatori con lo scopodi consentire l'interscambio di un modelloinformativo senza perdita o distorsione di dati odi informazioni.

Il principale vantaggio è la possibilità diconsentire la collaborazione tra le varie figurecoinvolte nel processo di costruzione,permettendo loro di scambiare informazioniattraverso un formato standard, portando ad unamaggiore qualità del progetto, riducendo glierrori e facendo risparmiare tempo.I modelli IFC possono essere visualizzati, analizzati e modificati dai vari software chesupportano tale formato.

I software che supportano i modelli IFC sono ormai tantissimi, tra i principali troviamo:

• Autodesk Revit - Revit Architecture

• Autodesk Revit - Revit MEP

• Autodesk - Revit Strutture

• Autodesk - Revit LT

• ARCHLine.XP CV2.0-Arch

• Bentley - AECOsim Building Designer CV2.0-Struct

• Bentley - AECOsim Building Designer CV2.0-Arch

• Data Design System - DDS CAD MEP

• Design Data - SDS/2

• Graphisoft - Archicad

• NEMETSCHEK - Allplan

• NEMETSCHEK - Vectorworks

• NEMETSCHEK - Scia Engineer

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Logo IFC.


• RIB - iTWO

• Solibri - Solibri Model Checker

• Tekla Corporation - Tekla Structures

• CasCADos

• Edificius

• Primavera di Oracle

• Midas

• SAP

• Graitec

• Advance Steel

• INFOR

• STR Vision CPM di STR/TeamSystem

• VisKon[14] di WETO[15] (software BIM/CAD/CAM per strutture in legno

1.4 Direttiva 2014/24/EU

Il 15 gennaio 2014 il Parlamento Europeo ha approvato laEuropean Union Public Procurement Directive (EUPPD),ovvero la Direttiva sugli appalti pubblici che introduce ilmetodo BIM (Building Information Modelling).Secondo la Direttiva gli Stati europei possono incoraggiare,specificare o rendere obbligatorio l‘utilizzo del BIM per iprogetti edili finanziati con fondi pubblici nell’Unione Europeaa partire dal 2016; molti Stati stanno definendo le modalità e i tempi di progressivaintroduzione dell’obbligatorietà del BIM sia per le amministrazioni sia per le imprese.

La metodologia BIM ormai è la nuova frontiera della progettazione, incoraggiata dallastessa Unione Europea per la sua semplicità, efficienza e trasparenza. In futuro si potrannoevitare gli enormi sprechi di tempo e denaro, soprattutto nella fase di realizzazione, graziea questa metodologia che permette di simulare virtualmente l'edificio in tutte le fasi:progettazione, programmazione, realizzazione e manutenzione.

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TORRE DI BABELE

2.1 La storia della Torre di Babele

La torre di Babele, così chiamata per la sua caratteristica forma elicoidale che richiamageometricamente la famosa torre citata nella Bibbia, è situata nell'entroterra dell'isola diPianosa nel podere Cardon ed è stata eretta dai carcerati della Colonia Penale Agricoladell’isola di Pianosa, durante i lavori di dissodamento dei terreni circostanti.Per diminuire i tempi di trasporto dei numerosi massi presenti, fu deciso di accumularli inun’area ben definita, invece di effettuare il trasporto fino al mare. Si ritiene che all'iniziodei lavori non sia stata ideata la costruzione di una torre, ma via via, la grande mole dipietrame prelevata dai terreni abbia alla fine suggerito la sua realizzazione.Durante le ricerche effettuate durante il Campus, parlando con i pochi residenti, studiosidella storia dell'isola e membri dell'associazione no-profit "Amici di Pianosa", non è statopossibile risalire ad una data precisa in merito alla sua progettazione e quindirealizzazione. Nessun direttore del carcere ha lasciato testimonianza scritta in alcunalettera o in registri ufficiali della costruzione della torre per questo la data precisa non ènota, ma si presume che i lavori di costruzione si siano svolti nella seconda metà del XIXsecolo.

