Il Bim a Parigi: progetto Sous Station Voltaire

Il bando “Reinventer.Paris”, pubblicato dalla Città di Parigi nel 2015 promuove la riqualificazione dell’edificio della sottostazione elettrica Parmentier, una delle 36 sottostazioni della capitale, costruite tra il 1900 e la seconda guerra mondiale.

Il tema proposto dal bando di Parigi consiste nella realizzazione di un nuovo cinema, composto da più sale pubbliche e aperte al quartiere e di un’attività di ristorazione/catering.

L’edificio si colloca in un denso contesto urbano, nel cuore dell’undicesimo arrondissement di Parigi, al numero 14 di avenue Parmentier e presenta un fronte su strada lungo circa 19 m e alto 18 m, caratterizzato da una facciata scandita da tre grandi archi con struttura portante metallica e chiusure in ferro e vetro, rappresentativa dell’architettura industriale del primo Novecento e, di conseguenza, protetta dal Piano Urbano Locale.

Il progetto presentato in questo articolo è una delle risposte al bando ed è particolarmente interessante per le analisi che il gruppo di lavoro ha svolto nella fase di progettazione, integrando l’architettura con l’edificio storico e con le problematiche relative alla gestione della sicurezza del cantiere.

Il bando chiedeva di inserire, all’interno del volume dell’ex Sous Station Voltaire (SSV) di Parigi, più sale cinematografiche.

La soluzione proposta privilegia l’inserimento di un numero maggiore di sale a fronte di una corrispettiva riduzione dimensionale delle stesse e fa capo alla concezione che del cinema si ha a Parigi.

Quest’ultimo è infatti inteso come luogo di intrattenimento a scala contenuta, in cui poter trascorrere qualche ora del proprio tempo libero per vedere le novità, i classici, film per bambini, cortometraggi o documentari, la maggior parte dei quali proposti in versione originale e sottotitolata. Basti pensare che ogni settimana a Parigi vengono proposti circa 500 film nelle 374 sale della città.

L’ampio portale ad arco a due battenti costituisce l’unico punto di accesso alla struttura: l’ingresso principale è posto pertanto a piano terra, dove è stata collocata una libreria aperta, dotata di sedute e angoli per il relax con caffetteria. I due ascensori centrali portano ai piani superiori, dove sono collocate le sale proiezioni e l’area destinata all’intrattenimento per bambini.

Al terzo piano è presente una sala per esposizioni temporanee e il ristorante, che, nei mesi estivi, avrà la possibilità di sfruttare la copertura piana attrezzata. Una grande scalinata posta sul lato sud collega i vari piani dell’edificio.

Il piano interrato è stato lasciato libero su espressa richiesta del comune di Parigi in quanto vi si trovano impianti per la distribuzione di energia elettrica pubblica a oggi utilizzati dalla società ERDF “Electricité Réseau Distribution France”.

 

Il processo Bim a Parigi

La proposta progettuale è stata definita a seguito di un processo di modifica e validazione grazie all’uso del Bim e delle simulazioni 4D per le analisi di cantierizzazione degli interventi e della progettazione della sicurezza, in relazione alla programmazione e alle lavorazioni previste.
Uno dei vincoli progettuali era il mantenimento della struttura originaria e la conservazione degli elementi che connotano fortemente l’architettura dell’edificio: la facciata di ingresso e i due grandi lucernari centrali.

Conseguenza diretta di tale scelta è quindi l’inserimento di una nuova struttura indipendente da quella esistente, ma che fosse contenuta all’interno del volume attuale. Un intervento di sopraelevazione si sarebbe infatti scontrato con l’intento progettuale di mantenere quanto più possibile fede al disegno architettonico originario. Gli interventi previsti dal progetto sono stati suddivisi in tre fasi principali: elementi da demolire, nuove costruzioni e finiture.

La prima fase di modellazione è stata la ricostruzione tridimensionale dello stato di fatto dell’edificio. Successivamente, all’interno del modello, è stata sviluppata la proposta architettonica e il modello strutturale di progetto.

