L’impegno ENEA per i Beni Culturali

Novembre 2006

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A cura di

Marianna Adamo, Giovanna Adorni, Paolo Auer, Loretta Bacchetta, Maria Cristina Baracca, Mauro Basili, Massimo Berico, Luciana Bordoni, Stefania Bruni, Giacomo Buffarini, Beatrice Calosso, Michele Arturo Caponero, Emanuela Caiaffa, Paola Carrabba, Fiorello Cavallini, Marco Citterio, Paolo Clemente, Francesco Colao, Riccardo D’Orazi, Giuseppe Delmonaco, Antonio Bruno Della Rocca, Barbara Di Giovanni, Paolo Di Lazzaro, Antonio Di Lorenzo, Luca Falconi, Styliani Fanou, Roberta Fantoni, Gaetano Fasano, Patrizia Federici, Stefano Ferriani, Vincenzo Fiasconaro, Giorgio Fornetti, Paola Giaquinto, Francesco Immordino, Maurizio Indirli, Martino Labanti, Giuseppe Magaudda, Giuseppe Maino, Claudio Margottini, Carmine Marinucci, Alessandro Martelli, Guido Martini, Silvio Migliori, Pietro Moioli, Lorenzo Moretti, Claudio Moriconi, Lucia Naviglio, Paola Negri, Laura Padovani, Antonio Palucci, Salvatore Paolini, Franca Persia, Sergio Petronilli, Angela Piegari, Samuele Pierattini, Massimo Poggi, Massimo Puccini, Claudio Puglisi, Dario Rinaldis, Roberto Rosa, Claudio Seccaroni, Augusto Screpanti, Sandro Serafini, Anna Rosa Sprocati, Sandro Taglienti, Edi Valpreda

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Indice Introduzione ....................................................................................................................................................... 5 1 LE COMPETENZE ENEA NEL SETTORE DEL PATRIMONIO CULTURALE....................................... 6

1.1 Diagnostica avanzata....................................................................................................................... 6 1.1.1 Diagnostica avanzata per materiali e tecniche della cultura artistica ...................................... 6 1.1.2 Diagnostica avanzata per la conoscenza, la conservazione ed il miglioramento sismico del

patrimonio architettonico........................................................................................................ 10 1.1.3 Tecnologie innovative per la caratterizzazione di superfici ................................................... 12

1.2 Information and Communications Technology............................................................................... 12 1.2.1 Sistemi Informativi di catalogazione ed e-learning ................................................................ 12 1.2.2 Intelligenza Artificiale ............................................................................................................. 13 1.2.3 Osservazioni aerospaziali e sistemi informativi territoriali ..................................................... 14

1.3 Conservazione e tutela .................................................................................................................. 15 1.3.1 Il filtraggio della luce in ambito museale ................................................................................ 15 1.3.2 Il trattamento digitale delle immagini per i beni culturali ........................................................ 16 1.3.3 La protezione antisismica innovativa del patrimonio culturale............................................... 19 1.3.4 Tutela dei Beni Culturali dalle dinamiche idrogeologiche ...................................................... 22 1.3.5 Applicazioni trasversali di reverse engineering nei beni culturali .......................................... 23 1.3.6 Nuove tecnologie per la memoria .......................................................................................... 29 1.3.7 Le scienze della terra per la conservazione dei monumenti del Patrimonio dell’Umanità

dell’UNESCO ......................................................................................................................... 33 2 GLI AMBITI DI RICERCA ...................................................................................................................... 35

2.1 Identificazione tecnologico-strutturale e protezione sismica.......................................................... 35 2.2 Il settore documentale.................................................................................................................... 38 2.3 Il settore beni artistici e museali ..................................................................................................... 39 2.4 Il settore archeologico .................................................................................................................... 41 2.5 L’ENEA ed il bene culturale digitale ............................................................................................... 41

2.5.1 Caratterizzazione morfologica e strutturale con sistemi di visione a vario livello .................. 42 2.5.2 Visualizzazione 2D e 3D di opere d’arte per studi e fruizione multimediale.......................... 45 2.5.3 Caratterizzazione spettroscopica degli strati esterni di rivestimento..................................... 46 2.5.4 Analisi chimica elementale della composizione dei primi strati mediante LIBS .................... 47 2.5.5 Pulizia laser delicata per rimozione di strati superficiali ........................................................ 48 2.5.6 Caratterizzazione strutturale mediante tecniche laser interferometriche o sistemi in fibra

ottica....................................................................................................................................... 48 2.6 La Realtà Virtuale per i Beni Culturali ............................................................................................ 49

