Modelli SketchUp e IFC per il cantiere del nuovo Ospedale di Pisa

Come si usa SketchUp all’interno del cantiere dell’Azienda Ospedaliero Universitaria di Pisa per la realizzazione del nuovo Santa Chiara.

Ne parliamo con l’ingegnere strutturista Massimiliano Pratelli, esperto di SketchUp e realizzazione di modelli 3D di strutture in cemento armato e carpenteria metallica, nonché collaboratore dell’Unità Operativa “Progettazione” dell’Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana, diretta dall’ingegnere Stefano Colombini, che è anche il presidente della Commissione di Collaudo Tecnico Amministrativo in Corso d’Opera del cantiere del nuovo Ospedale di Pisa e che ringraziamo per la gentile concessione delle immagini.

Verifiche di cantiere con importazione di file IFC in SketchUp

Benvenuto Massimiliano, che ne diresti di cominciare col raccontarci chi sei, un po’ dei tuoi trascorsi e poi di cosa ti occupi all’interno del cantiere per il nuovo ospedale Santa Chiara di Pisa?

Brevemente potrei partire dicendo che ho 53 anni e fin dai tempi dell’università mi sono sempre interessato a software e hardware, assemblando Pc e tenendo corsi sui software più diffusi. Queste attività davano un senso pratico a una mia passione, mi pagavano in parte gli studi e si sono rivelati una buona base per il mio percorso professionale successivo.
Dopo la laurea in ingegneria a Pisa, ho collaborato per diversi anni con uno studio di Livorno (sis-ingegneria) dove ho conosciuto degli ottimi professionisti che ritengo essere stati per me dei mentori, dopodiché mi sono messo in proprio continuando a occuparmi di strutture, con una particolare predilezione per la carpenteria metallica.

Sono coinvolto da qualche anno nel cantiere per il nuovo Santa Chiara, prima come professionista esterno, occupandomi ad esempio della progettazione di una pensilina metallica, mentre recentemente ho assunto un ruolo più strutturato a supporto della Commissione di Collaudo Tecnico Amministrativo in Corso d’Opera, occupandomi di diversi aspetti del cantiere.

Per esempio, se è in previsione l’installazione di un macchinario nuovo per la TAC, mi preoccupo di valutare la portata del solaio dove sarà installato, eventualmente di prevederne il rinforzo, perché parliamo di un carico che può essere anche di 1000 kg/mq.

Dalle immagini dall’alto, sembra un cantiere molto ampio, considerando che c’è anche la parte universitaria. Immagino che diventerà un ospedale molto importante, hai qualche dato in merito?

Una volta terminato, credo che l’ospedale di Pisa potrebbe essere il più grande d’Italia ed è sicuramente uno dei più grandi cantieri ospedalieri sul territorio nazionale. Nonostante io lo frequenti da almeno un paio d’anni, quando ci penso in questi termini non nego che mi fa ancora una certa impressione. In ogni caso dal punto di vista professionale è davvero molto interessante lavorare per un progetto di tali dimensioni e importanza.

Dal punto di vista degli elaborati, tra progetti e varianti c’è davvero tanto materiale da tenere sotto controllo a livello di collaudo in corso d’opera. Io al momento sto gestendo circa 5 mila file solo di progetti strutturali, quando entreranno in gioco gli apparati impiantistici mi aspetto che il numero possa tranquillamente triplicare.
È fondamentale avere il polso della situazione e destreggiarsi tra tutti questi elaborati per poter far bene le visite in cantiere e i relativi verbali, notare le non conformità, discuterne con l’impresa appaltatrice ed evitare le criticità.
Ecco che la mia esperienza passata nella gestione di database mi è tornata buona anche per strutturare l’organizzazione interna in un ambito di così ampia complessità.

L'incontro con SketchUp e la sua adozione per l'ospedale di Pisa

È inutile che mi nasconda dietro a un dito, so che sei un esperto di SketchUp, soprattutto di strutture, ma vorrei chiederti quando, nella tua carriera professionale, sei venuto in contatto per la prima volta con questo programma e com’è andata? Hai avuto un approccio progressivo e ponderato o è stato più un colpo di fulmine?

