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Innovazione

 

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... sostenibilità ...

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... sicurezza ...

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... resilienza ...

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... qualità della vita

 

PROVACI

Tecnologie per la protezione sismica e la valorizzazione di complessi di interesse culturale

PON Ricerca e Competitività  2007-2013

               

Inizio: 2011 - Fine: 2015 

Il progetto PROVACI “Tecnologie per la PROtezione sismica e la VAlorizzazione di Complessi di Interesse culturale”, ha affrontato il tema combinato protezione sismica e valorizzazione del costruito storico attraverso lo sviluppo di tecniche e metodologie integrate per la tutela, la riqualificazione sostenibile e la valorizzazione di siti e strutture di interesse storico-artistico.
Il progetto ha coinvolto alcune delle principali eccellenze scientifiche nazionali operanti nel campo della protezione sismica come l’Università degli Studi di Napoli Federico II e l’Università di Padova e nel campo della valorizzazione dei Beni Culturali, in particolare l’Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali (ITABC) e l’Istituto per i Beni Archeologici e Monumentali (IBAM) del CNR.
La gestione del progetto ha rappresentato un importante banco di prova in tema di integrazione di conoscenze ed esperienze diverse; inoltre, partendo dal principio di lasciare una forte ricaduta sui territori, il progetto Provaci è stato connotato, da una forte azione interregionale, applicando le soluzioni sviluppate su siti importanti come l’Arena di Verona, il Monastero di Sant’Angelo d’Ocre (AQ), Palazzo Penne a Napoli, l’area archeologica di Cerreto Sannita (BN) e quella di Occhiolà (CT).

 

  • Sviluppo di metodologie innovative per la valutazione della vulnerabilità sismica su scala territoriale;
  • Integrazione dei processi di conoscenza;
  • Studio di soluzioni ad alto contenuto tecnologico per la mitigazione del rischio;
  • Valutazione di sostenibilità delle soluzioni per la protezione sismica;
  • Integrazione di tecniche e metodologie innovative di monitoraggio;
  • Metodologie e strumenti per la valorizzazione di complessi di interesse storico-artistico.

 

Life cycle assessment

Ogni tecnologia sviluppata nel corso del progetto è stata oggetto di analisi di sostenibilità, tese a dimostrarne l’efficacia, l’efficienza e i miglioramenti ottenibili rispetto alle tecnologie e metodologie tradizionali.
Attraverso analisi LCA e LCC è stata valutata la sostenibilità, ambientale ed economica, di ciascuna fase di vita del sistema costruttivo considerato (produzione, posa in opera, smaltimento), operando confronti con sistemi tradizionali ed evidenziando anomalie e criticità, per puntare a strategie di miglioramento.
L’utilizzo integrato e complementare delle analisi LCA e LCC, consente a tutti gli attori coinvolti nel processo edilizio di confrontare le performance complessive dei vari sistemi e componenti ed effettuare scelte consapevoli in termini ambientali ed economici, basate su dati  misurabili.

Fibre naturali

La sostenibilità in edilizia rappresenta oggi un aspetto imprescindibile e regolamentato da normative europee, come il CPR n. 305/2011. Nel progetto PROVACI, sono stati sviluppati materiali strutturali ecosostenibili, come fibre naturali di origine vegetale (es. canapa) o minerale (es. basalto), applicabili anche con matrici inorganiche (es. pozzolana, cemento), quindi compatibili con i supporti murari tipici dei beni storici.
La ricerca è stata focalizzata sulla caratterizzazione meccanica dei singoli elementi (fibre e matrici) e sulla compatibilità meccanica del sistema composito, calibrando i singoli componenti delle malte, prevedendo anche prove di caratterizzazione meccanica del sistema composito–supporto murario per valutarne le proprietà strutturali finali.

Nanomateriali

Nel corso del progetto PROVACI sono stati sviluppati nanomateriali per rispondere all'esigenza di tecnologie per la sicurezza, in termini di requisiti di compatibilità, sostenibilità e completa rimovibilità, fattori oggi indispensabili per operare su beni di pregio. Tale tecnologia può essere applicata a valle di un evento sismico per “congelare” lo stato di un opera ed evitare che scosse successive possano danneggiarle ulteriormente o quale strato duraturo a salvaguardia dell’opera. I sistemi sviluppati sono stati confrontati con approcci tradizionali, effettuando prove di laboratorio su provini realizzati da restauratuori, eseguendo, tra gli altri, test di assorbimento di acqua, velocità ultrasuoni, durezza, tape test, colorimetria, amovibilità, effetto consolidante, etc.

