Modellazione 3D dettagliata di edifici: approccio, LOD avanzati e qualità del dato

Approfondimento tecnico sulla Modellazione 3D dettagliata di edifici: LOD, qualità del dato, BIM, interoperabilità e rendering professionale

Nel contesto BIM avanzato, la modellazione 3D BIM dettagliata di edifici, grazie all’utilizzo di opportuni software BIM, non coincide più con la semplice costruzione di un modello geometrico coerente, ma con la creazione di un sistema informativo strutturato, verificabile e interrogabile. Il modello 3D diventa un contenitore di dati tecnici, logiche costruttive, regole parametriche e relazioni spaziali che devono essere allineate agli obiettivi di progettazione, costruzione e gestione dell’opera.

In questo scenario, i concetti di LOD, LOI e qualità del dato assumono un ruolo centrale nella definizione dell’affidabilità del modello.

Modellare un edificio in 3D oggi: obiettivi e contesto

Nel settore delle costruzioni, la Modellazione 3D dettagliata di edifici è finalizzata a supportare quattro funzioni chiave: progettazione coordinata, analisi tecnica, pianificazione esecutiva e gestione dell’opera.
Il modello non è più un output grafico ma un database spaziale strutturato secondo logiche parametriche, in grado di alimentare computi, simulazioni energetiche, clash detection, programmazione 4D e controllo costi 5D.

Un modello realmente utile deve quindi essere:

coerente al livello geometrico ed informativo;
semanticamente strutturato;
allineato ai requisiti informativi del progetto (EIR).

Modello 3D come geometria, dati e visualizzazione

Ogni oggetto all’interno di una modellazione 3D dettagliata di edifici possiede tre livelli informativi:

1. Geometria parametrica
La forma non è una mesh libera, ma una geometria composta da entità definite e controllata da parametri (spessori, altezze, pendenze, allineamenti). Questo consente aggiornamenti automatici e coerenza tra viste, sezioni, computi, ecc.

2. Dati associati (LOI – Level of Information)
Ogni elemento deve contenere proprietà strutturate: materiali, stratigrafie, codici di classificazione, fasi, costi, prestazioni. Senza questi dati il modello non è BIM, ma solo una rappresentazione 3D con i dati geometrici.

3. Visualizzazione
La rappresentazione grafica è solo una conseguenza della qualità dei primi due livelli. Da un buon modello si generano automaticamente viste corrette, render coerenti e tavole esecutive ricche di informazioni e dettagli.

Livello di dettaglio e finalità del modello

Il LOD non è una scala grafica, ma una scala di affidabilità tecnica che esprime il grado di sviluppo del modello, in coerenza con i requisiti prefissati dalla committenza.

Un LOD 100 descrive volumi e ingombri, un LOD 300 descrive il progetto costruttivo, un LOD 400 descrive il sistema produttivo e di montaggio.

Per approfondire, leggi LOD e LOIN nel BIM: cosa sono e a cosa servono.

Esistono 4 scale di LOD, secondo la UNI 11337, una per ogni tipologia di intervento su:

nuova costruzione;
restauro;
infrastrutture;
cantiere.

Solitamente si parte da un livello simbolico, che corrisponde ad una rappresentazione 2D, ad un livello massimo di sviluppo che ha a che fare con la fase di manutenzione e gestione del bene in esame.

Scelta del software di modellazione 3D

Attualmente sono disponibili diversi software BIM sul mercato come Revit, Edificius, Archicad, ecc., progettati per la modellazione 3D BIM dettagliata e che garantiscono:

coerenza tra geometria e dati;
gestione di entità parametriche;
esportazione IFC coerente allo standard, per garantire un processo completamente open BIM.

Software mesh-based o NURBS (Blender, Rhino) sono utili per geometrie complesse, ma devono essere integrati in pipeline BIM tramite strumenti di conversione.

Preparazione dei dati di riferimento

Un modello accurato nasce da input controllati. Errori di rilievo o documentazione si amplificano nel modello BIM. È opportuno partire da dati condivisi e da processi strutturati già nelle fasi preliminari del progetto.

Elaborati tecnici e dati di base

I requisiti e le regole che guideranno la progettazione devono tener conto di una serie di informazioni di base condivise ed approvate dalla committenza, come definire:

dotazione hardware e software da utilizzare;
un unico sistema di riferimento geografico;
il sistema di riferimento altimetrico;
le unità di misura;
le entità da utilizzare;
il modello dati;
i LOD;
la versione dei file di lavoro e dei modelli in esportazione;
il workflow da seguire per coordinare la progettazione interdisciplinare;
le milestone da raggiungere;
le attività di coordinamento da seguire nelle varie fasi di lavoro;
ecc.

