Politecnico di Torino (logo)

Alferi, Cinzia

Metodi d'indagine del patrimonio costruito antico : applicazione della tecnologia LIDAR e dell'analisi FEM al complesso terme-chiesa a Hierapolis di Frigia.

Rel. Antonia Teresa Spanò, Stefano Invernizzi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il restauro e valorizzazione del patrimonio, 2013

Abstract:

Il progetto di tesi qui sviluppato nasce dalla volontà di approfondire le mie conoscenze, connesse al percorso formativo svolto, nell'ambito della documentazione dei beni architettonici. Documentazione intesa come insieme di analisi finalizzate alla conoscenza complessiva del manufatto sotto diversi punti di vista: da quello storico, a quello fisico, a quello geometrico, formale, metrico, strutturale e così via.

Nello specifico, in questa sede, si è deciso inizialmente di trattare gli aspetti metrici del progetto di documentazione, affiancando i fondamenti teorici a un caso applicativo. Considerando, inoltre, il continuo sviluppo delle tecnologie, questo lavoro prende forma grazie alla disponibilità di strumentazione presente aH'interno del Laboratorio di Rilevamento del Dipartimento di Architettura e Design (DAD) del Politecnico di Torino e al notevole interesse dei docenti a sviluppare continue e costanti ricerche sui temi del rilievo metrico con l'impiego di tecnologie innovative, proponendoli agli studenti sia sottoforma di stage e tirocini che nello sviluppo delle loro tesi.

Durate questi anni di studio, infatti, ho potuto svolgere diverse attività legate al settore del rilievo che hanno continuato ad accrescere la mia curiosità verso questa disciplina.

A partire dalle collaborazioni annuali (dall'a.a. 2009/2010 all'a.a. 2012/2013) nell'ambito della didattica con i docenti dei Corsi di Topografia, Rilievo e Fotogrammetria, fino agli stage e tirocini svolti in collaborazione con l'Unità di Rilievo Metrico del Politecnico di Torino presso diversi siti:

- TIROCINIO PRESSO IL DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNICHE PER I PROCESSI DI INSEDIAMENTO (DINSE) DEL POLITECNICO DI TORINO,

RESPONSABILE: Arch. A.T. Spanò,

ATTIVITÀ SVOLTA: archiviazione di dati all'interno di software per la realizzazione di carte tematiche a scala regionale (GIS),

ANNO: Settembre - Luglio 2009;

- TIROCINIO EXTRACURRICULARE PRESSO IL SITO ARCHEOLOGICO DELLA CITTÀ DI AQUILEIA (UDINE) NELL'AMBITO DEL PROGETTO DI DOCUMENTAZIONE METRICA DEGLI SCAVI ARCHEOLOGICI PROMOSSO DAL POLITECNICO DI TORINO IN COLLABORAZIONE CON L'UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE,

RESPONSABILE: Arch. A.T. Spanò,

ATTIVITÀ SVOLTA: raccolta dei dati per la restituzione e la documentazione del sito archeologico utilizzando tecniche topografiche, fotogrammetriche e GPS, ANNO: Luglio - Agosto 2010;

- PARTECIPAZIONE AL PROGETTO STUDENTESCO "PROGETTO PILOTA PER LA REALIZZAZIONE DI UNA STRATEGIA SEMPLIFICATA DI RILIEVO METRICO 3D TRAMITE TECNOLOGIA LASER SCANNER" PROMOSSO E FINANZIATO DAL POLITECNICO DI TORINO, (Tirocinio Curriculare),

RESPONSABILE: Arch. A.T. Spanò, Arch. F. Chiabrando,

ATTIVITÀ SVOLTA: messa a punto di una strategia di rilievo di manufatti architettonici e siti archeologici tramite l'uso di strumenti laser-scanner di recente produzione (LIDAR),

ANNO: Novembre 2010 - Luglio 2011;

- PARTECIPAZIONE AL PROGETTO STUDENTESCO "5X5=30" PROMOSSO E FINANZIATO DAL POLITECNICO DI TORINO TRAMITE I PROVENTI DEL 5X1000, (Tirocinio Extracurriculare)

RESPONSABILE: Ing. P. Boccardo, Ing. A. Lingua, Arch. A.T. Spanò, Arch. F. Chiabrando,

ATTIVITÀ SVOLTA: studio e addestramento al rilievo metrico 3D mediante tecnologie laser scanning (LIDAR) e telerilevamento al fine di documentare i danni causati dall'alluvione di ottobre 2011 che ha colpito alcuni comuni delle Cinque Terre,

ANNO: Novembre 2011 - Settembre 2012.

