Scan to BIM, dal rilievo 3D al modello HBIM della Basilica di Superga

Restauro da 15 milioni per la Basilica di Superga a Torino con l’uso della metodologia HBIM

La Basilica di Superga necessita di interventi volti a migliorare l'accessibilità e a adeguare gli impianti alle normative vigenti. Per realizzare questi interventi, lo scorso luglio è stato sottoscritto un Protocollo d’Intesa tra l’Agenzia del Demanio, il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, il Ministero della Cultura, la Regione Piemonte e il Comune di Torino. L’accordo, della durata di 5 anni con possibilità di proroga, segna l'inizio di un'importante collaborazione istituzionale per il recupero e la valorizzazione del complesso architettonico aprendo la strada a ulteriori collaborazioni pubblico-private per il finanziamento di altri interventi di valorizzazione.

Il futuro della Basilica ha ricevuto un importante supporto finanziario con lo stanziamento di 15 milioni di euro: 9 milioni annunciati dal MIT e 6 milioni promessi dal MIC, da erogare nel triennio 2024-2026, destinati alla riqualificazione degli ambienti interni ed esterni della Basilica.

In occasione del Meeting di Rimini, il 26 agosto scorso, è stato presentato il progetto di digitalizzazione con metodologia HBIM della Basilica che disciplinerà l'intero ciclo dell'appalto. Al termine della presentazione, Ingenio ha avuto l'opportunità di intervistare alcuni dei principali attori coinvolti nel progetto di recupero e valorizzazione dell’opera.

Di seguito, l’intervista a Daniele Ballarin, monaco responsabile della Basilica, e ad Andrea Pellegrino, CEO di Cloud4BIM. Nell'intervista, Daniele Ballarin e Andrea Pellegrino hanno spiegato come il rilievo digitale 3D e il modello HBIM (Heritage Building Information Modeling) contribuiranno a preservare e valorizzare l’opera monumentale.

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Minaccia di abbandono per un luogo di inestimabile valore storico, artistico, culturale e spirituale

Daniele Ballarin, durante l'evento ha affermato che l'eremo della Basilica di Superga si trovava in condizioni di abbandono al momento del vostro arrivo tre anni fa. Quali sono state secondo lei le cause di questo abbandono?

Ballarin: È difficile rispondere, perché noi non c'eravamo, noi ci siamo da tre anni quando abbiamo accettato l'avventura di occuparcene. Credo che l'Italia possieda un immenso patrimonio e un potenziale culturale straordinario. Tuttavia, spesso ce ne dimentichiamo e non lo valorizziamo come meriterebbe. Non c'è un motivo specifico, forse un po' un insieme di cose come può capitare per altri luoghi: purtroppo in molti punti piove dentro, ci sono vetri rotti e quasi tutti gli infissi da rifare. Superga ha però molte anime, più di quello che si possa pensare, basta andare lì per rendersene conto, e questo genera speranza. Attrae molte persone all’ombra della sua Basilica, non solo i devoti alla Madonna delle Grazie, che comunque sono molto numerosi. Quotidianamente arrivano su questa meravigliosa collina persone a piedi, a cavallo, ciclisti, motociclisti, auto storiche. Possiamo incontrare fotografi, coppie che vengono qui per una passeggiata romantica e i fedeli della squadra di calcio del Torino, in omaggio a seguito della tragedia del 1949.

Il ruolo del SERMIG nella conservazione e valorizzazione della Basilica di Superga

Può spiegare cos’è il SERMIG e cosa sta facendo per la conservazione e valorizzazione della Basilica di Superga?

Ballarin: Il SERMIG (Servizio Missionario Giovani) è stato fondato nel 1964 da Ernesto Olivero, insieme a sua moglie Maria e a un gruppo di giovani determinati a combattere la fame attraverso opere di giustizia, promuovere lo sviluppo e vivere la solidarietà verso i più poveri. Nel 1983, il Comune di Torino ha concesso in comodato d'uso al SERMIG l'ex Arsenale Militare di Piazza Borgo Dora. Grazie alla visione e alle capacità organizzative di Ernesto Olivero e del SERMIG, questo luogo, un tempo dedicato alla produzione di armi utilizzate nelle due guerre mondiali, è stato trasformato in un "laboratorio" di convivenza, dialogo e formazione per i giovani, oltre che in un rifugio per le persone più vulnerabili. Oggi, l'Arsenale della Pace è un monastero metropolitano, aperto 24 ore su 24, dove si pratica l'accoglienza e si coltiva la solidarietà, ha al suo attivo quasi 4mila progetti di sviluppo nei cinque continenti e aperto una sede gemella a San Paolo del Brasile e a Madaba in Giordania. Sono quasi duemila le persone accolte direttamente ogni notte.

