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Il Notiziario LASSTRE – Maggio/Giugno 2024

Le attività svolte e i principali risultati ottenuti nel progetto BIMHERIT, finanziato nell’ambito del Centro di Eccellenza DTC Lazio e condotto dai ricercatori del LASSTRE in collaborazione con i partner di progetto

laser-scanner

Come si è avuto modo di dare notizia in precedenti Notiziari (si veda “Strade & Autostrade” n° 146 Marzo/Aprile 2021 a pag. 228), il LASSTRE è risultato vincitore di un progetto proposto nell’ambito del Centro di Eccellenza DTC Lazio, che ha selezionato nel quadro di un Bando competitivo la proposta “BIMHERIT: BIM for cultural HERITage” avanzata da un gruppo di ricerca partecipato dal LASSTRE stesso.

BIMHERIT, il cui Responsabile Scientifico è il Prof. Andrea Benedetto appartenente al Dipartimento di Ingegneria Civile, Informatica e delle Tecnologie Aeronautiche dell’Università degli Studi Roma Tre nonché membro del gruppo LASSTRE, è nato da una felice e proficua collaborazione tra il suddetto gruppo di ricerca, il Dipartimento di Scienze dell’Antichità dell’Università di Roma La Sapienza rappresentato dalla Prof.ssa Alessandra Ten, e la Sovrintendenza Capitolina ai Beni Culturali nella figura della Dott.ssa Ersilia Maria Loreti.

Le azioni previste dal progetto erano state illustrate nella precedente pubblicazione e durante lo sviluppo delle attività si sono raggiunti i seguenti obiettivi:

  • lo spoglio bibliografico previsto nella prima fase ha consentito di individuare la migliore configurazione tecnologica per l’implementazione del modello digitale. Lo strumento selezionato consente infatti di ottenere un ottimo compromesso tra dettaglio delle informazioni, interoperabilità tra le fonti di rilievo, e rapidità computazionale;
  • nella seconda fase i rilievi eseguiti nei complessi archeologici presi in esame (il Mausoleo di Romolo ed il Circo di Massenzio) hanno confermato le potenzialità dell’integrazione strumentale nel raccogliere un accurato rilievo archeologico di un complesso archeologico di notevole sviluppo areale. In particolare, a tal fine sono state impiegati congiuntamente i seguenti strumenti: laser scanner terrestre (LiDAR) a lungo raggio, LiDAR a corto raggio tramite supporto portatile, GPS, stazione totale, fotogrammetria da drone;
  • a conclusione della seconda fase, è stato prodotto un primo “gemello digitale” delle componenti emerse e rimanenti del Circo di Massenzio, informatizzato di tutti i dati caratterizzanti i diversi elementi che lo compongono. Da tale modello, è stato possibile estrarre delle sezioni caratteristiche ritenute di primaria importanza da un punto di vista archeologico;
  • queste sezioni sono state quindi impiegate come base per delle ipotesi ricostruttive caratterizzanti la terza fase, che sono quindi state sottoposte a test strutturali nella quarta fase.
2. Il rilievo geometrico di massima tramite laser scanner (la nuvola di punti generata è visibile nella foto in apertura di articolo)

Le fasi del progetto, dopo la verifica dello stato dell’arte nel settore della modellazione BIM in campo archeologico e l’applicazione ad un primo caso di studio utile per testare la potenzialità del processo individuato (il Mausoleo di Romolo), hanno previsto una trasposizione della metodologia all’intera dimensione del caso di studio individuato, il Circo di Massenzio, con un dettaglio (densità di sezioni caratteristiche) maggiore nell’aria di più marcato interesse storico e archeologico. Inoltre, le informazioni di rilievo sono state integrate tramite ulteriori indagini di carattere geofisico utili a caratterizzare eventuali presenze archeologiche interrate.

Qui di seguito vengono brevemente descritte le diverse attività di rilievo archeologico effettuate su più livelli durante lo svolgimento del progetto:

  1. il rilievo geometrico di massima: questo rilievo è stato condotto tramite laser scanner terrestre su tutta l’area interessata del complesso, che ha fatto emergere delle difficoltà tecnico-logistiche nel ricostruire nel dettaglio una struttura fortemente impattata da vegetazione antistante. Infatti, per raggiungere con i fasci laser tutti gli elementi nascosti dalla vegetazione, sarebbe necessario condurre l’analisi da moltissime angolazioni e distanze diverse, con un aggravio significativo non tanto dei tempi di acquisizione, quanto di processing del dato. In questo senso, il laser scanner terreste è stato impiegato per costituire un modello digitale complessivo delle strutture, da cui estrarre delle caratteristiche geometriche specifiche (geometria del muro del podio, spessore delle gradinate, ampiezza dell’arena, … );
  2. il rilievo archeologico di dettaglio: laddove vi era necessità di approfondire il rilievo e di ottenere l’interezza dell’informazione archeologica necessaria a condurre un’interpretazione ricostruttiva del reperto, è stato sviluppato un secondo livello di rilievo tramite tecniche di fotogrammetria mista (tradizionale da terra, aerea da drone). Tale passaggio ha consentito di realizzare modelli tridimensionali di elevatissima qualità che hanno rappresentato una base fondamentale per il processo interpretativo e ricostruttivo;
  3. il rilievo ausiliare tramite strumenti portatili: in alcuni casi la configurazione fisica degli elementi da rilevare non consentiva un’agevole acquisizione di un dato laser scanner terrestre da una parte, mentre dall’altra non rappresentava un elemento di interesse archeologico tale da richiedere un’indagine approfondita. In queste situazioni si è fatto ricorso al rilievo LiDAR tramite supporti mobili e aerei. Questa tecnica consente di acquisire dati laser scanner utilizzando i sensori inclusi negli smartphone e tablet di ultimissima generazione. Questo tipo di acquisizioni sono caratterizzate da un’elevatissima produttività di rilievo, e da una accuratezza che dipende grandemente dalla distanza di rilievo, ma che può raggiungere livelli più che soddisfacenti per gli scopi del rilievo;
  4. la georeferenziazione dei rilievi: è stato individuato uno spazio di riferimento con la precisione del GNSS, utilizzando GPS di ultima generazione e triangolazioni di precisione con stazione totale. Il totale dei punti raccolti è stato ricondotto alla rete topografica locale;

