Intervenire sul patrimonio edilizio esistente attraverso la digitalizzazione

Nel corso delle due giornate del Digital&BIM Italia 2019 l’arena “Digital Twins – Digitalizzazione e intervento sull’esistente” ha investigato in profondità il confine che delinea il vantaggio insito nell’adozione dei processi digitali e la complessità connaturata alla conoscenza del patrimonio costruito. In questo articolo prof. Simone Garagnani descrive i molteplici spunti di riflessione emersi dalle due giornate di arena.

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A Digital&BIM Italia un’arena per capire e confrontarsi sul rapporto digitalizzazione e patrimonio costruito

Il Digital&BIM Italia 2019 di Bologna si è concluso con il risultato di aver portato ancora una volta la digitalizzazione al centro del dibattito professionale, rivolgendosi a tutta la filiera delle costruzioni. È stata questa un’edizione dedicata ai bilanci, attenta a valutare come a due anni dal D.M. 560/2017 il digitale e il BIM in particolare siano stati recepiti, adottati o rigettati ai vari livelli di filiera. Se infatti la trasformazione digitale 4.0 è qualcosa che le singole realtà del Paese non possono pianificare da sole, dacché si riferisce più ad una mutazione profonda del modello di lavoro a livello generale, è importante comprendere e analizzare come siano stati invece recepiti finora i caratteri della digitalizzazione dei processi interni alle piccole e medie realtà, così da prevederne i comportamenti nel più lungo periodo.

Se, nel mondo dell'edilizia più ampia, la trasformazione digitale è stata descritta come il cambiamento delle modalità con le quali viene concepito il processo edilizio stesso, essa ha avuto il finora solo il merito di traghettare le figure coinvolte verso pratiche operative atte a rendere più speditivo quanto già si produceva tradizionalmente, invece di amplificare la qualità di ciò che può essere generato attraverso un linguaggio fatto di relazioni informative.

Lo stesso Building Information Modeling, rifacendosi alla sua più tradizionale accezione, è ascrivibile ad una parte finita di questa più ampia digitalizzazione della conoscenza costruttiva. Il processo BIM tuttavia, è spesso frainteso o sostituito a vocaboli e acronimi che sottendono valenze più orizzontali e legate ai programmi informatici. 

In aggiunta a tutto questo il BIM, nato principalmente per l’ottimizzazione delle nuove attività di progetto e di cantiere, si interseca in Italia con una realtà fatta di ambienti costruiti ed edifici esistenti, che ne diversificano di molto il suo utilizzo rispetto a contesti esteri più legati al nuovo.

Nelle due giornate bolognesi di manifestazione, l’arena “Digital Twins – Digitalizzazione e intervento sull’esistente” che ho avuto il piacere e il privilegio di organizzare e coordinare, ha investigato in profondità il confine che delinea il vantaggio insito nell’adozione dei processi digitali e la complessità connaturata alla conoscenza del patrimonio costruito. 

Ai tavoli di presentazione si sono succeduti interventi diversificati, con l’intento dichiarato di aprire un dibattito, esteso e a più voci, sulle opportunità che la digitalizzazione offre per l'intervento concreto sul patrimonio esistente.

Per offrire un quadro sufficientemente completo e chiaro a visitatori ed interessati, le due giornate di arena sono state suddivise in aree tematiche, a partire dalla presentazione di casi di studio reali e concreti sino ad arrivare al tema importante della formazione di alto livello, offerta dai master universitari ma non solo. Il percorso espositivo è stato articolate passando attraverso gli strumenti tecnologici che consentono la conoscenza dell'esistente, sino a spingersi al punto di vista delle pubbliche amministrazioni non dimenticando la matrice sociale e urbana dello spazio pubblico, frontiera applicativa dei metodi digitali. 

L'esperienza dei professionisti per l'esistente

Modellazione semantica di componenti informati a partire dal rilievo: il caso della sala storica di Palazzo Re Enzo a Bologna

La prima giornata di lavori, nell’apertura del mattino, ha visto affrontare da subito il tema della “digitalizzazione per l'intervento sul patrimonio costruito”, dove Giacomo Bergonzoni di Open Project ha definito lo scenario critico ma di grande opportunità che un intervento BIM sul costruito comporta.

Presentando il lavoro di acquisizione sviluppato tramite nuvole di punti di una sala storica di Palazzo Re Enzo a Bologna, l’intervento ha affrontato la modellazione semantica di componenti informati a partire dal rilievo. Algoritmi generativi messi a punto dal team di Open Project hanno permesso di elaborare le geometrie di volte complesse e pareti fuori piombo e fuori asse in modo da ottenere dinamicamente modelli BIM, utilizzati poi per simulare un intervento di cantiere per operazioni di restauro reale.