Queste esperienze hanno condizionato positivamente il mio entusiasmo e mi hanno portata ad approfondire le tematiche del rilievo già nella realizzazione della Tesi Triennale - Organizzazione numeriche della rappresentazione urbana e dell'edificato e gestione tramite GIS, Rei. Arch. A. T. Spanò, Dicembre 2010 -.

A seguito delle esperienze sopracitate, ho manifestato l'interesse verso la documentazione metrica dei siti archeologici e, in particolare, verso quelli che sono stati soggetti a calamità naturali. La scelta del caso applicativo, esaminato in questa tesi magistrale, non è stata però dettata unicamente da fattori personali, ma anche dalla volontà di rimarcare quanto un'attenta indagine multidisciplinare, finalizzata alla documentazione, sia necessaria nel campo del patrimonio culturale, sia esso archeologico, architettonico o paesaggistico.

Date le premesse, si è considerato adatto agli scopi il complesso monumentale Terme - Chiesa a Hierapoiis di Frigia. Questo manufatto presenta diverse caratteristiche che lo rendono unico nel suo genere: il suo carattere antico, le peculiarità geometriche, le tecniche costruttive e, in particolar modo, la sua precaria condizione di stabilità, che ne ha fino ad ora limitato l'indagine e il proseguimento degli scavi archeologici.

Fondamentale e necessaria è stata l'esperienza diretta sul campo avvenuta nel Settembre 2012, sia per la presa visione del sito oggetto di indagine che per il completamento del rilievo metrico tridimensionale tramite laser scanner, iniziata nel Settembre 2011. La documentazione di siti in tali condizioni risulta più agevole e speditiva grazie all'avvento e allo sviluppo delle tecnologie LIDAR1; esse, infatti, consentono di acquisire un'elevata quantità di dati utili non solo al fine della rappresentazione dell'oggetto, ma anche per indagini concernenti altre discipline.

In base alle caratteristiche che il bene presenta e alla strumentazione metrica utilizzata, nasce la collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica (DISEG) del Politecnico di Torino.

Sebbene le mie conoscenze sulle tematiche strutturali siano limitate, grazie alla disponibilità e alla pazienza dei docenti, estendere l'indagine verso queste discipline ha sia incrementato il mio interesse verso tale ramo che aggiunto valore e completezza a questo progetto di tesi. Infatti, partendo dallo studio sulla conformazione geometrica, l'analisi è stata ampliata effettuando, su una porzione del manufatto, indagini strutturali mirate alle valutazioni di stabilità nella conformazione attuale.

Relatori: Antonia Teresa Spanò, Stefano Invernizzi
Soggetti: A Architettura > AE Edifici e attrezzature per il culto
A Architettura > AP Rilievo architettonico
ST Storia > STG Periodo antico
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il restauro e valorizzazione del patrimonio
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3458
Capitoli:

Premessa

Introduzione

Obiettivi

parte 1_ Metodi di analisi delle strutture costruite

Capitolo 1 - Metodi di rilievo metrico avanzato

1.1 II rilievo dei Beni Architettonici

1.2 II progetto di rilievo

1.3 Tra progetto e acquisizione: i metodi e gli strumenti disponibili per il rilievo metrico

1.3.1 II metodo topografico classico

1.3.2 II metodo topografico satellitare: il GPS

1.3.3 II metodo fotogrammetrico classico

1.3.4 II metodo a scansione laser: il LIDAR

1.4 La tecnologia LIDAR

1.4.1 II rilievo LIDAR per i Beni Architettonici

1.4.2 Principi di funzionamento dei sistemi a scansione terrestri

1.4.3 L'integrazione con dati radiometrici

1.4.4 Progetto di rilievo mediante sistemi a scansione terrestri

1.4.5 L' acquisizione delle scansioni

1.4.6 La registrazione e il problema deH'allineamento

1.4.7 II processo di elaborazione

1.4.8 La fase di restituzione e gli elaborati finali

Capitolo 2 - Metodi di analisi strutturale

2.1 L'indagine strutturale sui Beni Architettonici

2.1.1 I limiti della normativa in vigore

2.2 II comportamento strutturale dei manufatti storici

2.3 L'acquisizione dei dati e la diagnosi

2.4 La valutazione della sicurezza

2.5 Le costruzioni in muratura

2.5.1 II comportamento meccanico delle murature a secco

2.5.2 II criterio di resistenza

2.6 L'analisi strutturale e il metodo agli elementi finiti - FEM

2.6.1 Le analisi strutturali

2.6.2 II metodo agli elementi finiti

PARTE 2_ IL COMPLESSO TERME - CHIESA A HlERAPOLIS DI FRIGIA Capitolo 1 - Il complesso monumentale Terme - Chiesa