La Torre di Babele agli inizi del XX secolo.

La prima traccia scritta sulla presenza della torre è di Somier S.:"L'Isola di Pianosa nel Mar Tirreno" in "Rivista Geografica Italiana", anno XVI, fasc.VIII, agosto 1909 che scrive: "(...) per liberarsi dei sassi, sacrificando quanto menosuperficie era possibile è stata inalzata una mole a larga base (113 metri di circonferenza)

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ed a forma di cono tronco, detta Torre di Babele, intorno alla quale sale a chiocciola unpiano inclinato. Questi lavori dispendiosi dimostrano che la mano d'opera deicondannati che li hanno eseguiti costa poco!".

Successivamente furono realizzati dei lavori, coordinati dall'agronomo Petri, per svuotarela torre al suo interno creando così una cisterna; infatti sulla sommità della torre è situatauna piccola costruzione, ormai deteriorata dal tempo e fatiscente, da dove fuoriusciva untubo per l'irrigazione dei campi circostanti. Ad oggi si può ancora intravedere una parzialescritta su una facciata della costruzione: “... acquedotto della ...”.

La piccola costruzione posta sulla sommità della Torre.

Durante la Seconda Guerra Mondiale le truppe tedeschestanziate nell'isola hanno utilizzato i terreni a sud dellatorre come pista di atterraggio per velivoli di piccoledimensioni.La torre ha quindi avuto nel tempo due principali funzioni:

punto di segnalazione della presenza di una pista di atterraggio per velivoli, provarimanente è una fascia in marmo di colore bianco sul muro in sommità;

punto di vedetta per le truppe tedesche, data la presenza di quattro feritoie con basedi appoggio per mitragliatrici.

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Punto di vedetta delle truppe tedesche all’interno della torre.

Fascia di marmo sul muro di sommità.


Dopo la Seconda Guerra Mondiale la torre è stata lasciata in balia delle intemperie e dellavegetazione, nessun direttore del carcere diede disposizioni per una adeguatamanutenzione.Solo ora, nel mese di aprile 2017, a seguito di un Progetto di recupero, definito in accordotra Amministrazione Penitenziaria, Ente Parco dell’Arcipelago Toscano e Scuole Outdoorin Rete, un gruppo di studenti del Liceo “Primo Levi” di Badia Polesine (RO), e del Liceo“Antonio Canova” di Treviso ha provveduto alla pulizia e recupero della Torre, medianterimozione della folta vegetazione, ricostruendo in parte alcuni tratti di pareti costituite damassi squadrati, affiancati a secco.

La Torre di Babele durante il recupero,Aprile 2017.

La Torre di Babele dopo il recupero,Aprile 2017.

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2.2 Il rilievo topografico

Durante il Campus, oltre ai lavori di pulizia e recupero, è intervenuto nel Progetto anche ilnostro gruppo costituito da quattro studenti della 5^A cat dell' Istituto "A. Palladio" diTreviso, con il compito di effettuare un preciso rilievo topografico georeferenziato dellaTorre di Babele.

Per il rilievo topografico sono stati utilizzati: Stazioni Totali Laser GPS di precisione Metro rigido Cordella metrica

Stazione Totale laser GPT-1002

GPS di precisione

Stazione Totale laser OS 103

Durante il sopralluogo sono stati materializzati a terra tramite chiodi e picchetti, sei puntidi stazione, cinque nell’area circostante la torre ed uno in sommità di essa, tutti posizionatiin modo da rendere possibili le collimazioni e misurazioni tra stazioni adiacenti. E’ statoquindi così possibile definire una poligonale chiusa di cinque vertici, fondamentale percontrollare gli errori grossolani ed accidentali di tipo angolare, lineare ed altimetrico.I punti di stazione 100, 200 e 600 sono stati anche rilevati tramite Tecnologia SatellitareGPS/GLONASS (modalità Statica con post-elaborazione) al fine di poter georeferenziare lapoligonale (e conseguentemente l’intera torre rilevata) e quindi realizzare il correttoinserimento (precisione centimetrica) nella CTRN (Carta Tecnica Regionale Numericadella Regione Toscana).

