HBIM: come il digitale trasforma il restauro e la gestione del patrimonio storico

20/12/2024 - L'HBIM, acronimo di Heritage o Historic Building Information Modeling, è l'applicazione della tecnologia BIM agli edifici esistenti, che spaziano dalle costruzioni degli anni '50 del XX secolo ai manufatti di grande valore storico, architettonico e monumentale.
 
L'Historic BIM permette di creare una rappresentazione digitale tridimensionale degli edifici, catturando e documentando le loro caratteristiche architettoniche, strutturali e storiche.
 
La ricostruzione digitale avviene attraverso la modellazione per oggetti, seguendo una logica simile a quella dei modelli BIM tradizionali, ma con l'integrazione di dati specifici per l'edilizia storica. Tra queste informazioni rientrano, ad esempio, l'evoluzione dell'edificio nel tempo, il suo stato di conservazione, l'integrità funzionale e documenti aggiuntivi come fonti storiche e immagini.
 

Perché associare il BIM al recupero?

In Italia, un vasto numero di edifici di grande valore storico, architettonico e monumentale testimonia il nostro ricco patrimonio culturale. Tuttavia, gran parte del costruito, non catalogato come di interesse storico, risulta ormai vetusto, rendendo sempre più urgente la necessità di interventi mirati per il recupero e la riqualificazione dell'edilizia esistente nel suo complesso.

Ancora oggi, purtroppo, la conservazione degli edifici storici dipende spesso da documenti cartacei, fotografie e registri archiviati in luoghi diversi, rendendo la gestione delle informazioni frammentaria e complessa.
 
Questa dispersione dei dati continua a ostacolare una visione completa dell’edificio, causando errori e incomprensioni durante i processi di restauro. L’HBIM supera questi limiti raccogliendo e integrando tutte le informazioni pertinenti in un unico ambiente digitale.
 
Questo approccio innovativo consente di centralizzare e armonizzare i dati, svolgendo un ruolo fondamentale nella conservazione, gestione e manutenzione del patrimonio storico e garantendo interventi più consapevoli, accurati ed efficienti nel tempo
 

Qual è la differenza tra BIM e HBIM?

Il concetto di Historical Building Information Modeling è stato introdotto per la prima volta nel 2009.
 
Il BIM, come è risaputo, è ampiamente utilizzato per progettare e costruire nuovi edifici. A differenza del BIM tradizionale, l’HBIM considera gli edifici storici come entità complesse, prendendo in considerazione anche gli elementi culturali e storici.

L'Historic Building Information Modeling si propone come una metodologia innovativa in grado di rivoluzionare il lavoro dei professionisti con le strutture storiche, favorendo una conservazione più accurata e una gestione efficiente del patrimonio esistente
 

Come opera l’Historic Building Information Modeling

L’HBIM implica la creazione di un modello tridimensionale accurato dell’edificio esistente, integrando dati geometrici, materiali, colori e tecniche costruttive.
 
Questo modello rappresenta una replica fedele dell’opera storica e serve a documentarne ogni dettaglio per finalità di conservazione e gestione.
 
Il processo inizia con il rilievo delle strutture storiche attraverso tecnologie avanzate come la scansione laser 3D e la fotogrammetria. Questi strumenti permettono di ottenere dati con elevata definizione e precisione:
 

• Scansione laser 3D: utilizzando laser scanner da posizioni georeferenziate, vengono effettuate scansioni che generano nuvole di punti ad alta risoluzione (millimetrica). Queste nuvole consentono di ricostruire modelli tridimensionali dettagliati, dai quali è possibile ottenere diverse visualizzazioni dell’edificio. La scansione può essere eseguita sia con tecnologie terrestri che aeree, tramite l’impiego di droni.

 

• Fotogrammetria: questa metodologia utilizza immagini fotografiche per creare un modello tridimensionale dell’opera. Sebbene offra un livello di dettaglio inferiore rispetto al laser scanner, rimane una soluzione efficace, soprattutto per rilievi di ampie superfici o in condizioni particolari.

 
In alternativa, il rilievo può essere integrato anche con metodi tradizionali, se necessario per particolari contesti o strutture.
 

Acquisizione e modellazione dei dati

I dati raccolti tramite laser scanner o fotogrammetria vengono importati in un software BIM specializzato, dove vengono elaborati e modellati in un ambiente virtuale. La restituzione avviene generalmente in formato IFC, un formato aperto che garantisce la compatibilità tra diverse piattaforme.
 
