RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

ATELIER, FABBRICA, CANTIERE. TECNICHE E CULTURA DELLA PRODUZIONE NEL MONDO ROMANO

Università di riferimento

Università degli Studi di BOLOGNA - INGEGNERIA DELLE STRUTTURE,TRASPORTI ,ACQUE,RILEVAMENTO DEL TERRITORIO - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Antonio Zanutta

Descrizione

Le attività dell’Unità di Ricerca sono orientate a fornire elementi oggettivi di una indagine conoscitiva relativa alla evoluzione e alle caratteristiche del costruito su un’area campione scelta all’interno del sito di Ercolano.
L’ Unità di Ricerca affianca competenze di tipo geomatico, proprie delle Scienze del Rilevamento, a competenze di tipo strutturistico, con lo scopo di avviare una analisi multidisciplinare integrata di carattere ingegneristico che vada a complementare le attività di ricerca delle altre Unità di Ricerca del Progetto.
La ricerca proposta, fondata sull’esperienza pluriennale dei componenti dell’ Unità di Ricerca nel settore del rilevamento e della modellazione ad analisi strutturale, si struttura secondo un approccio multiscala, da una analisi di carattere generale al particolare, ognuna supportata da rigorosi riscontri di carattere scientifico.
Il rilievo metrico se realizzato a livello piramidale dalla scala urbana, alla scala edilizia fino alla scala oggetto fornisce una documentazione metrica tridimensionale, vettoriale e raster, fondamentale per la conoscenza del sito archeologico.
La ricostruzione tridimensionale dell’intera area di scavo fino al più piccolo particolare oltre ad avere un elevato valore geometrico descrittivo costituisce la base di partenza per la modellazione ed analisi strutturale delle murature antiche.
Solo integrando diversi strumenti di conoscenza scientifici multidisciplinari come l’analisi storica, le analisi chimiche dei materiali, le prove non distruttive finalizzate alla valutazione sperimentale delle caratteristiche meccaniche delle tipologie murarie presenti, è possibile generare un patrimonio di informazioni basilare per una documentazione ai fini del restauro, alla conservazione del Bene Culturale, alla generazione di archivi informatici multimediali usufruibili a chi intenda affrontare lo studio del sito archeologico. Per la componente legata alle scienze del Rilevamento, la ricerca verrà effettuata con l’adozione delle tecniche e tecnologie più appropriate alle varie scale di intervento, secondo un approccio moderno che è reso possibile dalla scelta di metodologie innovative basate su dati di tipo digitale, integrabili dunque tra loro all’interno di database ben strutturati.
Tra le principali carenze che affliggono infatti le attività di rilevamento tradizionalmente condotte in contesti di tipo archeologico o storico vi è infatti la difficoltà ad effettuare analisi incrociate a diversi livelli, per la incompatibilità di dati assunti con diversi metodi, sistemi di riferimento non omogenei o addirittura assenti, ecc.
La ricerca proposta offre un primo riscontro in questa direzione, non fine a se stesso ma rivolto allo scopo indicato in premessa.
Le attività di rilevamento a livello di isolato si gioveranno soprattutto delle tecniche di fotogrammetria aerea digitale, a partire da prodotti ottenuti da un volo a bassa quota. Lo scopo sarà quello di ottenere un archivio tridimensionale e di immagini sull’area prescelta, costituito non solo dai classici prodotti di una cartografia a grandissima scala ma da tematizzazioni di interesse anche per una realizzazione GIS (distribuzione delle altezze degli elevati, verticalità delle murature, ecc.).
I risultati di questa fase, nelle forme che saranno ritenute più idonee (restituzioni vettoriali, ortofoto di precisione o altro) saranno utilizzati per scendere all’analisi di dettaglio superiore, a livello di edificio, grazie ad una analisi sulle interconnessioni tra gli edifici che compongono l’isolato, la loro modalità di aggregazione e strutturazione, ed altre valutazioni effettuate congiuntamente con i colleghi strutturisti.
Le attività a livello di edificio saranno legate ad una descrizione geometrica rigorosa di singoli edifici o parti di essi, scelti in base alla ricerca precedente. Le tecniche di elezione saranno prevedibilmente la fotogrammetria terrestre ed il laser a scansione, e verranno sperimentate nuove modalità di presa ed assemblaggio delle informazioni. Un problema legato al rilievo delle murature antiche in Ercolano è costituito dalla dimensione angusta degli spazi, spesso non sufficiente per la realizzazione di tradizionali rilievi topo-fotogrammetrici.
Si vogliono pertanto sperimentare metodi così detti “non convenzionali” relativamente alla geometria di presa e alla esecuzione delle stesse.
Si pensa ad esempio all’impiego di elevatori mobili aventi dimensioni contenute, tali da potere essere trasportati agevolmente a mano, sui quali giustapporre Laser Scanner e/o fotocamere che permettano l’esecuzione di scansioni e/o di prese fotografiche a varia altezza rispetto al piano campagna in modo da risolvere i problemi inerenti alle occlusioni prospettiche e alla connessione tra aree differenti; alla esecuzione di rilievi fotogrammetrici in assenza di punti fotogrammetrici d’appoggio mediante stereo camere sperimentali; all’utilizzo metrico di immagini panoramiche a 360° ottenute da camere rotanti ad alta risoluzione.
A livello del dettaglio costruttivo, l’elemento strutturale sarà rilevato con tecniche di precisione ancora maggiore, basate sostanzialmente su fotogrammetria e laser a scansione, con strumentazioni idonee al grado di ricchezza informativa richiesto in questa fase.
Lo scopo sarà quello di integrare la scarsa documentazione esistente a carattere metrico in modo tale da costituire una banca dati completa per le informazioni scientifiche contenute.
I risultati dei rilievi eseguiti in Ercolano forniranno un indispensabile base di partenza per le analisi strutturali volte dagli esperti Ingegneri Strutturisti appartenenti all’Unità stessa, finalizzate alla valutazione del grado di sicurezza delle zone oggetto di studio.