Il primo incontro con SketchUp è avvenuto ormai qualche anno fa, doveva essere il 2015 o 16, l’ho visto usare da un amico architetto, si trattava della versione Make che al tempo mi pare fosse gratuita. Dopodiché credo di aver acquistato la mia prima licenza nel 2017.
Quello che mi ha colpito subito è stata la resa grafica e l’intuitività di comandi e interfaccia utente. Con pochi strumenti molto duttili riuscivo a fare praticamente tutto quel che mi serviva e muoversi nello spazio era davvero facile. In più, a me che è sempre piaciuto disegnare, gli Stili sono andati subito a genio, perché permettono di personalizzare con semplicità la resa grafica degli elaborati e questa è una cosa alla quale cerco sempre di dedicare attenzione.

Diciamo che mi sono innamorato subito, nonostante qualche difficoltà iniziale. Quando per imparare qualcosa devi prima disabituarti a qualcos’altro, bisogna sempre mettere in conto un po’ di tempo in più, si tratta di un cambiamento nel proprio modo di fare le cose e i cambiamenti, se sono veri, almeno un po’ dolorosi devono esserlo per forza.

Poi, più in la col tempo e l’esperienza, mi sono reso conto che SketchUp è pure personalizzabile in modo incredibile, mi riferisco alle moltissime Estensioni disponibili che lo possono trasformare in uno strumento adatto agli usi più disparati e specialistici. Alla fine devo dire che la facilità e l’intuitività intrinseche in SketchUp mi hanno ammaliato subito.

Quando hai deciso di utilizzarlo per gli incarichi che hai avuto e hai tutt’ora nel cantiere per il nuovo Santa Chiara? Ti va di raccontarci, nei termini più pratici possibili, come lo usate per le vostre attività legate al collaudo in corso d’opera?

L’Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana ha comprato inizialmente una licenza, perché volevamo procedere per gradi e dovevamo valutare e acquistare una serie di software (anche per il computo e altre cose). In più ci siamo posti fin da subito il problema della formazione interna e qui Tecnobit ci ha aiutato parecchio fornendoci delle licenze temporanee per fare un breve corso interno che ho tenuto ai miei colleghi. Quindi l’idea è stata quella di mettere in moto l’organizzazione del lavoro e vedere man mano che si procedeva, quali strumenti ci servivano e in che quantità.
Sta di fatto che al momento SketchUp lo utilizzo principalmente io, perché presso gli altri colleghi impegnati su altri fronti ancora non ha attecchito a sufficienza.

Usare SketchUp nella gestione del cantiere e del gemello digitale

Mi vien da pensare che riceviate dalle varie ditte coinvolte negli appalti degli elaborati tecnici in diversi formati, come gestite la cosa?

Un aspetto per il quale utilizzo davvero tanto SketchUp è la carpenteria metallica e parlo di qualcosa come 3500 tonnellate di acciaio per le strutture di copertura, gli ambienti dedicati agli impianti, le scale, l’edificio d’ingresso.
In buona parte si tratta di progetti prodotti da Fincantieri, che usa Tekla, che è anch’esso un prodotto Trimble. I tecnici di Fincantieri ci hanno dato accesso al loro Trimble Connect e quindi in cloud abbiamo a disposizione i loro modelli fatti con Tekla, li scarichiamo in formato IFC e li apriamo con SketchUp. A livello operativo, non ho trovato nessun intoppo.
Penso che useremo a breve un sistema simile anche per interfacciarci con Revit, oppure proveremo a far ricorso al nuovo Revit Importer di SketchUp Studio.

Concludendo possiamo dire che la prima adozione di SketchUp l’ho suggerita io, al momento ci lavoro principalmente io, ci lavoro tanto e le cose vanno molto bene, sia nella produzione di elaborati strutturali 3D, che nella collaborazione tramite il formato IFC. Buona parte dei miei colleghi si dedicano invece ai file DWG bidimensionali.
Spero comunque che SketchUp prenda ancora più piede all’interno del gruppo di lavoro, perché penso sarà molto utile nello sviluppo dei progetti che sono in programma.

