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La rappresentazione degli oggetti IFC

Articolo pubblicato da Hilario Bourg il 19 giugno 2020
Tutto quello che c'è da sapere sul formato IFC - pt. 4

Prosegue il nostro percorso conoscitivo sul formato IFC: oggi ci occuperemo degli aspetti geometrici del modello e degli oggetti che lo compongono.

In IFC, ogni Subtype degli IfcProduct (cioè gli IfcProduct, gli IfcElements e gli IfcBuildingElements, e in genere tutte le entità da IfcProduct in giù), può avere una Rappresentazione Geometrica e deve perciò avere un valore per i seguenti termini, entrambi ereditati dalla definizione di IfcProduct:

  • IfcObjectPlacement, posizionamento del prodotto nel contesto spaziale in termini sia assoluti che relativi, o vincolato a un altro elemento (come ad esempio i pilastri legati alla griglia strutturale);
  • Representation, che possono essere di diverso tipo per ogni oggetto - la rappresentazione è legata al suo posizionamento che fornisce il sistema di coordinate dell’oggetto.

Ciò significa che una volta posizionato un elemento qualsiasi, questo ha necessariamente un suo posizionamento rispetto al sistema di coordinate assolute e contemporaneamente un sistema di coordinate locale proprio dell’oggetto posizionato.

Il posizionamento locale dipende dalle coordinate del punto cartesiano, dalla definizione degli assi (sia 2D che 3D) e dalla direzione dell’asse.

local placement Ifc

 

Quindi, ogni corpo dotato di assi orientati nello spazio viene posizionato tramite un punto di inserimento. Ma ogni Posizionamento ammette più tipi di Rappresentazione:

  • geometrie parametriche che nascono da una operazione di cosiddetto Solid Sweep
  • geometrie BREP (Boundary Representation).
  • Bounding Box

Le geometrie parametriche nascono da un corpo “mosso” lungo una direzione, vale a dire un corpo planare che può essere estruso lungo una direzione: 

geometrie estruse

o ruotato intorno a un asse con un dato angolo e raggio.

geometrie revolved

 

Rappresentazione BREP Ifc

La rappresentazione BREP (Boundary Representation) è costituita invece da un solido definito dalle facce che racchiudono l’involucro. Le facce sono sempre definite come poligoni 2D (definiti localmente) che costituiscono un complesso 3D (rispetto al sistema di coordinate assoluto); in pratica tutte le facce sono necessariamente planari. Inoltre, i poligoni non possono intersecarsi ma soltanto connettersi lungo spigoli e vertici. 

Le facce che “racchiudono” il solido sono definite tramite il loro punto di inserimento e le coordinate cartesiane dei suoi vertici in un piano locale 2D. Non vengono considerati gli assi e le loro direzioni.

Rappresentazione Bounding Box Ifc

Infine la Bounding Box è la rappresentazione di un parallelepipedo che costituisce il massimo ingombro del solido in esso contenuto. Viene utilizzato per analisi condotte durante le fasi iniziali del progetto, siano analisi di programmazione spaziale o stime parametriche di costi o prestazioni energetiche.

 

 

 

Perché distinguere i diversi tipi di rappresentazione geometrica?

A seconda dell'uso del BIM abbiamo la necessità di utilizzare diverse esportazioni dove la discriminante è proprio la presenza o meno dell’asse e della sua direzione: parliamo di Geometrie Parametriche Estruse perché, grazie alla presenza di un asse, è possibile rendere una geometria modificabile anche a posteriori, intervenendo sui parametri posizione, direzione e lunghezza dell’asse, oltre che sulla sagoma del corpo che ne caratterizza la sezione.

modello analitico SAP

Un modello analitico, finalizzato ad esempio all’analisi strutturale, è costituito da nodi, aste e sezioni, gli ingredienti che ritroviamo nella rappresentazione parametrica estrusa.

 

La rappresentazione BREP consente invece di esportare geometrie più precise e dettagliate (con aumento delle dimensioni del file) ma con relativa perdita delle informazioni sugli assi e quindi della parametricità dell’oggetto.

Questa rappresentazione è utilizzata per le computazioni e per le analisi di coordinamento, dove gli assi di riferimento non hanno alcuna utilità né tantomeno la possibilità di modificare il modello a posteriori.

Quando attraverso la relazione IfcRelDecomposes si scompone il Building Element nelle sue parti costituenti - gli IfcBuildingElementParts - la rappresentazione degli elementi viene automaticamente tramutata in geometrie di tipo BREP, dove gli strati sono quindi selezionabili e consultabili singolarmente. Inoltre, la scomposizione mantiene la relazione di appartenenza delle parti all’insieme che possono essere lette alternativamente come unico elemento o come singole parti, secondo l’uso.

IfcRelDecomposes e Geometria

 

La Geometria del Sito e delle Aperture

Esistono dei casi particolari, come l’esportazione degli elementi del Sito e delle Aperture.

Il Sito (terreni, arredo urbano, alberi, strade, ecc.) ha una propria rappresentazione, quindi ogni elemento mappato come IfcSite viene automaticamente esportato senza che ci sia possibilità di convertirlo in elemento parametrico: un muro rettilineo, seppure sia generato come elemento estruso, nel momento in cui viene mappato come IfcSite verrà esportato con le caratteristiche proprie delle geometrie del sito.

I terreni hanno tre tipi di rappresentazione: Corpo solido, Superficie superiore, Superficie Superiore in Wireframe. Soprattutto l’ultima rappresentazione è utile negli interscambi informativi con applicazioni di modellazione e gestione di terreni e quindi delle opere infrastrutturali.

esportazione terreno

Un altro automatismo in IFC riguarda la creazione dei solidi delle aperture: posizionando un serramento, IFC esporta automaticamente il volume dell’apertura che ha scavato il foro nel muro. Solitamente i visualizzatori IFC hanno di default l’impostazione di non mostrare l’elemento apertura (IfcOpening) ma questo è comunque presente, indipendentemente dalle scelte operate dall’utente in fase di esportazione IFC.

IfcOpening

 

Mappaggio degli elementi

C’è una differenza fra l’impostazione degli elementi e l’effettiva conversione delle loro geometrie: se su un elemento agisce un’operazione booleana, vale a dire una sottrazione o intersezione fra due o più corpi solidi, questo verrà convertito in una BREP. Nel caso si voglia interscambiare un modello IFC per una successiva rieditazione (o per condurre un'analisi strutturale o energetica), bisogna assicurarsi che non intervengano operazioni di connessione, sottrazione o intersezione e sostituire elementi complessi con altri elementi equivalenti ma più semplici.

Ifc e Operazioni Booleane

È possibile forzare l'esportazione di geometrie parametriche nonostante le connessioni con altri elementi: in tal caso, le operazioni booleane vengono sospese. Di nuovo bisogna considerare lo scopo dell'esportazione: nel caso dell'analisi strutturale o energetica, le connessioni non hanno nessuna utilità, mentre la ricoprono ovviamente per altri usi come lo sviluppo progettuale, la computazione o il coordinamento.

SolidElement IFC

 

Per una visione d'insieme, ecco i link a tutti gli articoli sul formato IFC:

  1. Introduzione al formato IFC;
  2. L'identità nel formato IFC;
  3. Le relazioni nel formato IFC;
  4. La rappresentazione del formato IFC;
  5. Le proprietà nel formato IFC.

 

Topics: IFC e Open BIM

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