Il 2 agosto 2021, la Fraternità della Speranza ha ricevuto la gestione della Basilica di Superga. Il recupero e la rifunzionalizzazione di questo luogo richiedono un investimento finanziario significativo, che da soli non possiamo sostenere. Per questo motivo, abbiamo coinvolto le Istituzioni, ottenendo il loro impegno nel sostenere questo importante progetto di recupero. A luglio 2024, è stato sottoscritto il Protocollo d'Intesa.

È stato così avviato un percorso di digitalizzazione del complesso della Basilica, finalizzato alla progettazione e realizzazione di una serie di interventi volti al superamento delle barriere architettoniche e all'ampliamento dell'accessibilità. Contestualmente, il progetto prevede l'adeguamento degli impianti tecnologici, tra cui quelli elettrici e di sicurezza antincendio, per garantire una maggiore efficienza e sicurezza del sito. Le esigenze sono così tante che viene difficile definire anche le priorità: abbiamo rischiato di chiudere tutto almeno tre volte, in tre anni, per i grandi problemi che ci sono.

Le principali problematiche che insistono su questo patrimonio

Oltre al superamento delle barriere architettoniche e adeguamento degli impianti alla normativa esistente ci sono altre problematiche che insistono su questo patrimonio architettonico?

Ballarin: Oggi le problematiche principali della Basilica di Superga si concentrano su tre diversi aspetti. In primo luogo, le infiltrazioni d'acqua rappresentano un grave problema, così come le questioni legate all'accessibilità e all'impiantistica.

Per questo motivo, sono necessari degli interventi sull’edificio. Il rilievo digitale 3D restituirà un modello l’HBIM, di fondamentale importanza per gettare le basi di tutte le attività future di intervento. Una volta completati questi interventi iniziali, potremo concentrarci su altri aspetti, come il restauro dei dipinti e degli arredi interni.

Vorrei precisare che l'accessibilità non riguarda solo le persone con disabilità, ma deve essere intesa in senso più ampio, includendo anche l'accessibilità cognitiva, sensoriale e altre forme di inclusività. Un esempio è la grande biblioteca della scuola di Superga, un patrimonio inedito per il pubblico. Questa biblioteca, che serviva per la formazione dei sacerdoti del regno sabaudo, potrebbe essere aperta al pubblico, offrendo così una nuova opportunità di conoscenza e utilizzo del suo prezioso contenuto. Poter aprire questi luoghi e renderli fruibili al pubblico è un’importante occasione di valorizzazione.

L'importanza della digitalizzazione nel recupero del patrimonio

Prima di intraprendere interventi su un edificio di rilevanza storica e culturale, è essenziale avviare un processo approfondito di analisi e conoscenza. Avete incontrato difficoltà nel reperire la documentazione storica? In che modo la digitalizzazione può supportare questo processo?

Ballarin: Il senso di abbandono di cui parlavo si manifesta anche in questo ambito. Purtroppo, ci sono stati anni di trascuratezza, anche relativamente agli interventi più recenti, come quelli effettuati nel 2000 in occasione del Giubileo, abbiamo riscontrato l'assenza di documentazione. Gli archivi non erano aggiornati e non abbiamo trovato i disegni degli impianti realizzati. In pratica, esagerando un poco, gli unici disegni dell’opera a noi disponibili erano quelli originali di Filippo Juvarra.

La creazione di un modello digitale, o gemello digitale, dell'opera sarà fondamentale per la gestione futura di qualsiasi intervento. Questo strumento ci consentirà di catalogare con precisione gli interventi effettuati e la documentazione che riusciremo a raccogliere nel tempo, facilitando così la pianificazione e l'esecuzione di lavori di restauro e manutenzione. Il modello sarà depositato presso il MIT, rendendolo così accessibile alla collettività anche in futuro.

