L’approccio BIM applicato a un progetto di restauro: Palazzo Gulinelli, Ferrara

Palazzo Gulinelli, di proprietà della Fondazione “Opera Don Cipriano Canonici Mattei”, si trova a Ferrara in Corso Ercole I d’Este 15.  L’edificio è stato seriamente danneggiato dagli eventi sismici del 2012 che hanno coinvolto l'Emilia. Questo evento calamitoso è stato motivo per la proprietà di affrontare, con l'aiuto di finanziamenti europei erogati dalla Regione Emilia Romagna, il restauro ecosostenibile del palazzo. La metodologia progettuale ha inglobato i meccanismi di controllo e gestione dei crediti della certificazione LEED – GBC secondo il protocollo HB.

Il palazzo ha una superficie calpestabile pari a 3.835 mq che si sviluppa su un profilo ad “L”, suddivisa su 3 piani, con annesso giardino storico di circa 10.000 mq. Ospiterà gli spazi della scuola paritaria internazionale “Smiling”, oltre che la sede della stessa fondazione Canonici Mattei.

Esterno a lavori conclusi

PREMESSE E OBIETTIVI DEL PROGETTO

Il progetto di restauro è stato curato dall’architetto Cristiano Ferrari e dall’ingegnere Eugenio Artioli, soci di Binario Lab – Studio di Ingegneria e Architettura sostenibile. 
E’ stato fortemente voluto dai progettisti lo sviluppo del lavoro di restauro mediante la progettazione integrata BIM (Building Information Modeling), per garantire una maggiore efficienza e un miglior controllo delle tempistiche, soprattutto in fase di cantiere, e un adeguato strumento per le future manutenzioni da consegnare alla committenza.
Lo sviluppo del progetto con metodologia BIM permette la realizzazione di un modello di informazioni che contiene non solo la rappresentazione tridimensionale dell’edifico ma anche tutte le sue caratteristiche funzionali.

Il punto di partenza fondamentale per il restauro dell’edificio edificio è stato fissato nella conoscenza della struttura. L'investigazione delle caratteristiche dell'edificio, volta a ricostruirne la storia, è imprescindibile per ottenere un progetto di qualità sotto tutti i punti di vista. La conoscenza dell’edificio non ha scoraggiato l’utilizzo di tecnologie evolute. Il progetto ha eliminato le superfetazioni incongrue con la struttura originale, inserendo nello spazio volumetrico che occupavano una nuova struttura leggera in legno X Lam. L’inserimento del nuovo corpo ha permesso anche la realizzazione di uno dei pochissimi tetti verdi presenti in un centro storico.

L'obiettivo del progetto di restauro, quindi, ha riguardato il saper coniugare al meglio la destinazione d'uso dell'immobile, le tecnologie moderne e le richieste della Committenza con la storia stessa dell’edificio e la valorizzazione delle sue caratteristiche. Il tutto è stato portato avanti in un'ottica di ecosostenibilità, anche per garantire agli occupanti della scuola un ambiente quanto più salubre e sicuro possibile. 

Soffitto della Sala ovale – Piano nobile

IL RILIEVO E LA COSTRUZIONE DEL MODELLO

Il rilievo della struttura è stato fatto attraverso tecnologia laser scanner. Il laser scanner rilascia di tutto il rilievo una nuvola di punti 3D, che viene gestita ed elaborata da un software di disegno. Il software ha consentito la modellazione di un progetto virtuale che contenesse tutte le componenti strutturali e materiali dell’edificio nella dimensione reale.

Rilievo laser scanner

L’elaborazione del modello tridimensionale e l’impostazione di un database di progetto sono stati necessari per arrivare alla stesura del progetto. Il progetto di restauro ha, infatti, tenuto conto di tutti i dettagli e le caratteristiche degli elementi e dei materiali dell’edificio dal punto di vista diagnostico. Sono state raccolte tutte le informazioni relative ad ogni singolo elemento, ogni elemento è stato modellato tridimensionalmente grazie al rilievo laser scanner ed archiviato secondo un sistema di catalogazione univoco. Questo ha permesso la creazione di schede riguardanti lo stato patologico e il quadro fessurativo della struttura. Il modello tridimensionale ha permesso, inoltre, l’inserimento di informazioni riguardanti la manutenzione e la gestione di elementi strutturali che saranno consegnate alla committenza al termine dei lavori. Il rilievo architettonico dell’edificio si è accompagnato ad un’ampia ricerca documentaria, che ci ha permesso di risalire all'assetto del palazzo a fine Settecento.

