Tesi

La tesi ha come obiettivo quello di analizzare nel dettaglio la relazione che intercorre tra i sistemi informativi digitali (BIM) e i sistemi di controllo e di automazione degli edifici (BACS), dato il loro ruolo sempre più strategico e fondamentale nel settore costruttivo e la rapida evoluzione digitale alla quale si sta assistendo. Lo studio si concentra prevalentemente sulle affinità tra due standard aperti: l’IFC (Industry Foundation Classes) il formato di interscambio dati tra applicativi BIM più utilizzato, nonché l’unico recepito a partire dal 2013 dall’International Organization for Standardization (ISO), e BACnet (Building Automation and Control Networking protocol), il quale si contraddistingue dalle altre tecnologie di comunicazione per un tipo di organizzazione dei dati orientata agli oggetti, i quali hanno tutti delle determinate proprietà e garantiscono al protocollo lo sviluppo di servizi. Da questa analisi poi, ne deriva lo sviluppo di un caso studio applicativo con lo scopo di testare l’integrazione sistematica di un unico file completo IFC nell’ambiente BACS, riducendo gli oneri, semplificando le procedure ed eliminando le ambiguità anagrafiche derivabili dall’elaborazione di più modelli in discipline diverse.
Nell’elaborazione dei contenuti si è svolta un’analisi inziale sullo sviluppo della building automation a partire dal 1980, quando l’automazione era intesa a livello del singolo apparato o dispositivo. Successivamente sono stati accurati grandi progressi nell’integrazione del sistema di intelligenza degli edifici in termini sia di tecnologia che di scala. Non solo, è stata studiata anche la digitalizzazione con la recente affermazione dell’IoT, la quale disegna una convergenza di varie tendenze informatiche e di connettività, evolutesi per decenni. È, infatti, diventato un fulcro tecnologico per il mondo accademico, per i settori industriali (automobilistico, elettronico casalingo e di consumo, sanitario, manifatturiero e tanti altri) e persino per le organizzazioni governative.
Nel secondo capitolo, si è trattato esaustivamente il concetto di building automation, delineando le tecnologie di comunicazione associate al tema. Sono dunque stati presentati i concetti generali dei sistemi di automazione e controllo dell’edificio, descrivendone per prima cosa l’architettura di sistema contraddistinta da stack di livelli gerarchici. Sono poi stati analizzati gli elementi elementari che compongono un BACS e le relative interfacce di comunicazione. Particolare attenzione è stata dedicata allo studio degli standard per la comunicazione dei sistemi di automazione e controllo degli edifici, notando come la building automation sia stata, fin dal principio, popolata da una pletora di soluzioni proprietarie. Ci si è focalizzati soprattutto nel delineare accuratamente lo standard BACnet, descrivendone tutti i dispositivi, gli oggetti con le relative proprietà e i servizi applicativi, essendo oggetto di sperimentazione.
Nel capitolo terzo vengono indagati in letteratura i riferimenti BACnet all’interno dello standard IFC, notando come questi siano perlopiù assenti o sommari. Si è rivelato perciò necessario procedere ad associare, dove possibile, ad ogni oggetto BACnet un’entità specificata dallo standard IFC, comprendendo come esista un’analogia da implementare in un percorso di sperimentazione.
Nel capitolo quarto viene proposto il caso studio applicativo citato, il quale si propone di dimostrare come questi standard abbiano un’effettiva affinità e come sia possibile trasferire in modo soddisfacente determinati dati a partire da un modello in formato ifc ad un file in formato xml, al fine di automatizzare il percorso di modellazione degli impianti domotici in software specializzati che applicano lo standard BACnet.

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La tesi ha come obiettivo quello di analizzare nel dettaglio il processo che dalla modellazione BIM porta all’analisi energetica del modello BEM, mettendone in risalto le potenzialità, i vantaggi e le criticità dal punto di vista della validazione dei risultati e dell’interoperabilità tra i software considerati. Lo studio si focalizza prevalentemente sulla tematica della progettazione impiantistica e si ripromette di analizzare quali dati e informazioni, utili all’ambito energetico, possano essere trasmessi da un programma di BIM authoring ad un ambiente per la simulazione energetica.

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The purpose of this thesis is to evaluate the seismic risk of the existing “Papini-Sauro” school complex in Florence and to examinate the possible improvements of the evaluation process using BIM technologies. The first part of this work started with the gathering of all the available information about the building, the inspections and the needed surveys for the definition of the materials’ characteristics. All the data collected and the critical issues detected were then used for the analysis phase, both for vertical and horizontal loads. The results were then used to determine the seismic risk indexes for the several buildings of the complex and to evaluate and design different interventions in order to solve the structural problems detected. Eventually, a thorough analysis with the FNA method was made to assess the performance of a fluidviscous-damped bracing system designed for the seismic retrofit of the most critical building of the complex. The second part of this work is about the analisys of the seismic evaluation process carried out and the comparison among the currently used method and an alternative one based on BIM technologies for the gathering, storage, analysis and cloud sharing of the informations about the building and the operations performed by different operators during the process. The interoperability between several application, both for PC and mobile devices, was assessed with the aim to find advantages and weaknesses of the BIM method applied to the case study.

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The purpose of this thesis is to evaluate the seismic risk of the existing “Fantaghirò-Fanciulli” school, located in Via Policarpo Petrocchi n.17, in Florence. The building complex was built in the period 1969-71 by the “Nuovo Pignone”, metallurgical industry, with structure completely made of steel and articulated in various buildings with one or two floors.

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The term “Additive Manufacturing” is described as the layered production of parts from a 3Dfile. Over the past century, this technology has evolved from a implement tool forconventional product development into an independent production method. Where a shigh technology industries such as aerospace and medicine were already embraced additive manufacturing, structural engineering and architecture are lagging. Additive manufacturing has the potential to revolutionize the construction and restoration of historic buildings, with foresee able benefits including highly complex and efficient structures with the reduction in material use and wastage, stream lining and expedition of the design-build process, improved customization. However, there are also challenges and demands: a new way of thinking for design and verifications for stability and serviceability of printed elements, the cost, the need for well-educated engineers. In this dissertation, the current state of additive manufacturing in construction and historic building restoration/rehabilitation is reviewed as a combination of qualitative and quantitative-based studies. There search aims to give confidence to additive manufacturing applicability in these fields and stimulate further research.

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È stato analizzato un intervento di consolidamento sismico e ripristino di un viadotto esistente nel Sud Italia, già progettato seguendo una metodologia tradizionale, basata su un elenco di elaborati grafici e testuali. Attraverso la metodologia BIM è stato possibile, sebbene con qualche criticità legata al non avanzatissimo stato dell’arte del metodo dal punto di vista applicativo rispetto al più avanzato livello teorico, creare un modello parametrico nel quale ogni elemento modellato fosse il risultato di un insieme d’informazioni di carattere geometrico, fisico, oltre che di filiera produttiva, di tempo e di costo.

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In Europe, the argument over the relevance of global building sustainability (covering energy, environmental, social, economic, and political issues) is becoming increasingly relevant. In this context, the restoration of existing buildings, particularly those with large volumes and low energy performance, receives considerable attention, however the age of building is another involved factor that must be considered. On the other hand, over the previous few decades, the term of “Building Information Modeling,” or BIM, has evolved from a term with a few early adopters to the heart of AEC technology, which encompasses all aspects of building design, construction, and operation. Almost every major design, engineering, and construction firm in the world has switched to BIM from their prior, drawing-based CAD technology. In a more precise sense, BIM in the construction management industry gives not just clients but also project managers the ability to model and estimate crucial project characteristics such as time and cost before they are realized. The major purpose of this project is to represent a decision-making route based on two most important parameter in project management which are cost and time, for reconstructing or renovating an existing building using BIM software in order to achieve a satisfactory energy grade in the building. The cost and time parameters will be used to evaluate this project, which are also influenced by Take Off Quantity (TOQ) and Work Breakdown Structure (WBS). This project makes use of a variety of BIM applications including, 3d modeling for modeling, Quantity take off software for TOQ, Excel and management platform for cost and time estimation and Energy simulation software.

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La fase di progettazione preliminare, la progettazione “da zero”, è ancora adoperata in maniera tradizionale. I bim use ed i software presenti sul mercato svolgono un ottimo lavoro di facilitazione in ambito di progettazione definitiva, esecutiva e nella manutenzione ma sono carenti in una fase di inquadramento iniziale dell’opera, dove il progettista deve ancora puntare unicamente sulle normative e sulla sua stessa esperienza. Un uso del bim “entry level” sarebbe capace di coinvolgere ancora di più tecnici e progettisti ed aiuterebbe certamente la diffusione di questa tecnologia. Nel corso di questa trattazione, saranno proposti dei possibili esempi di uso del metodo BIM come aiuto alla progettazione elettrica non solo in fase definitiva ed esecutiva, ma anche preliminare. Il discorso sarà introdotto con una visione ampia sullo stato dell’arte della tecnologia BIM per poi provare a delineare le possibilità future in ambito impiantistico. Il caso studio per mezzo del cui tali osservazioni saranno poste sarà quello della modellazione BIM in ambito impianti elettrici della porzione Interrati de “Grattacielo Regione Piemonte” a Torino, in collaborazione con il laboratorio “Drawing to the Future” del Politecnico di Torino.

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This thesis provides the foundation for a thorough knowledge of Building Information Modeling (BIM) and its applications on virtuality continuum. In particular, it is proposed the development of an innovative prototype for virtual reality simulation, created for the safety training on construction sites. Its structure is organised in three sections. In the first section the attention is drawn to the nowadays reality where BIM is adopted, its applicative models in mobility and cloud systems, thus making clear the concepts of Maturity Levels and Levels of Development (LOD). Then the guidelines about BIM and safety will be analysed, regarding both the Italian context and the international one.

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La presente tesi ha come obiettivo quello di analizzare nel dettaglio il percorso progettuale che dalla modellazione BIM porta all’analisi energetica del modello BEM, mettendo in evidenza le potenzialità, i vantaggi e le criticità della metodologia, da un punto di vista della validazione dei risultati e dell’interoperabilità tra i software adottati. Parallelamente, lo scopo del progetto è quello di intraprendere un percorso formativo mirato all’apprendimento del metodo di progettazione collaborativo rappresentato dal BIM. Il progetto di tesi è stato sviluppato in collaborazione con il laboratorio di ricerca “Drawing to the future” coordinato dalla Professoressa del dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica, Anna Osello, con il supporto del Professor Marco Carlo Masoero del Dipartimento di Ingegneria Energetica. Nel corso dell’elaborato verrà proposta una sezione introduttiva, con lo scopo di inquadrare meglio l’ambito applicativo all’interno del quale è stato svolto il progetto. In seguito, seguirà un capitolo inerente allo stato dell’arte, nel quale saranno presentati la metodologia BIM, etimologia e nascita nell’ambito delle costruzioni, e i software utilizzati, ponendo attenzione sulle differenze tra questi e sui principali vantaggi e svantaggi in termini di interoperabilità e condivisione tra i vari professionisti coinvolti nel processo di progettazione. Successivamente, verrà esposta la metodologia con la quale è stato condotto l’intero lavoro sulla base dell’analisi del caso studio in esame, presentato nella sezione successiva, inerente allo stabilimento di FCA Mirafiori, a Torino. Saranno poi proposti i risultati ottenuti e le conseguenti osservazioni che condurranno l’elaborato alle conclusioni finali.