HBIM vs BIM: riflessione su alcune differenze essenziali

Quali sono le principali sfide e differenze tra l'uso della digitalizzazione nel contesto delle nuove costruzioni, dove il BIM si basa su standardizzazione e modellazione da zero, rispetto al contesto del patrimonio storico, dove si lavora con elementi esistenti e non standardizzati?

Pellegrino: È una domanda molto interessante, perché rappresenta una delle sfide principali che devono affrontare i modellatori. In alcune aree del complesso di Superga, fortunatamente, è possibile recuperare alcune tipologie ed elementi edilizi standardizzati che facilitano la modellazione. Tuttavia, partendo da una nuvola di punti, per quanto riguarda la Basilica stessa, è stato necessario adottare un approccio alla modellazione estremamente dettagliato, ricostruendo ogni elemento in maniera individuale, punto per punto, al fine di garantire la massima fedeltà all’esistente. Questo ha richiesto un ampio uso della parametrizzazione per ottenere risultati accurati.

Quindi sì, l’HBIM è un lavoro tailor-made, che si pone un po' in contrasto con l'approccio standardizzato del BIM. Inoltre, l’HBIM richiede competenze diverse rispetto al BIM tradizionale.

A mio avviso, nel contesto dell’HBIM è fondamentale avere molta dedizione e la capacità di entrare in sintonia con l'edificio, per comprenderlo e valorizzarlo al meglio attraverso la modellazione. Per questo, abbiamo organizzato diverse visite sul campo, dove i modellatori hanno potuto esplorare l’edificio da vicino, rendendo il lavoro di modellazione più preciso e accurato.

Basilica di Superga: obiettivo del rilievo e il livello di dettaglio

Quale livello di dettaglio avete stabilito come obiettivo da raggiungere nel vostro lavoro di rilievo e modellazione?

Pellegrino: Il livello di dettaglio varia a seconda delle diverse aree. In questa fase, l'obiettivo principale è realizzare un modello che possa fungere da base per le future gare d’appalto. Il livello di dettaglio è stato calibrato in funzione delle richieste, che riguardano soprattutto l'abbattimento delle barriere architettoniche, l'adeguamento dei sistemi impiantistici agli standard normativi. Per queste esigenze, il dettaglio non è particolarmente elevato, poiché l'aspetto più importante è identificare le interferenze e gestire gli spazi. Tuttavia, in alcune zone della Basilica, abbiamo scelto di raggiungere una maggiore precisione, modellando anche i dettagli architettonici garantendo la massima fedeltà all'esistente.

Ballarin: Ritengo che la predisposizione di un modello HBIM di base sia un aspetto fondamentale, perché offre una base solida su cui poter approfondire ulteriormente, quando necessario. Se si dovrà intervenire su un'area specifica, come la biblioteca, sarà possibile integrare il modello esistente con nuovi rilievi mirati, in modo da soddisfare le esigenze specifiche di quel particolare intervento o struttura.

Quindi, se l'edificio richiederà, ad esempio, un intervento di ripulitura delle facciate e sarà necessaria una mappatura dei degradi, il modello potrà essere ulteriormente integrato per dettagliare anche questo aspetto. È corretto?

Pellegrino: Sì, il concetto è esattamente questo. Per campagne di rilievo di questo tipo, è fondamentale avere sempre chiaro l'obiettivo finale. È necessario quindi calibrare i rilievi tenendo conto non solo delle tempistiche, ma anche dei costi e della complessità della realizzazione del modello. Aumentare la quantità di dati acquisiti richiede relativamente poco tempo in più, ma elaborare e integrare quei dati nel modello, ad esempio con una mappatura dei degradi, diventa un compito molto più complesso. L'idea di fondo è partire da una base che rappresenti fedelmente lo stato di fatto, senza perdere tempo su dettagli superflui agli obiettivi fissati in partenza. Tuttavia, come abbiamo detto prima, ci sarà sempre la possibilità di integrare ulteriormente il modello, se necessario. Per questo motivo sia il rilievo che il modello BIM della Basilica di Superga saranno consegnati in formato aperto.

Ballarin: Il nostro obiettivo è stato quello di fornire una rappresentazione dello stato attuale dell’edificio per poter avviare la progettazione degli interventi necessari, lasciando agli interventi futuri la possibilità di approfondire ulteriormente, laddove necessario. Vorrei anche sottolineare che c’è un'importante questione legata ai tempi: i fondi pubblici per l’accessibilità che abbiamo ottenuto ci permettono di eseguire questi lavori, ma gli interventi devono essere completati entro una scadenza precisa. Questa è una delle sfide tipiche della gestione delle opere pubbliche.