Lorenzo Verde di Hilti SpA, ha poi mostrato come dal modello BIM della medesima sala ricostruita virtualmente, la strumentazione di puntamento laser che l’azienda ha sviluppato sia in grado di “leggere” l’informazione digitalizzata per proiettarla nel reale, così da consentire agli operatori la posa in opera precisa di componenti complesse riducendo al minimo invasività ed errori in contesti cantieristici monumentali e storici.

HBIM per un piano di conservazione multidisciplinare: lo Stadio Flaminio di Roma

In seguito Matteo Simione (React Studio) e Maurizio Giodice (Sapienza Università di Roma) hanno approfondito ulteriormente gli aspetti di complessità per gli interventi sul patrimonio esistente, presentando un contributo dal titolo “HBIM per un piano di conservazione multidisciplinare: lo Stadio Flaminio di Roma”. L’interessante lavoro, che ha contestualmente vinto il premio Digital&BIM Award 2019 per la categoria Interventi di restauro e valorizzazione del patrimonio, ha dimostrato come gli strumenti della digitalizzazione siano oramai maturi per affrontare le tematiche complesse derivanti dalla convergenza di più discipline nella pianificazione di attività numerose e delicate.

La digitalizzazione del retrofitting sostenibile: il progetto europeo ProGETone

Se l’applicazione concreta è dunque effettiva nell’ottenimento dei risultati promessi dalla digitalizzazione della catena di progetto, la ricerca è ancora un tassello fondamentale per migliorare procedure, strumenti e metodi. Il Prof. Giovanni Semprini (Università di Bologna) ha presentato a tal proposito gli attuali sviluppi di ProGETonE, acronimo per Proactive synergy of inteGrated Efficient Technologies on buildings’ Envelopes, un progetto europeo guidato dal Dipartimento di Architettura dell’Università di Bologna e coordinato dalla Prof.ssa Annarita Ferrante, finanziato all’interno del programma UE “Horizon 2020”

Il progetto quadriennale, che vede coinvolti numerosi partner da Italia, Germania, Olanda, Belgio, Spagna, Romania, Svizzera e Grecia, ha l'obiettivo di riqualificare a 360 gradi un edificio del quartiere di Peristeri ad Atene, tramite i più moderni criteri ingegneristici (in termini strutturali e antisismici, di risparmio energetico, di miglioramento gestionale, ecc.) attraverso la trasformazione dell’edificio esistente mediante un incremento di volumetria e di zone cuscinetto, che ne amplieranno le superfici abitabili e ne accresceranno il valore. Progettazione, ripartizione dei ruoli, pianificazione economica e temporale del cantiere sono stati sviluppati tramite processi di natura BIM, che consentiranno anche un monitoraggio e una manutenzione continuativa nel tempo.

Gli strumenti digitali per il costruito

Nella sessione pomeridiana, dedicata alle “tecnologie e agli approcci per digitalizzare il progetto costruito”, è stato invece tracciato uno stato dell’arte in merito agli strumenti informatici, ottici e meccanici che favoriscono una veloce acquisizione digitale di edifici esistenti.

Simone Oppici, di Leica Geosystems, ha presentato le potenzialità e gli avanzamenti della scansione laser terrestre tramite dispositivi mobili, attraverso una suggestiva dimostrazione in tempo reale delle peculiarità del Leica BLK2GO, un sistema di acquisizione di nuvole di punti in tempo reale in grado di digitalizzare in breve tempo contesti costruiti, semplicemente camminando con il device tra le mani.

Il tempo necessario e sempre più limitato per effettuare un rilievo di qualità è un aspetto che è stato sottolineato anche nell’intervento “Edifici storici, il passato in 3D”, presentato da Guido Pinto di PiScan, azienda che da diversi anni si occupa di digitalizzazione di altissima qualità di contesti anche monumentali. I casi di studio introdotti da PiScan si sono riferiti alla necessità di tradurre in modelli accurati le informazioni del rilievo, per rendere poi gli elaborati adatti ad accogliere successivamente le informazioni per la gestione, la manutenzione e il restauro.

Quando un modello presenta una valida predisposizione all’acquisizione di dati, esso può aiutare enormemente il progettista nelle fasi più avanzate di un intervento, come ha correttamente evidenziato anche Valeria Seggiaro di S.T.A. Data nel suo intervento relativo alle strutture storiche in muratura e alla loro analisi attraverso le recenti Norme Tecniche delle Costruzioni, per mezzo di un applicativo analitico denominato 3Muri.

