I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico

La metodologia BIM per gestire la conservazione e la valorizzazione degli edifici storici: i vantaggi in un caso studio realizzato con Edificius

Ti occupi di conservazione di edifici storici? Devi fare un progetto di recupero di un edificio esistente? Vuoi sapere come utilizzare al meglio il BIM per digitalizzare il patrimonio edilizio storico?

Seguimi in questo focus: ti illustro un progetto di restauro e risanamento conservativo di un edificio storico realizzato con il BIM ed i vantaggi che l’applicazione di tale metodologia può apportare al settore della conservazione e valorizzazione del patrimonio storico e culturale.

Ti presento inoltre tecnologie e strumenti innovativi particolarmente utili per la modellazione 3D per il recupero degli edifici storici.

Il caso pratico che ti propongo è stato realizzato con Edificius e sviluppato da ACCA Software Spa in partenariato con ETT spa ed il Distretto STRESS, in collaborazione con gruppi di ricerca dell’Università di Napoli Federico II.

I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico: il caso pratico di San Pietro in Vinculis realizzato con Edificius

Se vuoi realizzare anche tu il modello di un edificio storico, scarica gratis Edificius e prova i comandi dell’ambiente HBIM.

I vantaggi della digitalizzazione di un edificio storico

Digitalizzare un edificio esistente significa ricreare il suo gemello virtuale (Digital Twin), riproducendone la geometria e creando una raccolta pressoché infinita di dati e informazioni costantemente aggiornate e indispensabili alla gestione e alla manutenzione del manufatto stesso.

Quali vantaggi può avere la digitalizzazione di un edifico storico? Scopriamolo subito!

Modellazione HBIM con Edificius

Siamo abituati a pensare al BIM come al processo di gestione del ciclo di vita di edifici di nuova costruzione.

Invece, con la diffusione crescente dell’HBIM (Heritage Building Information Model), è possibile finalmente applicare tutti i processi BIM anche agli edifici storici. Tutti i vantaggi della metodologia BIM si trasferiscono automaticamente alla gestione del patrimonio edilizio esistente, offrendo numerose opportunità di amministrazione, manutenzione e tutela del costruito.

Avere a disposizione un modello digitale del bene permette di gestire in maniera ottimale:

• il monitoraggio dello stato di degrado, attraverso il confronto tra un dato inserito nel modello digitale e lo stesso dato analizzato in tempo reale
• la pianificazione degli interventi
• la tutela delle informazioni raccolte, che vengono archiviate in cloud e aggiornate nel tempo
• la simulazione di eventi catastrofici
• la tramandabilità del bene in tutti i suoi dettagli, anche in caso di perdita di materiale, crolli, degrado, ecc.
• le ricostruzioni digitali di eventuali parti mancanti o l’eliminazione di superfetazioni realizzate nel corso del tempo
• le visite virtuali e la conoscenza del bene anche di parti non accessibili o aperte al pubblico.

In sintesi, la metodologia BIM è utile per la conservazione di un bene e per la sua tutela e valorizzazione ma potrebbe anche diventare un valido strumento per la digitalizzazione del patrimonio e per la sua divulgazione.

Dal rilievo al modello HBIM: l’esempio della chiesa di San Pietro in Vinculis a Napoli

Vediamo ora come applicare la metodologia BIM nella conservazione di un edificio storico. Ti illustro il caso pratico della chiesa si San Pietro in Vinculis, a Napoli.

Ti ricordo che per la modellazione 3D dell’edifico è stato utilizzato Edificius (le nuove funzionalità di Edificius sull’HBIM rientrano nel progetto BIM ReCult cofinanziato dall’Unione Europea, dallo Stato italiano e dalla Regione Campania nell’ambito del POR Campania FESR 2014-2020).
Scarica gratis Edificius, il software BIM per la progettazione architettonica e segui l’esempio.

Il primo passaggio è stato il rilievo da laser scanner da cui è stata ottenuta la nuvola di punti, indispensabile per ricreare gli ambienti interni della chiesa, caratterizzati da volte, cupole, nicchie, stucchi, ecc.

Oltre alle quote altimetriche dei vari elementi ricavate dalla nuvola dei punti, sono state utilizzate anche le piante in formato DWG. Edificius ha apposite funzioni di importazione e di riconoscimento automatico dei file DWG e trasforma automaticamente le linee di un disegno CAD in oggetti del modello BIM.

Le attività di acquisizione, interpretazione e modellazione BIM/HBIM hanno richiesto una discretizzazione dell’edificio finalizzata all’individuazione e alla rappresentazione degli elementi che lo compongono.

In particolare, sono stati individuati i livelli e sub-livelli di riferimento:

• terreno
• fondazione
• calpestio della navata
• imposta (muratura) volte e arco
• imposta (cornici) volte e arco
• imposta tamburo:
  • cupola
  • lanterna
  • cupolino.