Malte eco-sostenibili

Le malte utilizzate per interventi di ripristino funzionale di edifici storici, al fine di preservare il manufatto esistente, richiedono proprietà chimiche e meccaniche modulate in funzione dei supporti di applicazione, oltre a dover garantire la durabilità dell’intervento. Nell’ambito del progetto PROVACI l’attività incentrata su questo argomento si è focalizzata sullo sviluppo di malte strutturali ecosostenibili. Le attività, inizialmente, hanno riguardato la caratterizzazione delle singole materie prime (aggregati e leganti, provenienti anche da processi di riciclo), e la loro ottimizzazione. Una volta definita la configurazione ottimale delle miscele, sono state testate le proprietà reologiche, termiche e meccaniche, confezionando opportuni provini prismatici e cubici sottoposti rispettivamente a prove di flessione e di compressione.

 

Tecnologie AR

Agli aspetti prettamente ingegneristici, sviluppati nel corso del progetto PROVACI, si aggiungono quelli con connotazioni di tipo informatico, impiantistico, di marketing e di comunicazione per la valorizzazione, fruizione e protezione di complessi storici ed archeologici. L’obiettivo è quello di rendere pienamente godibili i siti storici implementando, ad esempio, tecnologie smart (es. applicazioni interattive, collegamenti Web-GIS, etc.) per migliorare ed ampliare il motore turistico. Tra i sistemi sviluppati durante il progetto, ci si è focalizzati sulle tecnologie di Augmented Reality (AR) che permettono di offrire, esperienze multisensoriali, contenuti multimediali tridimensionali, aumentando il grado di fruizione dei beni archeologici e culturali e, conseguentemente, il coinvolgimento sociale dei consumatori.

Laser Scanner 3D

Nell corso del progetto è stata realizzata una ricostruzione tridimensionale del Convento di Sant'Angelo d'Ocre sviluppato attraverso un rilievo architettonico e fotografico con laser scanner 3D. Questa esperienza ha dimostrato i vantaggi raggiungibili con questa tecnologia, rispetto alle metodologie di rilievo tradizionali, permettendo una notevole riduzione dei tempi e garantendo un elevatissimo livello di precisione.

Droni

Cerreto è una città medievale in provincia di Benevento distrutta dal terremoto occorso il 5 giugno 1688. Della città oggi possono apprezzarsi solo i resti, tra i quali spicca la Torre Civica. Il progetto di ricerca PROVACI, tra gli obiettivi principali ha lo sviluppo di metodologie per la valorizzazione e fruizione del patrimonio culturale. In tale contesto si inseriscono le attività di fotogrammetria aerea eseguite con APR (aerei a pilotaggio remoto), noti a tutti come “droni”. Gli APR permettono di trasportare in volo apparecchiature complesse e professionali con le quali si possono svolgere attività di rilievo aereo specifico, su siti archeologici di grandi dimensioni ed impervi. Portando in volo fotocamere ad alta risoluzione e scattando immagini geolocalizzate, si riesce ad ottenere una mappatura del terreno sottostante.
L’attività si è svolta predisponendo al computer un piano di volo per il drone, dell’ intera area da coprire, attivando gli scatti automatici da eseguire in volo con la strumentazione fotografica. Tutte le immagini ottenute hanno una percentuale di sovrapposizione elevata che permette poi ai software dedicati di poter creare i modelli 3D del terreno (nuvole di punti), con relativi DTM e DTS. A questi rilievi sono poi seguite campagne di rilevamento terrestre con tecnologia laser scanner 3D.

 

Analisi territoriale

Politiche di mitigazione del rischio sono indispensabili per garantire la salvaguardia del patrimonio architettonico ed artistico oltre alla loro fruizione in sicurezza. Nell’ambito del progetto PROVACI, al fine di ottenere una mappatura più precisa, impiegando dati raccolti da analisi di vulnerabilità dei singoli edifici, si è impiegato un approccio multiscala sviluppando un software compatibile anche con dispositivi mobile, contenente un DataBase interfacciato con un sistema GIS per georeferenziare le informazioni raccolte. Il programma, indicando le caratteristiche strutturali principali di ogni unità strutturale (US) fornisce la probabilità di superamento dell’evento sismico al variare della PGA. Per strutture di grande pregio si è inoltre previsto l’utilizzo di analisi più dettagliate, per correlare il danno strutturale a quello artistico.