Per la componente legata al settore scientifico dell’Ingegneria Strutturale, la determinazione delle caratteristiche strutturali delle costruzioni sarà impostata secondo livelli consecutivi di analisi, seguendo un procedimento deduttivo: dal generale al particolare. Tre fasi faranno da supporto a questo percorso ideale, corrispondenti a tre livelli, i cui soggetti caratterizzanti saranno: l’Insula, l’edificio e l’elemento strutturale.
La prima fase, fortemente interdisciplinare, sarà connessa al lavoro di rilievo topografico e fotogrammetrico, e vedrà la collaborazione con le altre unità, avendo lo scopo di fornire tutte le informazioni di carattere globale sull’insula, delineandone l’evoluzione dell’aggregato e la sua stratigrafia. Tale fase preliminare risulta indispensabile nell’interpretazione efficace delle interazioni strutturali degli aggregati di edifici. In tali interazioni infatti è racchiuso un punto chiave del procedimento conoscitivo, sia dal punto di vista strutturale, definendo l’organizzazione delle strutture portanti e la loro efficacia nei confronti della azioni ordinarie (pesi propri) e straordinarie (sismiche), e sia nella loro evoluzione storica, utilizzando insieme le competenze dello strutturista e dell’archeologo. Ad esempio in uno scenario tipico come quello rappresentato dal parco archeologico di Ercolano, caratterizzato da aggregati di edifici dalle diverse altezze e tipologie, tale fase preliminare fornirebbe le informazioni necessarie alla contestualizzazione di un edificio all’interno del’insula e all’individuazione del suo ruolo in un ipotetico comportamento d’insieme durante un evento sismico.
La seconda fase sposta l’attenzione sul singolo edificio, avendo come obbiettivo la determinazione delle sue vulnerabilità o la sua propensione alla vulnerabilità. L’approccio sarà condotto studiando sia l’edificio nel suo complesso che come insieme di macroelementi, valutandone l’integrità strutturale verificando le connessioni tra gli elementi (parete-parete, pareti-orizzontamenti). Ad esempio si procederà alla quantificazione dei fuori piano delle pareti perimetrali lungo profili sia verticali sia orizzontali opportunamente spaziati nell’area di indagine, ricavando i valori di strapiombo e le mancanze di allineamento. Tali anomalie, infatti influiscono sulla capacità dell’elemento parete. Parallelamente saranno compiute ispezioni visuali atte a rilevare la tipologia dell’edificio e la sua distribuzione funzionale ma soprattutto a riconoscere variazioni d’uso che, in epoca romana, avessero portato a modificazioni anche strutturali dell’edificio. Questa lettura costruttiva storica sarà finalizzata ad esempio ad individuare elementi non coevi, dovuti a demolizioni e ricostruzioni, soluzioni di continuità quali mancanze di ammorsamenti tra le pareti, cedimenti e deformazioni che possono aver portato a distribuzioni non uniformi delle tensioni nei materiali e di conseguenza situazioni di danno e di rischio latente o manifesto. La simulazione numerica con codici di calcolo commerciali (ANSYS, SAP2000), in cui implementare anche moduli dedicati, per l’esecuzione di studi sia in campo statico che dinamico, farà da supporto a tutte le valutazioni desumibili in situ.
