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INTEROPERABILITA’ E STANDARD IFC
Adriano Castagnone
S.T.A. DATA srl
Software house fondata nel 1983
Software per il calcolo strutturale (Axis VM – 3Muri)
Dal 2007 inizio collaborazione con IAI Capitolo It.
Socio fondatore di AIST – Associazione Italiana Software Tecnico
www.stadata.com
2
Indice 1. L’interoperabilità 2. L’anatomia di un software BIM 3. I file IFC: struttura e potenzialità 4. La compatibilità dei software BIM
riguardo ai file IFC 5. Le problematiche per il software
strutturale 6. Esempi di applicazioni
3
L’interoperabilità
4
(Fotografia di Ian Adams.)
Un esempio storico di collaborazione nella costruzione. Innalzamento di un fienile Amish in Ohio.
5
Interoperabilità (punto di vista sociale) Abilità a operare e collaborare
La metodologia BIM fa parte di un processo più ampio di digitalizzazione del settore dell’edilizia
Punto di vista informatico: Capacità di scambiare dati in modo efficiente tra programmi
7
La richiesta di interoperabilità è condizionata dal livello di maturità circa l’uso del BIM
PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling
8
Uso del computer con il CAD per creare disegni in modo tradizionale
Livello 0: no interoperabilità
PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling
9
Modelli 2d e 3d non coordinati – trasmissione file DXF, DWG, PDF, ecc.
Livello 1: interoperabilità minima
PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling
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Livello 2: interoperabilità necessaria Uso del BIM con modelli separati, integrabili - Dati in ambiente comune (Common Data Environment)
PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling
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ARCHITETTONICO
STRUTTURALE
IMPIANTI
COMPUTO
CDE
Livello 2: interoperabilità necessaria
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Livello 3: interoperabilità essenziale Progetto totalmente integrato con dati comuni condivisi contemporaneamente
PAS 1192-2:2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling
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BIM SERVER
ARCHITETTONICO
STRUTTURALE IMPIANTI
COMPUTO
PROJECT MANAG.
MANUTENZIONE
Livello 3: interoperabilità essenziale
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WEB BIM
SERVER
ARCHITETTONICO
STRUTTURALE IMPIANTI
COMPUTO
PROJECT MANAG.
MANUTENZIONE
Livello 3: interoperabilità essenziale
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Anatomia del software BIM
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Progetto tradizionale: dal disegno… Documentazione del progetto attraverso il disegno manuale o con CAD di piante e sezioni (G. Monge)
1 2
18
OGGETTI PARAMETRICI (+ DATI )
Progettazione con logica BIM: …al modello 1. Costruzione del modello virtuale con oggetti parametrici
1
2 3
4
Anatomia del software BIM
Pilastro (30, 30, 300) Codice univoco Cls R 25/30 Fornitore:…. Getto iniziato il … Manutenzione…
BIM BIM Building Information Model
CAD GIM Geometric Information Model
0,0,0 30,0,0
30,30,0
0,0,300 30,0,300
30,30,300
Linea 0,0,0 30,0,0 Linea 30,0,0 30,30,0 Linea 0,0,0 0,0,300 … Layer…
Libreria
0,30,300
A= 30 B= 30 H= 300
A B
H MOTORE
PARAMETRICO PER LA
GESTIONE DEGLI OGGETTI
20
ARCHICAD ® AXIS VM ®
ALLPLAN ® REVIT ®
DBMS
DBMS DBMS
Interoperabilità dei dati I software di authoring hanno caratteristiche differenti tra loro e database proprietari
MOTORE PARAMETRICO
MOTORE PARAMETRICO
MOTORE PARAMETRICO
MOTORE PARAMETRICO
DBMS FAMIGLIE DI
OGGETTI PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
FAMIGLIE DI OGGETTI
PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
FAMIGLIE DI OGGETTI
PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
FAMIGLIE DI OGGETTI
PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
22
DBMS DBMS
DBMS DBMS
Interoperabilità dei dati La soluzione è l’uso di un formato neutro (IFC)
AXIS VM ® ARCHICAD ®
ALLPLAN ® REVIT ® 23
IFC
I file IFC: struttura e potenzialità
24
http://www.buildingsmart.org
IFC: Industry Foundation Classes data model
25
1995: nasce IAI - Internantional Alliance for Interoperability (oggi Buildingsmart)
IFC: Industry Foundation Classes data model
CERTIFICATO ISO 16739:2013 26
Entità: es. IfcWall 1. Entità dati generali 2. Entità oggetti 3. Entità prodotti 4. Entità elementi 5. Entità elementi di
costruzione 6. Entità muro 7. Dati della entità muro 6
5
4
3
2
1
7
Da teoria degli oggetti* Linguaggio STEP • Modularità • Ereditarietà • Incapsulamento, ecc.