Valutazione danno artistico-strutturale

La valutazione della vulnerabilità delle superfici di pregio su scala territoriale e del singolo edificio, per la valutazione delle priorità di intervento, ricopre un ruolo fondamentale nel contesto della riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale. Tuttavia la questione del danneggiamento sismico degli apparati decorativi non dispone di un adeguato fondamento di studi, analisi, o modelli teorici per il calcolo e la verifica. Con il progetto PROVACI è stata impostata una metodologia di approccio che, con opportuni strumenti operativi, ha migliorato la conoscenza del fenomeno, chiarito la sua relazione con il danneggiamento degli elementi strutturali e consentito di sviluppare metodologie per l’analisi della vulnerabilità e per la valutazione della sicurezza sismica anche dei beni artistici.

Sperimentazioni

Le strutture in muratura rappresentano una grossa parte del patrimonio storico architettonico culturale Italiano ed estero. Le difficoltà connesse alla protezione e salvaguardia di questi beni, sia di carattere statico che connessi al rischio sismico, sono accentuate dalla necessità di tutelare tali beni utilizzando tecniche non invasive e compatibili con i materiali preesistenti. Gli ultimi terremoti hanno mostrato l’estrema vulnerabilità delle costruzioni storiche con particolari criticità osservate gli archi e le volte.
Nel progetto PROVACI sono stati effettuati test dinamici, su tavola vibrante, di volte in muratura costruite in scala reale al fine di approfondirne il comportamento dinamico e testare l’efficacia delle soluzioni di ripristino e consolidamento, sviluppate nel progetto, applicate alle volte danneggiate.

 

Il Monastero di Sant’Angelo d’Ocre, inagibile da dopo il terremoto, è uno dei più suggestivi complessi architettonici d’Abruzzo, costruito sulla spianata di uno sperone di roccia che si apre sul vuoto, spaziando a volo d’uccello sull’intera valle dell’Aterno.
Caduto in abbandono all’inizio dell'800, ridotto poi a lazzaretto e soppresso nel 1860, il monastero ebbe una breve ripresa nei primi decenni del XX secolo, prima che l’occupazione tedesca vi facesse scempio bruciando gli arredi e soprattutto l’intera biblioteca dotata di circa 1500 volumi. Il complesso è stato infine oggetto di controversi lavori di restauro protrattisi dal 1958 al 1972.

Le attività di progetto hanno interessato:

  • rilievo e ricostruzione virtuale del monastero
  • creazione di una cella esperienziale per la fruizione del monastero
  • correlazione tra stato limite del danno artistico e danno strutturale
  • diagnosi e caratterizzazione non distruttiva dei materiali
  • monitoraggio integrato sia statico che dinamico della struttura
  • valutazione della vulnerabilità sismica
  • progetto di interventi di miglioramento
  • apertura di un cantiere per l’esecuzione di interventi di mitigazione del rischio e la messa in sicurezza con applicazione di materiali innovativi.

 

Palazzo Penne a Napoli è un edificio del XV secolo, una delle poche costruzioni rimaste in piedi dopo il devastante terremoto del 1456 ed oggi è  in uno stato di totale abbandono caratterizzato da preoccupanti lesioni e precarietà tali da minacciarne seriamente la stabilità. Il Palazzo, che sarà destinato a sede della Protezione civile regionale, è stato oggetto di:

  • diagnosi e caratterizzazione non distruttiva dei materiali
  • attività di valutazione della vulnerabilità sismica
  • progetto di interventi di miglioramento sismico
  • progettazione di un intervento per il miglioramento del comfort climatico interno che rispetti il valore storico-artistico dell’edificio.