Rilievo digitale e modello HBIM della Basilica di Superga: strumenti e tempistiche

Tecnicamente, come è stata organizzata la campagna di rilievo? Quante persone sono state coinvolte e quale strumentazione è stata utilizzata?

Pellegrino: Innanzitutto, sono stati fatti diversi sopralluoghi per ottimizzare il coordinamento. Poiché non avevamo una planimetria complessiva di partenza, ci siamo avvalsi della tecnologia LIDAR per realizzare un rilievo preliminare dell’area utilizzando un Laser Scanner SLAM. Questo strumento, che l'operatore tiene in mano, ci ha permesso di eseguire un primo rilievo dell'intera area, generando una nuvola di punti complessiva. Questo ci ha fornito una panoramica generale del complesso, permettendoci di identificare e localizzare corridoi, stanze e altre caratteristiche dell'edificio.

Successivamente, abbiamo eseguito un rilievo più dettagliato utilizzando un Laser Scanner Terrestre, impiegato in due modalità diverse. Questo ha comportato la necessità di avere due operatori sul campo.

Durante la campagna di rilievo, abbiamo anche utilizzato un drone, coinvolgendo in questo caso 4-5 persone per garantire la massima sicurezza nell'uso di questo strumento.

Ballarin: Oltre all'uso del drone, trovo particolarmente affascinante il rilievo eseguito nei sottotetti e nelle aree sopra le cupole. I sottotetti e lo spazio intracupola, che presenta due calotte sovrapposte, sono strutture complesse e di notevole interesse architettonico e ingegneristico. La doppia calotta, realizzata interamente in muratura e priva di elementi in ferro, rappresenta una sfida unica. Inoltre, l'ambiente in cui si è operato è particolare e richiede un'attenzione scrupolosa alla sicurezza dell'operatore.

Come avete integrato i dati del rilievo?

Pellegrino: Abbiamo integrato i dati con strumenti tradizionali, come la stazione totale, che ci ha permesso di creare una rete di appoggio altamente precisa, con una precisione millimetrica rispetto ai 10 mm standard. Abbiamo anche utilizzato la strumentazione GPS per stabilire una rete primaria esterna alla Basilica, considerando che non possiamo prevedere con certezza quale sarà la situazione tra 10-15 anni.

Quindi, abbiamo utilizzato una rete esterna georiferita con il sistema nazionale di riferimento satellitare. Questo approccio ci permetterà non solo di capitalizzare i dati in fase di elaborazione, ma anche di garantirne la precisione in futuro, se dovessimo dover effettuare nuove misurazioni.

Diciamo che abbiamo usato tutta la tecnologia oggi a disposizione, da quella più tradizionale, agli ultimi ritrovati dei laser scanner. Va detto che non avevamo tutta la strumentazione in casa, poiché si tratta di attrezzature piuttosto costose. Tuttavia, grazie alla nostra partnership con Leica Geosystems, con cui collaboriamo a livello nazionale, abbiamo ricevuto il supporto necessario e l'attrezzatura appropriata per il progetto.

Una campagna di rilievo digitale di questo tipo quanto tempo ha richiesto per il rilievo sul campo e quanto tempo per la successiva elaborazione dei dati?

Pellegrino: Grazie al mix di strumenti utilizzati, siamo riusciti a completare il rilievo in 22 giorni di lavoro. Il flusso di lavoro ha incluso la raccolta dei dati, la post-elaborazione delle nuvole di punti e l'integrazione delle nuvole provenienti da strumenti diversi. Questi dati sono stati uniti, allineati tramite TPS e poi suddivisi in piccoli cubi per l'elaborazione. Dalle nuvole di punti abbiamo iniziato a lavorare al modello BIM. Forniremo al MIT un modello Revit, disponibile sia in formato Revit che IFC, che sarà completo e pronto all'uso.

Attualmente, la fase di elaborazione del modello è ancora in corso. Un lavoro di questo tipo normalmente richiede dalle 3 alle 4 volte il tempo impiegato sul campo. Pertanto, considerando i 22 giorni di lavoro sul campo, prevedo che la fase di modellazione complessivamente richiederà tra gli 80 e i 100 giorni.

