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ELEGANZA, INNOVAZIONE, RESILIENZA

Italferr, a seguito del tragico crollo del cosiddetto Ponte Morandi, avvenuto il 14 agosto 2018, ha acquisito l'incarico, dalla società consortile Pergenova, per lo sviluppo della progettazione esecutiva della nuova infrastruttura, partendo dall'idea architettonica dello studio “Renzo Piano Building Workshop”.

Le tempistiche ristrette per lo sviluppo del progetto, necessarie per conseguire il risultato di restituire alla città di Genova una viabilità fondamentale per l’equilibrio sociale ed economico, hanno determinato la necessità di affrontare il compito assegnato con modalità particolari in modo da assicurare una rapidità di azione e decisione fuori dall’ordinario. 

Il viadotto sul Polcevera rappresenta un punto fondamentale per le connessioni ed i trasporti di Genova, della Liguria e del sistema Italia, costituendo il tratto terminale dell’autostrada A10 limitato, lato Est, dallo svincolo con la A7 (Denominato Genova Ovest) e, lato Ovest, dagli imbocchi delle gallerie che conducono allo svincolo denominato Aeroporto.

Il progetto Esecutivo, realizzato iin tempi record, ha previsto la realizzazione della nuova infrastruttura sulla stessa giacitura del vecchio Ponte Morandi, con i necessari adeguamenti normativi alla sezione dell’impalcato e dei raggi di curvatura degli svincoli e delle immissioni.

 

Il ponte, basato sul progetto architettonico sviluppato dallo studio Renzo Piano, è dotato di pile in cemento armato di sezione ellittica, posizionate con un passo costante di 50 metri, ad eccezione di 3 campate, quella di attraversamento del torrente Polcevera e le due adiacenti, per le quali l’interasse passa a 100 metri. L’impalcato principale è costituito da una travata continua di lunghezza totale pari a 1067.17 m costituita da un totale di 19 campate.

A tale impalcato è strutturalmente connessa una rampa in acciaio-calcestruzzo di lunghezza complessiva pari a circa 109.91 m a 3 luci. Le pile sono in cemento armato, a sezione costante per l’intero sviluppo in altezza.

Il viadotto è dotato di un importante contenuto tecnologico al fine di valorizzare l’architettura dell’opera e la sua sostenibilità ambientale dal punto di vista energetico, di garantire elevata sicurezza alla circolazione stradale e la massima durabilità delle strutture e degli impianti stessi.

Nella fase di progettazione esecutiva, Italferr ha implementato il modello BIM del viadotto con l’obiettivo di garantire un elevato standard del progetto secondo determinati principi:

Applicare la metodologia BIM nei processi di coordinamento delle attività sfruttando le potenzialità di un ACDat (Ambiente di Condivisione Dati), capace di gestire il flusso dei dati interdisciplinari garantendone l’unicità e la tracciabilità, valido per progetti di tipo infrastrutturale.  
Definire gli ambiti e le procedure da adottare nel corso delle attività di progettazione per creare un Modello Federato dell’intera infrastruttura, estendendo l’attività di modellazione a tutte le discipline e integrando, ove possibile, contenuti progettuali mediante l’uso di hypermodels (disegni 2D, dati numerici, ecc.).  
Orientare e strutturare gli ambiti di lavoro definendo responsabilità, organizzazione e normativa di riferimento.  
Definire standard, template e criteri di base dei modelli da seguire per l’intera fase di progettazione, anche nell’ottica di un possibile utilizzo nelle successive fasi.  
Individuare le caratteristiche dei modelli nell’ottica di aggregazione in appositi strumenti informatici atti al controllo delle clash e verifiche parametriche (Model and Code Checking).  
Individuare le caratteristiche dei modelli nell’ottica di aggregazione in appositi strumenti di simulazione temporale (Modello 4D).  
Individuare le caratteristiche dei modelli nell’ottica di aggregazione in appositi strumenti informatici atti alla comunicazione con le diverse parti coinvolte nel processo (Modelli di Visualizzazione, Produzione di Output Visivi quali immagini e video, Reportistica).  
Produrre un modello informativo che possa costituire la base per le successive fasi di realizzazione ed esercizio e manutenzione dell’opera.  

Prima di procedere con le attività di modellazione, è stato redatto un Piano di Gestione Informativa (pGI) per stabilire fin da subito le modalità operative e i contenuti del modello informativo BIM del Viadotto. Successivamente, per favorire lo scambio di dati e di informazioni tra le diverse parti interessate, è stato predisposto un ambiente condiviso sul quale è stata organizzata una struttura di cartelle in cui ogni disciplina ha disposto del proprio spazio di lavoro.