2.6.1 L’ENEA e la Realtà Virtuale ................................................................................................... 50 2.6.2 Il sistema di acquisizione ....................................................................................................... 51

2.7 Realtà Virtuale 3D ed i Beni Culturali............................................................................................. 51 2.8 Progetto illuminotecnico e ricostruzione in Realtà Virtuale con rendering 3D della Chiesa dei

SS. Vitale ed Agricola (Bologna) ................................................................................................... 56 2.9 Inquinanti atmosferici e la caratterizzazione fisica del particolato ................................................. 58 2.10 L’accesso ai Siti Archeologici remoti.............................................................................................. 58 2.11 Il laboratorio Protocenter................................................................................................................ 59 2.12 Monitoraggio e analisi di dati microclimatici ................................................................................... 61 2.13 Simulazione termodinamica e supporto alla progettazione di interventi di recupero..................... 62 2.14 Indagini diagnostiche: microscopia ottica, elettronica e microanalisi applicata ai beni culturali .... 63 2.15 Sistemi di monitoraggio dei Beni Culturali in aree soggette a dissesto idrogeologico................... 66 2.16 Consolidamento del dissesto idrogeologico di siti archeologici e centri storici di elevato pregio

con sistemi a basso impatto ambientale........................................................................................ 67 3 I PROGETTI E GLI INTERVENTI.......................................................................................................... 69

3.1 Il Progetto SIGEC........................................................................................................................... 72 3.2 Il Progetto e-SIGEC........................................................................................................................ 73 3.3 Il Sistema Informativo della catalogazione della Regione Siciliana ............................................... 75 3.4 Il Progetto for-CULT ....................................................................................................................... 76 3.5 Il Progetto MOSAICO..................................................................................................................... 79 3.6 Il Progetto COVAX ......................................................................................................................... 80 3.7 Il Progetto TECSIS......................................................................................................................... 81

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3.8 Il Progetto SIDART......................................................................................................................... 83 3.9 Progetti CULTURE 2000................................................................................................................ 85 3.10 Il Progetto RESIS ........................................................................................................................... 87 3.11 Il Progetto CAMPEC WP2.............................................................................................................. 88 3.12 Il Progetto TREMA ......................................................................................................................... 93 3.13 Progetto CICLOPE......................................................................................................................... 96 3.14 Progetto SCRIGNO........................................................................................................................ 98 3.15 Il Progetto SABRINA ...................................................................................................................... 99 3.16 L’Aggregato Progettuale PSICHE................................................................................................ 101 3.17 L’Aggregato Progettuale P9AX .................................................................................................... 104 3.18 SITAC: SIT per la tenuta presidenziale di Caselporziano............................................................ 105 3.19 Il Progetto TRIDENT .................................................................................................................... 106 3.20 Il Progetto NEREA........................................................................................................................ 107 3.21 Il Progetto “Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione”............................................ 110 3.22 Progetto “Un viaggio nell'Italia della Scienza”.............................................................................. 112 3.23 Gruppo di lavoro “Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” ......................................................... 113 3.24 Attività di Diagnostica................................................................................................................... 114 3.25 Diagnostica per immagini............................................................................................................. 119 3.26 NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni............................................ 120 3.27 Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro..................................................... 122 3.28 Aerofotogrammetria per aggiornamenti catastali ......................................................................... 124 3.29 Catalogazione: utilizzabilità dei dati ............................................................................................. 125 3.30 Utilizzo di radiazioni ionizzanti per la bonifica di materiale bibiografico-documentale................. 126 3.31 Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la Conservazione dei siti e delle

emergenze architettoniche / archeologiche................................................................................. 128 3.32 Progetto ISHTAR: Software MODA ............................................................................................. 132 3.33 La tutela dei centri storici d’arte dai rischi naturali:una chiave di lettura per lo sviluppo sociale

ed economico delle comunità locali............................................................................................. 136 3.34 MATER - Monitoraggio Architettonico e Ambientale mediante Tecniche di Elaborazione di

immagini Radar............................................................................................................................ 138 3.35 Linee guida per la salvaguardia dei beni culturali dai rischi naturali............................................ 139 3.36 V.I.P. – Valutazione di Impatto sul Paesaggio ............................................................................. 141 3.37 Sistemi a basso impatto ambientale per il consolidamento Civita di Bagnoregio........................ 142 3.38 Monitoraggio dell’assetto statico strutturale dei beni culturali con tecniche satellitari a nullo

impatto ambientale ...................................................................................................................... 144 3.39 INTERFRASI - Interferometria radar terrestre e satellitare per la salvezza dell’insediamento