La gestione della campagna del rilievo è stata fatta in concomitanza con l’apertura al pubblico della Basilica? Avete avuto difficoltà nella gestione delle operazioni?

Pellegrino: Devo dire che il SERMIG è stato estremamente aperto e disponibile. È stato necessario un coordinamento preciso, poiché non tutte le aree erano accessibili al pubblico. Tuttavia, il fatto che alcune zone non fossero accessibili al pubblico si è rivelato vantaggioso per la campagna di rilievo, poiché ci ha permesso di lavorare senza interferenze. Fortunatamente, il SERMIG ci ha assistito efficacemente in questo processo. Per quanto riguarda il rilievo delle aree esterne, siamo riusciti a completarlo senza troppe difficoltà, limitando l'accesso e recintando le zone necessarie. In generale, il dialogo con il SERMIG è stato molto diretto e collaborativo.

GUARDA IL VIDEO CHE RACCONTA LA CAMPAGNA DI RILIEVO

Criticità e rischi nella gestione delle nuvole di punti nel rilievo digitale 3D

Le nuvole di punti possono risultare difficili da gestire a causa dell'enorme quantità di dati che contengono. Inoltre, servono soluzioni software e hardware potenti per una gestione ed elaborazione efficace. Cosa chiedete a chi sviluppa questo tipo di soluzioni?

Pellegrino: Il problema del peso dei dati non riguarda tutti allo stesso modo. Ad esempio, negli ultimi due o tre anni, Leica ha fatto un lavoro straordinario per affrontare questa sfida. Mentre l'hardware per le scansioni è ormai molto avanzato, la vera difficoltà è nella gestione e nell'elaborazione dei dati stessi.

Ciò che chiediamo loro è un supporto costante quando sorgono problemi. Ad esempio, se incontriamo difficoltà nell'importare un lavoro complesso, abbiamo necessita di una linea diretta con chi sviluppa queste soluzioni per segnalare il problema. Devo dire che i nostri partner in questo sono molto reattivi e spesso riescono a fornire soluzioni, sia attraverso workaround temporanei che aggiornamenti software per risolvere le difficoltà.

Poi sicuramente c'è un tema comunque anche di computer, di storage e quant'altro. Quindi è necessaria una solida collaborazione anche con chi ci fornisce tutta la parte hardware.

Nel caso della basilica di Superga, la rete creata dal SERMIG include piccole supply chain (catene di fornitura) che sono essenziali per portare a compimento questo progetto.

Esiste il rischio di perdere dati durante una campagna di rilievo digitale, in particolare durante il trasferimento dei dati dalla macchina all'hardware?

Pellegrino: Sì, il rischio di perdita di dati esiste, ma abbiamo adottato misure per ridurlo al minimo. Per garantire la sicurezza, la parola d’ordine è ridondanza nonostante il grande volume di dati. Gran parte di questo rischio è stato mitigato già alla fonte. Per esempio, al termine della campagna di rilievo, il drone carica automaticamente i dati su un cloud, utilizzando una app che garantisce un trasferimento sicuro della nuvola di punti.

Inoltre, ogni sera carichiamo i dati e li verifichiamo il giorno successivo. Rispetto al passato, questo approccio ha notevolmente limitato il rischio di perdita di dati.

Nel suo lavoro, quali aspetti legati all'innovazione la preoccupano maggiormente?

Pellegrino: Quando emergono nuove tecnologie digitali, ciò che mi preoccupa è che spesso manca una coesione e una solida esperienza nel settore. Sebbene queste tecnologie siano affascinanti e promettenti, senza un'infrastruttura tecnologica (IT) adeguata a supportarle, potremmo ritrovarci a generare modelli di alta qualità ma con tempi di realizzazione e gestione dei dati eccessivamente lunghi. È quindi essenziale sviluppare un ecosistema integrato e ben strutturato per garantire il successo del lavoro.

Un gradito invito a far visita alla Basilica di Superga

Ballarin: Vorrei concludere invitandovi a venire a visitarci in Basilica e in particolare a salire sulla balconata panoramica, a metà altezza della cupola, che permette di vedere tutta Torino circondata dal bellissimo arco alpino: dal Monviso al Monte Rosa!