Stazione di Afragola: modellazione 3D per forme complesse

Situata a circa 12 chilometri a nord di Napoli, la stazione di Afragola è stata progettata dallo studio Zaha Hadid Architects nel 2003 ed è la principale stazione di interscambio del Sud Italia, collegata con 4 linee di alta velocità, 3 linee interregionali e 1 linea per il collegamento locale.

Questo importante incrocio collega i circa 15 milioni di abitanti di Campania, Puglia, Molise, Calabria e Sicilia, con la rete ferroviaria ad alta velocità Nazionale ed Europea. La stazione è stata progettata per accogliere circa 33.000 passeggeri giornalieri che si stima utilizzeranno i 28 treni ad alta velocità e i 200 a percorrenza regionale o locale.

La forma della stazione è definita dai percorsi dei passeggeri, minimizzando le distanze tra le grandi entrate e le banchine dei treni e connettendo tutti gli spazi con una passerella che diventa il camminamento principale: un ponte pubblico che unisce le due parti della città e intorno al quale sono collocati tutti i servizi.

L’atrio centrale, posto sopra i binari della ferrovia, diventa quindi il fulcro dell’edificio ed è il principale punto di incontro tra i passeggeri che provengono da entrambi i lati della stazione. La struttura in cemento armato, che si sviluppa lungo il percorso curvo di 450 m, su cui è fissata la struttura in acciaio che sostiene le grandi vetrate di copertura, è rivestita in Corian.

La copertura inoltre, integra un sistema di pannelli solari, che, combinati con un attento studio della luce e della ventilazione naturale, oltre che sui sistemi di riscaldamento/raffrescamento geotermici, consentono di ridurre al minimo il consumo di energia.

Studio della suddivisione dei pannelli di rivestimento dell’involucro rispetto alle diverse forme: piane, a singola o doppia curvatura e in relazione alla tipologia di taglio

Verso un processo Bim

La progettazione della stazione di Afragola è stata impostata fin da subito con strumenti diversi rispetto ai lavori precedenti, quali, ad esempio, il concorso per la progettazione della stazione dell’AV di Firenze.

Già da tempo le architetture dello studio Hadid venivano modellate tridimensionalmente, ma questo è uno dei primi progetti in cui viene utilizzato un software di modellazione parametrica Rhino, un modellatore più preciso rispetto a quelli usati precedentemente e abbastanza nuovo sul mercato internazionale dell’epoca.

Uno studio preliminare sulle forme, per la definizione delle masse e dei volumi è stato realizzato con Polygon Modeling di 3ds Max mentre la definizione architettonica e strutturale del progetto è stata modellata con Rhino.

Il livello di dettaglio richiesto era un progetto definitivo avanzato, poiché il progetto esecutivo era a carico dell’appaltatore. Per quanto riguarda le discipline impiantistiche, l’impianto per lo scarico delle acque meteoriche sono stati modellati nel dettaglio, ricostruendo tutti i singoli elementi di ogni gronda, che doveva essere perfettamente integrata nella copertura, pensata, in una versione precedente del progetto, con una serie di sheed orientati a nord.

Del resto, impianti meccanici, elettrici, idrico-sanitari, ventilazione ecc. sono stati tutti modellati. Sono state modellate tutte le dorsali impiantistiche e le canalizzazioni principali, così come gli ingombri degli elementi più rilevanti, in modo da poterne verificare le interferenze con le altre parti di progetto (clash detection).

Esploso del modello architettonico da cui è possibile identificare i vari elementi dell’edificio

I modelli sono stati realizzati dallo studio Zaha Hadid Architects e da tutti i consulenti e specialisti, anche se per la gran parte è stato proprio il team Hadid a ricostruire virtualmente le varie parti e a verificare il coordinamento dell’insieme. In questo senso, non si può parlare propriamente di Bim in quanto, nel 2003, sia il concetto stesso di Bim, sia, soprattutto, la strumentazione disponibile, non permetteva di rendere fluido il processo di transizione delle informazioni digitali del progetto.

Gli elaborati di progetto sono stati redatti attraverso un complesso passaggio dal modello 3D al 2D, con una procedura molto onerosa: venivano realizzati dei tagli sulle superfici tridimensionali del modello, il file veniva quindi importato in un software di disegno bidimensionale e diventava la base per la redazione della tavola. Il controllo delle interferenze tra le varie discipline veniva eseguito sia sul modello tridimensionale, sia sugli elaborati 2D, poiché, ogni volta che veniva eseguito questo passaggio dal 3D al 2D era possibile effettuare errori, che dovevano essere rilevati e di conseguenza, ricorretti. Il sistema utilizzato oggi ha ottimizzato queste criticità e consente ora di esportare tutti gli elaborati di progetto direttamente dal modello Bim.

Attualmente il lavoro segue una curva di sforzo iniziale più ripida, durante la quale viene impostato il modello e si definiscono le procedure di gestione delle interferenze a partire dal modello stesso; una volta risolti tutti gli errori a monte, la fase di produzione degli elaborati è molto meno impegnativa, sia in termini di tempi che di risorse.