Immagini, rilievi e specifiche

Quando si tratta di modellazione di asset già esistenti, le nuvole di punti sono sicuramente la base di partenza più idonea per ancorare la geometria del modello alla realtà fisica. Questo è cruciale negli interventi sull’esistente: muri fuori piombo, solai deformati e irregolarità geometriche devono essere rappresentate coerentemente nel modello.

Modellazione base: volume e struttura dell’edificio

La creazione dei livelli, delle griglie strutturali e dei volumi principali definisce il sistema di riferimento dell’intero modello.
Se livelli e quote sono errati, l’intero modello MEP e strutturale risulterà disallineato.

In una Modellazione 3D dettagliata di edifici, questa fase deve già rispettare:

altezze interpiano reali;
corretto posizionamento delle entità nello spazio;
spessori dei pacchetti di chiusura;
quote finite di pavimento;
ecc.

Modellazione architettonica ad alto LOD

Quando si parla di livello di sviluppo dettagliato del modello, la rappresentazione include informazioni in merito al sistema costruttivo reale.

È un livello di approfondimento che permette di passare da una rappresentazione generica e definita a una più precisa.

Il LOD D, per la UNI 11337, descrive un oggetto digitale completo nelle sue caratteristiche fisiche e prestazionali:

geometria dettagliata (LOG): le forme, le dimensioni e l’ingombro sono specifici. Sono inclusi dettagli costruttivi, spessori reali, materiali e i componenti necessari per il montaggio;
informazioni alfanumeriche (LOI): include dati tecnici precisi come proprietà termiche, acustiche, meccaniche, certificazioni e schede tecniche dei materiali scelti;
identificazione dei componenti: gli elementi sono univocamente definiti, permettendo l’estrazione di computi metrici estimativi dettagliati e la pianificazione delle forniture;
interfaccia e posizionamento: sono definite le relazioni spaziali e le connessioni con altri oggetti del modello (es. attacchi impiantistici o giunti strutturali).

Mentre la normativa italiana usa lettere (da A a G), il LOD D è generalmente paragonato al LOD 350/400 degli standard americani AIA/BIMForum, dove l’elemento è modellato con dettagli sufficienti per il coordinamento tra diverse discipline e la fabbricazione.

Muri, solai e coperture a livello esecutivo

In Italia, il LOD E ha carattere di esecutività. Ogni entità rappresentata nel modello si riferisce ad uno specifico prodotto presente sul mercato.

Un muro a questo livello di sviluppo, non è una semplice superficie ma un assemblaggio di strati, giunti e discontinuità.
Isolanti, barriere al vapore, contropareti e disaccoppiamenti devono essere modellati perché influenzano:

le verifiche energetiche;
le interferenze impiantistiche;
i computi metrici.

Aperture, serramenti e componenti complessi

Finestre e facciate devono includere:

telai;
parti vetrate;
profondità di posa;
giunti.

Solo così la modellazione 3D dettagliata di edifici consente verifiche reali di ponti termici, ombreggiamenti e ingombri.

Materiali, texture e qualità visiva del modello

Ogni materiale deve avere parametri fisici associati. Le texture servono alla comunicazione, ma i valori di trasmittanza, massa e riflettanza servono alle simulazioni. Un materiale senza dati è solo un colore. La qualità visiva del modello può aprire nuovi scenari di presentazione del progetto e di competitività professionale. Si passa da un contenitore di informazioni ad una base pronta per generare render, visite virtuali del modello, rappresentazioni fotorealistiche realizzate anche con il supporto dell’AI. Tutto ciò rappresenta, inoltre, un efficace strumento di verifica delle scelte di progetto, nonché una modalità più efficace di comunicazione con il committente.

Coordinamento strutturale e impiantistico

Il vero valore del BIM è il coordinamento.
In un modello avanzato non si verificano solo travi contro tubazioni, ma:

spazi di manutenzione;
spazi di manovra;
raggi di curvatura;
spessori;
coerenza di tutte le informazioni.

In sintesi è possibile verificare interferenze e incoerenze e valutare, dunque, sia gli aspetti geometrici che informativi del modello. Questo riduce drasticamente gli errori e le varianti in fase di cantierizzazione dell’opera.

Illuminazione e rendering del modello 3D

Nella Modellazione 3D dettagliata di edifici, l’illuminazione non è solo una componente estetica ma anche un vero strumento di verifica prestazionale. L’uso di motori di rendering fisicamente accurati (PBR – Physically Based Rendering, ray tracing, path tracing), consente di simulare il comportamento reale della luce in funzione di materiali, geometria, orientamento dell’edificio, condizioni metereologiche e stagionali.

