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Studio dell’interoperabilità di Autodesk Revit con i principali software di calcolo strutturale

Articolo pubblicato su BIMportale il 25 Giugno 2021: https://www.bimportale.com/studio-dellinteroperabilita-autodesk-revit-principali-software-calcolo-strutturale/

Se l’introduzione del Building Information Modeling ha permesso di mettere i dati e le informazioni al centro del flusso di lavoro del processo costruttivo, estrema importanza è da attribuire anche alla correttezza e alla qualità della loro definizione. Con questa premessa, è quindi fondamentale che il flusso di lavoro utilizzato in fase di progettazione sia in linea con gli standard prefissati all’interno del team e che gli strumenti informatici utilizzati dai progettisti garantiscano il grado di interoperabilità necessaria affinché l’informazione venga trasmessa nel modo corretto.

Sulla base di queste tematiche, l’ing. Francesco Barbieri ha condotto una duplice ricerca per la presentazione della tesi “Gestione della Qualità dei Modelli BIM di Autodesk Revit e Studio dell’Interoperabilità con i Software di Calcolo Strutturale” per il Master di II Livello in BIM Management presso la Scuola Master “Fratelli Pesenti” del Politecnico di Milano, che gli è valsa la menzione nella categoria “Ricerca” dei BIM&Digital Awards 2020, i più importanti premi a livello nazionale su innovazione e trasformazione digitale del settore delle costruzioni.

La ricerca è divisa in due parti: la prima si occupa della gestione della qualità e del code-checking di un modello Autodesk Revit con l’ausilio di Dynamo, mentre la seconda riguarda lo studio dell’interoperabilità di Autodesk Revit con i principali software di calcolo strutturale.

Parte II: Studio dell’interoperabilità di Autodesk Revit con i principali software di calcolo strutturale

Ciascun modello basato sul Building Information Modeling è realizzato tramite una precisa piattaforma software e relativamente a una specifica disciplina. Ogni piattaforma ha le proprie peculiarità e gestisce la modellazione parametrica apparentemente in maniera simile ma in realtà intrinsecamente ben distinta. La garanzia di un neutrale ed efficiente trasferimento delle informazioni tra i soggetti coinvolti nel processo progettuale è reso possibile dall’utilizzo di dati in formato aperto, che preserva il know-how della modellazione e ne mantiene il contenuto informativo. L’Open BIM è un approccio universale per la collaborazione durante le fasi di progettazione, realizzazione e gestione degli edifici basato su standard e flussi di lavoro aperti, come previsto anche dalla norma UNI 11337.

Nel progetto di ricerca, al termine del controllo della correttezza e della qualità degli attributi del modello strutturale, è stata eseguita l’analisi agli elementi finiti del fabbricato, attraverso la creazione, l’ottimizzazione e la successiva esportazione del modello analitico da Autodesk Revit verso i principali software di calcolo disponibili in commercio, quali Autodesk Robot, CSPFea Midas, CSi Sap2000, Concrete Sismicad, 2SI Pro_Sap, Logical Soft Travilog e ACCA EdiLus.

La gestione della qualità del modello informativo e lo svolgimento di una procedura di code-checking ha garantito la presenza dei soli elementi essenziali ai fini dell’analisi strutturale, escludendo a priori sezioni o materiali ridondanti oppure non correttamente definiti.

Lo studio è stato anticipato da una attenta procedura di aggiustamento del modello analitico di Autodesk Revit, necessaria affinché il file successivamente utilizzato per il calcolo fosse corretto sia dal punto di vista più prettamente strutturale che da quello della definizione geometrica degli elementi finiti. Si è passati così dal modello fisico strutturale a quello analitico, passando per quello analitico ed arrivando a quello agli elementi finiti.

All’interno dei singoli programmi di calcolo sono stati implementati i soli casi di carico e le azioni sismiche, mentre tutti gli altri dati – come i vincoli, i collegamenti ed i materiali – sono stati definiti precedentemente nel software di authoring. I risultati numerici – in termini di reazioni, sollecitazioni e deformate – ottenuti dalla fase di calcolo hanno infine permesso di svolgere un controllo sulla coerenza dei dati inseriti nei diversi software.

Nello studio di interoperabilità sono stati presi in considerazione gli elementi parametrici utilizzati più comunemente nei modelli informativi e nella pratica progettuale (sia lineari che planari), i principali sistemi di vincolo e i casi di carico fondamentali.

Il processo ha permesso di verificare il grado e la qualità dello scambio di dati ed informazioni nel passaggio dal software di authoring a quelli di analisi strutturale, attraverso l’utilizzo di plug-in dedicati sviluppati direttamente dalle software house – oppure tramite l’importazione di file in formato di scambio libero IFC.

L’utilizzo di una così ampia gamma di software aveva lo scopo di confrontarne le specifiche caratteristiche tecniche e le differenti procedure di importazione, di gestione e di analisi dei modelli, evidenziandone pregi e difetti. Alcuni software si sono mostrati migliori per la semplicità di utilizzo, altri per il grado e le caratteristiche di interoperabilità, altri per la qualità dei risultati ottenuti.

Dai risultati di questo confronto è stato possibile compilare due tabelle, nelle quali sono state riportate in elenco le funzioni e le famiglie degli elementi parametrici considerati all’interno di Autodesk Revit ed il loro corrispondente grado di trasferimento con i programmi di calcolo utilizzati in fase di analisi.

I simboli riportati all’interno delle tabelle rappresentano il grado e la qualità di trasmissione dei dati del modello di calcolo generato con quelli definiti precedentemente all’interno di Autodesk Revit, considerando entrambe le direzioni di trasferimento, quando possibili.