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La gestione dei fabbricati esistenti è sempre un argomento molto sentito specie per quanto riguarda le strutture pubbliche sanitarie. Negli ultimi anni si sta utilizzando sempre più la metodologia BIM (Building Information Modelling) come strumento innovativo per digitalizzare, informatizzare e gestire il patrimonio architettonico esistente; obiettivo della tesi è cercare un collegamento che, tramite il BIM, possa fare interagire in modo più interdisciplinare i progettisti, il personale medico, i pazienti e se possibile anche il personale amministrativo e la proprietà della struttura approfondendo la ricerca per ciò che riguarda la riabilitazione motoria.
Per le persone affette da difficoltà motorie, infatti, la riabilitazione è senza alcun dubbio fondamentale. Un approccio tradizionale tuttavia può indurre nel paziente un senso di monotonia dovuto alla ripetitività dei gesti. È ulteriore oggetto della ricerca provare a proporre un approccio alternativo che con l’utilizzo della realtà virtuale permetta al soggetto di immergersi in ambientazioni appositamente modellate in cui svolgere esercizi personalizzati.

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In a constantly changing field like construction industry, BIM represent the last revolution, which is deeply changing the whole process, from the design phase to the facility manage during all the life cycle. In this scenario was developed this thesis, operating in a sensible facility such as healthcare complex like Trompone, where BIM was applied, firstly to have a restitution of the facility through shaping the state of affairs, creating a complex  haring strategy constituted basically by federated files and point clouds surveys, aimed to organize many actors working at the same project, providing a common data environment following the British standard. In this context was developed the Winter Garden Project, placed in a facility courtyard, creating a 4D and 5D model, that represent the BIM strength, implementing the alphanumeric information degree applicable to the model, and using it to have a direct correspondence with the construction time schedule and a cost report, through the redaction of a Gantt chart, implemented by the addition of human and material resources. The results expected by  he data implementation of the project, are to have a better management especially during the building site phase, for what concern costs and timing, detecting the project also during the construction phase, that allows a complete knowledge and the possibility to modify some aspects during construction, which aim is the improvement of the construction process.

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Il metodo del Building Information Modeling si è affermato come approccio principale nel processo di digitalizzazione nell’industria dell’architettura, dell’ingegneria, e delle costruzioni. Nel corso degli ultimi cinque/sei anni, l’introduzione di nuovi standard ha reso obbligatorio in un numero crescente di progetti l’uso del BIM richiedendo grandi sforzi in termini di formazione di professionisti, certificazione, etc. L’ingegnere strutturale non è escluso dal gruppo dei professionisti che ha dovuto cambiare il proprio flusso di lavoro, spostandosi dall’uso del CAD all’ambiente BIM. Le possibilità offerte da questa metodologia hanno permesso di ottimizzare i processi, ridurre i tempi, i costi e gli errori. Un ruolo importante in questo processo è giocato dallo scambio dei modelli tra gli ambienti BIM e FEM. Infatti, un ingegnere dovrebbe essere in grado di scambiare questi modelli senza perdere informazioni, in modo da avere una base affidabile su cui lavorare. L’obbiettivo di questa tesi è quello di investigare le metodologie e i risultati legati a questo tema presenti nella letteratura, considerando gli scambi BIM-to-BIM, BIM-to-FEM e FEM-to-FEM. Partendo da un corposo campione della letteratura è stato possibile analizzare l’interoperabilità sotto il punto di vista degli approcci, della struttura e dei risultati. Da questi studi è stato inoltre possibile concludere che diversi problemi possono emergere durante lo scambio di dati tra diversi software.

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The objectives of this research were to define a BIM methodology for the construction and design of university campus for Politecnico Di Torino in an existing steel structure of FCA (Fiat Chrysler Automobile) warehouse which is part of Fiat Mirafiori industrial area in the south of Torino. FCA was a warehouse of Fiat Mirafiori which is currently unfunctional so in this thesis we will propose an architectural design to convert the warehouse into university campus. Moreover, the research carried out for this topic aims to study the applications of the BIM methodology in Construction Management discipline, for the construction of the building all design phases will be performed in a real case scenario, but the focus will be the architectural design.

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L’oggetto di studio della tesi riguarda il progetto di una serra bioclimatica presso il complesso ospedaliero del Trompone di Moncrivello (VC). L’intervento si colloca all’interno di un lavoro su larga scala, poiché ogni componente di un gruppo tesisti ha contribuito allo sviluppo progettuale e alla gestione dei dati dei progetti dell’intero complesso ospedaliero in diversi ambiti, dando vita a modelli multidisciplinari e permettendo la collaborazione di tutti gli attori coinvolti. Il focus della tesi è la progettazione e la gestione degli outputs del processo costruttivo, con la proposta di una metodologia di lavoro attraverso il BIM a supporto del Construction Management applicata al caso studio, al fine di delineare le attività delle lavorazioni, con conseguenti computi e quantità, e il processo costruttivo, privilegiando le fasi di montaggio e i costi di realizzazione. Le scelte progettuali del fabbricato sono state veicolate da fattori importanti in un’ottica di BIM for Healthcare, ovvero la possibilità di rispondere alle particolari esigenze degli utenti attraverso un progetto funzionale e basato su ottime prestazioni energetiche, utilizzando sistemi costruttivi che permettono la realizzazione della struttura in tempi brevi.

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La metodologia BIM (Building Information Modelling) è oggi tema di grande attualità in campo ingegneristico. Sebbene sia ormai abbastanza consolidata nel settore edilizio, nell’ambito dell’ingegneria civile si sta ancora perfezionando il processo. In particolare nel caso di infrastrutture e opere in sotterraneo sorgono molteplici difficoltà dovute alla complessità dei problemi e alla non totale interoperabilità tra programmi di lavoro. Per questi motivi la presente tesi si pone come primo obiettivo uno studio sull’ approccio della metodologia BIM allo sviluppo, per fasi di costruzione, del modello strutturale della stazione metropolitana di Torino Italia ‘61. Attraverso gli studi di interoperabilità tra software si desidera costruire un modello digitale tridimensionale parametrico, in grado di fornire specifiche informazioni inerenti tutti gli elementi che lo compongono. Una volta realizzato il modello, è possibile esportarlo in software di calcolo per valutarne l’interoperabilità con i software di modellazione e di produrre successivamente in maniera automatica gli elaborati tecnici. Grazie alla collaborazione con la collega Licia de Conciliis, che ha realizzato il modello del contesto del caso studio, ci si è posti un secondo obiettivo: simulare il coordinamento tra attori diversi, tramite la definizione di un modello federato ottenuto dal collegamento di quello strutturale con quello del contesto, che rappresenti e contenga in sé tutte le informazioni inerenti entrambe le discipline, sia da un punto di vista grafico che informatico.

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This thesis was written during my Ph.D. activities from 2015 to 2018 at the Depart-ment of Civil, Environmental, Building Engineering and Chemistry (DICATECh), Poly-technic University of Bari. Moreover, I had the chance to be part of the research team at the Chair of Sustainable Construction, at ETH Zürich for six months.
Above all, I would like to thank prof. Dell’Osso for giving me the opportunity to work at his chair and for supervising my work. Since my Master thesis at Polytechnic Univer-sity of Bari, he has been keeping me motivated by sharing his knowledge and experi-ence in the field of engineering and architecture. He has pushed the knowledge over the edge of traditional approaches through a forward-looking vision while being con-stantly practical. He has been both my supervisor and mentor during the last years and gave me the right way of exploring a rewarding research topic.
Part of this thesis was written during my research period at ETH Zürich under the su-pervision of prof. G. Habert. I would like to thank him for giving me the chance to work at his chair, and for leading and inspiring me all the time. He steadily shared his knowledge and ground-breaking ideas, even after back in Italy in spite of the geo-graphical distance. I am very grateful to him for making me feel like full part of his re-search group through motivating meetings and frequent sharing moments.
Other people have supported me during my Ph.D. research. I would like to thank prof. Mossa for constantly providing me the right way of conducting my Ph.D. program. Special thanks are due to Alexander Hollberg who has always supported my activities since I met him for the first time at ETH. He has never grown weary of revising the work that we have done together and giving me feedback over and over.

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In un mondo delle costruzioni in continua evoluzione, il BIM (Building Information Modeling) non viene più considerato come un’assoluta novità ma, allo stesso tempo, è lontano dall’essere una metodologia affermata e diffusa nel mercato italiano. Il progresso tecnologico induce sempre più professionisti a confrontarsi con un cambiamento metodologico difficile in un settore ancora troppo statico. Con l’intento di esaminare una piattaforma nata per colmare i problemi di interoperabilità tra software BIM, vengono analizzate le potenzialità del formato IFC. In questo contesto, viene svolta un’analisi per la lettura del formato ai fini del code checking strutturale. Definite le regole da verificare, viene descritto il metodo utilizzato per la creazione di funzioni in grado di elaborare i dati presenti all’interno di un file e di restituire le informazioni necessarie alle successive verifiche normative. Le funzioni, scritte in linguaggio vb.NET, vengono applicate ad una porzione del modello strutturale del grattacielo della Regione Piemonte sito in Torino. Nell’analisi vengono illustrate le criticità e le accortezze necessarie per ottenere un’efficiente esportazione IFC per il code checking strutturale. Attraverso l’utilizzo di flow chart, viene posta particolare attenzione all’analisi del flusso delle operazioni da eseguire per ottenere nel modo più efficiente le informazioni cercate.

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L’acronimo BIM è utilizzato per descrivere una attività (Building Information Modeling) piuttosto che un oggetto (Building Information Model). Come attività, il BIM è dunque costituito dall’insieme dei processi applicati per realizzare, gestire, ottenere e comunicare informazioni tra i soggetti a livelli differenti, utilizzando dei modelli creati da tutti i partecipanti al processo edilizio, in tempi diversi ed anche per scopi non uguali tra di loro, per garantire qualità ed efficienza attraverso un approccio relativo all’intero ciclo di vita di un manufatto. Per Building Information Model invece, si intende la rappresentazione digitale delle caratteristiche fisiche e funzionali del bene edilizio. Tale rappresentazione è costituita da oggetti digitali corrispondenti alle componenti del mondo reale come muri, finestre, porte con associate relazioni, attributi e proprietà.  Attualmente la maggior parte degli studi di progettazione italiani utilizzano software BIM per la creazione di un modello in fase preliminare, sia per svolgere ragionamenti progettuali, ma soprattutto per meglio far comprendere al committente quale sia il risultato finale del proprio investimento. Successivamente questo modello viene abbandonato e ci si concentra sulla progettazione tradizionale in 2D per quanto riguarda il progetto definitivo ed esecutivo.

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L’obiettivo principale della tesi è quello di redigere una metodologia originale per trasferire le informazioni di una progettazione architettonica ad un ambiente di gestione informativa BIM, dove il modello risultante potrà fornire una base di dati per i professionisti che si alterneranno nelle fasi successive di sviluppo del progetto. Il suo oggetto saranno, invece, elementi infrastrutturali ed in particolar modo i ponti. Si è scelto di concentrarsi sui ponti perché risulta essere il settore dove si riscontrano ancora maggiori difficoltà in ambito BIM e per il quale non esiste ancora uno standard riconosciuto per lo scambio di dati ma anche dove gli strumenti, i software, a disposizione dei professionisti risultano essere parzialmente inadeguati e a volte persino non interoperabili fra loro.
Si vuole quindi intervenire in un ambito dove la progettazione integrata non viene ancora sfruttata pienamente offrendo una metodologia per farlo e portando così i suoi vantaggi nel mondo delle infrastrutture ed in particolar modo dei ponti. Infatti, l’obiettivo è quello di ottenere un modello informativo in grado di fornire informazioni non direttamente ottenibili da soli elaborati architettonici come un’analisi dei costi, dei materiali e delle tecniche costruttive previste.
Il secondo obiettivo della tesi è l’interoperabilità della metodologia stessa. Infatti, si vuole ottenere una metodologia indipendente che faciliti l’interazione fra sistemi differenti oltre il riutilizzo e lo scambio di informazioni con sistemi informativi non omogenei. Infatti, il più importante scambio di dati è tra una piattaforma BIM e un set di strumenti da essa supportati.
Un ulteriore obiettivo che il testo si pone di raggiungere attraverso la redazione della metodologia sopracitata è la possibilità di trasformare a una geometria tridimensionale, generata in ambito CAD, che rappresenta un oggetto architettonico in un oggetto informativo al quale si possono associare informazioni sia architettoniche che strutturali. In questo modo si otterrebbe un elemento che contribuisce in maniera attiva alla generazione del modello intelligente e non un semplice oggetto generico. Per raggiungere questo obiettivo sarà necessario anche affrontare i problemi semantici che nascono introducendo elementi infrastrutturali in un ambiente digitale ideato per il settore edile. Si può così identificare il quarto obiettivo della tesi la possibile proposta di una soluzione ai problemi semantici che nascono durante lo sviluppo della metodologia.