I bilanci della PA e l'applicazione della digitalizzazione al contesto pubblico

La seconda giornata di arena ha investigato il rapporto tra digitalizzazione e Pubblica Amministrazione, con un importante intervento in apertura di Cinzia Gatto, del Provveditorato Interregionale delle Opere Pubbliche di Lombardia ed Emilia-Romagna. Tramite la descrizione di bandi di gara pubblicati per interventi su patrimoni edilizi di natura storica, l’Ing. Gatto ha steso un primo bilancio sull’applicazione consapevole di criteri BIM nei capitolati informativi di contratto pubblico, a due anni dall’entrata in vigore del D.M. 560/2017. Anche il patrimonio monumentale infatti, del quale il nostro Paese possiede indubbia ricchezza, è influenzato dalla norma, cogente o volontaria che sia. 

La tecnologia invocata dal piano legislativo dovrebbe essere interpretata come un ausilio e non come un vincolo, in particolar modo per quegli interventi di recupero in contesti storici impegnativi. 

E’ proprio questo lo scenario affrontato da Alessandro d’Amico (Sapienza Università di Roma), introducendo i casi di studio del tempietto di Bacco a Ravello (edificio a pianta circolare composto da elementi costruttivi a sezione circolare con oggettive problematiche di scansione e restituzione) e della Villa Palma - Guazzaroni a Terni (villa cinquecentesca in grave stato di abbandono e degrado, al momento sottoposta ad interventi di messa in sicurezza e completamente coperta da ponteggi). L'utilizzo esteso di una combinazione di Laser Scanning Terrestre e fotogrammetria close-range e da drone hanno condotto alla restituzione della nuvola per l'elaborazione del modello BIM.

Nel corso della mattinata si è poi affrontato il tema della transizione digitale dalla scala architettonica a quella urbana.

Luisa Bravo, presidente di City Space Architecture organizzazione no-profit che collabora con UN-Habitat (il programma delle Nazioni Unite sugli insediamenti umani), ha insistito particolarmente sul concetto di “millennio urbano”, indicando nel suo intervento dal titolo “La rigenerazione dello spazio pubblico nell’era delle digital humanities” come la città sia tornata ad essere la risposta naturale alla crescita demografica sempre più rilevante, da affrontare sfruttando la tecnologia per minimizzare le criticità, valorizzare il patrimonio culturale pubblico e ottimizzare le risorse.

In linea con queste considerazioni l’intervento successivo di Arturo Augelletta, di MATE Engineering, che ha presentato il progetto esecutivo e di cantierizzazione dell’ampliamento della Scuola di Architettura del Politecnico di Milano (su concept dell’architetto Renzo Piano) e lo sviluppo del progetto di risanamento idraulico di Piazza San Marco a Venezia, dove l’introduzione della modellazione BIM è prevista per agevolare la catalogazione sistematica per la fase di  restauro di tutti i masegni dell’intera superficie della piazza, ricavati da nuvole di punti ottenute da rilievi mediante laser scanning.

La formazione al BIM: i programmmi di master universitario

L’ultima sessione dell’arena, a conclusione di Digital&BIM Italia 2019, si è occupata della “formazione al BIM: i programmi di master universitario”.

Un tema ricorrente ai tavoli di lavoro è stato quello di una mancanza generale di formazione al digitale, con un’offerta sì ampia, ma spesso generica e non dedicata.

Francesco Ruperto, nella presentazione del programma “Master BIM”, Facoltà di Architettura alla Sapienza Università di Roma del quale è coordinatore scientifico, ha sottolineato come occorra sempre più una preparazione adeguata per affrontare consapevolmente il progetto digitale. Giunto alla sesta edizione, il Master di II livello di Roma è orientato a formare le competenze di gestione digitale dei processi informativi delle costruzioni, anche al fine di rispondere alla crescente domanda di figure professionali dedicate in grado di operare secondo procedure e standard richiesti sui mercati internazionali.

Proprio la conoscenza di metodi e approcci è alla base dei moduli formativi del Master "BIM e progettazione integrata sostenibile" dell'Università di Napoli Federico II, come ha illustrato Antonio Salzano, membro del consiglio scientifico del master, coordinato dal Prof. Edoardo Cosenza. Il master di II livello, giunto alla quarta edizione, si propone di formare  professionisti con elevate competenze  di  progettazione in ambiente Building  Information  Modeling  (BIM),  in  grado  di  gestire  problematiche  di  interoperabilità  dei modelli  informativi e di progettazione integrata sostenibile, con particolare approfondimento dei caratteri di ingegneria strutturale.