1.1 La città di Hierapolis di Frigia

1.2 Evoluzione nel tempo del complesso delle Terme - Chiesa

1.2.1 Caratteri tipologici e compositivi dell'edificio

1.3 Le tecniche costruttive

1.4 I dissesti dovuti all'attività sismica

Capitolo 2 - L'esecuzione del rilievo laser scanning e l'elaborazione dei

DATI

2.1 Le finalità del rilievo laser scanning del complesso Terme - Chiesa

2.1.1 L'inquadramento topografico

2.2 L'acquisizione laser

2.2.1 L'appoggio topografico e il calcolo dei target

2.3 La registrazione delle scansioni

2.3.1 La registrazione nel sistema di riferimento locale

2.3.2 Colorazione e registrazione nel sistema di rifermento prescelto

2.3.4 Preparazione delle nuvole per la modellazione e l'estrazione di sezioni

2.4 La modellazione con il software 3DReshaper®

2.4.1 Pulitura e allineamento delle nuvole

2.4.2 La creazione della mesh

2.4.3 II completamento della mesh

2.5 La restituzione degli elaborati grafici

2.5.1 L'estrazione di sezioni da 3DReshaper®

2.5.2 La restituzione tramite PointCab®

2.6 Rappresentazione architettoniche prodotte

Capitolo 3 - L'analisi strutturale del fronte nord

3.1 II codice TNO DIANA®

3.1.1 Gli elementi strutturali realizzabili

3.2 La modellazione geometrica sul software TNO Diana®

3.3 Analisi dei meccanismi di collasso su modelli elementari

3.3.1 Primo caso studio: il singolo blocco

3.3.2 Secondo caso studio: i tre blocchi

3.4 L'analisi non lineare del fronte Nord

3.4.1 Valutazione della condizione di stabilità sotto l'azione della forza di gravità

3.4.2 Valutazione statico equivalente (l'accelerazione orizzontale simula il sisma)

3.5 Conclusioni

Conclusioni

Allegati

Bibliografia / Sitografia

Ringraziamenti

Bibliografia:

INTRODUZIONE:

Libri:

C. BATTISTONI, Documenti internazionali per la protezione del patrimonio culturale e carte del restauro in S. BELFORTE (a cura di), Segni del passato, Regole del presente - bibliografia ragionata sulla normativa per i beni ambientali e architettonici, Alinea Editrice, Firenze 1993;

Dispense:

P. ROMERO, Dispense dì Diritto Europeo, Politecnico di Torino, 2010;

Documenti:

Carta di Atene, 1931;

Carta di Venezia, 1964;

Carta di Firenze, 1984;

Carta di Washington, 1987;

Principes pour l'établissement d'archives documentaires des monuments, des ensembles architecturaux et des sites, 1996, ICOMOS;

Siti internet:

http://www.icomos.org/;

http://whc.unesco.org/;

http://cipa.icomos.org/;

http://www.iccrom.org/.

PARTE PRIMA_ CAPITOLO 1:

Libri:

D. BARTOLUCCI, PrIncipi di laser scanner 3D, Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2009;

G. BITELLI, Moderne tecniche e strumentazioni per il rilievo del beni culturali in Atti VI Conferenza Nazionale ASITA, Perugia, 5-8 Novembre 2002, vol. I, pg. IX - XXIV;

V. BONORA, F. CHIABRANDO, A.T. SPANÒ, G. Tucci, Fruibilità e precisione di modelli architettonici multiscala da rilievi laser scanner in Atti della VII Conferenza ASITA, 2003;

V. BONORA, G. Tucci, Il laser scanner terrestre e il rilievo dei beni culturali in F. SACERDOTE, G. TUCCI (a cura di), Sistemi a scansione per l'architettura e il territorio, Alinea Editrice, Firenze 2007, pg 89 - 125;