IFC: Industry Foundation Classes data model
* G. Booch - Object-Oriented Analysis and Design with Applications
IFC è uno standard in grado di trasferire informazioni relative a:
1. Geometrie (oggetti 3d in vari formati)
2. Relazioni (collegamento tra gli oggetti, es. finestra inserita in una parete)
3. Proprietà (materiali, prezzo, ecc.)
4. Metadati (es. dati relativi allo stato del progetto: approvato, in esecuzione, ecc.)
IFC: Industry Foundation Classes data model
IFC 2x4 comprende 800 entità, 358 proprietà e 121 tipi di dati!
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Le potenzialità e le criticità dello standard IFC
29
IFC: Industry Foundation Classes data model
IFC è estremamente ridondante Vantaggi: consente un ampio numero di opzioni Svantaggi: lo stesso oggetto può essere definito con comandi diversi, con difficoltà di comunicazione dei dati IFC è fortemente astratto Vantaggi: il campo applicativo è molto esteso Svantaggi: consente diverse interpretazioni tutte valide IFC non copre tutte le problematiche Ad esempio: non sono considerate le tolleranze IFC è in fase di evoluzione Il software deve essere aggiornato per tenere conto delle variazioni tra release dello standard IFC
La compatibilità dei software BIM riguardo ai file IFC
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Creazione file IFC
FILE IFC
Modello BIM software A
MOTORE PARAMETRICO
FAMIGLIE DI OGGETTI
PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
MOTORE PARAMETRICO Modello BIM
software B
Esportazione
Importazione
FAMIGLIE DI OGGETTI
PARAMETRICI (GEOMETRIA +
DATI)
IFC: Industry Foundation Classes data model
Pur essendo un formato standard, l’uso non è standard! I software BIM sono «IFC compliant» a diversi gradi e livelli (spesso si ha perdita di dati nei passaggi)
35
IFC: Industry Foundation Classes data model
Per applicazioni particolari è possibile (e conveniente) sviluppare software «ad hoc» che sfrutta tutte le potenzialità di IFC
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Le problematiche per il software strutturale
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2°: modello geometrico strutturale
3°: modello di calcolo - FEM
1°: modello architettonico
Modello architettonico e modelli strutturali
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Ipotesi di flusso operativo
1
2 3
4 1
2 3
4
A) B)
C) 1
2 3
4
Modello architettonico e modelli strutturali
39
40
MODELLO ARCHITET.
41
MODELLO ARCHITET.
42
MODELLO ARCHITET.
MODELLO ARCHITET.
Caratteristiche del calcolo FEM:
modello geometrico modello di calcolo - FEM
43
44
Gli elementi strutturali sono introdotti con segmenti che indicano assi e piani medi degli elementi stessi Il calcolo FEM richiede che ci siano NODI COMUNI attraverso i quali si realizza la continuità strutturale
Caratteristiche del calcolo FEM
Nel passaggio IFC architettonico modello FEM occorre adattare geometrie alla logica FEM
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Il collegamento tra solaio e pareti trasmette solo alcune sollecitazioni e simula il carico non centrato rispetto all’asse della parete verticale
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INPUT MODELLO FEM
INPUT FILI FISSI
SOLUZIONE MODELLO
VERIFICHE ELEMENTI
SEZIONI INVARIATE?