Interoperabilità tra gli strumenti, condivisione informativa di processo, BIM applicato al patrimonio esistente sono poi i pilastri del terzo programma di master di II livello, presentato dal Prof. Paolo Fiamma, coordinatore del master “UNIBIM Building Information Modeling – BIM Specialist, Coordinator, Manager” dell’Università di Pisa. Il programma di master a Pisa è un hub di competenze e un luogo di incontro fra domanda e offerta, conosciuto e riconosciuto in Italia e all’estero, grazie anche all'organizzazione di Convegni di livello nazionale e internazionale, come quello indimenticabile con il Prof. Charles Eastman, nel 2017. L’Università di Pisa, infatti, è stata tra le prime in Italia ad aver sviluppato la ricerca sul Building Information Modeling: questo livello di conoscenza accademica, scientifica e professionale, stratificata negli anni, è quello che il Master vuole condividere e offrire agli iscritti.

Questa sessione dell’arena si è conclusa con la presentazione da parte di Luisa Sileni, dell’Istituto per l'Istruzione Professionale dei Lavoratori Edili della Provincia di Bologna, delle attività della BIM Academy, una iniziativa declinata alla formazione al digitale del più alto numero di figure professionali che lavorano a vario titolo nel mondo dell’edilizia. L’istituto è stato storicamente tra i primi del suo genere ad aver investito risorse sulla formazione per il BIM e la digitalizzazione di filiera, tenendo numerosi corsi specialistici, organizzando conferenze di impatto per sensibilizzare i professionisti alle tematiche più innovative e partecipando a progetti Europei dove la ricerca si coniuga agli aspetti di realizzazione pratica.

Come la pianificazione digitale e la pratica costruttiva reale possano integrarsi

Contestualmente, nelle giornate di Digital&BIM Italia 2019, IIPLE e Hilti SpA hanno collaborato nell’Area Esperienze, con una iniziativa dal titolo “Digital twin e prodotto reale: dal modello digitale al costruito”. L’area di esperienza che è stata predisposta è stata un esempio tangibile di come la pianificazione digitale e la pratica costruttiva reale possano integrarsi, producendo risultati tangibili a tutti i livelli di un intervento.

I componenti di produzione Hilti, digitalizzati e combinati in un modello BIM di progetto, sono stati utilizzati per indicare a gli operatori di IIPLE come costruire realmente un piccolo mock-up di facciata ventilata su una muratura esistente: l’approccio ha mostrato in tempo reale come sin dal piccolo dettaglio è possibile avvalersi di modelli digitali per l’apprendimento, il controllo e la posa di componenti anche complessi in un piccolo cantiere, allestito mediante la consultazione parallela di modelli virtuali navigabili e descrittivi delle lavorazioni effettuate. I dispositivi Hilti, leggendo le informazioni di posa dal modello e proiettandole sulle superfici murarie, hanno semplificato il lavoro degli installatori, che “leggendo” le indicazioni dal medesimo modello di progetto, anche attraverso i dispositivi di realtà virtuale di IIPLE, hanno proceduto alle fasi di lavorazione in modalità sicura e controllata.

I vantaggi di una gestione BIM del patrimonio costruito

Sono molteplici gli spunti di riflessione emersi dalle due giornate di arena. I vantaggi di una gestione BIM anche per il patrimonio costruito si sono in realtà intuiti da tempo, conducendo a verticalizzazioni metodologiche di acquisizione come l’Historic Building Information Modeling di Murphy, lo Scan2BIM o la modellazione semantica per l’esistente, che preparano modelli grafici tridimensionali ad accogliere attributi informativi eterogenei.

Queste tecniche, ormai diffuse, implicano una nuova concezione documentale per il ciclo di vita dei fabbricati, non solo monumentali: l’informazione digitale organizzata in elaborati visuali interattivi offre una base di dati amichevole per il controllo, la gestione e la manutenzione successiva.

Nonostante sia ancora il raziocinio umano che oggi interroga gli archivi informatici per produrre o preservare la propria opera, non è improbabile che in un futuro non troppo remoto i database BIM saranno interpretati da intelligenze artificiali.

Lo studio dell’esistente per intervento di restauro, ripristino o adeguamento, ritrova nella rappresentazione digitale una centralità doverosa nei confronti delle molte discipline coinvolte nel dibattito, radunando svariate specializzazioni che nel modello devono confluire, seguendo un percorso di arricchimento circolare. L’auspicio è pertanto quello di un BIM sempre più consapevole e legato ai precetti della tradizione costruttiva propria della nostra cultura, nel quale gli attori coinvolti nel processo edilizio e nella valorizzazione del costruito riconoscano un campo di applicazione del digitale sempre più ampio, partecipato e non legato ai confini più stretti delle specialità indipendenti.

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