AUTHOR: Beatrice Marai
TUTORS: Prof.ssa Paola Ronca – Ing. Biagio Cannizzaro
INTERNSHIP: Sina S.p.A.
MASTER: Master in “Bim Manager” di II livello a.a 2021/2022
Il presente lavoro, congiuntamente all’esperienza di stage, ha consentito di valutare un approccio alla metodologia BIM riferita all’ambito infrastrutturale con un focus sulle opere d’arte maggiori.
I principali vantaggi dello studio affrontato possono essere ricondotti ai seguenti punti:
- Creazione di modelli parametrici per la gestione di viadotti esistenti utili alla programmazione di successivi interventi manutentivi;
- Suddivisione dei modelli in fasi costruttive per una miglior gestione del cantiere e delle possibili interferenze;
- Esportazione di modelli in formato .ifc provenienti da differenti software con scopo di interoperabilità tra i diversi aspetti progettuali e discipline.
Le attività sono state incentrate ad una doppia finalità, la prima riguardante l’ambito ispettivo e la seconda riguardante gli aspetti progettuali cercando di fornire spunti per ulteriori ricerche e analisi in un settore in continuo sviluppo.
L’ispezione nelle infrastrutture è un’attività fondamentale per conoscere lo stato dell’opera.
Si tratta di fare una valutazione dei degradi su strutture e materiali, analizzare e catalogare cosi da predisporre eventuali interventi e manutenzioni.
Le ispezioni vanno eseguite in modo rigoroso e a intervalli regolari su tutti gli elementi di ogni infrastruttura quali pile, pulvini, impalcati, spalle, appoggi e isolatori sismici.
Per quanto riguarda questo approccio si sono modellati due viadotti, Vapea I e Vapea II, che si trovano sull’autostrada A6 Torino-Savona in direzione Sud,
nel comune di Quiliano (SV).
I viadotti sono composti da tre campate ciascuno di circa 20 m di lunghezza, con un impalcato composto da un graticcio di travi e traversi.
Alcuni elementi di impalcato presentano superfici ammalorate con presenza di distacchi e barre di armatura a vista, inoltre le travi di bordo risultano molto degradate con armature a vista e ferri corrosi.
Le valutazioni riguardanti il viadotto sono il risultato della documentazione relativa al monitoraggio effettuati negli anni.
Sulla base degli ammaloramenti riscontrati durante le visite ispettive sono necessari interventi su spalle, pile e pulvini, sostituzione impalcato e appoggi e giunti.
Dopo aver definito gli obiettivi della modellazione in funzione dell’approccio ispettivo si è proceduto andando a modellare gli elementi che compongo il viadotto illustrando gli step necessari alla realizzazione del progetto e l’inserimento dei dati ispettivi.
Viadotto Gravagna
La seconda finalità dell’attività svolta riguarda i benefici che il bim può portare ad un progetto infrastrutturale, in particolare si è affrontato il tema del viadotto Gravagna.
L’opera è localizzata a Pontremoli in provincia di Massa Carrara e situata sull’autostrada A15 Autocamionale della Cisa.
Le analisi statiche e sismiche svolte sul viadotto hanno mostrato mancanze sotto diversi aspetti degli elementi strutturali che compongono l’impalcato e le sottostrutture.
Sulla base delle indicazioni ricavate dalle analisi strutturali relative allo stato di fatto delle opere, sono stati identificati gli interventi da mettere in atto e quelli di rinforzo mirati alle parti strutturali inadeguate sia sotto il profilo sismico che statico.
Viste le dimensioni del viadotto e il conseguente costo dell’intervento sull’opera si è deciso di modellare il viadotto attraverso la metodologia bim. Un punto forza di questo progetto è stato quello di delineare le fasi di demolizione dell’opera attraverso la modellazione del viadotto in modo da anticipare e risolvere le possibili criticità; nel caso in cui queste criticità dovessero presentarsi in cantiere si possono risolvere tempestivamente e con uno sforzo moderato.