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Prima di addentrarsi nell’analisi degli strumenti messi a disposizione di un’azienda a livello corporate da una piattaforma di condivisione e gestione dei dati e delle informazioni interaziendali quale si rivela essere il Building Information Modeling (BIM), è importante introdurre le principali strategie corporate maggiormente diffuse sul mercato. Dopo di questo, ci si addentrerà nella presentazione della Associazione Temporanea d’Imprese (A.T.I.) quale emergente forma contrattuale affermatasi prepotentemente come nuovo paradigma per l’espansione aziendale e la gestione dei contratti di appalto nel mercato architettonico/ingegneristico/edile (AEC industry) in Italia.

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Il presente lavoro riguarda il progetto architettonico e illuminotecnico nei confronti della luce naturale della Casa delle Arti e delle Culture della città di Massa. La volontà che sta alla base di tale studio è stata quella di gestire entrambe le progettazioni, architettonica e illuminotecnica, all’interno di un unico spazio di lavoro e il raggiungimento di questo scopo è stato possibile grazie all’utilizzo del software BIM Revit di Autodesk, che ha permesso di amministrare in un unico modello tridimensionale tutti gli aspetti legati al progetto.

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Nel presente studio di tesi si è voluto analizzare cosa comporti l’adozione di strumenti BIM, in particolare nella progettazione architettonica, negli studi solari, nell’analisi e nella simulazione energetica. Si è scelto come oggetto di studio un complesso di fabbricati esistenti a funzione residenziale ex-rurale, la maggior parte dei quali in evidente stato di avanzato degrado, denominato “Case Gatti”, sito in località Contignaco, nel comune di Salsomaggiore Terme, in provincia di Parma. Partendo da un “caso studio” concreto, si è voluto quindi simulare l’uso di uno degli applicativi BIM più diffusi, Autodesk Revit (versione 2017), per il progetto di recupero ipotizzato. In particolare, ci si è posti nell’ottica di un progettista autonomo o di un piccolo studio professionale e di come potrebbe essere gestita l’intera fase di progettazione con l’impiego di Revit. Pertanto si è voluto sperimentare quali sono i vantaggi che si potrebbero trarre in termini di risparmio di tempo e di costi, di qualità del progetto, quindi del servizio offerto alla committenza; conoscere quali sono gli strumenti che il software e l’ambiente BIM possono offrire e mettere a disposizione del progettista; capire se e come, durante la creazione di un modello BIM, cambia la metodologia operativa di progettazione rispetto a quella “tradizionale”, legata alla tecnologia ed il supporto CAD (sia esso 2D o 3D).

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La tesi nasce come evoluzione di un lavoro già presentato alla Commissione di tesi nel marzo 2017 da Elena Masina con la quale abbiamo trattato lo studio di disegni di Giuliano da Sangallo presenti all’interno del Codice Barberiniano con l’obiettivo di fornire la ricostruzione di un modello digitale ed una stampa tridimensionale. Con un buon modello digitale è possibile realizzare oltre alla ricostruzione di un piccolo modello fisico anche teatri virtuali immersivi in cui il fruitore può calarsi e vedere come sarebbe stato ciò  che non esiste più o ciò che, come in questo caso, era rimasto solo un progetto. Non solo, grazie alle nuove tecnologie quali il Building Information Modeling si ha la possibilità di gestire un’importante quantità di dati eterogenei che, andando oltre il semplice aspetto geometrico, possono costituire un archivio digitale di dati ed informazioni, utile alla documentazione e alla conservazione dell’architettura.

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The ASTM International Committee F42 on AM technologies defines AM as the “process of joining materials to make objects from three-dimensional (3D) model data, usually layer by layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies (ASTM F2792–10 Standard Terminology for Additive Manufacturing, 2009,). Generally, AM technologies involve the use of a computer, 3D modelling software (CAD), machine equipment and specific materials. Once a CAD model is produced, the model data, usually converted in stereolithography (STL) format, are first decomposed into a series of 2D, finitely thick cross sections, which are then fed into an AM machine that lays downs or adds successive layers of liquid, powder, sheet material or other, in a layer-upon-layer fashion to fabricate a 3D object metals, ceramics, polymers, composites, or biological materials.

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Architecture and buildings are identified as being of major importance in reducing the intensity of global warming and ameliorating the impacts on humanity. Existing research shows that the most important decisions occur at the earlier stages of design, having the greatest impact on the Life Cycle Cost (LCC) of the building. Architecture firms are required to produce more energy efficient buildings. The three emerging concepts of Building Information Modeling (BIM), Building Energy Simulation (BES) and Integrated Design Process (IDP) provide a new opportunity to address the challenges of achieving sustainable communities and ameliorating the impacts of global warming.Download

Adapted reuse of heritage and historical buildings has been a major problem since the condition of degradation is generally severe, and recommended retrofitting is implemented with the great purpose of maintaining the building’s authenticity. The main purpose of the thesis is to create users’ daylight availability as well as make minimum changes on the historical building to penetrate daylight inside the building. Improvement of daylight adaptation strategies would influence space daylight conditions and would facilitate buildings to be more liveable.

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L’obiettivo della tesi è quello di sperimentare l’utilizzo di un software BIM attraverso le fasi di restituzione del rilievo architettonico e strutturale, le fasi di progetto del restauro e del risanamento conservativo e l’interoperabilità con il software per il calcolo e la verifica strutturale. L’oggetto dell’analisi riguarda due edifici storici in muratura vincolati inseriti nel contesto dell’ex Cantina Sociale di Carpi (MO), che ricopre una vasta area di circa diecimila metri quadrati attualmente in stato di abbandono, posta ai margini del centro storico della città: una villa padronale in stile liberty, ex sede della Cantina vinicola, ed una palazzina storica, entrambe costruite nei primi decenni del Novecento. Attraverso l’utilizzo del software Autodesk Revit si è proceduto alla restituzione degli edifici e dell’intero comparto mediante la modellazione tridimensionale e materica di ogni componente. La redazione degli elaborati tecnici e grafici ha consentito di mostrare i vantaggi del BIM nella creazione di sezioni orizzontali, verticali, prospetti, viste assonometriche e prospettiche.

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Gli ambienti confinati non hanno ancora avuto, alla data della stesura della presente tesi, l’onore di essere definiti in maniera univoca né di essere definiti in maniera esaustiva nella normativa italiana e nella normativa internazionale. Nonostante ciò, numerosi sono gli interventi che ogni giorno vengono effettuati in ambienti che possono essere ricondotti ad ambienti confinati ma senza che siano state delineate correttamente delle procedure ordinarie da attuare in caso di emergenza.
Questo lavoro di tesi ha come obiettivo quello di: individuare per quanto possibile la definizione di ‘ambiente confinato’; individuare la normativa di riferimento applicabile per gli interventi attuati sul territorio italiano, con il supporto eventuale della normativa internazionale; definire procedure di emergenza per interventi specifici riguardanti ambienti particolari, quali quelli che vengono effettuati all’interno di digestori anaerobici; mostrare come sia possibile simulare, attraverso la nuova tecnologia BIM, il processo di formazione e addestramento dei lavoratori e operatori del settore attraverso la realtà virtuale e definendo già a priori tutti i possibili scenari di rischio che si possono verificare in quel particolare ambiente confinato.
La tesi è stata strutturata in modo tale da poter fornire inizialmente le definizioni di riferimento, i concetti base relativi al rischio, le normative esistenti, lo stato dell’arte di come viene svolta la formazione e l’addestramento per gli spazi confinati oltre che descrivere gli strumenti quali la tecnologia Building Information Modeling (BIM) e il digital twin che possono essere utilizzati a supporto della sicurezza.
Viene delineato un quadro generale di quali attività si possono considerare come ‘attività in ambienti confinati’ e successivamente si delineano il funzionamento, le caratteristiche e le procedure operative applicabili ai digestori anaerobici.
Si entra così nel cuore di questa tesi ovvero nel capitolo di formazione e addestramento: questo capitolo mostra come potrebbe essere gestita la formazione e l’addestramento attraverso la realtà virtuale, definendo passo per passo come si crea tale realtà.

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La tesi vuole indagare le potenzialità del processo H-BIM (Historical/Heritage Building Information Modeling) e le potenzialità delle più avanzate tecnologie di rilievo metrico tridimensionale, sempre più diffusi nel campo della digitalizzazione e documentazione del patrimonio storico costruito. In particolare, all’interno della ricerca verranno analizzate le tecniche di rilievo basate su tecnologia laser (mobile e fissa) integrati al rilievo fotogrammetrico da UAV (unmanned/uncrewed aereial system) denominati anche Droni, applicati al caso studio del Campanile di Vittone della Chiesa di Santa Marta nel territorio di Montanaro, in provincia di Torino. La struttura della tesi e articolata sui seguenti aspetti: dopo una prima fase di documentazione storica e archivistica del complesso architettonico utile alla conoscenza delle forme geometriche e dei materiali impiegati per la sua realizzazione, segue una seconda fase di raccolta ed elaborazione dei dati di rilievo acquisiti per la generazione della nuvola di punti 3D utile alla documentazione del Campanile. Nella terza fase di studio sono stati sperimentati metodi utili alla creazione del modello 3D basato su tecnologia BIM. Partendo dalla nuvola di punti e stato realizzato un modello tridimensionale intelligente As-Built, costituito da elementi parametrizzati dai quale e possibile attraverso un’interrogazione ottenere dati e caratteristiche specifiche del bene culturale analizzato all’interno della tesi. Essendo un campo di indagine sperimentale, date le complessità del campanile oggetto di studio, sono stati adottati più metodi di generazione del modello parametrico dei singoli componenti architettonici.

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In un paese come l’Italia, caratterizzato da un patrimonio storico architettonico di importante valore, è fondamentale porre una costante attenzione alle attività di conservazione e recupero. A tal proposito, l’innovazione tecnologica assume grande rilievo circa la gestione di questa categoria di edifici. All’interno dell’elaborato sono state trattate le nuove tecniche di rilievo e modellazione, valutandone l’applicabilità ai beni architettonici, in particolare ad alcune cappelle del Sacro Monte di Varallo, dichiarato Patrimonio Mondiale dell’Umanità nel 2003.

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The aim of this thesis is to use a streamline method to check CESBA requirements through COBIe (Construction to Operations Building Information exchange) on an existing building adopting a light BIM approach (avoiding the 3D model construction). In this way, it will be created a data-base CESBA based, to do so it will be necessary define the BIM objects’ attribute using information coming from the building, the user’s needs and from CESBA requirements, to fulfill a considerable number of COBIe criteria attribute (about 85% of CESBA criteria will be translate in COBIe). The created data base is useful not only for the automatic sustainability rating of the actual state of the building, but also for future maintenance interventions and not only for one specific case but for other buildings with the same function, because it is used a standardized procedure. Moreover, the use of a lean approach simplifies the decision-making phase, reduces design time and increase the flexibility in planning because allows a free choice of software, decreasing the plugin implementation. The previous methodology will be illustrated through the case study of a sporting club located in the north of Italy, precisely in Gallarate in province of Varese. This study could be used as an exemplification of the use of COBIe for a leaner approach to the project, and could be exported from the “green universe” to other field of application for example the facility world.