La strutturazione dell’ambiente di lavoro condiviso del modello BIM del nuovo Ponte sul Polcevera è stata organizzata per prevedere l’assemblaggio di numerosi modelli provenienti dalle diverse specialistiche, tra i quali i principali sono:

Modello digitale del Terreno: modello triangolato ottenuto post-processando la nuvola di punti ottenuta mediante rilievo Lidar

Modello digitale del Tracciato: modello digitale dell’andamento plano-altimetrico del tracciato

Modello digitale della nuova viabilità: modello digitale del pacchetto stradale nonché degli elementi di segnaletica e dei dispositivi di sicurezza

Modello digitale delle Opere Civili: modello digitale delle strutture in acciaio e in calcestruzzo

Modello digitale degli Impianti Meccanici

Modello digitale degli Impianti Elettrici.

A seguito di una preliminare attività di rilievo attraverso voli aerei attrezzati con laser scanner è stato avviato un processo di scrematura e triangolazione della nuvola di punti così da poter ricostruire digitalmente il contesto in cui operare. Il modello digitale del solo terreno è stato poi arricchito con numerosi dettagli e informazioni attraverso la manipolazione e l’inserimento di shape file o di modelli tridimensionali appositamente predisposti. Per aumentare il dettaglio delle informazioni ricavabili dal modello digitale del terreno, il Digital Context così sviluppato è stato ulteriormente integrato con un draping delle ortofoto.

Unitamente al modello digitale del terreno, triangolando i dati provenienti dalle indagini di campo, è stata sviluppata la superficie tridimensionale del bed-rock utile per una verifica puntuale della profondità dei pali di fondazione del nuovo Viadotto.

L'attività di tracciamento è stata supportata da un sistema di “progettazione basata su criteri” che vincola le scelte progettuali nel rispetto di specifici standard normativi. Ciò che si ottiene è una polilinea 3D intelligente, dall’aspetto fortemente parametrico e capace di adattarsi alle repentine modifiche, completa delle informazioni relative i dati geometrici del tracciato.

Definito il percorso nello spazio è stata avviata un’attività di produzione della libreria di template parametrici, e cioè di sezioni tipo capaci di modificare la propria configurazione geometrica coerentemente con i vincoli imposti dal modello digitale del tracciato. La creazione dei template ha permesso di generare percorsi guida lungo i quali posizionare oggetti e componenti parametriche (es. guardrail, segnali, ecc..); analogamente la generazione di superfici ausiliarie ha garantito la corretta proiezione di elementi di segnaletica orizzontale lungo tutto il tracciato.

La generazione del solido stradale tridimensionale ha permesso di poter gestire sul medesimo ambiente software, e quindi con lo stesso formato, l'enorme mole di dati e informazioni che caratterizzano il modello della nuova viabilità. 

Considerando le tempistiche ristrette per la definizione del progetto è stato necessario impostare un modello in BIM strutturale (elementi in calcestruzzo e implacato metallico) capace di aggiornarsi rapidamente e coerentemente con le continue modifiche progettuali.

Il modello delle opere in calcestruzzo è stato sviluppato posizionando ciascuna componente in una specifica terna di coordinate dello spazio di modellazione letta in automatico attraverso la programmazione di script che favorissero l’interoperabilità tra ambienti software differenti. Con l’inserimento dei dati di input il processo ha generato differenti soluzioni delle strutture in calcestruzzo, sia in termini di posizionamento, sia in termini di configurazione geometrica.

Per quanto riguarda le strutture metalliche, dal punto di vista progettuale è stato necessario che i diaframmi dell’impalcato mutassero la loro geometria per sopperire alle variazioni di quota imposte dalla rotazione trasversale della piattaforma stradale. Oltre a gestire la rotazione trasversale dell'impalcato metallico, e di conseguenza la variazione geometrica di tutte le componenti metalliche che dipendono da essa, si è proceduto impostando dei parametri di forma che consentissero di far variare, assieme al tracciato, anche i raggi della tri-centrica che definiscono la forma della parte inferiore del viadotto a cui si è saldato il carter di rivestimento.

Tale risultato è stato ottenuto tramite una modellazione parametrica basata su componenti e sfruttando un processo di modellazione computazionale basata su lacci e nodi di codice; sono stati sviluppati degli script volti all’ottimizzazione e all’automatizzazione dei processi manuali che tradizionalmente avrebbero richiesto un grosso dispendio in termini di tempo. 