 

Nella città di Verona è stata sviluppata una rete integrata di monitoraggio che partendo dall’Arena di Verona coinvolge punti strategici e di notevole interesse storico artistico come il Teatro Romano, Castelvecchio e Torre dei Lamberti.  L’installazione dei sistemi di monitoraggio che a seconda dei casi studio risultano essere di pre o post intervento di consolidamento consentono di fornire informazioni utili:

  • per la calibrazione dei modelli di calcolo per la valutazione della vulnerabilità, incrementando il livello di affidabilità delle analisi e quindi conseguentemente dei risultati;
  • per la valutazione della risposta della struttura a seguito di eccitazioni esterne di carattere artificiale   come nella fattispecie concerti, opere, attività legate alla funzionalità stessa del teatro o al traffico cittadino.
  • per la valutazione della risposta in caso di eventi sismici di bassa entità sia per rilevare il comportamento, generalmente diverso, con eccitazioni ad alto contenuto energetico, sia per valutar eventuali danneggiamenti;
  • in condizioni operative per valutare situazioni di danneggiamento dovute a trend di cambiamento nel tempo dei parametri misurati.

La messa a sistema dei sistemi di monitoraggio installati lungo la citta di Verona consente , altresì, di fornire una valutazione del comportamento  globale del centro urbano. Infatti anche a partire da eventi sismici di moderata intensità è stato possibile acquisire gli andamenti dell'onda sismica in diversi punti della città e contribuendo così ad una miglior comprensione del comportamento del sottosuolo cittadino.

 

La Cerreto medievale o “vecchia” Cerreto distrutta dal terremoto del 5 giugno 1688 era sita poco distante dall’ attuale centro abitato, su di un ampio colle circondato dai torrenti Turio e Cappuccini. Sia la “Vecchia” Cerreto, come la “Nuova” Cerreto erano caratterizzate dalla centralità della piazza e dalla chiesa in essa ubicata. Nella stessa piazza si ergeva la Torre, i cui grossi resti sono ancora visibili. I  ruderi della torre e del castello di origine longobarda sono stati dichiarati di interesse particolarmente importante ai sensi della legge del 1° giugno 1939 n.1089 e quindi sottoposti a vincolo diretto di natura monumentale. L'intervento dimostratore ha previsto:

  • attività di rilievo e caratterizzazione
  • progettazione di percorsi di visita
  • attività di ricostruzione e fruizione virtuale
  • piani di valorizzazione e marketing.

In particolare partendo da attività di tipo geo-diagnostico  finalizzate alla caratterizzazione stratigrafica del sito archeologico e all’individuazione di nuovi possibili fronti di scavo, sono state focalizzate attività  di rilievo laser scanner 3D e di riprese video mediante droni strumentati per la ricostruzione delle strutture emerse.
Sono in corso attività finalizzate alla ricostruzione virtuale del sito archeologico e alla progettazione e implementazione di un sistema di realtà aumentata per la fruizione avanzata del sito. Infine, partendo dall’analisi del contesto e dalla conoscenza degli indirizzi prospettici dell’amministrazione,  si arriverà  alla messa a punto di un modello di valorizzazione e marketing per la  tutela del patrimonio.

 

 In Sicilia, l’antico borgo di Occhiolà, in provincia di Catania, fu distrutto nel gennaio del 1693, quando un terribile sisma devastò e rase al suolo gran parte della Sicilia orientale. Questo evento, se da una parte segnò il definitivo abbandono del sito di Occhiolà, dall’altra permise di conservare intatta ed indisturbata da interventi successivi una complessa ed articolata stratificazione storica, che oggi si configura nell’area del Parco Archeologico Comunale di Occhiolà.

Le attività dimostrative sono incentrate su:

  • analisi delle fonti su eventi sismici che hanno interessato l’area;
  • studio ed analisi delle relazioni tra evento sismico ed effetti sulle strutture murarie superstiti e le stratigrafie archeologiche connesse;
  • realizzazione di una piattaforma GIS per la gestione e l’analisi dei dati e della documentazione prodotta dal progetto;
  • analisi architettonica per l’individuazione delle strutture interessate da danni sismici;
  • monitoraggio e analisi del rischio sismico su strutture e materiali del sito;
  • caratterizzazione delle malte per individuazione di fenomeni sismici;
  • sviluppo di procedure e strumenti per la protezione, fruizione e valorizzazione del sito.

 

Capofila: Stress S.c.a r.l.
Università degli Studi di Napoli Federico II, Università degli Studi di Padova, Consorzio TRE, Consorzio CETMA, Si.pre S.r.l., C.R.A.C.A. Soc.Coop, Nanofab S.c. a r.l.

 

progettoprovaci.it