I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico: La gestione dei livelli con Edificius

In questo modo si è proceduto alla modellazione degli elementi dell’edificio, fino ad un livello di rappresentazione esecutiva.

La navata e la facciata principale

Definiti i livelli, sono stati delineate le murature della navata e della facciata.

La muratura portante delle pareti laterali della navata presenta variazioni di spessore ed è caratterizzata dalla presenza di nicchie con arcate a tutto sesto.  Le pareti laterali della navata sono state modellate utilizzando l’oggetto Involucro, nel quale sono state inserite le Nicchie.

Successivamente sono state  inserite le cornici d’imposta degli archi delle nicchie, dell’arco trionfale, degli archi principali dell’abside, della volta a botte lunettata e dei pennacchi sferici di imposta del tamburo, con l’oggetto Estrusione (solido).

La facciata principale è stata modellata utilizzando, come per le pareti laterali della navata, l’oggetto Involucro.

Anche in questo caso, è stato possibile modellare le cornici  con l’Estrusione (solido) e sono stati inseriti blocchi 3D per il completamento degli elementi decorativi (capitelli, stucchi, epigrafe, ecc.).

I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico: La modellazione della navata e della facciata principale dell’edificio realizzata con Edificius

L’abside

L’abside si compone dei seguenti macroelementi:

• arco trionfale di accesso dalla navata
• muratura portante sinistra
• sistema composto da piedritti e arco in muratura portante a destra
• sistema composto da piedritti e arco in muratura portante sul fondo
• pennacchi con appoggio sui piedritti
• tamburo
• cupola a sesto ribassato (completa di lanterna e cupolino terminale).

Non è chiaro, al momento, se le nicchie sono scavate nella muratura portante o se il sistema è composto da piedritti più archi, completati da una chiusura in muratura non portante: ciò influisce sulla scelta degli oggetti da utilizzare per la modellazione di tali elementi.
Le irregolarità delle pareti portanti sono state risolte mediante l’oggetto BIM Involucro e spuntando l’opzione “spessore variabile”.

I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico: La modellazione dell’abside realizzata con Edificius

La modellazione dell’arco di fondo dell’abside, completo di piedritti, è stata realizzata con l’oggetto Foro  e Nicchia, mentre arco e piedritti posti a destra dell’altare sono stati rispettivamente modellati con l’oggetto Pilastro (per i piedritti) e con l’oggetto Foro e Nicchia di forma rettangolare + arco.

Infine, per tamponare l’area contenuta tra i due involucri che compongono la parte inferiore, è stato utilizzato l’oggetto Muretto, all’interno del quale è possibile aprire il varco di accesso alla cappella laterale e un secondo varco posto lungo la stessa parete.

Infine, l’abside è coperta da una cupola e sesto ribassato completa di lanterna e cupolino che è stata modellata con l’apposito oggetto HBIM.

Le volte

La Chiesa di San Pietro in Vinculis è caratterizzata dalla presenza di:

• volta a botte lunettata posta a copertura della navata unica
• cupola a sesto ribassato con tamburo impostato su quattro pennacchi sferici
• volta a vela ribassata posta a copertura della cappella laterale
• volta a crociera posta a copertura dell’ambiente di disimpegno che collega il corpo scala alla cappella/sagrestia laterale.

I vantaggi del BIM nella conservazione di un edificio storico: La modellazione delle volte realizzata con Edificius

L’oggetto HBIM Volta è caratterizzato da numerose potenzialità, tra cui la possibilità di modellare:

• diversi tipi di arco per ciascuno dei tipi di volta (a tutto sesto, a sesto ribassato, ellittico, a sesto acuto)
• foro circolare (occhio) nell’oggetto Cupola
• tagli a giacitura verticale e orizzontale, necessari per la modellazione e composizione di diversi tipi di volte (volta a vela o pennacchi sferici su pianta poligonale)
• volte a crociera e a padiglione su pianta poligonale
• volte a botte lunettate (lunette cilindriche, con possibilità di scelta del tipo di arco-curva direttrice: a tutto sesto, a sesto acuto, ellittico, ribassato)
• volta a botte rampante (consente di indicare il delta tra le quote dei punti estremi della lunghezza della volta, necessario per modellare la pendenza desiderata).

La modellazione della volta a botte lunettata è stata eseguita utilizzando il tipo di Volta “a botte”, completato dall’oggetto Lunette.

I pennacchi, posti a sostegno del tamburo circolare della cupola, sono stati modellati tagliando una volta a vela posta a copertura dell’abside con un volume di taglio posizionato alla tessa quota della chiave dell’arco trionfale.

