Between history, decay and climate change: the complete documentation of Forte Sofia

The preservation of architectural heritage has been an ongoing challenge, nowadays intensified by the impacts of climate change. This has been particularly critical for stone-built heritage, where water acts as the primary agent of decay. This thesis addresses this by proposing an integrated methodology that combines historical analysis, climate risk assessment, and digital documentation for the conservation of vulnerable heritage. The research uses Forte Sofia, in Verona, Italy, as a case study due to its significant under-documentation and degradation. The study first contextualizes the fort within the evolution of military architecture, then analyses the threat posed by climate change to the fort's specific lithotypes. The methodological contribution lies in the implementation of a Heritage Building Information Modelling (HBIM) workflow designed to integrate conservation data directly into a semantically informed, three-dimensional digital model. By using ‘Adaptive Components’ to represent weathering forms on the fort’s curved geometry, it was possible classifying the different decay according to established weathering forms and damage categories, which enabled a quantitative assessment of the structure’s conservation state. While the framework proved effective as a centralized repository for geometric and semantic data, the implementation revealed significant challenges, including the computational complexity of modelling irregular geometries and the current software limitations in calculating some properties of the custom elements. This thesis demonstrates that the degradation of stone heritage is a dynamic process accelerated by climate change, and safeguarding the requires an approach that integrates historical understanding with climate risk analysis and digital management tools. The methodology developed provides a transferable paradigm for the informed conservation of architectural heritage in an era of environmental uncertainty.

La conservazione del patrimonio architettonico è sempre stata una sfida, oggi resa ancora più difficile dagli effetti dei cambiamenti climatici. Ciò è particolarmente critico per i monumenti in pietra, dove l'acqua è il principale agente di degrado. Questa tesi affronta il problema proponendo una metodologia integrata che combina analisi storica, valutazione dei rischi climatici e documentazione digitale per la conservazione dei beni culturali vulnerabili. La ricerca utilizza Forte Sofia, a Verona, in Italia, come caso di studio a causa della sua significativa carenza di documentazione e del suo degrado. Lo studio contestualizza innanzitutto il forte nell'evoluzione dell'architettura militare, quindi analizza la minaccia rappresentata dai cambiamenti climatici per i litotipi specifici del forte. Il contributo metodologico risiede nell'implementazione di un flusso di lavoro Heritage Building Information Modelling (HBIM) progettato per integrare i dati di conservazione direttamente in un modello digitale tridimensionale semanticamente informato. Utilizzando “componenti adattivi” per rappresentare le forme di degrado sulla geometria curva del forte, è stato possibile classificare i diversi tipi di degrado in base alle forme di degrado stabilite e alle categorie di danno, consentendo una valutazione quantitativa dello stato di conservazione della struttura. Sebbene il framework si sia dimostrato efficace come archivio centralizzato per i dati geometrici e semantici, la sua implementazione ha rivelato sfide significative, tra cui la complessità computazionale della modellazione di geometrie irregolari e le attuali limitazioni del software nel calcolo di alcune proprietà degli elementi personalizzati. Questa tesi dimostra che il degrado del patrimonio in pietra è un processo dinamico accelerato dai cambiamenti climatici e che la sua salvaguardia richiede un approccio che integri la comprensione storica con l'analisi dei rischi climatici e gli strumenti di gestione digitale. La metodologia sviluppata fornisce un paradigma trasferibile per la conservazione informata del patrimonio architettonico in un'era di incertezza ambientale.