Nell’immagine mostro un esempio concreto di come SketchUp mi aiuta nella pratica quotidiana nel cantiere del Santa Chiara.

Si tratta di una trave in cemento armato alta 60 cm con un’armatura davvero notevole (è quella con tanti ferri verdi all’intradosso) che ho modellato con SketchUp sfruttando anche dei Componenti dinamici che mi ero preparato in precedenza. La domanda che ci eravamo posti guardando i disegni esecutivi 2D delle armature riguardava l’effettiva fattibilità in cantiere della gabbia dell’armatura.
Ossia: siamo sicuri che tutti questi ferri si riescano davvero ad assemblare e si riesca poi a fare il getto? Perché ci sono dei punti dove sembra che a fatica ci passi un dito.
Allora ho realizzato il gemello digitale della struttura per evitare di trovarsi poi in cantiere a dover “scegliere di quale barra d’acciaio fare a meno”, perché non si riesce a farcela stare. La verifica con il modello 3D non ha evidenziato grossi problemi, però bisogna anche dire che i carpentieri che hanno messo in opera questa armatura sono stati davvero molto bravi e non è stato affatto facile.
Tutto ciò per dire dell’importanza che può avere anche la simulazione dell’assemblaggio per stare più tranquilli in cantiere, per sapere che la cosa è davvero fattibile e non ci saranno sorprese.

A proposito di digital twin, che è una parola che sento usare abbastanza spesso in ambito BIM, in questo caso non mi interessavano le informazioni che caratterizzano il BIM, avevo bisogno di un disegno illustrativo, uno schema di montaggio, ma molto fedele alla realtà, con un livello di dettaglio adatto anche a poter verificare le fasi di assemblaggio: fase 1 i ferri verdi, 2 infilo le staffe bianche, ecc.

Colgo l’occasione anche per illustrare un aspetto grafico di SketchUp che a me torna sempre buono: il disegno marcato, le linee nere sui bordi che fanno leggere chiaramente anche gli elementi vicini o adiacenti, senza che in qualche modo si fondano, complice lo stesso materiale / colore. In questi casi torna molto utile, perché le eventuali interferenze a gabbia montata apparirebbero evidenti.

Modelli 3D di SketchUp per studiare il cantiere

In effetti mi vien da pensare che il modello BIM da dove è derivata questa struttura poteva non contenere le armature e successivamente il calcolo e gli esecutivi possono essere stati prodotti solo in 2D, ma avere a disposizione il gemello digitale del montaggio dei ferri in casi così complessi può fare la differenza. Il tuo modello mi ricorda quelli per la clash detection degli impianti HVAC, è molto dettagliato. In quali altri modi vi è stato utile SketchUp?

Qui mostro l’edificio 35, che è destinato a centro prelievi, è il manufatto più piccolo del complesso. Mi serve a illustrare un altro aspetto per me molto importante, ossia come usare la modellazione agile di SketchUp per studiare un cantiere complesso di questo tipo e riuscire a muoversi al suo interno con la necessaria cognizione dei diversi corpi di fabbrica, le relative strutture e le loro peculiarità.

Sfruttando l’agilità di SketchUp e la mia dimestichezza acquisita negli anni, mentre guardavo le tavole del progetto, rimodellavo quel che ci serviva, in un tempo plausibile con quello dello studio, che non è un’occhiata ai disegni e via.

Il tutto secondo il mio schema mentale, quello che utilizzo sempre e che ho ripreso dal libro di Michael Brightman The SketchUp Workflow for Architecture. In pratica il progetto è come una matrioska in cui si annidano Gruppi e Componenti con Layer assegnati per strutturare l’organizzazione anche di modelli complessi.
Facendo mio questo schema generale e adattandolo alle strutture, uso il blu per l’acciaio, il grigio per il cemento armato, l’arancio per i laterizi, ecc., poi definisco un gruppo di Layer per i pilastri, uno per le travi, uno per i muri e così via. All’interno del gruppo dei muri posso avere dei Componenti che mi definiscono determinate geometrie e il tutto viene annidato per sottoinsiemi, così si riescono a gestire modelli complessi con relativa semplicità.

