Un approccio HBIM basato su IFC per la valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici storici

Il processo conoscitivo degli edifici storici può essere formalizzato come un `sistema esperto’, ossia una sequenza di inferenze basate su regole consapevolmente approssimate e dipendenti dal quadro informativo disponibile, che consente di ottenere una rappresentazione del comportamento atteso come, ad esempio, le modalità di danneggiamento sismico. Il sistema esperto si compone di i) base di dati, in cui sono raccolte le osservazioni dei fenomeni; ii) base di conoscenza, ossia le regole di cui il sistema si serve per operare; iii) motore inferenziale, che applica le regole alle nozioni contenute nella base di dati. A differenza di un database, i sistemi esperti devono utilizzare dati strutturati, ossia dotati di un proprio significato, a seguito di una descrizione ed etichettatura secondo un linguaggio convenzionale (ontologia). L’analisi di vulnerabilità sismica degli edifici storici in muratura può basarsi sul riconoscimento di fattori rappresentativi del comportamento strutturale (approccio semiotico) oppure tramite valutazioni basate su modellazioni matematiche di esso (approccio meccanico)1. Nel primo approccio, la base di conoscenza è composta dalle osservazioni post sismiche, mentre la base di dati è costituita dai dati raccolti mediante apposite schede di rilievo2. Gli esiti di danno sono rappresentati per lo più dalla valutazione per meccanismi locali di macroelementi murari. Nel secondo approccio, si usano invece leggi di comportamento dei materiali o degli elementi strutturali, ricavate da prove sperimentali, per simulare la risposta globale di una struttura3; in questo caso la base di dati è rappresentata delle geometrie delle componenti e dalle proprietà di input delle leggi utilizzate. Le applicazioni a base di conoscenza trovano una loro validità nell’ambito di approcci semplificati al costruito, quali valutazioni preliminari o a larga scala, orientati sia alla risposta locale che globale. Nell’ambito della digitalizzazione degli edifici storici, per scopi generali e, in particolare, ai fini del restauro, i dati resi dalle discipline coinvolte a vario titolo nel processo di conoscenza e dai relativi modelli sono sempre più numerosi e complessi, conducendo gli operatori coinvolti a operare secondo strategie non sempre ottimali e potenzialmente influenzate da giudizi personali. La possibilità di eseguire inferenze a partire dai dati disponibili può quindi offrire una piattaforma decisionale più solida all’operatore, il quale, implementato il sistema di regole, si trova ad intervenire su informazioni e non più sui dati grezzi5. A tale scopo, il modello di un edificio storico deve quindi evolversi da semplice ‘base di dati’ a vera e propria ‘base di conoscenza’ strutturata. I modelli informativi (BIM) e l’applicazione di questi ultimi all’edilizia storicotestimoniale (HBIM) rappresentano una possibile via a supporto di questa evoluzione. Tuttavia, se l’utilizzo dell’HBIM come base di dati è ormai consolidato in letteratura6, l’applicazione di sistemi inferenziali basati sui dati inseriti nel modello risulta ancora sporadica7. Inoltre, salvo alcuni tentativi di generalizzazione tramite l’utilizzo di ontologie8, le esperienze attuali si basano sull’uso di software BIM proprietari e di codifiche definite di volta in volta dai creatori dei modelli9. Mancano invece, nelle applicazioni, una descrizione standard dei fatti inerenti agli edifici storici e un flusso di lavoro in grado di assicurare la trasparenza nell’elaborazione dei dati e lo scambio delle informazioni, finalizzati alla concreta operatività dei modelli a supporto del progetto di restauro. L’openBIM10 è invece orientato all’interoperabilità delle discipline, alla collaborazione tra attori e alla replicabilità dei processi tramite l’uso di formati aperti di archiviazione e comunicazione delle informazioni. L’utilizzo dell’HBIM nell’ambito della valutazione della vulnerabilità sismica risulta ancora poco esplorato, ancora di più se si considera l’approccio aperto e volto all’interoperabilità11. In quest’ottica, gli strumenti a disposizione per la creazione di modelli HBIM devono quindi essere analizzati al fine di individuare un approccio valido dal punto di vista metodologico e passibile di applicazioni a diversi ambiti di analisi. Questo comporta la definizione preliminare di una strategia operativa generale (il flusso OpenHBIM descritto in seguito), che possa essere applicata anche allo studio della vulnerabilità sismica. Le strategie e gli strumenti proposti, implementati tramite consolidate procedure di analisi della vulnerabilità, sono infine applicati ad un caso studio pilota di un edificio storico-testimoniale