Trattandosi di un intervento da eseguire all’interno di un volume costruito, dove le aree di lavoro sono limitate, lo studio della cantierizzazione è stato orientato a una analisi programmatica di dettaglio dei fabbisogni in termini di superfici di lavoro disponibili, quantità di materiale in ingresso e in uscita, volume dei macchinari e delle opere provvisionali, tempi di stazionamento delle macro aree di stoccaggio; tutto quanto necessario ai fini di una corretta e coerente gestione degli spazi.

Identificazione delle lavorazioni

È stata realizzata la WBS dell’intervento che ha permesso di organizzare e definire tutte le attività da svolgere all’interno del cantiere. Le stesse sono poi state allocate nei rispettivi piani di riferimento in modo da avere una percezione visiva dei livelli dell’edificio interessati da ciascuna lavorazione.

Questo importante lavoro di scomposizione ha permesso di avere un’organizzazione più chiara e ordinata dei vari stadi costruttivi, ma anche, e soprattutto, di attribuire a ciascun oggetto del modello tridimensionale un codice identificativo corrispondente alla propria fase lavorativa.

A ogni lavorazione sono state associate le risorse, le attrezzature e i macchinari, gli apprestamenti, gli spazi di supporto necessari per lo svolgimento in sicurezza della attività, suddivise per i diversi piani.

Per ogni lavorazione, infine, sono state elaborate delle schede che riassumono tutte le informazioni contenute nel modello BIM, con particolare attenzione ai dati relativi agli ingombri, alle opere provvisionali, ai macchinari e alle movimentazioni interne.

Analisi del cronoprogramma

Per poter organizzare correttamente le lavorazioni e stabilire la successione e l’ordine delle fasi di cantiere è stato elaborato un cronoprogramma che, partendo dalla logica costruttiva è stato condizionato e quindi rigenerato in funzione dei vincoli imposti dalle analisi degli spazi degli lavoro e delle relative esigenze cantieristiche.

Si possono identificare le seguenti fasi:
1 Allestimento del cantiere: viene delimitata l’area esterna tramite opportuna recinzione, stabilito l’accesso principale ai mezzi, posizionati gli uffici e i servizi igienici, determinate le aree di stoccaggio dei materiali. Vengono approvvigionate le opere provvisionali utili alle prime lavorazioni previste. In corrispondenza delle porzioni di solaio da demolire verrà installato un sottopalco di sicurezza e una recinzione che separerà la zona di lavoro sicura da quella interessata dalla successiva fase di smantellamento dei due piani mezzanini esistenti. Il trasporto verticale del materiale è affidato a un montacarichi esterno posto in corrispondenza della facciata principale. In tale fase si procede inoltre all’installazione di un argano per la movimentazione interna dei carichi ai vari piani.

2 Demolizioni e rimozioni: una volta demolite le partizioni interne verticali del terzo piano e accatastate in un’apposita area di stoccaggio del materiale di risulta, è possibile procedere con la demolizione delle porzioni di solaio interessate dal futuro passaggio del vano ascensore e dal blocco scala; a tal proposito si ricorda che nella fase precedente un sottopalco di sicurezza era già stato allestito. Contemporaneamente, in corrispondenza del solaio di copertura, vengono realizzate tracce per il futuro rinforzo delle travi esistenti.

3 Modifiche e integrazioni degli apprestamenti di sicurezza: si configura una fase di passaggio in cui viene smantellato il sottopalco di sicurezza e allontanato dal cantiere il materiale di risulta prodotto nelle due fasi precedenti.

4 Preparazione per le demolizioni dei solai al primo e secondo piano: in tale fase viene montato il ponteggio e i sottopalchi di sicurezza in corrispondenza dei livelli esistenti del primo e del secondo piano che andranno demoliti completamente. In parallelo, al terzo piano, si procede con la realizzazione delle tracce di solaio per il rinforzo delle sottostanti travi principali.

5 Realizzazione delle nuove fondazioni: nel foro esistente del solaio al piano terra viene calato un mini escavatore, necessario per l’esecuzione degli scavi a sezione ristretta dei nuovi plinti di fondazione. Il materiale di risulta ottenuto da tale lavorazione è stato calcolato e suddiviso in porzioni organizzate in opportuni spazi di stoccaggio che non siano interferenti con le lavorazioni in atto. Una volta terminati gli scavi si procede con la vera e propria fase di realizzazione dei plinti. Il getto avviene tramite un’autobetonpompa, facendo passare il tubo attraverso l’apertura già utilizzata per calare l’escavatore. Ai piani superiori si lavora in parallelo alla costruzione di una scala interna provvisoria a servizio dei vari piani; nella fase precedente, infatti, l’operazione di demolizione della vecchia struttura, aveva coinvolto anche la piccola scala esistente in acciaio, usata finora per l’accesso ai vari piani. In copertura, livello non coinvolto dalle lavorazioni sottostanti, viene invece realizzato il foro per il passaggio della scala circolare che collegherà il piano attico alla terrazza.

