Il blog di Archicad Italia

Questo articolo nasce da alcune riflessioni sul BIM fatte durante il mio recente viaggio a Roma con la famiglia, grazie all'allineamento astrale che ci ha permesso di organizzare questa vacanza e alla guida di un valido generale del coordinamento tattico-logistico come mia moglie che, anche in questa occasione, ha dimostrato l'assenza di questa indispensabile caratteristica nel mio DNA.

Villa dei Quintili, via Appia Antica

Le riflessioni sono nate durante la visita a Villa dei Quintili, che sorge lungo la via Appia Antica ed è raggiungibile dal centro di Roma con la linea 118 che passa proprio davanti al Colosseo, di fronte all'omonima fermata della Metropolitana.

La villa è il più grande complesso residenziale del suburbio di Roma, appartenuta ai membri di una famiglia di senatori e consoli nel 151 D.C. È collocata sopra a una collina che ospita anche un grande impianto termale, oltre ai vari cortili e vani di rappresentanza. La villa era annessa a una serie di monumentali edifici dedicati all’intrattenimento, come un teatro e un circo per le corse dei cavalli. Con l'intrattenimento non poteva mancare la presenza sul limite settentrionale di una cantina per la produzione del vino e un’enoteca.

La villa, distante dalla strada principale e immersa nel silenzio, è visitabile a piedi e si trova in aperta campagna: consiglio di indossare un paio di scarpe comode e di sfruttare una bella giornata, ma ipotizzo che una visita in piena estate sia difficoltosa dato che il sito archeologico non presenta ripari dal sole. Durante la visita, comunque due spunti di riflessione mi hanno portato a scrivere questo articolo.

1) Come percepiamo le dimensioni di un edificio

La villa è visitabile interamente senza guida e c'è la possibilità di passeggiare al suo interno senza particolari vincoli: si possono attraversare corridoi, stanze e vani, e osservare da vicino le pavimentazioni e i rivestimenti che sono sopravvissuti al tempo. Fa molta impressione osservare le parti di muro rimanenti, realizzate con mattoni e pozzolana lasciati completamente esposti all'aria aperta, e ammirare ancora oggi l'eccellente tecnica costruttiva romana, che ci permette di apprezzare i mosaici e i decori in pietra colorata.

È incredibile come, a distanza di 2000 anni, possiamo capire le dimensioni e gli ambienti delle ville o dei complessi termali, mentre opere di ingegneria recenti come il Ponte Morandi non sono stati in grado di reggere il passare del tempo.

Camminando all'interno della villa si possono intuire gli ingombri dei corridoi, delle stanze, dei vari ambienti di servizio e di rappresentanza, utili a stimare le dimensioni dell'edificio. Ma, ho notato, per mia figlia la comprensione spaziale di ciò che stava vedendo non è stata così immediata come lo è stato per me.

Il punto di vista del genitore è quello di considerare la propria prole come l'ultimo ritrovato della scienza e della tecnica dell'umanità. Si tende a sopravvalutarne le capacità. Comunque, riconosco in mia figlia una buona capacità di capire piante, sezioni e modelli tridimensionali degli edifici in relazione alla sua età. Questo non solo perché è il pane quotidiano dei suoi genitori, ma anche perché utilizza in modo proficuo Minecraft, in cui costruisce ambientazioni dettate dalla passione del momento.

Proprio per questi motivi la sua difficoltà durante la visita mi ha stupito: non ho approfondito molto con lei la questione, ma ho ipotizzato che la percezione in scala 1:1 della pianta di un edificio non fosse chiara, nonostante ci fosse la possibilità di passeggiarci dentro fisicamente. Penso che la possibilità di manipolare in scala ridotta una pianta o un modello di un edificio le permetta invece una comprensione più chiara di quello che si sta visionando.

In alcuni punti della villa erano presenti dei totem che permettevano di individuare la propria posizione rispetto all'edificio, con l'indicazione dei vari ambienti e delle relative destinazione d'uso. Una volta avvicinatasi a una di queste bacheche, la sua comprensione dell'edificio diventava subito chiara.

2) I tag per la ricostruzione fotogrammetrica

Passiamo ora al secondo spunto di riflessione, a partire da un dettaglio: una serie di piccoli quadratini di plastica di lato variabile tra i 2 e i 4cm, che ha sulla faccia a vista l'immagine di una scacchiera di quattro quadranti, colorati alternativamente di bianco e nero ad alto contrasto, posizionati in modo uniforme e diffuso su tutte le pareti dei muri esistenti della villa.

