Calcolo del volume
delle strutture in calcestruzzo armato
da nuvola di punti in AutoCAD

L’approccio moderno si basa sull’utilizzo di nuvole di punti ottenute mediante laser scanner. La nuvola costituisce una replica digitale ad alta precisione dell’oggetto reale e rappresenta la base per la costruzione del modello 3D in AutoCAD.

Sulla base di tali dati è possibile:

• stimare i volumi delle opere eseguite o da demolire;
• calcolare la massa degli elementi strutturali;
• individuare scostamenti rispetto alla geometria di progetto;
• predisporre dati corretti per la contabilità lavori.

Una volta realizzato un modello volumetrico corretto, il volume di calcestruzzo o calcestruzzo armato può essere calcolato automaticamente con elevata precisione, senza ricorrere a misurazioni manuali o elaborati cartacei.

Il calcolo automatizzato del volume è applicabile alla maggior parte degli elementi in calcestruzzo armato, da quelli geometricamente semplici a quelli complessi.

In AutoCAD è possibile modellare con elevato livello di dettaglio:

• colonne di diversa sezione e altezza;
• travi, travi principali (righe) e architravi;
• solai, porzioni monolitiche;
• blocchi di fondazione, travi di fondazione (plinti e cordoli), platee;
• pannelli di parete, piloni, rampe di scale.

La metodologia è applicabile sia a strutture di nuova realizzazione conformi al progetto, sia a strutture esistenti la cui geometria può differire a causa di assestamenti, difetti o demolizioni parziali.

Affinché il risultato sia affidabile, il modello deve soddisfare determinati requisiti:

1. Gli oggetti devono essere corpi solidi chiusi (3D Solid), privi di discontinuità o superfici aperte.
2. Tutte le parti dell’elemento devono costituire un volume continuo, senza autointersezioni.
3. Prima del calcolo è raccomandata una verifica visiva della coerenza geometrica rispetto alla nuvola di punti, mediante sovrapposizione modello–scansione.
4. È sconsigliato l’uso di modelli di tipo Mesh o Surface, poiché non consentono un calcolo volumetrico corretto.
5. È ammessa una geometria semplificata, purché l’approssimazione rispetti i requisiti ingegneristici di accuratezza.

Il principio fondamentale è che il modello deve essere fisicamente “ermetico” (watertight); in caso contrario, il volume calcolato risulterà errato.

La modellazione mediante solidi in AutoCAD consente:

• calcolo automatico di volume, area superficiale e massa tramite strumenti nativi;
• esportazione del modello verso altri ambienti di progettazione e analisi, quali: Autodesk Revit, Navisworks, Trimble Business Center;
• maggiore trasparenza nel coordinamento tra ingegneri e committente;
• utilizzo del modello per la contabilità lavori e il controllo dei volumi.

Inoltre, il modello solido consente la parametrizzazione e l’automazione dei calcoli tramite script e API.

AutoCAD mette a disposizione un ampio set di strumenti per la modellazione solida:

• BOX — creazione di parallelepipedi (blocchi, solai, pareti);
• CYLINDER — creazione di cilindri (colonne, pali);
• EXTRUDE — estrusione di un profilo chiuso lungo un asse;
• PRESSPULL — estrusione interattiva di regioni;
• REVOLVE — creazione di solidi di rivoluzione;
• SWEEP — estrusione di un profilo lungo una traiettoria;
• LOFT — creazione di un solido attraverso più sezioni.

La scelta del comando dipende dalla geometria dell’elemento e dalla natura dei profili ricavati dalla nuvola di punti.

Il comando LOFT consente di collegare due o più profili piani chiusi ed è particolarmente efficace nella modellazione di:

• fondazioni con allargamento verso il basso;
• travi ad altezza variabile;
• piloni con profilo variabile.

Per ottenere un solido (solid) mediante LOFT è necessario:

1. Utilizzare profili chiusi di tipo POLYLINE, CIRCLE, ELLIPSE o REGION;
2. Posizionare le sezioni su piani paralleli;
3. Evitare discontinuità superficiali e normali incoerenti.

Se tali condizioni sono rispettate, il risultato sarà un solido pienamente idoneo al calcolo del volume.

Nel caso di strutture complesse di grandi dimensioni, è opportuno suddividere il modello in elementi separati.

Vantaggi della frammentazione:

• riduzione del carico computazionale nella gestione di grandi nuvole di punti;
• possibilità di calcolo separato del volume di solai, colonne, travi;
• semplificazione del controllo geometrico;
• corretta contabilizzazione dei volumi in caso di getti per fasi o demolizioni progressive.

Il volume complessivo si ottiene mediante la somma dei volumi parziali, senza perdita di precisione globale.

Dopo la creazione del solido, il calcolo può essere eseguito con diversi strumenti:

1. MASSPROP — comando principale che restituisce volume, massa (se definita la densità), centro di massa e momenti d’inerzia;
2. LIST — visualizza le proprietà dell’oggetto, incluso il volume;
3. PROPERTIES — mostra volume e area superficiale nella palette delle proprietà.

Nel caso di numerosi elementi, è consigliabile utilizzare uno script AutoLISP per la raccolta automatica dei dati e l’esportazione dei volumi in una tabella o in Excel. Tale approccio è particolarmente efficace nell’elaborazione di dati derivanti da laser scanning di grandi strutture.