La cupola è stata modellata utilizzando l’apposito oggetto facente parte dei diversi tipi offerti all’interno dell’oggetto Volta, mentre il tamburo è stato modellato utilizzando l’oggetto Involucro curvo.

Per saperne di più sulla modellazione delle volte con l’HBIM ti suggerisco questo contenuto.

I solaio di calpestio della navata

Il solaio di calpestio della navata è stato modellato utilizzando l’oggetto Involucro orizzontale e scegliendo l’opzione “linea di pendenza” per riprodurre la reale inclinazione riscontrata in fase di rilievo. I restanti solai (calpestio dell’abside, calpestio della cappella laterale) sono stati modellati come Involucro orizzontale di spessore 0.49 m.

Le scale

Le rampe lineari necessarie per raggiungere l’androne d’accesso secondario (posto a quota + 3.80 m) sono state modellate utilizzando l’ oggetto Scala che consente completa libertà di modellazione, in quanto editabile per punti di controllo e adattabile anche a piante irregolari.

I dettagli e gli elementi decorativi

L’attività di modellazione degli elementi decorativi di oggetti secondari (nicchie, altari, pulpiti, vestiboli, ecc.) impone una riflessione in merito ai diversi livelli di dettaglio da considerare per la graficizzazione.

E’ necessario individuare diversi livelli di dettaglio, in ragione della scala di rappresentazione di tali particolari:

• arredi fissi – (altare principale, altari nicchie, balaustre, pulpiti, vestibolo) modellati mediante composizione di oggetti solidi e aggiunta, in 3D, dei rispettivi elementi decorativi con l’oggetto Estrusione (solido)
• cornici – elementi decorativi inseriti come semplice estrusione di sezioni 2D editabili mediante apposito editor lungo percorsi lineari, anche nel caso di estrusione lungo profili “curvi”, in quanto considerabili come discretizzati in segmenti lineari consecutivi
• stucchi, epigrafi, ecc. – elementi complessi inseriti mediante importazione di oggetti 3D modellati con Sketchup o Blender o importazione di porzioni di mesh dalla nuvola di punti.

La soluzione adottata in questo caso studio consiste nella restituzione dell’effettivo stato di fatto dell’edifico. Per documentare l’attuale condizione delle texture e degli elementi decorativi, si è scelto di procedere inserendo in Edificius gli elementi e le texture ricavate direttamente dalla nuvola di punti o dalla mesh texturizzata dell’interno della chiesa.

I dettagli e gli elementi decorativi

L’utilizzo degli oggetti HBIM, invece,  si è mostrato utile soprattutto per rappresentare gli oggetti di progetto, ovvero dopo l’eventuale ripristino o restauro del bene che mostra le superfici integre ed epurate dai fenomeni di degrado.

L’analisi del quadro fessurativo con un software BIM

Per la modellazione del quadro fessurativo è stata utilizzata l’ortofoto della parete principale. Data la conformazione della chiesa, non è stato possibile acquisire un’ unica ortofoto direttamente in sito ma singole porzioni della parete realizzate con l’aiuto del drone, eseguendo un volo parallelo alla parete e scattando foto ad intervalli di tempo regolari.

Le foto ottenute sono state successivamente raddrizzate e cucite in un’unica immagine.

Il quadro fessurativo è stato riportato nel modello BIM facendo uso dell’oggetto Lesione. Edificius consente anche di inserire la foto direttamente nel modello, assegnando una trasparenza in modo da sovrapporre in maniera esatta la foto al modello.
Grazie alla sovrapposizione è possibile ricalcare e ricostruire la geometria esatta delle lesioni presenti sulla parete.

Analisi del quadro fessurativo con Edificius

La graficizzazione del degrado su un modello 3D

La Chiesa di San Pietro in Vinculis versa in grave stato di abbandono e mostra numerosissimi fenomeni di degrado e danni strutturali. Analizzando la facciata principale è possibile distinguere i seguenti fenomeni di degrado:

• distacco
• macchia
• patina biologica
• mancanza
• fessurazioni
• alterazione.

Per il tracciamento delle aree degradate sono state inserite le ortofoto estratte dalla nuvola di punti alleggerita e importate nel modello con il comando Ortofotoche permette di sovrapporre al modello 3D le foto raddrizzate dei prospetti da analizzare. Sono state individuate sull’ortofoto le aree interessate dai diversi fenomeni di degrado. Edificius, in automatico, genera anche la legenda che permette di interpretare i retini associati alle diverse manifestazioni di degrado.

Le informazioni sui degradi riscontrati nella chiesa sono state poi integrate con delle apposite schede descrittive implementate direttamente nel modello BIM, grazie alle funzionalità del sistema integrato usBIM.

Indirizzo articolo: https://bim.acca.it/vantaggi-del-bim-nella-conservazione-di-un-edificio-storico/