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Con il termine HBIM (Historical Building Information Modeling) si fa riferimento alla metodologia BIM rivolta alla modellazione tridimensionale e informativa del patrimonio storico esistente. Lo scopo della presente tesi è duplice: evidenziare la metodologia dell’attività di rilievo e conoscenza di un manufatto storico attraverso il Building Information Modeling e gestire l’organizzazione dell’intero processo e attività di modellazione. La classica attività del rilievo, che prevede solitamente la raccolta di documenti storici, di tavole ed elaborati dello stato dell’arte, l’acquisizione fotografica e di misurazione sul campo, in questo caso, viene arricchita dall’informazione digitale del LOR (Level of Reliability), parametro contenuto all’interno del digital twin realizzato secondo delle regole e un ordine ben precisi, raccolti all’interno del BEP (BIM Execution Plan). La metodologia adottata consente dunque di prendere piena conoscenza e consapevolezza di un manufatto storico, garantendo la possibilità di realizzare un modello digitale che contenga al suo interno tutte le informazioni richieste, utili al fine di sviluppare un progetto di rifunzionalizzazione e riqualificazione. A seguito dell’attività di rilievo e della stesura del BEP è stato infatti possibile proporre un’idea progettuale di riqualificazione dell’edificio Parella, ala est del complesso del Santuario di San Giovanni d’Andorno, situato in Val di Cervo, in provincia di Biella.

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L’oggetto di questo lavoro di tesi è l’applicazione della metodologia HBIM e delle tecniche di rilievo integrato al Porticato della Via Crucis del Sacro Monte di Ghiffa, un edificio del ‘700, con lo scopo di realizzare un modello virtuale dell’edificio in grado di ospitare al suo interno una serie di informazioni sullo stato di conservazione dello stesso. Il lavoro svolto, che è multidisciplinare, si articola in tre fasi principali: una prima fase di rilievo mediante laser scanner terrestri e fotogrammetria aerea; una seconda fase relativa alla modellazione con metodologia BIM di un bene architettonico; una terza fase di indagini in situ per determinare lo stato di conservazione dell’edificio con inserimento dei risultati nel modello virtuale.

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Il lavoro di tesi nasce al fine di valorizzare mediante strumenti e metodologie BIM (Building Information Modeling) un bene storico-architettonico trecentesco quale il Castello di Serralunga d’Alba, situato nella core zone del patrimonio UNESCO dei Paesaggi Vitivinicoli di Langhe-Roero e Monferrato. La comunità scientifica ed in particolare Maurice Murphy hanno definito come HBIM (Historical Building Information Modeling) l’applicazione della metodologia BIM per la valorizzazione e la gestione del patrimonio culturale esistente. Questo nuovo approccio con cui si sta interfacciando oggi il mondo dell’edilizia si basa sull’interoperabilità di un modello tridimensionale informativo con altri software compatibili a seconda delle diverse necessità prestabilite. In collaborazione con la Soprintendenza ai Beni Culturali della regione Piemonte e con l’Associazione per il patrimonio dei Paesaggi Vitivinicoli di Langhe-Roero e Monferrato di Alba, si è individuata come necessità quella di poter rendere il castello fruibile a tutti, anche a distanza, superando, anche se solo virtualmente, quelle barriere architettoniche che lo rendono inaccessibile agli utenti con limitate capacità motorie. Il modello informativo BIM, dunque, è stato utilizzato per testare la creazione di un tour virtuale mediante l’utilizzo di quattro differenti software VR/AR (Cl3ver, Enscape, Autodesk Live e Autodesk A360) che collaborano con il software di modellazione, utilizzando strumenti come i visori HTC Vive e Oculus Rift per la visualizzazione. I test effettuati, sono serviti sia per valutare l’interoperabilità tra i software oggetto di studio sia per valutare la facilità di utilizzo e la restituzione grafica della soluzione sviluppata. La metodologia BIM, inoltre, sarà utile anche per la classificazione e differenziazione dei locali che compongono il caso studio attraverso l’estrapolazione di abachi e database dal modello, offrendo così alla Soprintendenza un nuovo approccio alla gestione dei beni architettonico/culturali che si spera possa essere esteso a tutti i castelli del territorio delle Langhe.

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La tesi consiste nella ricerca della possibilità di innovare il processo edilizio italiano attraverso Heritage Building Information Modeling, che essendo un metodo, può essere usato positivamente o negativamente (limitandolo ad una modellazione 3D). Sfruttarne le potenzialità e i derivanti vantaggi economici è un’occasione da non perdere per l’Italia. All’estero diversi Paesi hanno già preso seriamente in considerazione di integrare il BIM nel loro processo edilizio per aumentarne l’efficienza e quindi la qualità delle opere, il rispetto dei tempi di costruzione e il controllo dei costi. L’industria delle costruzioni è un settore che si differenzia notevolmente dagli altri settori produttivi per una serie di peculiarità: l’oggetto della produzione è prototipico, è durevole e il luogo di produzione non può essere collocato in base alla convenienza economica. Inoltre la maggior parte dei componenti dell’opera viene realizzata in cantiere, luogo molto diverso dallo stabilimento industriale, in termini di qualità delle condizioni di lavoro e numero di imprevisti possibili. Inoltre il BIM può aiutare la progettazione a muoversi verso l’integrazione dei vari ambiti, volgendosi ad una visione olistica dell’opera fin dalle fasi iniziali, caratteristica importante proprio a causa dell’elevata durata e incidenza che la costruzione ha sull’ambiente in cui viene inserita. La possibilità di eseguire facilmente analisi strutturali, acustiche, illuminotecniche, economiche, temporali ed energetiche permette di rispondere in maniera immediata alle richieste della committenza e di ottenere un progetto con maggior valore, mentre il database alla base della modellazione parametrica BIM consente di ridurre i tempi impiegati per la generazione precisa, immediata e automatica di elaborati grafici o di computi metrici. Il caso di studio riguarda il recupero di un edificio costituito da tre volumi a diversa altezza nel cuore del centro storico dell‘Aquila quindi con tutte le problematiche relative ad un centro storico terremotato.

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L’elaborato di tesi si struttura in due parti principali, la prima più teorica e la seconda di carattere più pratico. Nella prima parte si illustrano degli ambiti tematici coinvolti dalla digitalizzazione, che hanno a che fare con il settore delle costruzioni quali: il prodotto, il processo, gli accordi e la qualità.

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L’edilizia è una dei maggiori settori dell’industria manifatturiera, tuttavia più della metà delle attività consiste in correzioni e rielaborazioni. Ne consegue che l’edilizia offre una produttività dimezzata rispetto agli altri settori. La tesi analizza il ruolo del BIM quale strumento atto a risolvere le inconsistenze del progetto e prevenire le rielaborazioni. Il BIM è stato testato in qualità di strumento di Lean Management per la ingegnerizzazione di un complesso ospedaliero.

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Il lavoro di ricerca ha riguardato la definizione storica e tecnica del BIM (Building Information Modeling), approfondendo BEP (BIM Execution Plan) e LOD (Level of Development), software parametrici (Rhinoceros/Grasshopper), BIM (Revit Architecture) e realtà virtuale (Oculus Rift/Unity3d/HTC Vive), andando a sottolineare alcuni limiti dell’inteoperabilità prima, e come la gestione di un progetto attraverso l’interoperabilità possa risultare complesso poi. Il lavoro si conclude con delle riflessioni personali relative all’efficacia dell’interoperabilità e alle difficoltà nel reperire le informazioni per mettere in atto l’interoperabilità stessa.

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L’obiettivo del presente elaborato di tesi consiste nell’implementazione della filosofia BIM nel processo di progettazione di opere infrastrutturali sotterranee, con l’intento di evidenziare sia i numerosi vantaggi che si possono trarre sia determinati limiti emersi durante l’utilizzo di alcuni software che si basano su tale metodo. In particolare il caso studio riguarda il progetto Definitivo della “Variante Demonte”, Aisone e Vinadio sulla S.S. 21 del Colle della Maddalena in Provincia di Cuneo (CN). La modellazione si focalizza su una galleria presente in una variante progettuale esterna all’abitato di Demonte, situata in contesto caratterizzato da un unico tracciato stradale, avente una lunghezza di 2700 m, collegato tramite la realizzazione di due rotatorie per l’allacciamento all’attuale S.S. 21, un ponte di superamento del torrente Cant, un viadotto per il superamento della viabilità locale ed un rilevato di circa 1400 m.

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Gli oggetti di studio della seguente analisi sono stati due differenti tipologie di edifici esistenti con destinazioni d’uso molto diverse fra di loro: la prima tipologia di fabbricato è rappresentata dal grattacielo Torre della Regione Piemonte, sita a Torino, edificio dedicato al settore terziario dell’amministrazione. La seconda tipologia è rappresentata invece da due edifici industriali appartenenti a FCA siti rispettivamente a Grugliasco (TO), fabbricato destinato alla finitura di autoveicoli Maserati, ed a Gassino (FR), anch’esso con destinazione d’uso analoga. In entrambi i casi, si è scelto di considerare porzioni limitate del fabbricato, con il preciso scopo di effettuare una simulazione energetica relativa alla grandezza fisica intensità di velocità dell’aria di ventilazione tramite l’utilizzo di software BIM appartenenti alla software-house Autodesk: Autocad, Revit, Inventor e CFD.

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L’applicazione della metodologia BIM (Building Information Modeling) si trova oggi in fase di forte crescita nell’industria dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni (AEC), spinta anche da normative nazionali che hanno incentivato, e in alcuni casi anche obbligato, la sua applicazione. Le nuove prospettive aperte dai software parametrici appaiono come delle soluzioni di lavoro che migliorano l’efficienza all’approccio della gestione del progetto edile. Interoperabilità, modellazione object-oriented, integrazione tecnologica, simultaneità operativa, sono solamente alcuni degli aspetti che i nuovi mezzi di progettazione offrono ai progettisti.

Nella prima parte del presente lavoro di tesi, vengono introdotti alcuni degli aspetti aggiornati della metologia BIM, i quali sono stati oggetto di revisione continua negli utlimi anni. In aggiunta, si riporta la panoramica dell’attuale stato normativo che regolamenta il BIM, sia in ambito nazionale che internazionale. Il focus principale di questa tesi è quello relativo all’aspetto dell’interoperabilità tra le discipline architettonica e strutturale, concentrandosi maggiormente sull’interscambio delle informazioni tra i software di BIM Authoring e i software di calcolo strutturale (BIM to FEM).

Oltre ad una ricerca dettagliata sull’attuale stato dell’arte relativo all’interoperabilità BIM to FEM, viene riportata una panoramica aggiornata di quelli che sono gli standard internazionali sviluppati da buildingSMART a tale fine, in particolare: l’IFC (Industry Foundatuin Classes) e l’MVD (Model View Definitions).

Si è posta particolare attenzione ai limiti principali dell’analisi strutturale all’interno del processo BIM nella lettura codificata tra gli elementi strutturali e la loro indagine nel processamento parametrico dei software preposti. A tal fine è stato proposto, come caso studio, il progetto di un fabbricato a cinque elevazioni su pianta rettangolare in calcestruzzo armato gettato in opera.