SI
FINE
ADEGUAMENTO MODELLO
NO
La gestione dei fili fissi per l’adeguamento automatico del modello al variare delle sezioni
47
• Il passaggio diretto non è possibile, sono necessarie operazioni di adattamento tra i modelli
• Molte operazioni sono automatizzabili • E’ comunque necessario un controllo finale
Considerazioni circa uso IFC da modello architettonico a strutturale
48
49
Il software FEM per il BIM strutturale 1. Input ad oggetti (travi, pilastri, solai, …) 2. Collegamento con BIM architettonici 3. Modulo IFC avanzato per input/output 4. Integrazione modello di calcolo e geometrico 5. Elaborazione modello 3d e tavole 2d 6. Calcolo e disegno 3d armature 7. Computo dei materiali
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Il software FEM per il BIM strutturale
1. Input ad oggetti parametrici (travi, pilastri, solai, muri, …)
1. Collegamento con BIM architettonici
COLLEGAMENTO DIRETTO
IMPORT/EXPORT IFC
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Il software FEM per il BIM strutturale
ARCHICAD ®
ALLPLAN ®
REVIT ® X X X X
INTEROPERABILITA’
2. Collegamento con BIM architettonici
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Il software FEM per il BIM strutturale
2. Collegamento con BIM architettonici Plug-in per Revit® per creazione automatica modello
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Il software FEM per il BIM strutturale
3. Modulo IFC avanzato per input
Filtro di oggetti Parametri di input
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Il software FEM per il BIM strutturale
3. Modulo IFC avanzato per input Funzioni per gestione oggetti da modello architettonico
Parametri degli oggetti strutturali
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Il software FEM per il BIM strutturale
3. Modulo IFC avanzato per output
Parametri degli oggetti per creazione file IFC
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Il software FEM per il BIM strutturale
4. Integrazione modello di calcolo e geometrico Per mantenere la coerenza tra modello geometrico strutturale e modello di calcolo FEM occorre gestire i fili fissi: al variare delle sezioni varia la posizione dell’asse degli elementi (es. pilastri)
modello geometrico modello di calcolo - FEM
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Il software FEM per il BIM strutturale
4. Integrazione modello di calcolo e geometrico Per mantenere la coerenza tra modello geometrico strutturale e modello di calcolo FEM occorre gestire i fili fissi: al variare delle sezioni varia la posizione dell’asse degli elementi (es. pilastri)
Filo esterno solaio
TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTI Il collegamento tra gli elementi trasmette solo alcune sollecitazioni
E’ necessario mantenere la coerenza tra modello geometrico e modello di calcolo - FEM
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Il software FEM per il BIM strutturale
4. Integrazione modello di calcolo e geometrico
TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTI Collegamento tra gli elementi per trasmettere solo le sollecitazioni desiderate e mantenere le geometrie
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Il software FEM per il BIM strutturale
4. Integrazione modello di calcolo e geometrico
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Il software FEM per il BIM strutturale
5. Elaborazione modello 3d e tavole 2d
Creazione automatica della sezione verticale
A
A
Sez. A-A
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Il software FEM per il BIM strutturale
5. Elaborazione modello 3d e tavole 2d
Creazione automatica della pianta
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Il software FEM per il BIM strutturale
5. Elaborazione modello 3d e tavole 2d
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Il software FEM per il BIM strutturale
6. Calcolo e disegno 3d armature Verifica di travi, pilastri, setti, plinti e travi di fondazione e disegno delle armature
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Il software FEM per il BIM strutturale
6. Calcolo e disegno 3d armature Verifica di travi, pilastri, setti, plinti e travi di fondazione e disegno delle armature
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Il software FEM per il BIM strutturale
7. Computo dei materiali
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Il software per le murature BIM
1
2
3
1. Modello BIM IFC
2. Pianta ricavata da IFC
3. Geometrie e spessori in 3Muri
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Il software per le murature BIM Passaggio dal modello strutturale al modello architettonico – esportazione oggetti
1 2
1. Modello 3Muri IFC
2. Modello BIM
Esempi ed applicazioni
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Modello BIM architettonico
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Modello BIM architettonico
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Lettura file IFC architettonico
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Modello FEM – input carichi
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Definizione fili fissi su modello FEM
73