Restauro edifici storici: tecnologie e soluzioni innovative per preservare il passato e progettare il futuro

Edilizia storica: la sfida è preservare il patrimonio mantendo la rilevanza degli edifici per le nuove generazioni

In Italia oltre la metà del patrimonio edilizio esistente ha più di 40 anni; valore che aumenta di molto se consideriamo anche quegli edifici monumentali che rendono la ricchezza del nostro patrimonio storico un unicum nel mondo.

È chiaro che il recupero dell’edilizia storica, sia esso restauro di edifici monumentali o ristrutturazione di immobili minori dei centri storici e rurali, deve rappresentare non soltanto un bisogno urbanistico di riqualificazione, ma anche di conservazione e ricostruzione dell’identità e della cultura di un luogo.

Ecco perché gli interventi sull’esistente rappresentano un tema di sentita importanza di fronte all’invecchiare del patrimonio delle costruzioni e delle infrastrutture: oltre mattoni e malta, nei nostri edifici c’è molto di più.

Non solo sono alcune delle nostre architetture più amate, ma sono anche beni culturali che ci forniscono una connessione fisica con il nostro passato. Punti di riferimento preziosi che mantengono viva la nostra storia nei paesi e nelle città.

La sfida è preservare questo patrimonio e rendere questi edifici rilevanti per le nuove generazioni: nessuno vuole vedere edifici che cadono in rovina o che giacciono vuoti.

La sfida tuttavia non riguarda solo la loro manutenzione, ma anche il salvataggio degli strati di informazioni che essi contengono, sul passato e su coloro che vi hanno vissuto o lavorato.

Il BIM per gli interventi sul costruito

Il BIM (Building Information Modeling) è il sistema informativo digitale della costruzione composto dal modello 3D integrato con i dati fisici, prestazionali e funzionali dell'edificio.

Il vero potere del BIM è racchiuso nella possibilità di generare un modello BIM informativo dinamico, interdisciplinare e condiviso che contiene le informazioni sull'intero ciclo di vita dell'opera, dal progetto alla costruzione fino alla sua demolizione e dismissione; un ambiente collaborativo in cui tutte le figure coinvolte nel progetto possono accedere in totale sicurezza, ottenendo tutte le informazioni di cui hanno bisogno.

Nel modello BIM, tra le altre cose, è necessario avere informazioni specifiche per ogni modello, oggetto o elaborato; ecco perché utilizzare informazioni di default o generiche per i modelli, gli oggetti e gli elaborati non è sufficiente, in quanto rischiano di compromettere la qualità del progetto.

I dati, intesi sia come dati riguardanti oggetti e modelli che come informazioni generiche, sono quindi centrali nella progettazione BIM; da questo punto di vista possiamo definire il BIM come una sorta di database, in cui tutte le informazioni (codici prodotto, misure, materiali, costi ecc.) possono essere raccolte, analizzate, verificate e consultate al bisogno.

Si comprende bene quindi perché il BIM è vitale per il restauro degli edifici storici. E benché appaia più immediato e semplice il suo utilizzo su edifici di nuova costruzione, risulta non meno importante la sua applicazione al patrimonio esistente.

Il BIM si rileva utile strumento di modellazione, finalizzato alla memorizzazione della consistenza del bene, alla ricostruzione grafica dello schema strutturale su cui effettuare verifiche di resistenza e stabilità, al controllo delle interferenze per valutare l'effettiva realizzabilità degli interventi di rinforzo, alla sua applicazione ai fini della manutenzione programmata, con registrazione degli interventi effettuati e calendarizzazione di quelli da effettuare.

La metodologia BIM applicata al patrimonio esistente, ossia la restituzione in BIM della preesistente costruzione, è indicata con il termine HBIM, acronimo di Heritage o Historical Building Information Modeling.

Workflow dell’HBIM: il tradizionale processo di lavoro viene invertito

Caratteristica principale dell’HBIM è che la modellazione delle strutture avviene invertendo il processo di lavoro tradizionalmente utilizzato per le nuove costruzioni. Infatti, con l'HBIM il modello BIM è realizzato partendo da un edificio esistente; tale modello viene poi utilizzato per la fase gestionale e la programmazione degli interventi manutentivi di restauro.

L’HBIM applica quindi un processo di “reverse engineering” sugli edifici esistenti; il reverse engineering (o ingegneria inversa) si articola in diverse fasi:

• una prima fase di acquisizione delle informazioni storico-costruttive del manufatto;
• una successiva fase di rilievo dell’esistente attraverso l’utilizzo di tecnologie avanzate come la scansione laser 3D, Structure for Motion e la fotogrammetria ad alta definizione, per ottenere nuvole di punti e mesh 3D da utilizzare come base per la modellazione BIM;
• una ulteriore fase che consiste nella modellazione dell’edificio esistente e delle sue componenti - modello “as-built” HBIM dell’edificio;
• una o più fasi successive di inserimento dati, informazioni, contenuti, notizie storiche, manutenzioni ed eventuali aggiunte o modifiche al fabbricato;
• un’ultima fase di integrazione delle informazioni relative al modello attuata attraverso l’utilizzo di ambienti di condivisione dati.