6 Montaggio dei sottopalchi di sicurezza 1° fase: al piano interrato, una volta realizzato il getto di calcestruzzo dei plinti, si procede con l’installazione dei sottopalchi di sicurezza in corrispondenza delle porzioni di solaio di piano terra da demolire per il passaggio dei nuovi pilastri. Nonostante la presenza di quest’ultimi sia omogeneamente diffusa, la prima fase di abbattimento puntuale del solaio riguarda esclusivamente la fascia perimetrale dell’edificio. Al piano terzo e quarto, vengono richiuse le tracce dei solai e installata la scala elicoidale in acciaio.

7 Posa della struttura perimetrale: in fase di programmazione lavori, è stato deciso di procedere prima al montaggio perimetrale del nuovo telaio e solo successivamente al completamento della struttura centrale. Questa scelta è stata compiuta per sfruttare la presenza del carroponte esistente che corre longitudinalmente all’edificio, servendo col suo passaggio tutta la campata centrale. Escluse da tale zona sono appunto, solo le porzioni di edificio perimetrali, per servire tali aree viene utilizzata la gru di cantiere al fine di costruire il perimetro di cantiere. Al termine di questa fase il macchinario, prima di essere allontanato, verrà sfruttato per il sollevamento dell’escavatore presente a piano interrato.

8 Montaggio dei sottopalchi di sicurezza – 2° fase: analogamente a quanto visto per la fase 6, al livello interrato, si procede al montaggio dei sottopalchi di sicurezza in corrispondenza delle porzioni di solaio di piano terra da demolire per il passaggio dei nuovi pilastri. In questo caso si può procedere alla demolizione delle porzioni centrali di solaio. Al piano terzo inizia la realizzazione delle partizioni verticali.

9 Realizzazione della nuova struttura in acciaio: in questa fase viene montata la parte centrale della struttura in acciaio, con l’ausilio del carroponte e le accortezze derivate dalle simulazioni 4D presentate in seguito. La zona di stoccaggio delle longarine sarà posta in corrispondenza della campata centrale dell’edificio e seguirà l’avanzamento del carroponte nelle operazioni di montaggio del telaio. Successivamente viene posata la lamiera grecata sempre con l’uso del carroponte e getto del calcestruzzo. Con la stessa logica costruttiva viene montata la struttura del secondo piano. In questa fase però la zona di stoccaggio del materiale è posizionata in corrispondenza della zona di accesso al cantiere. Parallelamente alla costruzione del telaio metallico si procede anche alla costruzione della scala lineare in acciaio del lato sud. Si procede dunque alla realizzazione del getto collaborante. Infine viene posato il massetto su tutti i piani, compresa la copertura ed eseguito lo smontaggio del carroponte.

10 Posa delle finiture: montaggio della vetrata antincendio che corre lungo il lato longitudinale dell’edificio e che permette alla scala di essere una via d’esodo. Installazione delle partizioni verticali interne al terzo piano. Realizzazione delle partizioni verticali e controsoffitti in tutto l’edificio. Successivamente vengono posati gli ascensori agli elementi di finitura quali pavimenti, infissi interni e tinteggiature.

Modello Bim e simulazioni 4D

A ogni elemento presente nel modello Bim sono state assegnate tutte le informazioni relative alla fase di cantierizzazione. Questo ha permesso di simulare tutte le fasi di cantiere sopradescritte e poterne quindi validare la fattibilità e verificare, caso per caso, la sicurezza degli operatori.

La metodologia Bim ha consentito il trasferimento delle informazioni di progetto e l’integrazione dei dati utili per la progettazione del cantiere, permettendo di utilizzare il modello per effettuare simulazioni dinamiche 4D sulla costruzione e sulla gestione della sicurezza nelle fasi sopradescritte.