Il rilievo storico critico ha ricostruito la sequenza cronologica degli ampliamenti, addizioni e superfetazioni di palazzo Gulinelli. Il disegno del 1799, allegato alla perizia dell'ing. Passega, e l'alzato del Bolzoni del 1747 (che fornisce una visione assonometrica), sono i primi documenti “certi” da cui partire per costruire eventuali ipotesi a ritroso. Sicuramente una porzione del piano terra, dove abbiamo la presenza dei soffitti in volta a padiglione, è databile al XVI secolo, mentre la presenza di soffitti in legno con volte centinate con incannicciati ci suggerisce una datazione al XIX secolo. Il progetto dell'ing. Giovanni Biondini (1821-1880), elaborato intorno al 1860, trasforma il palazzo in residenza nobiliare seguendo la volontà del committente di sopraelevare il palazzo di un piano per creare un secondo piano abitabile.

Fasi storiche del prospetto su Corso Ercole I d’Este

I VANTAGGI DELLA PROGETTUALITA’ BIM

La costruzione del modello è basata sulla progettazione simultanea e collaborativa degli interventi strutturali, architettonici e impiantistici. 
La complessità e l’impegno iniziali richiesti dalla progettazione integrata da parte di tutti gli attori coinvolti hanno poi portato numerosi vantaggi: una sensibile diminuzione dei tempi progettazione e un migliore coordinamento nella fase di costruzione dell’opera. 

Tutti i dati possono essere aggiornati, gestiti ed estratti dallo stesso unico modello in modo simultaneo e controllato da tutti gli attori coinvolti nella progettazione grazie al sistema di condivisione cloud. 
Ogni intervento è stato studiato ad un livello di dettaglio molto alto per monitorare ogni possibile clash detection (interferenza) delle unità strutturali ed impiantistiche, facilitando così le realizzazioni in opera ed il rispetto del cronoprogramma dei lavori.

Nonostante le procedure della modellazione BIM siano state sviluppate per progetti di nuova costruzione si è visto come esse possano essere applicate vantaggiosamente anche a progetti di restauro. Negli interventi su edifici storici si affronta una composizione storica articolata di elementi che determina lo stato della struttura. L’approccio BIM fornisce un grande aiuto nel rilievo grazie al rilievo laser 3D, che permette una modellazione tridimensionale estremamente precisa e governabile. Il modello, inoltre, può contenere tutti i dettagli e le caratteristiche degli elementi e dei materiali dell’edificio dal punto di vista diagnostico. Sono state raccolte tutte le informazioni relative ad ogni singolo elemento, e ogni elemento è stato modellato tridimensionalmente grazie al rilievo laser scanner ed archiviato secondo un sistema di catalogazione univoco.

 Modello BIM

La creazione del modello genera quindi un unico database, che pone in relazione tutte le fonti di informazioni relative all’edificio. Grazie alla metodologia BIM si è arrivati a garantire la rispondenza a tutti i criteri da soddisfare in sede di verifica e validazione e la coerenza dell’intera documentazione progettuale, in quanto derivante da un’unica base dati. L’utilizzo di un unico modello di base ha portato anche ad un’ottimizzazione dei tempi di lavoro grazie all’interoperabilità, che ha garantito ai diversi attori coinvolti nel progetto di lavorare simultaneamente su di esso, condividendo le informazioni in tempo reale comprese le eventuali modifiche e soprattutto le eventuali varianti in corso d’opera.

L’approccio BIM non si conclude con la realizzazione dell’intervento di restauro, ma il modello creato continua ad essere utilizzato anche per la razionale gestione dell’edificio e per la programmazione della sua manutenzione. Questo strumento può essere di grande utilità per la committenza, soprattutto nel caso di strutture complesse ad uso del pubblico come nel caso di Palazzo Gulinelli. Il database creato con tutti i componenti utilizzati può essere arricchito con scadenze e previsioni di controlli, sostituzioni e riparazioni garantendo una rappresentazione di tempistiche e costi aderenti alla realtà.

Il modello contiene, quindi, una rappresentazione virtuale dell’oggetto, dell’intero processo costruttivo e delle strategie di manutenzione e gestione dell'organismo architettonico. Il database può essere utilizzato per creare simulazioni puntuali prevedendo tempi e costi delle lavorazioni e per estrarre, gestire e controllare tutte le singole aree di intervento relative a realizzazione e manutenzione.

 
Esploso del modello BIM

IL MIGLIORAMENTO SISMICO

I principali interventi del progetto di restauro hanno riguardato la messa in sicurezza della struttura dal punto di vista sismico: rinforzando le fondazioni esistenti, consolidando le volte storiche e i solai di suddivisione dei piani dell’edificio, operando con cuci-scuci sulle murature ove erano presenti fessurazioni. 

L’analisi dello stato di fatto ha evidenziato che la maggior parte delle travi di fondazione risultava non idonea a sopportare le sollecitazioni trasmesse dalla struttura in elevazione.
Per sopperire a tale carenza è stato necessario prevedere un intervento di allargamento dell’impronta delle fondazioni esistenti, in modo da ridurre le tensioni trasmesse al terreno.