V. BONORA, A.T. SPANÒ, G. TUCCI, Rappresentazioni per l'archeologia in Bollettino della Società Italiana di Fotogrammetria e Topografia, pp. 25 - 41, 2006;

F. CHIABRANDO, A.T. SPANÒ (2012) / sistemi laser scanning nei progetti e percorsi formativi d'Architettura. In Bollettino della società italiana di fotogrammetria e topografia n. 3, pp. 65-84;

A. CINA, GPS: principi, modalità e tecniche di posizionamento, Editore Celid, 2002; P. CLINI (a cura di), Il rilievo dell'architettura - Tecniche, metodi ed esperienze, Alinea Editrice, Firenze 2008;

A. GUARNIERI, A. VETTORE, Tecniche di registrazione in F. SACERDOTE, G. TUCCI (a cura di), Sistemi a scansione per l’architettura e il territorio, Alinea Editrice, Firenze 2007, pg 29 - 56;

K. KRAUS, Fotogrammetria, Libreria Universitaria Levrotto & Bella, Torino 1994;

F.RINAUDO, La tecnica del laser scanner: applicazioni architettoniche e urbanistiche in F. CROSILLA, R. GALETTO (a cura di), La tecnica del laser scanning, teoria ed applicazioni, CISM, Udine, 2003, pg. 133 -154;

F. RINAUDO, Principi di funzionamento e tecniche di acquisizione in F. SACERDOTE,

G. TUCCI (a cura di), Sistemi a scansione per l’architettura e il territorio, Alinea Editrice, Firenze 2007, pg 15 - 30;

A.T. Spanò (2013), Versatilità di metodi e tecniche della Geomatica per la documentazione del patrimonio costruito. Approcci sostenibili per la valutazione sismica in R. lentile, M. Naretto (a cura di) Patrimonio architettonico e rischio sismico. Un percorso tra conoscenza e obiettivi di conservazione, Celid, Torino 2013;

D. VISINTINI, Interpretazione, modellazione e prodotti finali in F. SACERDOTE, G. TUCCI (a cura di), Sistemi a scansione per l’architettura e il territorio, Alinea Editrice, Firenze 2007, pg 57 - 84;

Dispense:

G. COMOGLIO (a cura di), Topografia, Politecnico di Torino, Dipartimento di Georisorse e Territorio, Torino 2007;

R. Galetto, A. Spalla, Lezioni di Topografia, CUSL, Pavia, 1998;

A.T. SPANÒ, Dispense di Fotogrammetria, Politecnico di Torino, 2013;

Tesi:

L. BORNAZ, L’analisi ed il trattamento dei dati laser scanner terrestri, PhD tesi, 2005;

Siti internet:

http://www.faro.com/;

PARTE PRIMA _ CAPITOLO 2:

Libri:

A. CARPINTERI, Scienza delle costruzioni, Pitagora Editrice, Bologna, 1995;

G. CROCI, Conservazione e restauro strutturale dei beni architettonici, UTET Libreria, 2001;

L. CORRADI DELL'ACQUA, Meccanica delle strutture 2 - Le teorie strutturali e il metodo degli elementi finiti, McGraw-Hill, Milano, 2010;

A. W. HENDRY, Statica delle strutture in muratura di mattoni, Patron Editore, Bologna, 1986;

J. G. Rots, Structural Masonry, A. A. Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1997;

T. P. TASSIONS, Meccanica delle murature, Liguori Editore, Napoli, 1988;

Documenti:

Norme Tecniche per le Costruzioni, NTC 2008;

Principles for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage, 2003, ISCARSAH;

Manuale TNO Diana 9.4;

Siti internet:

http://www.icomos.org/;

http://iscarsah.icomos.org/;

Tesi:

E. CHIABRERA, Analisi numerica di prove sperimentali su murature storiche, Rei. S. Invernizzi, Politecnico di Torino, Torino 2011;

PARTE SECONDA _ CAPITOLO 1:

Libri:

E. ALTUNEL (1997), L'attività sismica a Hierapolis e nelle zone limitrofe in F. D'ANDRIA, F. SILVESTRELLI (a cura di), Ricerche archeologiche turche nella Valle del Lykos, Congedo Editore, Galatina (Le) 2000;