Con l’HBIM il livello di interoperabilità è ancora più intenso rispetto al BIM; questo perché si lavora utilizzando un elevato numero di software specifici che devono interfacciarsi in openBIM e condividere tutte le informazioni che devono essere utilizzabili per tutto l’arco di vita dell’edificio.

Il processo mira ad avere un modello tridimensionale dell’edificio allo stato attuale, garantendo accuratezza, precisione e qualità di rappresentazione, coerenti con i dati acquisiti nelle fasi di rilievo e nelle fasi di ricerca documentale.

Gli obiettivi che ci si pone con l’HBIM sono essenzialmente quelli di poter ottenere un database del fabbricato esistente costituito da oggetti intelligenti, contenenti informazioni di varia natura che possano essere interrogate, aggiornate, sostituite e aggiunte.

Questi dati/informazioni sono il cuore del HBIM e costituiscono il database del fabbricato.  Tali dati, messi a disposizione, consentono di intervenire più velocemente e agevolmente su eventuali problematiche che possono presentarsi.

I vantaggi dell’HBIM

Abbiamo detto che l'HBIM è un processo applicato agli edifici esistenti, siano essi monumentali e di rilievo storico-artistico o comuni abitazioni del secolo scorso. Questo amplia notevolmente il raggio d'azione del BIM, espandendone l’utilizzo anche alla creazione di modelli dell'edilizia esistente.

I vantaggi di tale metodologia 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:

• l’organizzazione dei molti dati ed informazioni in modo coordinato tra vari professionisti con conseguente ottimizzazione delle risorse e dei relativi costi;
• 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 possibilità di tramandare il 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.

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

Le informazioni sul patrimonio sono la base per la comprensione e la conservazione dell'ambiente storico, ma spesso quando vengono richieste informazioni su parti specifiche di un edificio, queste sono andate perse o non sono mai state registrate. La possibilità di acquisire dati e informazioni sull'edificio e archiviarli in un database centrale rappresenta senza dubbio un enorme vantaggio.

Le grandi potenzialità del processo HBIM risiedono proprio nella possibilità di integrazione dei dati storici, tecnici e progettuali sulla piattaforma del modello tridimensionale. L’elemento, oltre ad essere rappresentato geometricamente e includere informazioni materiche e strutturali, comprende informazioni per l’identificazione del degrado, per gli interventi di restauro preposti, per le fasi storiche che lo hanno caratterizzato e tutto quello che è utile alle finalità perseguite.

Strumenti di gestione della digitalizzazione del patrimonio edilizio esistente

Finora l'HBIM non ha avuto una grande diffusione in ambito professionale per la mancanza di normative condivise e workflow standardizzati e soprattutto per le difficoltà legate alle fasi di modellazione e di reperimento delle informazioni. Infatti, modellare un edificio storico significa tener conto di elementi non standardizzabili e non riconducibili da librerie predefinite, deformazioni e irregolarità, incertezze sulle tecniche costruttive, presenza di fenomeni di degrado, ecc.

Alcune software-house hanno sviluppato soluzioni per gestire in modo esauriente l'intero processo di digitalizzazione del patrimonio edilizio esistente.

Tra queste ACCA, che ha introdotto già da qualche tempo in Edificius, il software per la progettazione edilizia 3D, l’ambiente Point Cloud to BIM, per importare e gestire in modo molto agevole le nuvole di punti, e l’ambiente HBIM, con una libreria dedicata di oggetti tipici dell'edilizia storica ed editor che si adattano in modo flessibile alle specificità di ogni singolo caso.

Inoltre sempre ACCA mette a disposizione una piattaforma in cloud come ambiente condivisione dati con un’app specificatamente dedicata alla visualizzazione, federazione, gestione e condivisione di nuvole di punti online ed in real-time.

Appaiono così evidenti i vantaggi di un approccio integrato alla conservazione e valorizzazione del patrimonio culturale, ed in generale del patrimonio edilizio esistente, grazie ad un set di servizi innovativi di tipo trasversale in grado di garantire l’integrazione dei dati, l’allineamento in tempo reale e l’interoperabilità evoluta tra i diversi attori nel rispetto dei singoli ambiti disciplinari e normative di settore.

Il BIM per il patrimonio edilizio esistente: casi applicativi

Per affrontare la complessità di un intervento su un edificio o un complesso storico, sempre più spesso è necessario un carattere di multidisciplinarietà delle figure coinvolte.

La condivisione delle informazioni, se è alla base di qualunque processo BIM, nel campo della gestione di un intervento su manufatti che sono eredità storica di una cultura, diventa addirittura cruciale.

Nel pdf allegato sono presentati alcuni casi pratici di approccio HBIM al restauro storico finalizzato alla conservazione e alla valorizzazione del patrimonio culturale.

Potrai scoprire come le nuove tecnologie e le soluzioni innovative possono aiutare a preservare il passato e progettare il futuro. Le potenzialità dei digital twin e dell'analisi BIM nel permettere decisioni consapevoli in situazioni complesse dove è necessario considerare sistemi costruttivi, materiali, degrado, condizioni ambientali, ed enfatizzare l'unicità degli elementi architettonici.

SCARICA L'ALLEGATO "CASI PRATICI DI APPROCCIO HBIM AL RESTAURO STORICO"