La terza fase concentra la sua attenzione sui singoli elementi strutturali, indagando in dettaglio le caratteristiche meccaniche degli elementi strutturali. Si indagheranno le caratteristiche dei materiali con prove sperimentali non distruttive con l’obbiettivo di delinearne lo stato di degrado e le disomogeneità. Tipicamente nel caso di murature antiche le forme di degrado apparente, materico e strutturale, sono diverse e includono oltre a fenomeni legati al trasporto d’umidità e sali, importanti manifestazioni fessurative come pure di latente instabilità per la mancanza di alcuni orizzontamenti ai livelli dei solai che ne pregiudicano un comportamento scatolare corretto. Diverse sono le metodologie di prova non distruttive che verranno impiegate in questa fase. Tra queste saranno impiegate quelle basate su impulsi elettromagnetici, impulsi acustici, e sul rilievo delle emissioni termiche. Queste metodologie, per i diversi principi di funzionamento su cui si basano, ben si prestano ad un uso comparato e combinato dei dati acquisiti ai fini della valutazione strutturale. Entrando maggiormente nel dettaglio, le tecniche d’indagine non distruttive che appaiono più indicate nel caso in esame, anche in funzione della loro flessibilità d’uso che consente diverse modalità operative, sono la tecnica georadar, la tecnica ultrasonica di tipo impact-echo e la termografia. La restituzione dei dati acquisiti ed elaborati avverrà in forma di immagini bidimensionali che restituiranno i valori dei parametri acquisiti sia come mappe sovrapponibili all’immagine fotografica della superficie della facciata, che come pseudo-sezioni della sezione muraria. Questo tipo di restituzione dovrebbe risultare più facilmente fruibile anche da personale non specializzato, poiché direttamente confrontabile con l’immagine reale o con le rappresentazioni tipiche di ingegneria, architettura e archeologia. Le informazioni così acquisite saranno utilizzate nella fase di modellazione e analisi strutturale, livello superiore. Le simulazioni e il riscontro con i risultati delle prove sperimentali, citate sopra, renderanno possibile la calibrazione dello strumento di calcolo e la modellazione ottimale dell’elemento strutturale.
Dall’analisi del modello si giungerà alla valutazione della capacità portante dell’oggetto strutturale studiato, alla stima della sua riserva di sicurezza e della vulnerabilità sismica, fino all’individuazione di possibili interventi migliorativi. Temi questi non disgiunti da quelli della fruizione in condizioni di sicurezza di un contesto museale all’aperto, quale il parco archeologico Vesuviano.
La combinazione delle informazioni ottenute dalle suddette fasi (non necessariamente disgiunte o cronologicamente successive), a vari livelli di dettaglio, permette di evidenziare in modo preciso tutti i dissesti e le vulnerabilità delle tipologie costruttive costituenti gli apparati murari. Tali evidenze costituiranno sostanzialmente una catalogazione dell’insula che potrà essere utilizzata come base di lavoro per tutte le Unità Operative quale laboratorio virtuale di incontro (atelier) delle loro competenze.
Ad esempio l’affiancamento della presente Unità Operativa con quelle degli Archeologi permetterebbe di mettere in luce quali possono essere stati i cicli di danneggiamento degli apparati murari: tra gli elevati archeologici, quali sono stati oggetto di diversi cicli di danneggiamento per azioni ambientali o per azioni antropiche; con quali modalità si sono eseguiti i restauri dell’epoca romana o quelli più recenti successivi alle operazioni di scavo e messa in luce. Infatti, ad esempio, queste ultime operazioni sono avvenute in diverse epoche e con tecniche differenti: cunicoli e pozzi nella prima fase di scavo avvenuta tra il settecento e l’ottocento, fino alle modalità a cielo aperto dello scorso secolo.
Le attività descritte saranno svolte in sinergia col Centro Studi e Ricerche per l’Identificazione Strutturale – CIMEST (www.cimest.ing.unibo.it) ed avvalendosi delle strutture e delle risorse del Laboratorio di Meccanica Computazionale – LAMC (www.lamc.ing.unibo.it), del Laboratorio di Resistenza dei Materiali – LaRM (www.larm.ing.unibo.it) e del Laboratorio di Topografia, Fotogrammetria e Rilevamento Geologico, facenti capo al DISTART (Università di Bologna).