Questi simboli, chiamati anche tag, rappresentano i punti di appoggio che servono ai software di ricostruzione fotogrammetrica per l'ottimizzazione della ricostruzione, cioè per posizionare, scalare e rappresentare in maniera corretta l'oggetto del rilievo. Immagino che ci sia stata anche una campagna di rilievo topografico tradizionale (con stazione totale, ad esempio) per il cosiddetto "appoggio a terra" del modello fotogrammetrico.

La presenza dei tag sulla Villa mi ha fatto capire che a breve sarebbe stata realizzata la nuvola di punti tramite una campagna di rilievo fotogrammetrico, molto probabilmente georeferenziato, o che era in corso di elaborazione ed estrazione la nuvola di punti del complesso per ottenerne il modello tridimensionale. Come avrete capito, sto per toccare l'argomento del BIM dedicato alla generazione di modelli intelligenti di un edificio storico: l'Historical (o Heritage) Building Information Modeling.

HBIM con Archicad: un punto di vista

Nel blog abbiamo descritto parecchi esempi di modellazione di edifici storici con Archicad:

• Chiesa Diruta di Grottole;
• La Certosa di Pavia;
• Santa Maria del Fiore del Brunelleschi;
• San Lorenzo alle Colonne a Milano;
• L'ex Chiesa di San Giovanni ad Argentera.

Abbiamo parlato di HBIM anche in altri approfondimenti, come:

• Le tecniche utilizzate per effettuare la restituzione grafica del rilievo con laser scan;
• La costruzione delle coperture a volta;
• L'importanza del BIM nel settore del restauro.

Viene definita HBIM la realizzazione del modello BIM di un edificio storico o con una certa rilevanza storica. La realtà dei fatti, a mio parere, è che l'HBIM ha un'accezione decisamente più estesa rispetto a quella compresa all'interno dell'ambito storico.

Penso di non essere l'unico progettista che realizza il modello tridimensionale anche per gli interventi di ristrutturazione negli edifici esistenti e non penso di dire un'eresia quando affermo che anche il rilievo e la restituzione con software di BIM authoring dello stato di fatto di un appartamento o di un edificio già realizzato rientra all'interno della filosofia HBIM, anche se l'edificio rilevato non ha alcuna valenza storica. In questo caso come possiamo chiamarlo? aBIM (as Built Information Modeling) come vi sembra?

La mia personale sensazione è che la restituzione tramite modello tridimensionale di un edificio realizzato ponga delle sfide diverse e interessanti, ma della stessa complessità.

Spesso la pianta disponibile negli archivi comunali comunica solo una parte della verità: basta sollevare lo sguardo al di sopra del canonico metro di altezza di sezione orizzontale per scoprire una selva di nicchie, riseghe, cavedi tecnici, controsoffitti, travi ribassate, voltini in mattoni e putrelle in ferro, soluzioni ingegnose per risolvere problemi o desiderata nati sul momento e via discorrendo.

Tutto questo può esser dimenticato su una pianta in scala 1:100, ma spesso non lo si può fare all'interno di un modello BIM tridimensionale per un progetto di ristrutturazione. Anzi, non devono essere tralasciati perché fondamentali per ottenere una base solida su cui realizzare un progetto di ristrutturazione che consenta di evitare per quanto più possibile inconvenienti e sorprese in corso d'opera.

Con l'ausilio di Archicad, oltre ai normali strumenti usati per la progettazione, i migliori alleati nella restituzione dell'edificio saranno gli strumenti forometria, nicchia e profilo complesso. Non solo: capiterà di scoprire "nuovi" oggetti come le modanature, intelaiature delle porte, architravi e porte zoppe; capiterà poi di realizzare una finestra con cornice esterna in mattoni o di dover iniziare a prendere confidenza con lo strumento Roof Maker per realizzare i tetti con orditura in legno ed eventualmente divertirsi con le capriate.

Infine, cerco di spostare l'asticella più avanti nel tempo per intuire i possibili sviluppi futuri degli strumenti a nostra disposizione oggi, e di quale importanza ha l'utilizzo del BIM nel nostro lavoro di architetti: tutta l'innovazione nel nostro ambiente passa dall'utilizzo e dalla realizzazione di questi modelli intelligenti delle costruzioni, nuove ed esistenti.

È proprio qui che si congiungono le due riflessioni precedenti.

