3D Survey Systems and Digital Simulations for Structural Monitoring of Rooms at the Uffizi Museum in Florence

Il contributo presenta le principali attività di ricerca condotte all’interno del Laboratorio interdipartimentale Landscape, Survey & Design su alcuni ambienti museali, inseriti all’interno del progetto di ampliamento degli spazi espositivi dei Grandi Uffizi a Firenze (Italia). Il lavoro ha avuto l’obiettivo di definire metodologie di rilievo integrato e di analisi morfologiche per il monitoraggio del comportamento statico e per la valutazione delle deformazioni plastiche strutturali delle strutture orizzontali e dei sistemi voltati negli ambienti oggetto di studio. La ricerca, promossa dalla Soprintendenza per i beni architettonici e paesaggistici per le province di Firenze, Pistoia e Prato, ha affiancato e supportato le attività di cantiere su numerosi ambienti sottoposti a interventi di consolidamento strutturale e messa in sicurezza per il progetto di ampliamento del museo. Per raggiungere risultati idonei alle esigenze progettuali di un cantiere talmente sofisticato è stato necessario individuare le metodologie e le tecniche più appropriate di rappresentazione del disegno architettonico finalizzate alla restituzione degli elaborati tecnici di supporto alle maestranze. Alle attività di rilievo laser scanner 3D si sono affiancate esperienze di photomodeling e campagne fotografiche intensive di documentazione, fondamentali per le operazioni di fotogrammetria e restituzioni colorizzate. Le fasi di post produzione e di elaborazione dati hanno prodotto una documentazione corposa di elaborati grafici descrittivi degli ambienti con elaborazione di disegni e modelli delle strutture dei gli ambienti interessati. Parte innovativa della ricerca riguarda l’elaborazione di modelli tridimensionali di calcolo attraverso software dedicati di modellazione tridimensionale rapida, per la simulazione del comportamento statico e delle deformazioni plastiche con sovrapposizione 2D e 3D delle diverse fasi di indagine, attuando e affinando i processi di reverse engineering, per valutare e verificare gli effetti prodotti dagli interventi di consolidamento operati durante le fasi di cantiere, tutte monitorate attraverso implementazione progressiva del database metrico della nuvola di punti. La possibilità di poter affiancare il cantiere dal 2010 ad oggi, sperimentando queste metodologie su ambienti diversi per caratteristiche architettoniche e strutturali, ha contribuito all’approfondito di importanti tecniche di rilevamento e di rappresentazione per la definizione di metodi operativi ad altissima affidabilità metrica e veloce rielaborazione dati di supporto alle esigenze di un sofisticato cantiere quale quello dei Grandi Uffizi a Firenze. ENGLISH version: This article presents research activities conducted on several rooms as part of the extension project of the Grandi Uffizi Museum in Florence (Italy). The research addresses survey methods for monitoring the static performance and evaluating the structural plastic deformations of vaulted systems and architectural elements, mostly subjected to structural reinforcements. In order to achieve positive results, the most appropriate 2D and 3D graphic representation methods have been identified, to enable the realization of detailed, technical documents. Laser scanner survey activities have been executed along with photo-modeling and extensive photographic documentation, crucial for the operations of photogrammetry and photomapping reconstructions. Post-production and data processing steps have produced substantial documentation of graphic materials through the development of floor plans, detailed measurements of series of sections, photomap reconstructions and 3D simulations. The thrust of the innovative research deals with the development of 3D computational models by implementing and refining reverse engineering processes for the simulating the static performance and plastic deformations that overlap the various stages of each investigation. These monitoring techniques have made it possible to determine the effect of the consolidation interventions operated, through a progressive implementation of the point cloud. The opportunity to follow the construction site from 2010 until now has contributed significantly to the enhancement and refinement of these detection and representation techniques, enabling the development of new operational methods with higher metric reliability to support the activities that such a sophisticated construction site as the Grandi Uffizi in Florence represents.