Per la realizzazione del modello architettonico viene utilizzato il software di BIM Authoring Revit 2021. Inoltre, vengono utilizzati ulteriori software e visualizzatori, in diverse versioni, per poter analizzare i risultati dell’interpretazione delle informazioni trasferite agli stessi. Il trasferimento delle informazioni tra i software è avvenuto principalmente come collegamento diretto tra file nativi e come collegamento indiretto tramite il formato di interscambio IFC; in alcuni casi è stato anche necessario ricorrere all’utilizzo di file di tipo DXF. L’analisi strutturale è stata condotta con il software commerciale di analisi agli elementi finiti Jasp 7.5, seguendo dei workflow proposti in letteratura. Dall’approccio di modellazione e analisi strutturale stato possibile ottenere il modello delle armature nel formato di interscambio IFC. I singoli modelli sviluppati strutturale, architettonico e impiantistico sono stati successivamente uniti in un unico “modello federato” con l’ausilio del software Navisworks di Autodesk. Con la realizzazione del modello federato è stato possibile effettuare delle verifiche di interferenze tra i modelli “clash detection”, nonché fare considerazioni sulle caratteristiche dei singoli modelli e del modello federato. Infine, per rendere la comunicazione visiva ancora più efficace, il modello è stato implementato con visualizzazione immersiva attraverso l’uso di Enscape.

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La seguente tesi è nata quindi con l’intento di capire quale sia l’attuale situazione degli strumenti BIM per le costruzioni prefabbricate in legno. È stata svolta una prima parte di ricerca di letteratura, per comprendere non solo le tecnologie, ma anche le dinamiche di mercato che conducono all’attuale situazione commerciale degli edifici prefabbricati in legno. A seguito della parte di analisi si è svolta una parte sperimentale, volta a verificare le conclusioni tratte e comprendere in quale ruolo il BIM possa collocarsi per produrre un effettivo vantaggio nella filiera di produzione di edifici prefabbricati in legno.

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Il BIM è, secondo la definizione dell’inglese NBS (National Building Specification), un processo per creare e gestire informazioni riguardo un edificio attraverso tutto il suo ciclo di vita. È chiaro che il fulcro di questa metodologia siano le informazioni, di qualsiasi tipologia, che vengono associate a determinati oggetti. Le informazioni vengono inserite all’interno di un modello parametrico che riguarda l’intero edificio, in cui i componenti si relazionano fra loro in base ad informazioni e parametri a loro associati. Un processo di questo genere ha quindi la potenzialità di velocizzare e rendere più efficiente l’intero processo di design di un edificio, concentrando il carico di lavoro coordinato fra i vari professionisti all’inizio del processo, attraverso la possibilità di una migliore collaborazione fra le parti coinvolte, in cui i costi per le variazioni sono relativamente bassi, come evidenziato dal diagramma di MacLeamy. Le potenzialità offerte da questo tipo sono enormi, soprattutto per quanto riguarda sistemi di costruzione prefabbricati, come lo è il legno. Mentre questo processo si trova già in fasi molto avanzate per l’acciaio, per il legno non esistono ancora tecnologie specifiche in grado di supportare il processo. La seguente tesi è nata quindi con l’intento di capire quale sia l’attuale situazione degli strumenti BIM per le costruzioni prefabbricate in legno. È stata svolta una prima parte di ricerca di letteratura, per comprendere non solo le tecnologie, ma anche le dinamiche di mercato che conducono all’attuale situazione commerciale degli edifici prefabbricati in legno.

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Il Building Information Modeling (BIM) è una delle tecnologie più innovative e promettenti che si stanno facendo largo nell’industria delle costruzioni. Non esiste una definizione univoca del termine; si riporta quella del National Building Information Modeling Standard (NBIMS), un organo facente parte del National Institute of Building Sciences (NIBS) risalente all’anno 2008: «Il BIM è un processo di programmazione, progettazione, costruzione e manutenzione che utilizza un modello informativo di un edificio, nuovo o esistente, che contiene tutte le informazioni che riguardano il suo intero ciclo di vita».
La definizione qui riportata pone l’accento sull’oggetto che viene creato in ambito BIM. Si tratta di un modello tridimensionale parametrico dell’edificio, nel quale ogni elemento possiede delle proprietà e si relaziona con gli altri elementi nel rispetto di determinate regole. La differenza che quindi distingue maggiormente il BIM dal tradizionale approccio CAD-2D, sta nella possibilità di associare informazioni agli oggetti come ad esempio materiali, proprietà geometriche, strutturali, energetiche, o che riguardano il costo.
Nei modelli 2D i file digitali sono costituiti da oggetti vettoriali ai quali sono associati solo parametri di visualizzazione, come stili di linea, colore e spessore. Nel BIM le entità geometriche create sono di tipo parametrico e questo porta ad un serie di considerazioni: le dimensioni sono associate a regole parametriche definite; il cambiamento del valore di un parametro provoca il cambiamento di tutte le entità collegate ad esso; le varie viste di modello, siano esse 2D o 3D, sono consistenti tra loro, perché fanno riferimento allo stesso modello informativo.
Non possono essere considerati software BIM quelli che permettono di creare solamente un modello 3D dell’edificio, senza la definizione di attributi degli oggetti. Essi sono adatti solo alla visualizzazione del modello, ma non forniscono la possibilità di ulteriori analisi. L’adozione della metodologia BIM ha una grande influsso sull’andamento del processo progettuale.

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Le analisi preliminari attuate attraverso degli strumenti complementari al BIM forniscono delle preziose indicazioni di massima, che, anche se solo qualitative, offrono un importante aiuto ai progettisti. Nella pratica tradizionale invece le analisi afferenti alle varie discipline sono eseguite in un momento successivo, quando oramai le scelte sostanziali sono già state prese. Per eseguire efficacemente le analisi attraverso vari strumenti è necessario parlare di interoperabilità, intesa come capacità di scambiare informazioni tra i suddetti strumenti. L’obiettivo della tesi è indagare l’interoperabilità nell’interazione tra il BIM e la disciplina strutturale, per valutare quali sono le problematiche in cui si incorre allo stato attuale.

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In uno scenario, che sottende un costante aumento della domanda di riqualificazione del patrimonio edilizio esistente, emerge la necessità di definire strumenti di supporto decisionale e operativo in grado di prefigurare e verificare l’efficacia delle trasformazioni. L’intervento sul patrimonio costruito deve confrontarsi con la diffusione di crescenti sfide e col dispiegarsi di opportunità: le prime sono alimentate dalle nuove esigenze e dalle aspettative relative alla sostenibilità, al risparmio energetico, alla sicurezza, alla conformità alle nuove richieste e alla globalizzazione dell’industria delle costruzioni; le seconde sono dovute alla disponibilità di nuovi materiali e continue innovazioni tecnologiche. In questo articolato contesto, il progetto assume un ruolo centrale quale strumento di governo delle scelte sulla base di una visione previsionale e l’inadeguatezza dei metodi e degli strumenti di progettazione tradizionale minaccia la perdita di controllo della qualità degli output finali. Il lavoro di ricerca si propone di indagare l’apporto di strumenti di Information and Communication Technology (ICT), definibili come l’insieme delle tecnologie che consentono di elaborare e comunicare l’informazione attraverso mezzi digitali, all’interno del processo progettuale di riqualificazione edilizia e nello specifico indaga l’apporto degli applicativi Building Information Modelling (BIM) per il controllo tecnico-prestazionale degli interventi di retrofit. I BIM rappresentano una delle più interessanti tecnologie sviluppatasi nel campo della progettazione assistita da computer: si tratta di sistemi basati su una tecnologia di modellazione parametrica dell’edificio che utilizza un database relazionale unito ad un modello comportamentale per elaborare e rappresentare informazioni sull’edificio in modo dinamico. Le quantità dei materiali e relative proprietà, il rendimento energetico, l’illuminazione, la stima dei costi, le caratteristiche del sito e il confronto di alternative tecniche per la nuova costruzione e per il retrofit, sono solo alcuni tipi di informazioni facilmente disponibili e controllabili per mezzo degli applicativi BIM. Rispetto ai metodi di progettazione tradizionali, l’applicazione di tecnologie software innovative nei progetti di retrofit consente di “verificare a priori, cioè prima della costruzione materiale, i tratti essenziali della capacità di funzionare degli interventi secondo i requisiti di qualità attesi, attraverso la simulazione dei principali componenti e sistemi assemblati nell’oggetto architettonico, ma soprattutto della loro integrazione nell’insieme organico e armonico che formano gli edifici”.

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Questo lavoro di tesi fornisce una soluzione di ambiente di condivisione dati attraverso una piattaforma di gestione immobiliare, utilizzando le nuove metodologie BIM. Considerando che esistono già dei sistemi utilizzati e funzionanti in questo contesto operativo, si è voluto dare un valore aggiunto, che è quello di creare delle realtà di Asset sfruttando le potenzialità e le funzionalità degli Ambienti di Condivisione Dati (ACDat) nate per la realtà di Project, convalidate e condivise dal mondo normativo e dei professionisti. È stata evidenziata la volontà di gestire un patrimonio immobiliare attraverso il processo BIM, grazie a uno strumento di gestione dei modelli. Come elemento centrale del lavoro infatti c’è l’uso di questi attraverso formati aperti (in particolare IFC), affinché essi siano interoperabili. Si è cercato così di simulare il più possibile una realtà di gestione degli immobili tramite uno o più Ambienti di Condivisione Dati (ACDat).

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Il Building Information Modelling (BIM) ha stravolto la industria AECO, ristrutturando, migliorando e ottimizzando uno dei principali pilastri del processo costruttivo: la comunicazione e collaborazione tra tutte le parti coinvolte. Nonostante il BIM abbia portato numerosi vantaggi rispetto al processo tradizionale, non è ancora riuscito a diventare una procedura standard a 15 anni dalla sua nascita; cioè dovuto principalmente alle caratteristiche del mercato a cui si rivolge. Questa tesi si propone di studiare il mercato del BIM da una prospettiva di marketing strategico, individuando le principali sfide che esso affronta per penetrare, espandere e sviluppare il mercato; incrementare e difendere la attuale quota di mercato; e le opportunità e minacce che presenta il mercato nella attualità.

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Sviluppo di una codifica Tecnologico-Spaziale per il raggiungimento dell’interoperabilità fra software di gestione dei processi edilizi attuati tramite tecnologie BIM.

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Le grandi opere infrastrutturali sotterranee, sviluppate in un contesto fortemente urbanizzato, presentano una geometria complessa la quale deve però scontrarsi con un limitato spazio a disposizione che può portare a “spatiotemporal clashes”. Per questo, il più delle volte, sono necessari lavori preparatori i quali hanno il compito di riuscire ad interfacciare al meglio la nuova infrastruttura con il costruito. Mantenendo un flusso di traffico accettabile tale da non compromettere la sicurezza. Questa tesi vuole proporre un nuovo metodo nella gestione delle fasi di cantierizzazione propedeutiche alla costruzione dell’infrastruttura. Rappresentando il contesto nella sua interezza con lo scopo di ottenere un ottimale gestione delle fasi. Attraverso una modellazione 4D e 5D. Limitandone tempi, attraverso una valutazione prima deterministica e poi probabilistica, e costi. La fattibilità del metodo proposto è esplorata attraverso un caso di studio.

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It was possible to demonstrate the utility of BIM technology, not only for the design phase development, but also to give a follow-up to the constructive process, and once the works are completed, as was the analyzed case, to follow the maintenance plan activities and schedules. From the modeling point of view, this brings with it great benefits.

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L’innovazione tecnologia spinge verso l’interazione tra metodologia Building Information Modelling (BIM) ed applicativi gestionali (CAFM), per la gestione della manutenzione (CMMS), il cosi detto “BIM FM Oriented”. L’integrazione della metodologia BIM va intesa come opportunità di coinvolgimento delle sfere organizzative, contrattuali e finanziarie e non limitata alla sola generazione del modello tridimensionale parametrico (BIM Authoring). L’esame delle Best practices in funzione degli attori, e quindi del processo, ha dimostrato che i sistemi informativi sono in grado di aumentare l’efficacia e l’efficienza delle operazioni sugli edifici se relazionati alla modellazione parametrica informativa del bene edilizio. Il passaggio qualitativo che tale integrazione garantisce e che alla base della metodologia BIM c’e la gestione di dati ed informazioni durante l’intero ciclo di vita del bene, acquisite in fase di progettazione e realizzazione, per le nuove costruzioni, o assunte mediante rilievi “as built” o ”as is” per il patrimonio immobiliare esistente.
L’interazione tra modello BIM, inteso come database informativo dell’edificio, e CAFM come strumento per l’esecuzione delle attività gestionali ricopre un ruolo fondamentale per la messa in esercizio di strategie innovative, permettendo di creare processi efficaci replicabili e coinvolgano gli attori nell’individuazione ed il soddisfacimento delle esigenze. La gestione dei patrimoni immobiliari entra cosi in una logica circolare di innovazione e miglioramento che ha come obiettivo l’efficienza economica del processo e l’aumento della fruibilità del bene.