Le murature perimetrali prospicienti la via pubblica sono state trattate solo sul lato interno; quelle sui prospetti interni, il muro di spina e i muri d'ambito su entrambi i lati.  I cordoli perimetrali ottenuti per ciascun vano sono stati legati da solette armate piene, sulle quali verranno poi realizzati i vespai e i nuovi pavimenti. La tipologia di intervento adottata ha previsto il collegamento dei solai alle strutture verticali attraverso cordolature metalliche perimetrali e perforazioni armate, in grado di conferire all’edificio un appropriato comportamento d’insieme nei confronti di azioni orizzontali. Inoltre, lo stesso tipo di intervento ha consentito di risolvere le vulnerabilità della struttura nei confronti dei meccanismi locali di ribaltamento fuori piano.

Tutti i solai sono stati rimaneggiati, previa rimozione e catalogazione dei pavimenti esistenti di pregio o demolizione dei rimanenti. L'irrigidimento necessario di tutti gli orizzontamenti è stato ottenuto mediante il posizionamento di una soletta armata realizzata con CLS. I solai in muratura voltata sono stati preliminarmente svuotati di tutto il materiale incoerente, rinforzate le volte con intonaci fibrorinforzati e ri-riempiti con inerti leggeri. I solai lignei sono stati scoperti, valutati gli elementi di orditura primaria e, nel caso di necessità saranno ripristinati i conci di trave ammalorati tramite l'utilizzo di barre poltruse incollate o con protesi lignee incollate.

 
Rilievo dei soffitti – Piano nobile

Alcuni solai di tecnologia più recente, realizzati con orditura primaria in metallo e voltine in laterizio sono stati rinforzati anch'essi con la soletta armata alleggerita adeguatamente piolata alla struttura esistente.
Sono stati sostituiti alcuni orizzontamenti leggeri nel piano ammezzato della parte ad utilizzo scolastico, previa demolizione completa degli esistenti, gravemente danneggiati dal sisma.
Molti e diversificati sono gli interventi previsti per il ripristino murario. Gli interventi di ispessimento murario hanno sempre mirato alla realizzazione di un paramento unico mediante la tessitura su più teste o la creazione di un elevato numero di diatoni.

Particolare attenzione è stata posta al ripristino, o creazione, dei collegamenti delle murature incidenti o mediante la realizzazione di perforazioni armate in abbinamento ad intonaci fibrorinforzati oppure preferibilmente con la tecnica dello scuci cuci.
Sono stati ripristinati tutti gli architravi lesionati, privilegiando tecniche conservative o leggermente invasive, nel rispetto del valore storico architettonico della costruzione.

La copertura è stata completamente smontata. E' infatti stato realizzato un cordolo metallico sottogronda di chiusura dell'involucro, completato da cordolo di sormonto delle murature ortogonali e del paramento di spina. 
Tutte le capriate sono state smontate e quelle che lamentano rotture o evidenti stati di degrado sono state recuperate. 

IL RESTAURO E LA RIGENERAZIONE

Il progetto architettonico di restauro si è basato, inoltre, sulla volontà di adeguare il Palazzo alla normativa vigente sia per quanto riguarda l’abbattimento delle barriere architettoniche che in campo impiantistico.

Al piano terra sono organizzati gli uffici privati della Fondazione Canonici Mattei, spazi comuni di ingresso e sale per la mensa della scuola, mentre al piano nobile sono collocate le aule scolastiche. Al piano secondo sono organizzati alloggi di pertinenza della scuola, con accesso direttamente da piano terra con un proprio ingresso tramite un vano ascensore e un corpo scala. 

L’intento progettuale è stato quello del recupero di tutti i materiali esistenti ove possibile, tutti i pavimenti lignei e in cotto storico sono stati smontati, trattati e ricollocati nella loro posizione originale.

Rilievo dei pavimenti – Piano nobile

I soffitti del piano nobile affrescati sono stati recuperati, mentre per quanto riguarda i tinteggi delle pareti sono stati risanati i colori originali tramite operazioni di descialbo, ed è stato scelto il colore corrispondente al livello più antico. La tinteggiatura è stata fatta con un prodotto a base di calce con pigmenti naturali.

 
Aula – Piano nobile

Al piano secondo, dove nel tempo sono state eseguite le trasformazioni più pesanti, si provveduto ad una ristrutturazione con riqualificazione energetica rispettando la volumetria originaria e recuperando i materiali originali ancora esistenti. Nelle stanze ad uso alloggio di pertinenza scolastica e spazio culturale l'inserimento dei bagni è avvenuto rispettando la spazialità delle stanze, tramite l'inserimento di volumi minimi ribassati, in modo tale da favorire la lettura della volumetria storica delle stanze.

 Foresteria – Piano secondo

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Elaborati Grafici:  Binario Lab
Fotografie: Elena Romani 
Progetto: Arch. Cristiano Ferrari e Ing. Eugenio Artioli 
BINARIO LAB: Studio di Ingegneria e Architettura Sostenibile