    2. Lo stralcio di un’elaborazione fotogrammetrica
  5. i rilievi georadar: il database di rilievo sopra descritto è stato quindi integrato di geoprospezioni di vario genere condotti su aspetti specifici e generali del complesso, al fine di completare il set delle informazioni utili a proporre delle ipotesi ricostruttive storicamente valide. Questi rilievi sono stati condotti dai ricercatori del LASSTRE tramite strumentazione georadar a contatto, con frequenza centrale di indagine particolarmente bassa (80 MHz) per massimizzare la capacità di penetrazione del segnale nel terreno. Inoltre un ulteriore impiego del GPR è servito alla caratterizzazione dei crolli contenuti nell’area del podio, utili a identificare l’eventuale presenza e la configurazione geometrica dei conci di crollo della volta di cavea. Quest’informazione risulta cruciale, tra l’altro, anche per interpretare possibili cinematiche di crollo. Questo tipo di indagini sono state invece condotte tramite georadar a media frequenza (200-600 MHz);
  6. la modellazione 3D: l’analisi dei dati di rilievo ottenuti tramite impiego di LiDAR, Fotogrammetria e GPR ha consentito di formulare delle ipotesi di ricostruzione affidabili da un punto di vista storico-archeologico. La geometrizzazione del rilievo ha dunque consentito la modellazione tridimensionale secondo metodi tradizionali, affidati dal partner Sovrintendenza Capitolina a consulenti esterni. La modellazione 3D ha dunque rappresentato la base per la parametrizzazione dei principali dati informativi in un modello BIM, che potesse quindi essere arricchito di tutte le informazioni utili alla verifica strutturale delle ipotesi ricostruttive stesse;

    3. La georeferenziazione del sito
  7. la modellazione BIM: lo sviluppo del modello digitale integrato delle diverse fonti di informazione, una volta arricchito e segmentato nel modello BIM, ha consentito l’estrazione di sezioni caratteristiche preliminari allo stato attuale sulle quali porsi degli interrogativi riguardanti possibili ipotesi ricostruttive. La modellazione BIM ha interessato, in particolare, tre settori campione della cavea del Circo, situati nell’area settentrionale del complesso, che sono stati selezionati in quanto maggiormente rappresentativi delle peculiarità della struttura e caratterizzati da uno stato di conservazione idoneo a suscitare ipotesi ricostruttive ben supportate dal dato materiale;
  8. la verifica strutturale tramite statica grafica: il modello è stato infine verificato tramite metodi di statica grafica, impianto teorico capace di valutare l’effettiva stabilità statica di sezioni strutturali, note le proporzioni geometriche ed i pesi dei materiali. L’attività in questione è stata affidata a consulenti esterni tramite il partner Sovrintendenza Capitolina. In particolare, le analisi strutturali sono state effettuate mediante l’approccio statico del metodo dell’analisi limite, metodo che ben si presta per la verifica di costruzioni monumentali/ storiche come quella in esame. Tale metodo, già affermato negli scorsi anni nel campo dell’Ingegneria Strutturale, vede la sua estensione allo studio delle costruzioni in muratura grazie alla formulazione del Safe theorem, dove si sostiene che se si riesce a trovare una curva di spinta (o curva delle pressioni) che sia in equilibrio con i carichi esterni (costituenti sostanzialmente nei pesi degli elementi della struttura) e che si trovi interamente all’interno della struttura, allora la struttura è strutturalmente sicura dal punto di vista statico. Si precisa che quando si parla di struttura, si intende piuttosto una sezione della struttura, in quanto il metodo, seppur estendibile al caso tridimensionale, si concentra sull’analisi sezionale bidimensionale. La sezione analizzata è pertanto da considerarsi rappresentativa della struttura per una determinata profondità nella terza dimension

Per ricavare la curva delle pressioni si fa utilizzo di un metodo già in uso nel 1800, noto come Statica Grafica, che consente di calcolare l’equilibrio strutturale mediante il calcolo vettoriale (ossia la composizione di forze). A tal fine, un’indagine di campo per caratterizzare le densità dei conglomerati cementizi e dei laterizi impiegati nei diversi punti del circo è stata portata avanti ed è tutt’ora in corso. Anche quest’attività è stata affidata ad un consulente esterno dal partner Sovrintendenza Capitolina. I risultati nel caso specifico hanno dimostrato coefficienti di sicurezza esigui, inducendo il gruppo di ricerca a porsi ulteriori questioni circa l’effettiva credibilità dell’ipotesi ricostruttiva in questione.

  • Momenti del convegno
    4A. Alcuni momenti del Convegno
  • Momenti del convegno
    4B. Alcuni momenti del Convegno

I risultati del progetto hanno infine trovato spazio di diffusione nell’ambito di convegni nazionali ed internazionali, nonché tramite pubblicazioni su riviste scientifiche di settore: Il progetto ha inoltre visto l’organizzazione di una giornata evento finale di diffusione svoltasi lo scorso febbraio presso l’auditorium dell’Ara Pacis a Roma e intitolata “Interdisciplinarità e Archeologica: il Progetto BIMHERIT al Circo di Massenzio”.

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