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Lo scopo di questo lavoro di tesi è illustrare come predisporre un intervento di efficienza energetica su un edificio esistente mediante la metodologia BIM, presen­tando l’esperienza della Città di Torino utilizzando come caso studio, un edificio scolastico. Dal rilievo e raccolta dati fino alla restituzione digitale del modello BIM dell’edificio. La diagnosi energetica è stata eseguita con un software di simulazione dinamica ed è stata validata mediante confronto diretto con i dati reali. Classificato energeticamente l’edificio vengono proposti scenari di efficientamento energetico, stimandone l’impatto economico e i tempi di ammortamento. Il metodo di lavoro adoperato prevede l’analisi e la verifica dei processi di interoperabilità del modello digitale BIM verso i software di simulazione dinamica e di computazione metrica.

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(Tesi di Dottorato) La presente attività di ricerca si propone innanzitutto, di analizzare il concetto di interoperabilità, in relazione alla dimensione tecnica e a quella semantica, come prerequisito per lo scambio e la condivisione di dati, informazioni e conoscenza sul web, e successivamente di indagare più a fondo il concetto di interoperabilità semantica nel settore delle costruzioni, attraverso la realizzazione di uno schema di corrispondenze tra concetti appartenenti a risorse terminologiche e semantiche differenti.

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Il BIM (Building Information Modeling) è un processo coordinato introdotto da alcuni anni per agevolare l’integrazione delle informazioni pertinenti alle varie fasi di progettazione e realizzazione dell’opera edilizia. La rappresentazione digitale di un edificio, completa di tutte le sue parti ed informazioni sempre aggiornate, affidabili ed accessibili, aiuta il confronto decisionale, la pianificazione, la produzione di elaborati, la stima dei costi e tanti altri aspetti del processo edilizio che vengono così ad essere trattati in maniera più efficiente, immediata e con meno sprechi rispetto a molti approcci tradizionali ancora in uso. In diversi paesi esteri la metodologia BIM fa già parte o sta per farne presto parte della normativa locale, ovviamente non in maniera omogenea tra uno stato e l’altro.

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L’obiettivo della discussione di questa tesi è la quantificazione degli sforzi effettivi di un processo edilizio in BIM, vedere se gli sforzi seguono un andamento tradizionale oppure si avvicinano verso quello che si preferirebbe in un processo edilizio dato che non sono stati trovati studi e analisi critiche su questo processo. Verranno quindi analizzate le varie fasi del processo edilizio facendo riferimento alla “Curva di MacLeamy”, conosciuta anche come “Curva delle Opportunità di un Progetto”, questa curva è stata sviluppata come un concetto di progettazione e gestione dei progetti nel settore edilizio, la quale è contenuta all’interno di un grafico che contiene le seguenti curve; 1- Curva di opportunità di apportare modifiche al progetto; 2- Curva dei costi di apportare modifiche a quel progetto al variare delle fasi; 3 – Curva degli sforzi che vengono effettuati con un processo di progettazione tradizionale e 4 – Curva degli sforzi che si “preferirebbe” avere in un processo edilizio la quale prende il nome di curva di MacLeamy, che è l’obbiettivo del processo BIM, ovvero arrivare ad una curva dove gli sforzi maggiori si hanno nelle fasi di progettazione preliminare e progettazione definitiva ed le opportunità di apportare modifiche al progetto il controllo dei costi di apportare modifiche risulta ancora molto efficacie e sostenibile, rispetto ad in un ciclo di progettazione tradizionale coerente che prevede che gli sforzi maggiori si hanno nella fase di costruzione e dove si ha il punto di pareggio e la successiva diminuzione delle opportunità di apportare modifiche e l’aumento dei costi di apportare modifiche.
Nella discussione si farà maggiore riferimento alle fasi iniziali del progetto fino a quella di costruzione dove risultano maggiori gli sforzi delle curve, cercando di capire se uno sforzo maggiore nella fase di progettazione comporti effettivamente uno sforzo minore nella fase di costruzione e di come si possa fare ad avere uno sforzo così minore grazie solo alla migliore gestione in fase iniziale del progetto, facendo un’analisi critica della curva di MacLeamy.

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Il mondo delle costruzioni al giorno d’oggi necessita sempre più di un continuo interscambio di informazioni tra le varie figure facenti parte del processo edilizio, dalla consegna della documentazione preliminare, alla fase di realizzazione, fino alla manutenzione e successivo smaltimento delle opere. A tal fine, la tesi sviluppata si concentra sulla possibilità di sopperire a quelle che sono tutt’oggi le carenze durante la trasmissione delle informazioni da una fase di progetto all’altra, in particolare, studia la possibilità di creare un modulo digitale per la ricezione dei parametri provenienti da una relazione di calcolo, in fase di progetto definitivo, per l’ottenimento dell’autorizzazione sismica. L’argomento d’interesse è tutt’ora poco studiato e la tesi cerca di approfondire e trovare possibili soluzioni al problema posto. Lo strumento di validazione che si vuole sviluppare perciò si propone di andare a sostituire quelli che sono i controlli, attualmente effettuati in maniera manuale, con il fine di ottenere il permesso nel minor tempo possibile. Ciò che rende complesso lo studio è sicuramente la grande varietà di dati richiesti in funzione della regione richiedente, il che ha portato a realizzare, successivamente alla visura dei parametri richiesti dalle NTC2018, un dataset normato ISO che contenesse le informazioni riguardanti il progetto strutturale nella sua completezza, i parametri meccanici dei materiali, carichi, azioni e combinazioni. L’interoperabilità tra le varie parti è favorita dall’utilizzo della metodologia BIM (Building Information Modeling) e l’utilizzo del formato IFC (Industry Foundation Classes) mediante il quale, successivamente a uno studio approfondito della strutturazione del proprio dominio strutturale (Structural Analysis Domain), si è potuto andare a implementare propertyset e nuovi attributi all’interno delle classi IFC al fine di ampliarne i parametri ricavati nella fase di stesura del modello dati. Si è utilizzato poi il software di coding Python, mediante l’estensione IfcOpenShell, per l’effettiva implementazione dei parametri e la creazione dell’ambiente di validazione. La verifica del lavoro effettuato è avvenuta mediante applicazione alle Nuove Aule Universitarie di Via Campagnola. Il validatore realizzato mediante script Python permette così di ottenere una veloce verifica della presenza dei parametri e della loro effettiva correttezza rispetto ai valori dati nelle NTC2018. L’approccio mediante il quale avviene la validazione può essere un punto di partenza per una futura creazione mediante un database IFC di un ambiente più ampio dove implementare algoritmi anche dal punto di vista analitico, argomento di cui questa tesi non si è occupata. La metodologia potrebbe essere utilizzata all’interno degli uffici comunali sotto forma di web application per il rilascio dell’autorizzazione sismica per una più veloce valutazione dei progetti recepiti.

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Nel seguente elaborato si è voluto mostrare come sia possibile studiare il microclima indoor di un edificio, in questo caso di un edificio storico, tramite una metodologia che risulta essere efficace ed in grado di verificare diverse variabili che contribuiscono e determinano il grado di comfort di chi vive il manufatto e, al contempo, la conservazione dei beni ivi conservati.

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La riqualificazione e la gestione di fabbricati esistenti è sempre un argomento molto delicato da trattare, soprattutto se si parla di edifici storici quali possono essere i castelli. L’obiettivo della tesi è quello non solo di salvaguardare e riqualificare un patrimonio architettonico, ma anche di creare un modello che possa essere fruibile a tutti, anche a distanza. Tutto ciò è reso possibile grazie alla metodologia BIM (Building Information Modelling) e alcuni software per la Realtà Virtuale (Cl3ver, Enscape, Unity e Autodesk A360) che collaborano tra loro per ottenere un tour virtuale all’interno del progetto. E’ stata sviluppata anche tutta la parte impiantistica necessaria e, con la creazione di diversi parametri, otteniamo anche manutenzione, controllo e gestione dell’opera negli anni successivi.

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Nella più diffusa prassi progettuale è ormai fondamentale preventivare, fin dalle prime fasi, il costo di fabbricazione dell’opera. La stima in oggetto si basa su un livello di dettaglio informativo del fabbricato molto modesto, ma si può comunque concordare che, anticipando il più possibile quest’ultima, perfezionandola, rendendola più prossima possibile al valore reale della costruzione e anticipando le decisioni prese dai principali stakeholders dell’intervento, si può ottimizzare economicamente e operativamente il processo di progettazione, andando a ridurre al minimo il rischio di eventuali varianti. Il cost engineer, che si occupa di questa analisi, deve avere a disposizione una metodologia che gli permetta di garantire con dinamicità la realizzazione di un modello operativo di preventivazione, e allo stesso tempo, consentire di valutare con velocità e sicurezza eventuali varianti richieste dal cliente. Il metodo descritto, sfruttando il Building Information Modeling e un linguaggio di programmazione visiva come Dynamo, permette di giungere alla elaborazione di un preventivo sintetico, dinamico e multi-parametrico. Ovvero, si tratta di una stima non analitica, che sia flessibile alla ricezione di diverse casistiche e che possa valutare più parametri di carattere geometrico, tecnologico ed economico dell’edificio, aiutando il professionista velocizzando, standardizzando e controllando la processazione del costo finale dell’opera.

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La sicurezza della vita umana e l’incolumità delle persone, nonché la tutela dei beni e dell’ambiente, sono gli obiettivi della prevenzione incendi. In quest’ottica, la progettazione e gestione dell’esodo all’interno degli edifici risulta essere un aspetto preponderante. Per far sì che il raggiungimento di un determinato luogo, come un’uscita di emergenza, avvenga in modo rapido e sicuro, è di fondamentale importanza realizzare un sistema d’esodo efficiente, il quale deve essere in grado di comunicare le giuste informazioni per permettere agli occupanti di prendere la migliore decisione per raggiungere un luogo sicuro. Questi aspetti, oggetto di studio di quello che viene definito “wayfinding”, vengono analizzati in questo lavoro di tesi con riferimento a scenari d’incendio, focalizzando l’attenzione sull’interazione occupante/ambiente e studiando l’impatto del sistema d’esodo sulle persone. Dopo un’analisi della normativa italiana in merito alla prevenzione incendi, con particolare attenzione a quella riguardante la segnaletica di sicurezza e l’illuminazione di emergenza, il presente lavoro di tesi tratterà il procedimento di sviluppo di un applicativo che permette alle persone di immedesimarsi in un ambiente reale (ricreato mediante gli strumenti di modellazione BIM, Fire Safety Engineering e Virtual Reality), comprensivo di differenti configurazioni di sistemi di segnaletica, inseriti all’interno di scenari d’incendio comprendenti gli elementi caratterizzanti l’incendio, come il fumo. In questo modo sarà possibile, in primo luogo, valutare l’impatto che una determinata configurazione ha sugli occupanti durante le fasi di evacuazione e testare la capacità decisionale delle persone in una situazione critica e, inoltre, si potrà studiare la visibilità dei sistemi di segnaletica in presenza di fumo.

