BIM e beni culturali : un modello informativo parametrico per il Duomo di Milano

This research has the main aim to experience advanced survey methods and to build an infographic three-dimensional model. This project focuses on a portion of the roofs of the Milan Cathedral, chosen for the complexity and richness in shapes of the components, which leads to difficult survey operations. All the geometric data have been obtained by complex methods of multi-sensor and multi-scale data acquisition, which are an essential support for the creation of a three-dimensional real-based model. After a careful analysis of the architectural structure of a specific part of the cathedral, the work focused on finding an “abacus” of repeatable elements, which has been created with two different modelling methods, one is object-oriented modelling of BIM and the other is based on the use of NURBS surfaces. The purpose of this experiment, done with two different modelling methods, is to find the differences between the two, in terms of process for the creation of the model, detail (or precision) of it and time required to create it. The final aim of this work is the creation of a model that has not only to be the correct geometric representation of the building but also has to connect information in order to support conservation and management of built heritage. The model focused on a part of the north roof of the Milan Cathedral made of complex repeatable constructive elements, but also non-repeatable unique elements. This model has been created using the software BIM “Revit Architecture”, an object-based parametric modelling tool. The object-oriented modelling method of BIM gives the possibility to extract information from the model at any time, using them to support intervention on built heritage. Moreover, the object-oriented modelling method enable to compute the quantities of the elements of the model (volumes and surfaces) in a simple and immediate way and to manage information of the entire lifecycle of the building. The strength of this infographic system is the management of complexity, both of the forms modelled and of the relations between the information. The intricate forms and the complexity of the Milan Cathedral’s late gothic style represent a hard challenge for the application of the innovative surveying methods and for modelling with a BIM-oriented software. The results of this work are an example of methodological approach that can enhance the widespread application of this innovative technology for restoration or maintenance activities of built heritage. The purpose of this research is to apply the BIM modelling method to the conservation and intervention in built heritage, representing the geometric structures in the correct way through the elaboration of the survey data and linking the necessary information to the model.

La ricerca sviluppata si prefigge come obiettivo la sperimentazione di metodologie avanzate di rilievo e restituzione tridimensionale. Il caso studio è rappresentato da una porzione dei tetti del Duomo di Milano, scelta per la difficoltà intrinseca che presenta per le operazioni di rilievo e per la ricchezza di forme degli elementi che la compongono. Attraverso approfondite e complesse campagne di rilievo (multisensore) sono stati ricavati tutti i dati necessari, i quali costituiscono un supporto conoscitivo-metrico indispensabile per la realizzazione di un modello tridimensionale real based. È stata fatta un'attenta analisi della struttura della porzione rilevata, individuando un abaco di elementi ripetibili, i quali sono stati modellati con due modalità differenti, ovvero una modellazione parametrica a oggetti e una che si basa sull'impiego di superfici NURBS, al fine di evidenziare le differenze nel processo di creazione del modello, valutarne la qualità (precisione) e le tempistiche impiegate. Lo scopo finale è la creazione di un modello che non deve essere solo la corretta rappresentazione metrica dell'oggetto, ma deve permettere la georeferenziazione delle informazioni di supporto alle attività conoscitive e di manutenzione che si svolgono sul monumento. Attraverso l’utilizzo del software BIM “Revit Architecture” (modellatore parametrico ad oggetti) è stato realizzato il modello dell'area di interesse, costituita da elementi costruttivi complessi reiterabili, ma anche da elementi unici non ripetibili. L'utilizzo della metodologia parametrica BIM rende possibile l’estrazione in qualsiasi momento di varie informazioni a supporto degli interventi di conservazione dell’esistente. In questo caso specifico, il modello tridimensionale BIM, contenente informazioni catalogate e memorizzate, rappresenta un supporto tecnico, pratico ed organizzativo per le operazioni di conservazione e manutenzione continue nel tempo alle quali è soggetto il Duomo di Milano. Il sistema BIM è in grado di computare le quantità di elementi presenti nel modello (volumi e superfici) in maniera semplice ed immediata e di gestire informazioni riferite all’intero ciclo di vita del manufatto. Il punto di forza di questo sistema informativo è la gestione della complessità (delle forme da modellare e delle relazioni tra le informazioni), infatti la notevole tortuosità degli elementi architettonici tardo-gotici del Duomo di Milano rappresenta una vera e propria sfida per l’applicazione delle metodologie di rilievo strumentale e per la gestione attraverso un processo BIM. I risultati di questa sperimentazione possono servire come esempio di approccio metodologico per un’applicazione diffusa di questa tecnologia innovativa ai Beni Culturali. L’obiettivo che ci si pone è dunque di declinare il processo BIM alle casistiche applicative di intervento sul patrimonio architettonico esistente, rappresentando in modo corretto le informazioni geometriche acquisite durante le campagne di rilievo in situ e collegando ad esse tutte le altre informazioni necessarie alla sua corretta descrizione.