Gli unici elaborati che vengono ancora realizzati in modo tradizionale sono i dettagli costruttivi. Il lavoro principale durante la progettazione di edifici così complessi, che si può stimare essere circa l’80% sul totale, è il lavoro di coordinamento tra architettura, strutture e impianti. Di questa parte, un altro 80% era dato dalla produzione di disegni 2D e dalla procedura di correzione degli errori, che veniva eseguita, nel caso della stazione di Afragola, secondo una doppia procedura, sul modello 3D e sulle tavole. L’evoluzione delle forme ha accompagnato il percorso dell’architettura dello studio Hadid.

Fino a un certo periodo i progetti erano ancora basati sull’immaginario modernista, cioè l’elemento piano o elementi la cui complessità era data o dall’intersezione di piani diversi in modo non ortogonale o da fasce sempre fatte di piani regolari e di intersezioni circolari, ed era quindi possibile rappresentare l’architettura con un modello fisico, fatto di cartoncini, l’evoluzione della complessità della forma ha reso impossibile poter usare i modelli di carta come strumento di studio e progettazione e si è passati all’utilizzo di strumenti digitali. Il passaggio tra l’utilizzo del modello fisico per la creazione dell’architettura e la simulazione virtuale delle forme è avvenuta proprio in quegli anni.

La stazione AV di Afragola si pone come un progetto di passaggio tra il MAXXI di Roma e le forme più sperimentali degli anni successivi. È interessante vedere come lo studio ZHA, da sempre caratterizzato da un approccio sperimentatore e innovativo nella metodologia progettuale, già nel 2003 esplorasse le potenzialità dei modelli tridimensionali per spingerli verso un processo integrato, mostrando una intuizione di quello che poi è stato l'avvento su larga scala dell'approccio Bim.

Modello di dettaglio degli elementi di copertura

Riscontri positivi

Seppur non si possa parlare in modo compiuto di metodologia Bim è interessante notare come già nel 2003 si utilizzassero modelli tridimensionali parametrici dettagliati per il controllo delle interferenze tra le varie discipline di progetto e quindi come valido strumento per il coordinamento e il controllo delle incongruenze di progetto. Uno dei principali vantaggi della modellazione parametrica è il controllo puntuale sulle forme e sulle diverse componenti dell’edificio.  Questo tipo di complessità di forma non sarebbe stata gestibile con una metodologia di lavoro tradizionale. È stata proprio la forma dell’architettura che ha spinto lo studio verso una continua innovazione e verso l’uso di strumenti d’avanguardia che, a oggi, supportano i processi sia di progettazione architettonica sia il coordinamento e la gestione della commessa.

Problematiche rilevate

Le difficoltà riscontrate nella gestione del processo sono dovute principalmente all’epoca in cui è stato realizzato il progetto. Nel 2003 non era ancora compiutamente definita la metodologia Bim e soprattutto non erano ancora diffusi gli strumenti che sono di supporto alla realizzazione di un processo integrato. Per questo la principale criticità è stato il grande dispendio di energie per la restituzione degli elaborati di progetto, da consegnare in formato bidimensionale. Il processo di elaborazione delle tavole aveva origine da disegni base esportati da tagli effettuati sul modello 3D, a cui veniva affiancato un lungo lavoro di drafting per arrivare alla qualità dei disegni richiesta dallo studio.

Questa procedura, a causa del doppio passaggio, poteva generare errori, per evitare i quali si doveva ricontrollare e correggere tutti gli elaborati. La procedura di correzione degli errori, inoltre, prevedeva un doppio controllo, sia sul modello parametrico che sulle tavole 2D esportate. Tutte queste criticità sono ormai state risolte e permettono allo studio Hadid di operare con un processo integrato e collaborativo.

Modello strutturale in cui sono riportati gli elementi di collegamento verticale e i vari ordini di travi

Dati di progetto

Localizzazione Afragola (NA)
Committente RFI SpA (Rete Ferroviaria Italiana)
Progetto architettonico Zaha Hadid & Patrik Schumacher
Project Director: Filippo Innocenti
Project Associate: Roberto Vangeli
Project Architect: Filippo Innocenti

Paola Cattarin

Site Supervision Team: Marco Guardincerri

Michele Salvi

Pasquale Miele (BC, Building Consulting)

Structural Engineering and Geotechnics: Akt - (Hanif Kara, Paul Scott)

Interprogetti - (Giampiero Martuscelli)

Environmental Engineering, M&E: Max Fordham - (Henry Luker, Neil Smith)

Studio Reale - (Francesco Reale, Vittorio Criscuolo Gaito)

Building Regulation, Co-ordination Local Team: Interplan 2 Srl - (Alessandro Gubitosi)
Costing: Building Consulting - (Pasquale Miele)
Fire Safety: Macchiaroli & Partners Srl – (Roberto Macchiaroli)
Landscape Design: Gross Max - (Eelco Hooftman)
Transport Engineering: JMP - (Max Matteis)
Acoustic Design: Paul Guilleron Acustics - (Paul Guilleron)
Construction Design: Sair-Geie – (Prof. Ing. F. Sylos Labini; Ing D. Sylos Labini);

Rocca Bacci Associati

Contractor: Ati Astaldi s.p.A (Astaldi SpA; NBI SpA)
Superficie coperta: 30,000 m2
Area lotto: 190,000 m2
Parcheggi: 1,500 parking spaces, 15 bus ranks
Costo - Costs: 70 milioni di euro

 

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