Unire i puntini

La realizzazione del modello tridimensionale partendo dalla nuvola di punta rilevata di questa villa apre le porte alla realizzazione del Twin Model (o copia digitale) del costruito. Ricordiamo che la copia digitale dell'edificio esistente non è un Digital Twin: per diventarlo, l'edificio realizzato e il Twin Model devono essere collegati da attuatori e sensori con l'utilizzo dell'Internet of Thing. È un concetto molto importante che di fatto rappresenta la tomba delle smart cities, per evolvere in città cognitive e predittive.

Questo Twin Model potrà essere sfruttato per la ricostruzione dell'intero edificio permettendo una comprensione più ampia non solo agli addetti ai lavori, ma anche ai visitatori: pensate quanto possa essere bello per un visitatore poter visualizzare tramite la realtà aumentata quali erano gli ambienti costruiti, visionare i mosaici, le finiture in pietra colorata e il complesso nella sua interezza passeggiandoci dentro, lasciando la mente libera dallo sforzo necessario per immaginare tutto questo guardando ciò che rimane di una costruzione.

Nascendo come Twin Model, il modello informatizzato diventa molto interessante anche dal punto di vista informativo: associando le varie epoche di costruzione e le modifiche avvenute nel corso del tempo come informazioni, queste possono essere richiamate e indicate facilmente al visitatore aumentando la comprensione dell'edificio e sfruttando le capacità informative del modello BIM.

E pensate quanto possa essere ancora più interessante dare la possibilità a persone lontane da Roma e dislocate in tutto il mondo di visitare virtualmente questo Twin Model: un modello visitabile online permetterebbe ai ricercatori di tutto il mondo di approfondire la ricerca e arrivare a nuove scoperte.

Possiamo fermarci qui con questo Twin Model e al suo possibile utilizzo? Ovviamente no, possiamo farci un Digital Twin utilizzando sensori e attuatori!

Dall'HBIM al Digital Twin

Passiamo dal punto di vista turistico a quello tecnico: le cause del degrado dei beni culturali sono strettamente correlate all’ambiente nel quale l’oggetto di valenza storico-artistico-architettonica è ubicato. Da un punto di vista storico, l’accelerazione dei processi di degrado è avvenuto con la Rivoluzione Industriale per l'aggiunta di nuove cause di origine antropica che hanno condotto a un sostanziale peggioramento della qualità dell'aria e dell'ambiente, specie dopo gli anni Sessanta del secolo scorso.

Il monitoraggio ambientale è necessario per conoscere i parametri climatici quali temperatura, umidità, velocità del vento, radiazione solare, presenza di inquinanti, individuando situazioni di rischio e stabilendo delle soglie di attenzione e allarme al di sotto delle quali le condizioni per la conservazione siano ottimali. Per gli ambienti outdoor non è possibile agire per abbassare le soglie di rischio, ma il monitoraggio del degrado rispetto alle condizioni climatiche diventa fondamentale per la conservazione del manufatto, come testimoniano i casi studio "Il Cavallo di bronzo" di piazza San Marco a Venezia, la Torre di Pisa, il Battistero di Firenze e l'Ara Pacis in Roma.

Con tali evoluzioni tecnologiche oggi è possibile disporre di una continuità temporale dei rilevamenti e pertanto il monitoraggio è diventato uno strumento diagnostico in grado di consentire l'analisi dell'evoluzione dei parametri ambientali e di fare previsioni a breve e lungo termine circa le situazioni di rischio.

Pensare a degli attuatori che riescano ad abbassare e/o controllare i fattori di rischio di degrado ambientale per un manufatto così grande come quello di Villa Quintili è difficile, sia dal punto di vista progettuale che realizzativo. Però, se scaliamo il sistema del Digital Twin a esempi di manufatti più contenuti (come ad esempio la citata Ara Pacis di Roma) ciò consente di mantenere condizioni climatiche adatte alla conservazione e costanti al variare delle stagioni esterne e al numero di visitatori, annullando l'effetto di degrado indotto.

Le risorse economiche

L'elefante nella stanza di questo discorso è come sempre solo uno: il denaro. Le risorse messe a disposizione agli Enti preposti alla conservazione dei beni storici non è mai sufficiente come ben sappiamo.

Ma, guardando in un'ottica imprenditoriale lungimirante, l'avvento delle tecnologie come il BIM e l'utilizzo della nuvola di punti per ottenere i Twin Model posso essere la chiave di volta sotto molti punti di vista: partendo dagli indubbi vantaggi per la conservazione passando all'aspetto economico per finire all'aspetto di sostenibilità, che si traduce in minori costi di manutenzione e in un maggior flusso dei visitatori in loco, redendo di fatto delle rovine una vera e propria attrazione turistica e tecnologica.

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