Ma se la complessità cresce ancora, si possono definire in file separati diversi modelli con i loro LayOut, che poi diventano Componenti di un file master che contiene tutte le parti satelliti che potrebbero essere le parti in acciaio, quelle in cemento, quelle in muratura, ognuna con impostazioni di impaginazione proprie. Mi sembra un buon metodo.

Importare un progetto 3D in formato IFC nel modello SketchUp

Abbiamo parlato dell’importazione in modelli 3D fatti con SketchUp di file in formato IFC derivati da Tekla, hai qualche esempio di cui raccontarci più nel dettaglio.

Sì, ti posso accontentare con l’immagine che segue, in cui la parte in rosso è un modello sviluppato in Tekla e importato tramite file IFC nel modello 3D di SketchUp fatto da me, con gli elementi prefabbricati in cemento armato precompresso.

Ho ricostruito tutti i pilastri (devono essere circa 400) dai disegni del prefabbricatore, ognuno con le sue mensole e i vari dettagli – sempre con il mio metodo, per qualificare le diverse mensole – e lo stesso per i solai Spiroll. Sono tutti pezzi pronti che arrivano in cantiere su camion e con la gru vanno assemblati.

Per quanto riguarda il modello IFC, se avessi modellato tutto con SketchUp sarebbe stato più leggero, mentre questo è ricco di dettagli e anche sulla stessa superficie piana ci sono molti poligoni, come se fosse una mesh più complessa. Tuttavia l’importante in questo caso è che il modello sia corretto e si inserisca alla perfezione nel contesto.
Quando si importano modelli 3D da altre fonti, è abbastanza normale che ci siano tanti poligoni, per semplificare queste mesh uso l’Estensione Skinp di Mind Sight Studio, che per passaggi successivi semplifica i poligoni e alleggerisce il modello, ma in questo caso non mi era necessario. Uso parecchio anche Profile Builder e BoolTools dello stesso produttore, non sono gratuiti, ma secondo me valgono il loro prezzo.

Nei pilastri ho modellato anche le boccole per l’ancoraggio delle travi, i chiodi di sospensione, sempre per vedere se tutto tornava, fare mia la nomenclatura del progetto, capirlo a fondo, evidenziare possibili criticità e anche testare con metodo SketchUp in questo tipo progettazione.
Non vorrei sembrare ripetitivo: lo strumento (in questo caso SketchUp) può essere buono finché si vuole, ma serve anche metodo per ottenere risultati che permettano di gestire la complessità di progetti di questa portata. Il tempo speso in questi modelli di studio non è stato speso male, perché si è trasformato in competenza sul cantiere. Lo si vede nella prossima immagine.

I 4 piccoli cilindri azzurri in basso a sinistra sono i ferri che escono dal pilastro e vanno a bloccare la trave, a ben vedere non mi sono venuti proprio al centro del foro, non combaciavano come avrebbero dovuto, poteva essere una criticità. Quindi l’ho segnalato al produttore, che in questo caso specifico aveva già prodotto una revisione del progetto che noi non avevamo ancora visto, quindi il problema era stato già risolto.
A mio avviso, quando si lavora per un organismo di controllo, fa parte del mestiere cercare le criticità, porsi un dubbio in più, essere pignoli, confrontarsi una volta in più con la Direzione Lavori o i produttori, perché se con 100 dubbi eviti anche un solo problema in cantiere, in termini di tempo e costi già ci si guadagna. E con questo sistema i problemi si possono notare con più facilità.

Infine posso mostrare un modello ben dettagliato, importato in SketchUp da Tekla via IFC. Si tratta di carpenteria metallica e come si vede, non manca nulla, è perfetto, anche perché questo è un tipo di progettazione in cui si lavora già al millimetro, quindi è più difficile che emergano incongruenze.