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Il completo rilievo di dettaglio della torre (piede e sommitàdelle pareti e quindi dimensioni dei pianori) è stata rilevatatramite l'utilizzo di Stazioni Totali e prismi riflettenti;inoltre per i punti inaccessibili è stata utilizzata latecnologia laser.La sommità invece è stata rilevata tramite il GPS/GLONASScon la metodologia RTK (utilizzo dei dati in tempo realetramite rete GSM della Stazione Permanente di PortoAzzurro nell’isola d’Elba, appartenente alla Rete NetGeo).Durante il rilievo sono stati inoltre definiti e rilevati deipunti in comune tra due stazioni adiacenti al fine di potersuccessivamente effettuare un controllo sulla precisione delrilievo di dettaglio; alla fine la precisione riscontrata harispettato le tolleranze precedentemente definite.Per velocizzare le operazioni di restituzione del rilievo èstata utilizzata la metodologia che ha consentito dimemorizzare tutte le misurazioni effettuate sui puntirilevati.

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Rilievo della sommità con la metodologia RTK.

Stazione 100

Stazione 200 Stazione 300

Stazione 400 Stazione 500 Stazione 600


2.3 La restituzione

Al termine delle operazioni di rilievotopografico della Torre di Babele, duranteil Campus, sono state effettuate lepreliminari restituzioni scaricando i datidalle Stazioni Totali e dal ricevitore epalmare GPS per effettuarne leelaborazioni mediante il softwareMeridiana. Le coordinate geografichefornite dal rilievo satellitare, espresse nelsistema di riferimento WGS84 ETRF-2000,sono state quindi trasformate con utilizzodel software dell’IGM Verto3K in

Coordinate Cartografiche riferite al sistema GBFO (Gauss-Boaga Fuso Ovest); solo così èstato possibile georeferenziare il rilievo nella CTRN.

I punti rilevati sono poi stati vettorizzati in AutoCAD per ricreare l'andamentoplanoaltimetrico della torre.E' stato così possibile determinare le principali caratteristichedimensionali della Torre fino ad oggi non precisamente conosciute:

l'altezza complessiva della Torre di Babele è di 8,65 m; la quota alla base della torre è di 26,20 m sul livello del mare; la quota alla sommità della torre è di 34,85 metri sul livello del mare che

confrontata con la massima quota dell'isola di circa 27,00 m, consente di affermareche la sommità corrisponde alla zona più elevata dell'isola;

lo sviluppo complessivo della base della torre è circa 132 m; la torre alla base non ha una forma perfettamente circolare, ma

approssimativamente una forma di ellisse, con semiasse maggiore pari a circa 38metri.

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Restituzione preliminare, scarico dati del ricevitore GPS.

Punti rilevati vettorizzati in AutoCAD per ricreare l’andamento della torre.


La prima restituzione 3D è stata effettuata con il software AutoCAD, ma poisuccessivamente completamente realizzata con il software ArchiCAD che, pur prevedendola possibilità di inserire edelaborare automaticamentei dati di un rilievotopografico, nel nostrocaso, vista la complessitàdel manufatto, hainizialmente restituito unmodello tridimensionalenon propriamente corretto.

E' stato quindi necessariooperare la modellazionetridimensionale conapproccio manuale,partendo da una rappresentazione planimetrica, ed inserendo manualmente per ognipunto rilevato il valore della singola quota altimetrica, definendo quindi successivamentele superfici tra i punti così definiti, necessarie per una corretta modellazionetridimensionale. Tanta fatica, ma grande soddisfazione nell’aver ottenuto per la primavolta una modellazione 3D rigorosa di un manufatto così complesso e ricco di storia.