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Attraverso lo studio intrapreso in questa tesi, ci concentreremo sugli aspetti riguardanti l’intero ciclo di vita dell’opera, facendo riferimento alle problematiche più ricorrenti che si presentato ad oggi, ponendo rilevante attenzione alla questione della sicurezza. Il principale obiettivo che ci poniamo è quello di migliorare la gestione dell’intero processo costruttivo al fine di diminuire i rischi d’infortuni: è quindi di fondamentale importanza valutare il progetto nel complesso di tutte le sue fasi. L’aspetto che si vuole infatti sottolineare è che spesso i problemi riscontrabili nel corso della realizzazione vera e propria dell’opera nascono da scelte errate già durante la progettazione. Inoltre è necessario che il progettista valuti con altrettanta attenzione quella che è la sicurezza nelle fasi manutenzione dell’opera, senza limitarsi unicamente a ciò che accade nel periodo compreso tra l’allestimento e lo smantellamento del cantiere.

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In questa tesi si affronterà il problema del facility management di un impianto sportivo/natatorio e del come la strategia del Building information modeling (BIM) ne possa migliorare l’efficienza attraverso l’organizzazione degli aspetti informativi. La scelta della tesi è ricaduta sul facility management in quanto da anni collaboro con alcune società che gestiscono piscine a Bologna e ciò mi ha permesso di avvicinarmi in modo diretto agli aspetti principali della gestione di un impianto sportivo.

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La parte gestionale degli immobili è una sostanziale porzione delle spese che riguardano un investimento immobiliare, a maggior ragione per il settore pubblico dove l’attenzione alla spesa è di carattere comunitario si deve riporre gli opportuni sforzi nel raggiungere un ottimo risultato in tal senso. È bene dunque, sin dalla fasi progettuali, organizzare un modello informativo che possa fornire tutte le opportune informazioni, in modo conciso e veloce, per ottimizzare i costi della gestione, così da poter offrire alla comunità un prodotto migliore e più efficiente. L’obbiettivo della tesi è l’elaborazione di indicazioni e standard procedurali che possano coadiuvare l’utilizzo della metodologia BIM nella gestione di esercizio della vita utile di un manufatto. Tramite lo studio e la ricerca delle possibilità offerte della progettazione informativa digitale si è cercato di raggiungere un risultato ottimale che rappresenti l’as built e che sia pronto per un uso estensivo per il Facility Management. Si è focalizzata la ricerca sui livelli di sviluppo che le componenti devono avere per essere idonei all’obbiettivo. Un altro aspetto nodale è stato la gestione dei dati, il loro reperimento e la corretta restituzione. In un ambiente dove l’interoperabilità diviene punto focale e determinante è stata mostrata una possibile  soluzione per la redazione del piano di manutenzione dell’opera con il supporto del BIM e lo scambio di dati tra diversi applicativi.

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La rappresentazione dello spazio virtuale come nuova modalità narrativa negli Entertainment Games e nei Cultural Games.

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Questo elaborato di tesi presenta i risultati e le riflessioni di una ricerca in corso sull’implementazione della metodologia Building Information Modeling (BIM) nei sistemi di management dei musei.

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Con lo scopo di far interagire diverse figure professionali che svolgono compiti di manutenzione e gestione dell’impianto ci si è posti l’obbiettivo di realizzare un modello facilmente accessibile e interrogabile, applicando alcuni strumenti di  modellazione parametrica che consentono di introdurre diversi livelli di dettaglio e di sviluppo (LOD).

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Il tema centrale della tesi riguarda la valutazione della so­stenibilità di scelte progettuali volte al risparmio energeti­co. Sono diversi gli strumenti utili ad affrontare questa te­matica e una di queste è rappresentato dalla Cost Optimal Analysis, definita come una metodologia attraverso la qua­le è possibile individuare il miglior livello di prestazione energetica in funzione dei costi. Si tratta quindi di fondere la sfera economica con quelle energetica ed ambientale. L’obiettivo è quello di effettuare scelte di risparmio ener­getico ottimizzando i costi. Da un punto di vista pratico, la cost optimal consiste nel creare una serie di alternative progettuali concepite come combinazioni di diverse soluzioni tecnologiche ed im­piantistiche. Queste andranno poi sottoposte ad analisi energetiche ed economiche valutandone la prestazione lungo il loro ciclo di vita. In questa maniera è possibile valutare gli effetti che la singola soluzione progettuale pro­voca sulla performance energetica ed economica dell’in­tero edificio. Questa procedura, se utilizzata sin dalle fasi preliminari della progettazione, richiede tempo e coin­volge molteplici ambiti progettuali. Una risposta a questo presupposto può essere data dall’adozione di nuovi stru­menti di progettazione digitale come il Building Information Modeling (BIM).

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Il presente lavoro si propone di mostrare e approfondire lo sviluppo di un processo BIM; l’oggetto dello studio è la scuola “La Pira” situata a Firenze in via Bruni 21 .

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Lo scopo della presente tesi di laurea è innanzitutto quello di indagare, tramite un’intensa analisi di letteratura, quali aspetti del ciclo di vita di un edificio hanno maggiore peso sull’impatto ambientale totale, con particolare riferimento alla embodied carbon , ovvero il carbonio incorporato derivante dai materiali utilizzati, e la operational carbon, cioè le emissioni prodotte durante la fase operativa. Successivamente, si cercherà di capire come è possibile svolgere un’ottimizzazione di tali impatti e consumi durante le tre fasi progettuali dell’edificio – preliminare, definitiva ed esecutiva – grazie all’integrazione della metodologia LCA con quella open-BIM e con alcuni algoritmi di ottimizzazione. Verrà infine svolto un focus sull’ambito ospedaliero, e in particolare sulle zone di degenza, per capire come variano i consumi medi annui a seconda delle scelte fatte in fase preliminare e riguardanti l’aspetto formale-geometrico e tecnologico. Nella fase sperimentale verranno infatti confrontati quattro prototipi di degenza ospedaliera con diverse configurazioni, ciascuno di questi collocato in due città italiane – Bergamo e Palermo – per un totale di otto modelli, elaborati tramite il software BIM Revit. Di tali prototipi verrà svolta un’analisi energetica tramite la piattaforma online di Insight 360, permettendo di dimostrare come già questi accorgimenti preliminari sulla sola degenza possono portare ad un margine di riduzione dei consumi di circa il 3% sul totale dell’edificio ospedaliero.

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Il presente lavoro mira a dimostrare la fattibilità di un approccio HBIM globale, ovvero come partendo da una possibile applicazione del Building Information Modeling Surveying applicato al costruito storico (ossia la modellazione BIM che utilizza come dato di partenza nuvole di punti provenienti dal rilievo laser-scanner di un manufatto) si può arrivare alla gestione e al controllo del processo edilizio. Il caso studio preso in considerazione per l’applicazione di tale metodologia è Villa Victorine, palazzina ottocentesca situata nella zona nord-est di Pisa, attualmente sede del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-Ambientali dell’Università di Pisa.

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Per lungo tempo, risolvere il problema dell’accessibilità ai musei per per­sone con disabilità è stato sinonimo di abbattimento delle barriere archi­tettoniche. La disabilità visiva, al contrario di quella motoria, è stata infatti a lungo considerata una barriera naturale invalicabile quando associata all’arte. In effetti, viviamo in una società in cui una persona in situazione di disabilità – motoria o sensoriale – si trova ancora ad affrontare innumere­voli difficoltà nel quotidiano e il conseguimento di un’autonomia comple­ta è un traguardo ben lontano dall’essere raggiunto. Per di più, l’accessibi­lità museale, intesa come superamento delle barriere architettoniche, non è stata ovunque pienamente realizzata; è lecito, dunque, chiedersi se la necessità di rimuovere le barriere sensoriali per poter accedere al senti­mento estetico scaturito dall’interazione – in forma diretta o indiretta – con un manufatto artistico sia un obiettivo di importanza primaria per un cie­co. Eppure, i numerosi studi già presenti sul tema e l’interesse crescente verso lo stesso dimostrano che si tratta di un interrogativo legittimo e più che mai attuale. Per di più, entrare in relazione con il valore estetico di un’immagine artistica allena la facoltà interpretativa innescata dall’incontro tra dati sensoriali ed elaborazione intellettuale delle forme e dei loro significati; tale pratica permette di condividere codici – linguistici, tecnici e semantici – che arricchiscono la comunicazione e la condivisione tra persone vedenti e non vedenti. La principale difficoltà nel ripensare il rapporto tra il non vedente e l’opera d’arte visiva è racchiusa nella regola numero uno del costume del museo: guardare ma non toccare. Special­mente per ciò che concerne la pittura, i cui prodotti sono esclusivamente bidimensionali, una fruizione tattile delle opere originali resta, giustamen­te, un tabù e la mera descrizione verbale come misura compensativa trop­po spesso si rivela insufficiente; così, il problema dell’accessibilità per que­sto genere di opere risulta terribilmente complesso, e gli ostacoli che esso pone appaiono a tratti insormontabili.
Negli ultimi anni, però, le sfere della conoscenza, della rappresentazione e della comunicazione dei beni cultu­rali hanno assistito ad un progressivo incremento nell’utilizzo delle nuove tecnologie dell’ICT (Information and Communications Technology). L’acro­nimo ICT indica l’insieme delle diverse tecnologie (hardware, software, rete) che consentono la gestione delle informazioni codificate in forma di­gitale e l’insieme di servizi a valore aggiunto che creano i presupposti per un effettivo valore d’uso per gli utenti”. Virtual Reality, Virtual Archaeolo­gy4, Augmented Reality, Video Mapping, Laser Scanning, H-BIM, rilievo con l’ausilio di droni, ricostruzioni 3D, interfacce evolute per l’interazione, ecc., sono la nuova frontiera della ricerca5 ed il settore ha raggiunto una maturità tale da mostrarci continuamente nuove, sempre più fluide, crea­tive ed innovative applicazioni rivolte ad un vasto numero di utenti con esigenze e aspettative diverse.

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Quanto valgono i dati per un’azienda e per il suo business? Nel 2021, negli anni dei Big Data, dell’IoT e dell’Intelligenza Artificiale sembra una domanda scontata e piena di retorica. Esattamente come le persone anche le Organizzazioni generano un’enorme mole di dati durante ogni attività e processo, da svariati sorgenti, in diverse modalità. Se parte di questi sono, per natura, privi di strutture note e non processabili, un’altra parte è certamente collezionabile, gestibile e soprattutto integrabile.
Da questa consapevolezza e con questo spirito nasce il lavoro di tesi: trovare risposte concrete per trasformare processi ordinari d’impresa in flussi integrati con l’obiettivo finale di aumentarne il controllo generando modelli data-driven a supporto dei processi decisionali, incrementando l’efficienza e quindi la produttività dell’Azienda.
Il lavoro presentato è, di fatto, il personale viaggio del candidato nei mondi del Data Management, del Project Management, del BIM e del Project Control attraverso l’utilizzo di diversi software, tra i quali Revit, Dynamo, Solibri Model Checker, TeamSystem CPM, Synchro PRO, VCad e PowerBI mantenendo sempre il focus sulla centralità dei dati e non degli strumenti con il fine ultimo di ingegnerizzare i processi ed efficientare la gestione di commessa e, di riflesso, la gestione di Impresa.