P. ARTHUR, Hierapolis bizantina e turca (Pamukkale): guida archeologica, Ege Yayinlari, Istanbul 2006;

G. CROCI, Conservazione e restauro strutturale dei beni architettonici, UTET Libreria, 2001;

F. D'ANDRIA (a cura di), Hierapolis di Frigia (Pamukkale): guida archeologica, Ege Yayinlari, Istanbul, 2003;

F. D'ANDRIA, M. P. CAGGIA (a cura di), Hierapolis di Frigia. Le attività delle campagne di scavo restauro 2000-2003, Istanbul, 2007;

F. D'ANDRIA, G. SCARDOZZI, A. T. SPANÒ (a cura di), Atlante di Hierapolis di Frigia, Ege Yayinlari, Istanbul, 2008;

D. DE BERNARDI FERRERÒ, Hierapolis in G. PUGLIESE CARRATELLI (a cura di), Arslantepe, Hierapolis, lasos, Kyme: scavi archeologici italiani in Turchia, Venezia 1993, pp. 105 -188, Venezia 1993;

M. L. DE BERNARDI, le Terme-chiesa a Hierapolis di Frigia: analisi della fabbrica e proposta di metodologia di rilievo a fini restaurativi in D. DE BERNARDI FERRERÒ (a cura di), Saggi in onore di Paolo Verzone (Hierapolis, scavi e ricerche, IV), Roma 2002, pp. 265-282;

P. MICHETTO, F. GALVAGNO, Le Terme-Chiesa e la sfida della conservazione dei segni dell'attività sismica: i primi interventi di messa in sicurezza e di consolidamento del complesso monumentale in F. D'ANDRIA, M. P. CAGGIA, T. ISMAELLI (a cura di), Hierapolis di Frigia: le attività della campagne di scavo e restauro, Ege Yayinlari, Istanbul 2012, pp. 469-491;

T. RITTI (a cura di), Fonti letterarie ed Epigrafe, Bretschneider, Roma, 1985;

A.T. SPANO1, B. ASTORI, Rilievo metrico, cartografia numerica e GIS in F. D'ANDRIA, M. P. CAGGIA (a cura di), Hierapolis di Frigia. Le attività della missione archeologica italiana, Yayinlari, ISTANBUL 2007, pp. 87-120 P. VERZONE, Le campagne 1960 e 1961 a Hierapolis di Frigia, Istituto Poligrafico dello Stato, Roma 1963;

P. VERZONE, Scuola Archeologica Italiana di Atene e Missioni in Levante - Le campagne 1962-1964 in Annuario della Scuola archeologica di Atene, Roma 1965, pp 371-389;

P. VERZONE, L'urbanistica di Hierapolis di Frigia - Tracciato viario e documenti rimessi alla luce dal 1957 al 1972 in Atti del XVI Congresso di storia dell' architettura, ATENE, 1969, p.401-412; [G. SCARDOZZI, 2008]

P. VERZONE, Le ultime fasi vitali di Hierapolis di Frigia in Proceedings of the Xth international Congress of classical archaelogy, Istituto Poligrafico dello Stato, Turktarihkurumubasimevi, Ankara 1978, pp. 849-855;

Siti internet:

http://www.deprem.gov.tr/sarbis/Shared/DepremHaritalari.aspx;

PARTE SECONDA _ CAPITOLO 2:

Libri:

A. T. Spanò (1999), Le ragioni dell'intervento di natura topografica a Hierapolis in D. DE BERNARDI FERRERÒ (a cura di), Saggi in onore di Paolo Verzone (Hierapolis, scavi e ricerche, IV), Roma 2002, pp. 233-261;

F. D'ANDRIA, G. SCARDOZZI, A. T. SPANÒ (a cura di), Atlante di Hierapolis di Frigia, Ege Yayinlari, Istanbul, 2008;

Documenti:

Manuale di SCENE;

Manuale di 3DReshaper;

Manuale di PointCab;

Tesi:

C. VIZZINI, Tecniche integrate di rilievo e rappresentazione a scala architettonica: il caso di Terme - Chiesa a Hierapolis di Frigia, Tesi di Laurea Specialistica, 2009;

PARTE SECONDA _ CAPITOLO 2:

Documenti:

Manuale TNO Diana 9.4;

Tesi:

E. CHIABRERA, Analisi numerica di prove sperimentali su murature storiche, Rei. S. Invernizzi, Politecnico di Torino, Torino 2011;

Siti internet:

http://www.deprem.gov.tr/sarbis/Shared/DepremHaritalari.aspx

Modifica (riservato agli operatori) Modifica (riservato agli operatori)