Utilizzando le notevoli potenzialità del BIM è stato anche possibile quantificare una seriedi parametri significativi per la Torre rilevata:

Il suo volume è complessivo è circa 7000 m³ Il peso totale della struttura, considerando che l'intera torre è costituita da pietra

tufacea (peso specifico pari a 1.700 Kg/m³), è di circa 12.000 t.

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Restituzione automatica del programma ArchiCAD.

Modellazione 3D della Torre di Babele effettuata con il software aArchiCAD.


2.4 Progetto dell'osservatorio

L’Ente "Parco Nazionale dell'ArcipelagoToscano" in collaborazione con ScuoleOutdoor in Rete, ha ipotizzato, una voltaterminate le operazioni di recupero econservazione della Torre, di prevedere insommità una postazione per il biowatching,la visione dello stupendo panorama a 360° digiorno, l'osservazione del tramonto sullaCorsica e nella notte un Osservatorioastronomico.A tal fine, dopo consultazione con i proff. P.Moroni e L. Mestriner ed il coordinatore dellaRete Outdoor prof. Traversari, ho deciso diprevedere l’eliminazione della costruzionepresente attualmente sulla sommità, inevidente stato di degrado anche strutturale;prevedendo quindi la realizzazione di una nuova struttura.Il progetto prevede un volume a forma tronco-conica, a pianta circolare, realizzato in legnodi larice: al piano terra (destinato a magazzino), con elementi X-Lam di 10 cm, le scale alcentro aventi la funzione di collegare il piano destinato ad Osservatorio, semichiusoperimetralmente da lamelle in legno ordite in senso orizzontale, tali da consentire ilbiowatching. E' inoltre possibile osservare il panorama di giorno ed i corpi celesti durantela notte grazie ai due balconcini posti nei lati est e ovest della struttura progettata.

La visione zenitale del cielopuò essere anche effettuatadall’apertura posta sullasommità/coperturadell'Osservatorio.Il computo metrico estimativo,svolto mediante le potenzialitàfornite dal BIM, ha evidenziatoche il costo della strutturaprogettata è pari a circa 26.000€.Un eventuale contenimento deicosti potrà essere ottenutoprevedendo la realizzazionedel piano terra in muratura.

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Progetto dell’osservatorio, rendering esterno.

L’osservatorio inserito sulla sommità della torre, rendring effettuato con ArchiCAD 20.


2.5 Conclusioni

Il lavoro da me svolto, tutorato dai proff. Moroni Paolo (per la parte topografica) eMestriner Luciano (per la modellazione 3D ed il Progetto dell’Osservatorio) è stato dalpunto di vista didattico molto faticoso ma coinvolgente, perchè mi ha permesso disvolgere una serie di attività assimilabili ad un contesto lavorativo e professionale.L'utilizzo del software ArchiCAD e la metodologia BIM hanno permesso la realizzazionedel modello tridimensionale della Torre di Babele e del Progetto dell’Osservatorio conminor difficoltà rispetto ad altri sistemi e software per il Disegno e la Progettazione.

Oltre ai proff. Moroni e Mestriner, un sentito ringraziamento va anche ai miei compagni diclasse Bejan, Casarin e Netto, con i quali ho condiviso la stimolante esperienza del Campusnell’isola di Pianosa e l’impegno nella esecuzione del rilievo topografico di precisionedella Torre di Babele, senza il quale non avrei potuto destreggiarmi nella realizzazione delModello Tridimensionale e nel Progetto dell’Osservatorio.

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Gruppo di Pianosa 2017 composto da: Prof. Moroni Paolo, Nicolae Bejan, Casarin Matteo, Genovese Daniele, Netto Linda.


SITOGRAFIA

http://biblus.acca.it/focus/bim-building-information-modeling/

www.ingenio-web.it

http://biblus.acca.it/focus/ifc-cose-e-quali-sono-i-vantaggi/

BIBLIOGRAFIA

P. Piga – F.A. Foresi, "L'Isola di Pianosa", Debatte Editore srl, Livorno 2014.

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