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Il percorso di tesi si instaura all’interno del progetto di un vasto complesso ospedaliero in Danimarca, attualmente in fase di costruzione da parte di una Joint Venture fra l’impresa di costruzione CMB Carpi ed ITINERA. Il nostro contributo vuole andare ad implementare il processo di management 5D proprio dell’impresa CMB, al fine di semplificare e standardizzare le procedure interne all’azienda, relative al budgeting delle parti d’opera e renderle applicabili indipendentemente dal tipo, dalla dimensione o dal sito di costruzione del progetto.
Si partirà dallo stato “AS IS” inteso come processo manageriale attualmente impiegato dall’impresa, studiando l’organizzazione della WBS, congiuntamente all’analisi costi / ricavi a preventivo e consuntivo, e attraverso i principi e le logiche di riprogettazione tipici del Business Process Reengineering, si arriverà all’implementazione del processo con codici strutturati per l’ottenimento di una WBS COST utile per l’estrazione dati, durante la fase di budgeting e le pianificazioni successive.
Una volta conclusa la fase di stesura dei BIM Requirements necessari alla fase 5D, avverrà l’implementazione dei modelli BIM nativi Revit, che rispecchierà la struttura codificata stabilita nella fase precedente.
Dai modelli aggiornati verranno estratte le informazioni di quantità all’interno del software STR Vision CPM di TeamSystem, che permetterà di collegare gli oggetti 3D dei modelli IFC alle voci di Prezzo, comprendenti valori di costo e ricavo, e grazie alle codifiche assegnate in precedenza permetterà di filtrare e organizzare le voci del computo a seconda dello specifico scopo richiesto nelle diverse fasi della commessa, oltre che tabellare la pianificazione dei tempi per ogni voce.
L’impiego di un unico software gestionale per le fasi di 4D e 5D, si pone di semplificare notevolmente il flusso di lavoro, permettendo il controllo integrato necessario affinché l’impresa di costruzione generi un Value Stream sempre ottimale. Con il procedere della fase costruttiva, verranno inoltre aggiornati sempre all’interno del software CPM di TeamSystem, i dati ricevuti dal cantiere riguardanti lo Stato Interno Lavori (SIL) e lo Stato Avanzamento Lavori (SAL), a consuntivo, consentendo così lo studio dell’avanzamento del cantiere rispetto a quanto pianificato, tramite l’Earned Value Analysis.
Usufruendo delle potenzialità del software CPM e di programmi di Business Intelligence (PowerBI) andando a creare cruscotti di controllo di immediata e semplificata lettura, riassumeremo e focalizzeremo l’attenzione sui risultati più significativi per la commessa e ancor più per i suoi sponsor. Attraverso questo processo di implementazione viene posto come obiettivo il miglioramento delle prestazioni di gestione della commessa in fase costruttiva grazie a software e logiche di Project Management e BIM Management. Partendo quindi dall’AS IS attuale arriveremo ad elaborare il corretto TO BE finale.

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(Tesi di dottorato) Il lavoro di ricerca condotto nell’ambito della testi di dottorato si propone di introdurre un nuovo sistema per il controllo, la manutenzione e la gestione dei fabbricati esistenti e che prenda le mosse dai nuovi strumenti di Information and Communication Technology (ICT).

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Il lavoro proposto tratta la realizzazione di un modello parametrico delle sale che ospitano il Shipwreck Museum e il museo di Vrysi situate all’interno del castello di Kyrenia (Cipro) ad est della piazza d’armi. Il castello si trova all’estremità orientale del vecchio porto della città. Il museo di Vrysi comprende tre mostre principali che coprono il Neolitico, l’Età del Bronzo e dal periodo Ellenistico a quello Bizantino; il Shipwreck Museum custodisce un’antica imbarcazione greca del IV secolo a.C., rinvenuta dal fondale marino a pochi metri di distanza dalla costa di Kyrenia, e ciò che resta del suo prezioso carico.

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L’obiettivo di questa tesi è proporre un ampliamento dello standard delle Industry Foundation Classes, abbreviato in IFC, di buildingSMART perché questo sia utilizzabile anche nell’ambito dell’ingegneria strutturale. Lo standard tratta l’informazione BIM in tutti i suoi ambiti e si pone come riferimento da seguire perché l’informazione BIM sia interoperabile efficacemente.

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La sicurezza di ponti e viadotti è diventato un tema di estrema priorità dopo la tragedia del Ponte Morandi con la necessità di mettere in sicurezza le infrastrutture e poterle controllare. Grazie all’impiego di sistemi di gestione o Bridge Management System (BMS) è possibile costruire inventari e database di ispezione, prevedere futuri scenari di ammaloramento e conseguentemente pianificare interventi di manutenzione, riparazione e riabilitazione strutturale in maniera efficiente ed ottimale.
Per poter conoscere la struttura è possibile far affidamento ai sistemi di monitoraggio strutturale o Structural Healt Monitoring (SHM). In questi anni questa tecnologia si è estremamente sviluppata ma è in continua fase di sviluppo data la carenza legata alla gestione dei dati; essi possono essere gestiti applicando delle tecniche innovative focalizzandoci sull’intelligenza artificiale (IA) con l’applicazione del Machine Learning per l’alto contenuto dei dati. I sistemi hardware sono in grado di captare milioni di dati gestendoli in piattaforme condivise cloud, dove avvengono dei processi di pulizia e rielaborazione dei dati in modo da poterli rendere leggibili dagli ispettori dando un contenuto chiaro ed immediato.
Oltre ad un’analisi strutturale day-by-day è possibile riutilizzare gli stessi dati per poter prevedere il comportamento dell’opera implementando degli algoritmi dedicati ai modelli di previsione e deterioramento. Essi sono necessari per poter pianificare le ispezioni future, effettuare delle valutazioni strutturali in base al livello di deterioramento e stimare l’incremento di vita residua associabile alla tipologia di danneggiamento.
L’avvento dei modelli informativi BIM porta a completare i sistemi di gestione rendendoli degli ambienti intuitivi per via della possibilità di poter gestire tridimensionalmente l’intero manufatto e poterlo interrogare in ogni singolo elemento assegnandogli delle caratteristiche puntuali. All’interno di questi ambienti è possibile immagazzinare gli esiti delle visite ispettive ed effettuarne una restituzione grafica con l’implementazione e lo studio di nuovi protocolli. I sistemi di monitoraggio permanente possono essere implementati nei modelli introducendo degli elementi puntuali caratteristici dove sono riconducibili informazioni sulla tecnologia impiegata e sulle rielaborazioni dei segnali provenienti dalla sensoristica installata sui ponti.
Lo studio di questa tesi porta ad analizzare tutti i tre macro-argomenti: studiando inizialmente la lettura esistente, assimilando le caratteristiche più importanti legate al monitoraggio strutturale e ai singoli sensori, ricreando un modello informativo di un ponte reale in fase di monitoraggio e riflettendo su cosa è necessario condividere all’interno delle piattaforme di gestione.

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L’industria delle costruzioni sta attraversando un periodo di trasformazione legato all’innovazione tecnologica. L’obiettivo oggigiorno è quello di recepire dalla realtà sempre più dati per poi elaborarli ed utilizzarli per altri scopi. Nel campo dell’edilizia un ruolo fondamentale lo ricopre la metodologia di progettazione BIM grazie alla quale è possibile gestire tutti i dati e le informazioni relative ad un progetto. Il presente elaborato tratta lo studio dei possibili sviluppi del modello BIM. Il caso studio scelto è il Centro Servizi antistante il grattacielo della Regione Piemonte. Partendo dal modello sviluppato durante il tirocinio è stato sviluppato il modello strutturale aumentando il livello di dettaglio; si è implementato il modello elettrico ed è stata sviluppata un’applicazione per la manutenzione sfruttando la realtà aumentata. Particolare attenzione è stata posta a quest’ultimo aspetto, in quanto, ci si è approcciati ad un tipo di tecnologia nuova e in costante sviluppo. Infine è stato studiato un metodo per far ritornare i dati, acquisiti in loco tramite l’applicazione, all’interno del modello BIM di partenza nella maniera più automatica possibile.

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L’utilizzo del BIM nella progettazione delle opere civili si sta sempre più diffondendo e sviluppando, ma per quanto riguarda le Infrastrutture è ancora parecchio in ritardo. Questa tesi nasce con lo scopo di individuare delle metodologie BIM che possano essere applicate alle Infrastrutture, focalizzando l’attenzione sul tema della gestione e manutenzione dell’opera. L’auspicio è quello di poter accrescere le conoscenze in un ambiente, quello dell’infraBIM, che seppur lentamente, si sta sempre più diffondendo. L’obiettivo sarà dunque quello di cercare di sfruttare le potenzialità che il settore ha da offrire e di cogliere i benefici a breve e lungo termine di ciò che rappresenta il futuro della progettazione, costruzione e gestione delle Infrastrutture.

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Quando si ha a che fare con complessi in cui molteplici funzioni convivono e in cui molto spesso entrano in gioco altrettanti operatori differenti, la gestione può comportare difficoltà tali da poter pregiudicare anche la qualità del servizio offerto con il rischio di sminuire anche il valore del bene che viene gestito. È il caso del complesso di Bellariva a Firenze,comprendente la storica omonima piscina progettata da Nervi nell’ambito di una riqualificazione dell’area come centro sportivo in vista delle Olimpiadi di Roma 1960 oltre a una serie di edifici, per lo più della stessa epoca, con funzioni di supporto… il Comune ha previsto dei lavori di ristrutturazione sicuramente utili a migliorare il complesso stesso ma da soli non sono in grado di rendere migliore la gestione che riteniamo debba passare attraverso un approccio differente rispetto a quello attuale, un approccio che pur necessitando di maggiori cure oltre che di non indifferenti costi di implementazione porterebbe a un miglioramento generale della gestione e del valore del bene, tramite una più maggiore velocità di lettura edi comprensione dei dati contenuti del database: la metodologia BIM sul patrimonio edilizio esistente per l’ottimizzazione della gestione in tutti i suoi aspetti.

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Il tema del recupero dell’edilizia storica è quanto mai attuale, soprattutto in un periodo (come quello che stiamo vivendo ormai da quasi un decennio) in cui, per note ragioni di carattere economico, finanziario, sociale e politico, gli interventi di nuova costruzione sono drasticamente diminuiti e gli investimenti, seppur contenuti, sono di conseguenza dirottati verso la riqualificazione energetica e funzionale, il recupero e il restauro di edifici esistenti.

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In questa tesi sono stati trattati due argomenti apparentemente indipendenti l’uno dall’altro, ma che, come vedremo troveranno un unico filo conduttore. L’idea che mi ha portato ad analizzare la tecnologia BIM (Autodesk Revit), e un software di analisi termica dinamica (Autodesk Ecotect Analysis) risiede nell’aspetto termico del fabbricato e nell’innovazione che queste due tecnologie stanno portando nel mondo del lavoro. Ponendo l’attenzione sul flusso di lavoro in un ambito progettuale, ci rendiamo conto che questo è composto da diverse fasi e che ognuna di queste necessita una nuova impostazione del progetto. Analizzando nello specifico la procedura relativa alle analisi termiche di un fabbricato, normalmente avremmo dovuto ricreare tutte le stratigrafie dei componenti verticali e orizzontali del fabbricato, escludendo poi aspetti importanti come l’analisi solare, l’orientamento, la forma, il contesto urbano, le variazioni di temperatura giornaliere, la ventilazione etc.

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Il BIM, acronimo di Building Information Modeling, è ormai diffuso in tutto il mondo nel campo dell’edilizia per la sua utilità non soltanto in fase di progettazione ma durante l’intero ciclo di vita di un edificio. La presente tesi si occupa della realizzazione di una parte di modello architettonico e meccanico finalizzato al Facility Management tramite metodologia BIM per la futura gestione e manutenzione del complesso e la verifica di primo livello delle incongruenze all’interno dello stesso. Il caso studio è l’Allianz Stadium, stadio di proprietà della Juventus F.C. spa. Analizzando nel dettaglio la UNI 11337:2017-parte 5, ci si è occupati della verifica del modello tramite Visual Programming Process, strumento grazie al quale è stato possibile rimanere all’interno del software parametrico senza causare la possibile perdita e/o modifica delle informazioni. Questa è una verifica di tipo formale orientata all’analisi di incoerenze ed interferenze all’interno del singolo modello.

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