Un modello correttamente costruito permette di eseguire:

analisi di daylighting (Daylight Factor, UDI, sDA), utilizzando superfici, trasmittanze dei vetri e riflettanze reali;
simulazioni di ombreggiamento legate a frangisole, balconi, aggetti e contesto urbano;
valutazioni di abbagliamento, fondamentali negli edifici direzionali, scolastici e sanitari.

I motori di rendering  permettono non solo visualizzazioni fotorealistiche ma anche simulazioni parametriche dell’illuminazione in funzione dell’ora, della stagione, della posizione geografica e degli ingombri.

Esportazione, interoperabilità e condivisione

Il valore reale della modellazione 3D BIM dettagliata di edifici emerge quando il modello viene utilizzato fuori dall’ambiente in cui è stato creato. Questo richiede interoperabilità, cioè la capacità del modello di mantenere geometria, dati e relazioni anche quando viene trasferito tra software diversi.

Il formato IFC (Industry Foundation Classes) è lo standard centrale di questo processo. Un’esportazione IFC tecnicamente corretta deve garantire:

mantenimento delle classi (IfcWall, IfcSlab, IfcDoor, IfcSpace, ecc.);
conservazione delle stratigrafie e dei materiali;
trasferimento delle proprietà (Pset, parametri personalizzati, classificazioni);
coerenza spaziale (livelli, zone, spazi);
ecc.

In una modellazione 3D BIM dettagliata di edifici, prima dell’esportazione IFC è indispensabile eseguire controlli di qualità come:

verifica di oggetti non classificati,
controllo delle geometrie duplicate o aperte,
validazione dei Property Set.

Una volta esportato, il modello può essere utilizzato in:

software per eseguire verifiche di code cheking e model cheking;
piattaforme di project management e CDE;
strumenti di facility management e digital twin.

La condivisione tramite CDE (Common Data Environment) consente di gestire versioni, revisioni, responsabilità e flussi di approvazione, trasformando il modello BIM in un vero asset informativo per tutto il ciclo di vita dell’edificio, dalla progettazione alla gestione operativa.

FAQ

Che cos’è la modellazione 3D BIM dettagliata?

La modellazione 3D BIM dettagliata non è solo un modello geometrico, ma un sistema informativo strutturato, verificabile e interrogabile, contenente dati tecnici, logiche costruttive, regole parametriche e relazioni spaziali per progettazione, costruzione e gestione dell’opera.

Quali sono gli obiettivi principali della modellazione 3D BIM?

Gli obiettivi principali sono supportare progettazione coordinata, analisi tecnica, pianificazione esecutiva e gestione dell’opera, alimentando computi, simulazioni energetiche, clash detection, programmazione 4D e controllo costi 5D.

Quali sono i livelli informativi di un modello BIM?

Ogni oggetto ha tre livelli: geometria parametrica, dati associati (LOI – Level of Information) come materiali e prestazioni, e visualizzazione, che deriva dalla qualità dei primi due livelli.

Cos’è il LOD e come viene applicato?

Il LOD (Level of Development) indica l’affidabilità tecnica del modello. LOD 100 descrive volumi e ingombri, LOD 300 il progetto costruttivo, LOD 400 il sistema produttivo e di montaggio, in coerenza con i requisiti della committenza.

Quali software sono utilizzati per la modellazione 3D BIM?

Software come Revit, Edificius e Archicad garantiscono coerenza tra geometria e dati, gestione di entità parametriche ed esportazione IFC. Software mesh-based o NURBS come Blender e Rhino possono essere integrati tramite conversione nella pipeline BIM.

Come si modellano edifici esistenti?

Le nuvole di punti sono fondamentali per ancorare la geometria del modello alla realtà fisica, rappresentando muri fuori piombo, solai deformati e irregolarità geometriche in modo coerente nel modello BIM.

Come funziona il coordinamento strutturale e impiantistico nel BIM?

Il coordinamento BIM consente di verificare interferenze geometriche e informative tra travi, tubazioni, spazi di manutenzione, raggi di curvatura e spessori, riducendo errori e varianti in cantiere e garantendo coerenza tra le discipline.

Qual è il ruolo dell’illuminazione e del rendering nel modello 3D?

L’illuminazione è uno strumento di verifica prestazionale. Motori di rendering accurati permettono simulazioni di daylighting, ombreggiamenti e abbagliamenti, considerando materiali, geometria, orientamento, condizioni stagionali e meteorologiche, e generano visualizzazioni fotorealistiche e analisi parametriche.

 

 

 

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