Rome, Italy. Twilight image of St. Peter's Basilica, built in Rennaisance medieval age, largest in the world.
Il futuro dell’ingegneria ed in particolare della branca edile/architettura è digitale. Questo lo sanno bene da Italferr (società di ingegneria del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane) che ha creato un modello digitale dell’intero corpo di fabbrica della Basilica di San Pietro a Roma. Il cosiddetto tecnicamente digital twin (gemello digitale); il modello creato grazie alla mappatura, analisi e digitalizzazione con tecnologie all’avanguardia e di ultimissima generazione. Mappare l’intero complesso non è stato facile ma sicuramente necessario per un costante monitoraggio e controllo delle strutture e dell’integrità complessiva del fabbricato. L’ottimo lavoro è possibile grazie alle tecnologie più moderne in ambito di rilievo geometrico e modellazione BIM; un aspetto quello del BIM tanto in voga quanto ancora non entrato in piena ottica e regime di tutti i progettisti.
In quasi due mesi di rilievo sono stati prodotti oltre 3,1 terabyte di dati; è iniziato nel luglio 2022 e con un pallone aereostatico, un drone di ultima generazione si è riusciti a scandagliare ogni angolo esterno della basilica. Anche l’interno è minuziosamente riportato grazie alla strumentazione. La Basilica di San Pietro con la sua imponente struttura ha visto l’utilizzo di circa 15 mila foto per 630 Giga Pixel acquisiti. L’intervento di Italferr è stato egregio.
Successivamente ai rilievi ci sono volute 2 settimane di post elaborazione delle nuvole di punti; svariati computer potenti sono stati utilizzati in parallelo e ulteriori 2 mesi di attività per la rielaborazione e lo sviluppo del modello informativo BIM e del Digital Twin. Affiancato ad Italferr c’erano varie collaborazioni con società altamente qualificate; tra le altre :Italdron; Air Service Srl, supportata da CAD Connect, per le attività di rilievo in campo e non ultima Sacertis Ingegneria s.r.l, che si è occupata della progettazione del sistema di monitoraggio.
Il modello digitale cosiddetto digital twin è molto più che un semplice rilievo altamente dettagliato. La Basilica di San Pietro grazie a questi dati raccolti ed al lavoro svolto, ad oggi, ha in dotazione svariati sensori che permettono di monitorare diverse caratteristiche della struttura e che sono in costante scambio di dati in tempo reale proprio con il Digital Twin. In questo modo tramite un progetto di monitoraggio e mediante specifici algoritmi di calcolo è possibile capire l’opera in particolare con le molteplici sollecitazioni statiche e dinamiche. Risulta essere importante questa fase per avere una conoscenza dettagliata e sempre in continuo aggiornamento; soprattutto per definire lo stato di salute delle strutture e procedere alla progettazione di un sistema che si basa sul controllo e monitoraggio costante della struttura tutta.
Questo tipo di elaborazione non è usuale, anzi poco conosciuta anche agli addetti ai lavori; per ciò è richiesto un personale altamente qualificato per questa piccola branca dell’edilizia. Il suddetto metodo veniva già utilizzato in ambito aerospaziale e aeronautico per la simulazione e l’analisi dei comportamenti di aeromobili e veicoli spaziali. Il Digital Twin è tecnicamente una rappresentazione digitale di un sistema o di un oggetto fisico. Grazie a questo strumento si possono analizzare ed ottimizzare tutti i comportamenti del sistema o dell’oggetto in questione.
Non solo, grazie al modello sviluppato si può prevedere eventuali problematiche; malfunzionamenti generali oppure in ambito strutturale deformazioni e addirittura fessurazioni. La tecnologia sviluppata negli ultimi anni ha compiuto grandi passi; grazie alla varietà e quantità dei dati che si possono raccogliere il Digital Twin si è diffuso in alcune industrie più all’avanguardia. Anche all’interno della filiera delle costruzioni si sta iniziando a diffondere ed utilizzare sempre di più questa formidabile metodologia.
Non è semplice sviluppare un tale modello, soprattutto per opere complesse come la Basilica di San Pietro. Passare alla creazione di un modello digitale richiede pazienza ed attenzione, proprio perché il risultato finale deve rappresentare fedelmente il sistema “copiato”; non sono ammessi errori grossolani oppure arrangiamenti.
Tutti i punti del rilievo raccolti devono poi essere trasformati nella cosiddetta “nuvola di punti”; attraverso accurati software è possibile una volta elaborata la nuova, pulita e dimensionata, ricreare un modello fedelissimo. Successivamente all’interno del software BIM la nuova di punti è importata secondo precise metodologie:
Il modello viene elaborato tramite l’inserimento di tutti gli elementi essenziali alla modellazione, le griglie, i livelli ed elementi strutturali ecc. in questo modo si ottiene così un modello BIM vero e proprio. Importanti i punti di riferimenti reali con una valenza metrica e con coordinate dei punti ben identificate nello spazio. Una volta ottenuto il modello BIM è possibile, sempre attraverso software specifici e dedicati, “esportarlo” e generare algoritmi; gli algoritmi generati grazie ad un processo che attinge alla banca dati derivata dai sensori dislocati sull’intero corpo di fabbrica della struttura. Proprio così è ricreato il Digital Twin.
Partiamo dal presupposto che l’uno è propedeutico all’altro; Il modello BIM rappresenta la base dati necessaria poiché contiene informazioni importanti riguardo geometrie e materiali per poi passare al modello Digital Twin. Il modello BIM ed il Digital Twin sono in definitiva differenti ma anche in parte legati tra di loro. Parlando del BIM possiamo affermare che è un processo utilizzato per la progettazione, la costruzione e anche e soprattutto per la manutenzione e conservazione in buono stato degli edifici.
Il Digital Twin è meramente una rappresentazione digitale di un oggetto o di un sistema fisico utilizzata per monitorare, analizzare e ottimizzare il suo comportamento e le sue prestazioni. Il Digital Twin, quindi, deriva dal modello BIM, ma si differenzia da esso perché richiede un’interfaccia di dati scaturiti da un sistema di monitoraggio che è presente sull’effettiva struttura. In conclusione il modello BIM è principalmente una metodologia di progettazione mentre il Digital Twin ha come scopo un’attenta analisi di dati in tempo reale.
Così come per tutti i settori la digitalizzazione o l’utilizzo della tecnologia a livelli superiori sta prendendo sempre più il largo. Nell’ambito delle costruzioni è come già ribadito poco usuale o per certi versi ancora sconosciuto e poco utilizzato.
Il “digital twin” o gemello digitale aiuterebbe nella progettazione delle nuove strutture e ancor più nella manutenzione e salvaguardia di quelle esistenti. Non solo apporterebbe grossi vantaggi ma innalzerebbe il livello delle costruzioni in generale. I sensori ed i dispositivi connessi ad internet applicati poi alle strutture, con la mole di dati gestita dal Digital Twin è potenzialmente enorme. Si tratta di monitoraggio della sicurezza nei cantieri; analisi delle accelerazioni e delle frequenze della struttura; analisi energetica ed il controllo del comfort ambientale, termico e acustico degli appartamenti; il Digital Twin è davvero la svolta, rappresenta il futuro prossimo di questo settore. Un grande supporto non solo agli addetti ma anche a tutto l’indotto che ruota attorno ad una struttura. Insomma è un vero e proprio vantaggio che fornisce una quantità di informazioni preziosissime a tutti, dai costruttori ai progettisti passando per committenti e addirittura anche gli inquilini.
