BIM interoperability in the structural engineer workflow : state-of-the-art from a literature review

Building Information Modeling method has become established as the leading process in the complete digitalization of the modern architecture, engineering, and construction industry. Through the last five/six years, the introduction of new standards mandates the use of BIM methodology in an increasing number of projects requiring a huge effort in terms of training of professionals, certification, etc. The structural engineer is not excluded from the group of professionals that have to change their design workflow, shifting from the use of CAD systems to the BIM environment. Many new possibilities are now given to optimize the processes, experiencing reduction of time, costs, and errors. The necessity of exchanging models into, and between, BIM and FEM environments plays a crucial role. Indeed, an engineer should be able to trade models without information loss in order to always have a reliable basis to work with. The Aim of this MSc thesis is to investigate the methodologies and the results found in the literature regarding the theme of the BIM workflow for the structural engineer, considering the BIM-to-BIM, BIM-to-FEM, and FEM-to-FEM model exchanges. From a hefty sample of papers and thesis present in the literature it was possible to analyze the subject interoperability from the point of view of the procedures, structure, and results. From these studies it was possible to state that many drawbacks arise during the exchange of data between different software. It emerged that these problems are ascribable both to a not proper implementation in the software and to a lack of knowledge from the authors of the import/export tools.

Il metodo del Building Information Modeling si è affermato come approccio principale nel processo di digitalizzazione nell’industria dell’architettura, dell’ingegneria, e delle costruzioni. Nel corso degli ultimi cinque/sei anni, l’introduzione di nuovi standard ha reso obbligatorio in un numero crescente di progetti l’uso del BIM richiedendo grandi sforzi in termini di formazione di professionisti, certificazione, etc. L’ingegnere strutturale non è escluso dal gruppo dei professionisti che ha dovuto cambiare il proprio flusso di lavoro, spostandosi dall’uso del CAD all’ambiente BIM. Le possibilità offerte da questa metodologia hanno permesso di ottimizzare i processi, ridurre i tempi, i costi e gli errori. Un ruolo importante in questo processo è giocato dallo scambio dei modelli tra gli ambienti BIM e FEM. Infatti, un ingegnere dovrebbe essere in grado di scambiare questi modelli senza perdere informazioni, in modo da avere una base affidabile su cui lavorare. L’obbiettivo di questa tesi è quello di investigare le metodologie e i risultati legati a questo tema presenti nella letteratura, considerando gli scambi BIM-to-BIM, BIM-to-FEM e FEM-to-FEM. Partendo da un corposo campione della letteratura è stato possibile analizzare l’interoperabilità sotto il punto di vista degli approcci, della struttura e dei risultati. Da questi studi è stato inoltre possibile concludere che diversi problemi possono emergere durante lo scambio di dati tra diversi software. È inoltre emerso che questi problemi sono attribuibili sia a una non eccellente implementazione nei software, sia ad una mancanza di conoscenza degli strumenti di import/export da parte degli autori