Definita la libreria delle componenti, attraverso gli script, è stata avviata la fase di assemblaggio del modello con la possibilità di gestirne dinamicamente il contenuto parametrico. Gli script sono collegati ad un foglio di calcolo contenente tutte le informazioni di base necessarie a definire il modello. Agendo puntualmente sulla singola cella è stato possibile aggiornare automaticamente il modello senza dover agire manualmente sulla modellazione. La produzione di elementi parametrici dalla spiccata versatilità ha permesso di ottenere un modello che fosse capace di recepire rapidamente eventuali modifiche e di aggiornarsi di conseguenza.

Una volta definite le geometrie e gli ingombri di ciascuna componente dell’impalcato è stato possibile fornire ai progettisti di impianti un supporto tridimensionale sul quale e verificare in maniera assai più accurata l’importante contenuto tecnologico di cui il viadotto è dotato.

Per esaltare la particolare valenza architettonica del viadotto, il progetto degli impianti elettrici e d’illuminazione è stato realizzato con apparecchiature non presenti a catalogo, bensì con prodotti speciali. Nel modello BIM è stato necessario creare ex-novo famiglie di prodotti speciali al fine di integrarli con le strutture, potendo così visualizzare l’aspetto, il colore e le caratteristiche tecniche. Alcuni esempi sono i corpi illuminanti scenografici sotto il bordo del viadotto la cui particolarità è quella di poter essere manutenuti dal camminamento di servizio, i corpi illuminanti stradali che hanno gli alimentatori e diagnostica alla base dei pali e non a bordo lampada e le aste di captazione delle scariche atmosferiche troncoconiche installate sui montanti delle barriere in vetro.

Il vantaggio di avere a disposizione un modello BIM, è stato quello di poter verificare la compatibilità tra i numerosi impianti delle diverse discipline tecnologiche e le opere civili, con particolare riferimento agli spazi ristretti, quali i passaggi in corrispondenza dei diaframmi di rinforzo dell’impalcato. Inoltre è stato possibile determinare in modo preciso la posizione delle apparecchiature, i relativi supporti e i pezzi speciali per l’ancoraggio alle strutture, con particolare riferimento ai profili non rettilinei. Si citano ad esempio i condotti sbarra elettrificati che alimentano gli utilizzatori elettrici all’interno dell’impalcato per i quali sono stati definiti gli esatti raggi di curvatura, i cambi di direzione e i giunti di dilatazione e i canali di diffusione dell’aria interna al cassone.  

Il modello BIM è stato anche di supporto alla verifica delle operazioni di manutenzione e di smontaggio, spostamento e rimontaggio degli impianti. Questa verifica ha riguardato principalmente le macchine di deumidificazione. Tramite tale verifica sono stati anche ottimizzati i passaggi interni al cassone e sono state definite le modalità di fornitura e di movimentazione delle macchine. Per minimizzare le aperture e le interferenze è stata scelta una tipologia di macchina che consentisse lo smontaggio dei ventilatori, nonché la progettazione di un sostegno mobile che permettesse lo spostamento della macchina utilizzando l’apposita via di corsa predisposta all’interno del cassone.

La capacità di coordinamento e controllo di dati e di geometrie tridimensionali ha permesso il chiaro ed univoco trasferimento delle informazioni a chi poi ha messo in opera la complessa struttura del viadotto. In quest’ottica l’attività di controllo delle clash e le verifiche parametriche condotte sul modello nelle differenti fasi di aggiornamento delle singole componenti, hanno conferito all’opera un valore aggiunto in termini di coerenza e di realizzabilità.

La federazione di numerosi modelli specialistici e delle informazioni che ciascuno porta con sé, ha permesso di ottenere un gemello digitale dell’opera popolato con le opere d’arte e gli impianti tecnologici, avendo così in un unico ambiente condiviso completo di tutte le sue parti. La completezza del modello federato si ottiene non solo attraverso una corretta e dettagliata modellazione tridimensionale, ma soprattutto inserendo e strutturando all’interno del modello stesso le “informazioni” come parametri di progetto e/o come collegamenti ipertestuali. 

La possibilità di connettere il modello BIM al programma lavori ha permesso di visualizzare dinamicamente l'evoluzione dell’opera nelle sue diverse fasi realizzative. 

L’obiettivo è stato quello di produrre un modello informativo che potesse costituire la base per le successive fasi di realizzazione ed esercizio, completo di tutte le informazioni utili all’organizzazione della manutenzione. Il raggiungimento di tale obiettivo ha consentito di mettere in esercizio un’infrastruttura in cui il modello BIM rappresenta l’elemento di congiunzione tra una prima fase, limitata temporalmente, di progettazione e di definizione dell’opera e le fasi successive sicuramente più rilevanti di esercizio e gestione.