Un altro punto di forza di questo progetto è stata l’estrazione delle informazioni necessarie per la computazione dell’acciaio così da poter ottenere per ogni concio metallico l’incidenza dell’acciaio, ciò reso possibile in modo rapido attraverso la modellazione della carpenteria metallica, necessaria all’impresa di costruzioni per fini organizzativi e cantieristici.
Il grande patrimonio di strade e autostrade e degli elementi strutturali che ne fanno parte (travi, pile, pulvini, appoggi, fondazioni ecc..), realizzati dal secolo scorso fino ad oggi, ha sempre maggiore bisogno di attenzioni e il bim è uno strumento capace di superare queste complessità.
FOR INTERNATIONAL STUDENTS:
This study, together with the internship experience, allowed to evaluate the Building Information Modelling (BIM) methodology applied to large infrastructural projects with a focus on viaducts.
This study found that the main advantages of BIM methodology are:
– Creation of parametric models for the management of existing viaducts useful for planning subsequent maintenance interventions.
– Subdivision of the models into construction phases for better management of the construction site and possible interferences.
– File export of models from different types of software to .ifc format to facilitate interoperability between the various design and disciplinary aspects.
The activities of this study focused on the advantages of BIM methodology applied to two main areas, namely inspection and project construction, while at the same time trying to provide ideas for further research and analysis in a sector in continuous development.
Inspection of infrastructures is a fundamental activity to learn about the state of the construction project. It concerns assessing the level of degradation of structures and materials, analysing and cataloguing the findings to plan any interventions and maintenance as required.
Inspections must be carried out rigorously and at regular intervals on all elements of each infrastructure such as piers, pulvinos, decks, abutments, bearings and seismic isolators.
This approach was applied to a construction project, in which two viaducts were modelled, Vapea I and Vapea II, located on the southbound A6 Turin-Savona motorway, in the municipality of Quiliano (SV).
These viaducts consist of three spans each approximately 20 meters long, with a deck composed of a latticework of beams and transoms.
Some deck elements have deteriorated surfaces with the presence of detachments and visible reinforcement bars. Furthermore, the edge beams are extremely degraded with visible reinforcements and corroded iron bars.
The viaduct assessments are the result of the review of the monitoring carried out over the years.
Considering the deteriorations found during the inspections, interventions are required on the abutments, piles and cleats, replacement of the deck and supports and joints.
After defining the modelling objectives according to the inspection approach, we proceeded to model the elements that make up the viaduct, illustrating the steps necessary for the completion of the project and the entry of the inspection data.
The second aim of this study concerns the benefits that the BIM can bring to an infrastructural project, in particular focusing on the Gravagna viaduct.
The construction work is located in Pontremoli in the province of Massa Carrara on the A15 motorway Cisa, Italy.
The static and seismic analyses carried out on the viaduct have shown deficiencies in various aspects of the structural elements that make up the deck and the substructures.
Based on the results obtained from the structural analyses relating to the state of the construction works, several interventions were identified. Firstly, interventions to be implemented and secondly, interventions aimed at strengthening the structural parts that were found inadequate both from a seismic and static perspective.
Given the size of the viaduct and the consequent cost of the intervention on the construction work, the viaduct was modelled using BIM methodology. The possibility of outlining the demolition phases of the work through the modelling of the viaduct was particularly important in this project, as it allowed to anticipate and resolve possible critical issues, as well as intervening promptly and with minimal effort, should the identified issues arise during implementation.
Another advantage in the use of BMI methodology is the possibility of information extraction and metal carpentry modelling. In this project, information extraction capabilities and metal carpentry were successfully used to calculate steel amount for each metal ashlar required by the construction company for organisational and construction site needs.
The great heritage of roads and highways and of their structural elements (such as beams, piles, pulvinus, supports, foundations, etc.), built from the last century until today, increasingly needs attention and the BIM is a tool capable of addressing all the complexities arising from such projects.