Durante questa fase, viene posta particolare attenzione agli elementi storici e decorativi come affreschi, architravi, cornicioni o altri dettagli architettonici, che vengono accuratamente documentati per assicurare la rappresentazione più fedele possibile dell’edificio originale.
 

Arricchimento del modello

Oltre ai dati geometrici e architettonici, il modello HBIM viene arricchito con informazioni non strettamente geometriche, tra cui:
 

• Informazioni storiche sull’edificio, come documentazione d’epoca e fotografie storiche.
• Analisi dello stato di conservazione, incluso il degrado o il deterioramento dell’opera.
• Dettagli sui materiali originali e sulle tecniche costruttive, fondamentali per pianificare interventi di conservazione e manutenzione.

 
Tutto questo permette ai professionisti di avere una comprensione globale dell’edificio storico, facilitando il processo decisionale per la conservazione, manutenzione e il restauro, nonché per il monitoraggio dei cambiamenti nel tempo e la pianificazione di nuove strategie di conservazione.
 

Un esempio virtuoso

Un esempio di successo è rappresentato dal rilievo e modello HBIM della basilica di San Miniato al Monte a Firenze, redatto in vista degli interventi di rinnovamento e riqualificazione strutturale della Basilica. Un progetto guidato dall’Agenzia del Demanio in qualità di stazione appaltante, in collaborazione con la Soprintendenza ABAP Firenze, Pistoia e Prato, e finanziato con oltre 3,6 milioni di euro di fondi Pnrr del Ministero della Cultura.
 
“Il rilievo digitale 3D della Basilica di San Miniato al Monte a Firenze è stato sviluppato con il fine di realizzare un protocollo metodologico di rappresentazione, che fosse in grado di mantenere sia la leggibilità delle caratteristiche geometriche e decorative del monumento, sia di realizzare un sistema di restituzione parametrica attraverso un modello tridimensionale in ambiente HBIM (Heritage Building Information Modeling).
 
La fase di modellazione Scan-to-BIM e la valutazione sulla corrispondenza con le geometrie originali del monumento provenienti dalla nuvola di punti reality based sono state particolarmente approfondite.

Lo scopo principale è stata la creazione di uno strumento in grado di agevolare la gestione e la conservazione del ricco patrimonio storico-architettonico presente all’interno del monumento fiorentino.
 
La creazione del modello parametrico ha richiesto di definire le ontologie e le famiglie di elementi costruttivi che costituiscono il complesso, procedendo inizialmente con una segmentazione del dato massivo presente nella nuvola di punti tridimensionale.
 
Questo modello è stato utilizzato come base morfologica per il popolamento delle informazioni, permettendo l’interazione digitale approfondita con i parametri che definiscono il manufatto architettonico.
 
Il modello HBIM non solo permette una documentazione dettagliata e accurata dell’edificio, ma consente anche una gestione ottimizzata delle informazioni, rendendole facilmente accessibili e modificabili.
 
Questo approccio integrato rappresenta un significativo avanzamento nella tutela del patrimonio culturale, fornendo una metodologia replicabile per altri siti di rilevanza storica e architettonica”. ⁽¹⁾
 

Digitalizzazione al filo di ferro da nuvola di punti e fotopiano calibrato sulla nuvola di punti. Sezione longitudinale ⁽¹⁾ 
Spaccato assonometrico centrale ⁽¹⁾ 


Particolare della modellazione del ciborio ⁽¹⁾
 

Le sfide nell’implementazione dell’HBIM

L’adozione dell’HBIM per gli edifici storici, seppur vantaggiosa, presenta alcune criticità:
 

• Rilievo e scansione: richiede strumenti avanzati come il laser scanning e competenze specialistiche per ottenere dati accurati.
• Gestione dei dati: le informazioni raccolte sono complesse e vanno integrate con attenzione per evitare sovraccarichi.
• Standardizzazione: la mancanza di standard comuni limita la condivisione dei dati tra piattaforme e software.
• Formazione: è necessaria una preparazione specifica per applicare l’HBIM in contesti storici.

 
Affrontare queste sfide è essenziale per valorizzare al meglio gli edifici storici con strumenti moderni ed efficienti.
 
 
⁽¹⁾ G. Pancani, L. Chiavacci, Rilievo e modello HBIM della Basilica di San Miniato al Monte, in un disegno dal presente, TRIBELON, I, 2024, 1, pp. 113-115.