Il modello è stato fondamentale per individuare, in fase di studio, tutte le criticità che altrimenti sarebbero state affrontate durante la costruzione, con conseguente aumento di rischio per gli operatori, incremento di costi e tempi di realizzazione.
Di seguito vengono descritte le tre principali criticità riscontrate dall’analisi approfondita delle simulazioni.

Il primo problema riguarda l’assemblaggio della nuova struttura, che necessita la perforazione del piano terra esistente. Sono stati modificati i primi schemi strutturali, dividendo il nuovo telaio metallico in due sequenze operative. In un primo momento viene montata la struttura perimetrale con l’ausilio di una piccola gru. Successivamente viene montata la parte centrale, con il carroponte esistente.

La seconda criticità è stata rilevata al piano interrato, dove la presenza delle strutture esistenti, come le fondazioni, non consentono gli scavi per le nuove fondazioni. Si è deciso quindi di cambiare poi la serie di produzione, spostando lo scavo verso altri passi di lavoro.

Il terzo problema è legato all’aumento delle travi al secondo piano, quando il telaio del primo piano è già stato predisposto. Il problema della mancanza di spazio sufficiente alle operazione della gru si è risolto il problema utilizzando colonne dotate di porzioni di travi pre-saldate sui pilastri. Questo ha permesso di ridurre la lunghezza delle travi rendendo più agevole il montaggio delle stesse.

Riscontri positivi

L’utilizzo del Bim ha consentito di gestire in un flusso informativo coerente tra progetto architettonico, strutturale e di cantierizzazione le informazioni relative alla fase costruttiva, per ogni elemento dell’opera di Parigi.

L’utilizzo dei software di simulazione ha permesso da un lato di riprodurre virtualmente tutte le fasi di cantiere sopradescritte e dall’altro di poterne quindi validare la fattibilità e, caso per caso, proporre cambiamenti al progetto anche in funzione della verificare la sicurezza degli operatori.

Tramite i software di simulazione 4D e la realtà virtuale è infatti possibile formare le squadre operative in relazione alle diverse lavorazioni che dovranno svolgere. È possibile far visionare agli operai la situazione del cantiere che si verrà a creare, le operazioni che dovranno essere effettuate, come dovranno essere movimentati i materiali e quali apprestamenti di sicurezza saranno presenti in sito. Gli operatori potranno essere informati e formati in merito allo specifico ruolo che dovranno svolgere all’interno del cantiere.

Problematiche rilevate

Il lavoro di Parigi dimostra come il semplice utilizzo della piattaforma Bim non sia sufficiente per eseguire un modello 4D che mira a raggiungere una progettazione del cantiere seguita da una analisi di fattibilità degli interventi, ma è necessaria una metodologia strutturata e una collaborazione costante tra i soggetti che si occupano delle diverse discipline.

Una delle problematiche principali ha riguardato la relazione che esiste tra il modello Bim 4D e il livello di dettaglio grafico e informativo necessario per la sua corretta e completa definizione. È stato molto complicato definire quali elementi erano effettivamente necessari per le simulazioni, in relazione agli sforzi e al tempo necessario per modellarli.

I dati del progetto Sous Station Voltaire di Parigi

Localizzazione XI° arrondissement

14, avenue Parmentier, Parigi

Committente Città di Parigi – Public Domain
Destinazione d’uso Cinema e ristorazione
Progettista Arch. Paul Emile Friesé
Anno di costruzione 1908
Anno del bando: 2015
Lunghezza lotto su strada: 19 m
Altezza complessiva dell’edificio: 18 m
Superficie del lotto: 596 m2
Superficie calpestabile: 2.111 m2
N. sale cinematografiche: 4
Coordinator of R&D Vinci

Construction France:

Prof. Christophe Gobin

 

Progetto BIM e simulazioni: Prof. Ing. Pietro Capone, Ing. PhD Vito Getuli, Ing. Tommaso Sorbi, Ing. Giulia Peretoli
Università partner: Dipartimento di ingegneria Civile e Ambientale dell’università di Firenze (Prof. Ing. Pietro Capone), Institut de Recherche en Construibilité dell’École des Travaux Publics of Paris (Prof. Ing. Andrea Kindinis)

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