SimboloDescrizione
< >Gli elementi sono trasferibili in entrambe le direzioni
> o <Gli elementi sono trasferibili in una sola direzione
XGli elementi non sono trasferibili
n.a.Gli elementi sono trasferibili ma i dati non sono accessibili
n.c.Gli elementi sono trasferibili ma i dati non sono completi
n.d.Gli elementi non sono stati testati
Tabella I: Simboli di trasferimento

Nelle due tabelle sono stati distinti i software che trasferiscono i dati da Autodesk Revit tramite l’utilizzo di un plug-in dedicato – come Autodesk Robot, CSPFea Mida Gen, CSi Sap2000 e Concrete Sismicad – e quelli che invece sfruttano l’importazione di un file in formato aperto IFC – come 2SI Pro_Sap, Logical Soft Travilog e ACCA EdiLus.

ElementsAutodesk®
Robot
CSPFea®
Midas Gen
CSi®
Sap2000
Concrete®
Sismicad
Linear
Structural Column< >< >< >< >
Beam< >< >< >< >
Brace< >< >< >< >
Curved Beam> n.a.< > n.c.n.d.
Beam SystemXXn.d.
TrussX< >< >
Section< >< >< >< >
Cable< >< >< >< >
Joistn.d.n.d.< > n.c.n.d.
Planar
Foundation Slab< >< >n.d.
Floor< >< >< >< >
Wall< >< >< >< >
Curved Wall> n.a.n.d.> n.c.n.d.
Wall Opening and Window> n.a.n.d.
Door> n.a.n.d.n.d.
Vertical or Shaft Opening> n.a.n.d.n.d.
Slab EdgeXn.d.n.d.n.d.
Boundary
Offsetn.d.>
Rigid LinkXX
Elastic LinkXX
Cross-Section Rotation< >n.d.n.d.
End Release< >X
Isolated Foundation SupportX< >
Point Boundary Condition< >< >
Line Boundary Condition< >
Area Boundary Condition< >
Wall FoundationX< >
Footingn.d.n.d.Xn.d.
Load
Load Nature< >><< >
Load Case< >< >< >
Load Combination< >< >< >
Point Load< >< >< >
Line Load< >< >< >
Area Load< >< >
Rebar
Area ReinforcementXn.d.n.d.n.d.
Path ReinforcementXn.d.n.d.n.d.
Structural Rebar< >n.d.n.d.n.d.
Revit Extensions Patternsn.d.n.d.n.d.
Revit Extensions Required Reinforcementn.d.n.d.n.d.
Other
Isotropic Material>< >< >< >
Orthotropic Material< >< >
Gridn.d.Xn.d.
Level< >< >
Tabella II: Interoperabilità di Autodesk Revit tramite plug-in
Elements2SI®
Pro_Sap
Logical Soft®
Travilog
ACCA®
EdiLus
Linear
Structural Column< >< >< > n.a.
Beam< >< >< > n.a.
Brace< >< >< > n.a.
Curved Beamn.d.n.d.n.d.
Beam Systemn.d.n.d.n.d.
Truss< > n.c.< >< > n.a.
Section< > n.c.< >< > n.a.
Cablen.d.n.d.n.d.
Joistn.d.n.d.n.d.
Planar
Foundation Slabn.d.n.d.n.d.
Floor< > n.c.< >< > n.a.
Wall< >X< > n.a.
Curved Walln.d.n.d.n.d.
Wall Opening and Windown.d.n.d.n.d.
Doorn.d.n.d.n.d.
Vertical or Shaft Openingn.d.n.d.n.d.
Slab Edgen.d.n.dn.d.
Boundary
OffsetXX< > n.a.
Rigid LinkXX< > n.a.
Elastic LinkXX< > n.a.
Cross-Section RotationXX< > n.a.
End ReleaseXX< > n.a.
Isolated Foundation SupportXXn.d.
Point Boundary ConditionXX< > n.a.
Line Boundary ConditionXX< > n.a.
Area Boundary ConditionXX< > n.a.
Wall FoundationXX< > n.a.
Footingn.d.n.d.n.d.
Load
Load Nature< >< >< > n.a.
Load Case< >< >< > n.a.
Load Combination< >< >< > n.a.
Point Load< >< >< > n.a.
Line Load< >< >< > n.a.
Area Load< >< >< > n.a.
Rebar
Area Reinforcementn.d.n.d.n.d.
Path Reinforcementn.d.n.d.n.d.
Structural Rebarn.d.n.d.n.d.
Revit Extensions Patternsn.d.n.d.n.d.
Revit Extensions Required Reinforcementn.d.n.d.n.d.
Other
Isotropic MaterialX< >< > n.a.
Orthotropic MaterialX< >< > n.a.
GridXX< > n.a.
Level< >< >< > n.a.
Tabella III: Interoperabilità di Autodesk Revit tramite IFC

Per la realizzazione delle particolari funzioni sono stati utilizzati alcuni nodi personalizzati appartenenti a
pacchetti esterni di tipo open source, scaricabili direttamente all’interno di Autodesk Dynamo, le cui versioni
degli aggiornamenti sono riportate di seguito.

Pacchetti installatiVersione
archi-lab.net2020.23.11
Bakery2019.5.8
bimorphNodes3.0.3
BumbleBee2020.2.1
Clockwork for Dynamo 2.x2.3.0
CORE0.1.2
Data-Shapes2019.2.42
LunchBox for Dynamo2018.8.8
Rhythm2020.2.13
Slingshot! for Dynamo2014.11.30
spring nodes203.2.0
SteamNodes1.2.4
WombatDynamo1.3.2
Tabella IV: Pacchetti installati in Dynamo