INCA di Machu Picchu -Perù....................................................................................................... 146 3.40 Analisi geologiche e beni culturali precolombiani ........................................................................ 148 3.41 Inquadramento geologico-geomorfologico: la rupe ed i Buddha di Bamyian (Afghanistan):....... 149 3.42 Valorizzazione turistica del sito di Leptis Magna - Libia............................................................... 151 3.43 Messa in sicurezza delle chiese rupestri patrimonio UNESCO Lalibela (Ethiopia) ..................... 152 3.44 Conservazione delle tombe di Koguryo (North Korea) ................................................................ 155 3.45 Studio di impatto ambientale: Aksum (Ethiopia) .......................................................................... 157 3.46 Messa in sicurezza del minareto: Jam (Afghanistan) .................................................................. 160

Glossario........................................................................................................................................................ 163 4 CONVEGNI E MOSTRE (2000-2006) ................................................................................................. 164 5 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................... 173

5.1 Diagnostica Avanzata .................................................................................................................. 173 5.2 Information and Communications Technology............................................................................. 175 5.3 Conservazione e tutela ................................................................................................................ 178

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Introduzione

Il presente documento si propone come momento di raccordo tra la rassegna, necessariamente non esaustiva, delle attività svolte dall’ENEA in oltre venti anni nel settore della Cultura e la proposta di scenari evolutivi in grado di garantire all’Ente l’indispensabile sintonia con un fenomeno in continua, naturale evoluzione. Seguendo un percorso analogo a quello che ha portato a rivedere la definizione dei beni culturali, dalla iniziale definizione di “beni che costituiscono testimonianza materiale avente valore di civiltà”, per allargarla alla attuale, più completa, organizzazione del Patrimonio Culturale costituito dai Beni Culturali e dai Beni Paesaggistici, l’ENEA ha portato a sistema le esperienze maturate nei settori delle Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente e le ha proficuamente adattate, ottimizzandole, alle specificità del contesto culturale. Tale percorso di ottimizzazione, personalizzazione ed approfondimento che ha portato l’ENEA a raggiungere livelli di eccellenza nazionali ed internazionali, testimoniati anche da brevetti di invenzione e copyright, viene esposto nel presente documento nei seguenti capitoli:

♦ Le competenze ENEA nel settore del patrimonio culturale. In tale capitolo l’attitudine dell’ENEA ad operare nel panorama della Cultura viene contestualizzata in funzione delle tematiche della conoscenza, conservazione e valorizzazione del Patrimonio Culturale.

♦ Gli ambiti di ricerca. Le competenze maturate dall’ENEA si concretizzano in specifici ambiti di ricerca dei quali, nel presente capitolo, viene esposta una breve sintesi.

♦ I progetti e gli interventi. Nel presente capitolo viene riportata una rassegna dei progetti e degli interventi svolti nelle più che ventennali attività di ricerca svolte dall’Ente nell’ambito del Patrimonio Culturale.

♦ Convegni e mostre (2000-2006). Contiene una rassegna della partecipazione ENEA ai principali eventi nazionali ed internazionali degli ultimi anni.

♦ Bibliografia. Indice delle pubblicazioni realizzate dai ricercatori dell’ENEA negli ultimi anni nell’ambito delle specifiche discipline e tematiche del Patrimonio Culturale.

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1 LE COMPETENZE ENEA NEL SETTORE DEL PATRIMONIO CULTURALE

Il ruolo dell’ENEA rispetto alle tematiche legate alla conoscenza, alla salvaguardia ed alla valorizzazione del Patrimonio Culturale nazionale e internazionale, inteso come insieme integrato di beni culturali e paesaggistici, scaturisce direttamente dalla valorizzazione del proprio patrimonio di competenze sviluppate nell’ambito delle attività istituzionali dell’Ente. Seguendo un percorso analogo a quello che ha portato a rivedere la definizione dei beni culturali, dalla iniziale definizione di “beni che costituiscono testimonianza materiale avente valore di civiltà”, per allargarla alla attuale, più completa, organizzazione del Patrimonio Culturale costituito dai Beni Culturali e dai Beni Paesaggistici, l’ENEA ha portato a sistema le esperienze maturate nei settori delle Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente e le ha proficuamente adattate, ottimizzandole, alle specificità del contesto culturale. L’elenco delle competenze viene articolato nei seguenti ambiti disciplinari:

♦ Diagnostica Avanzata ♦ Information and Communications Technology ♦ Conservazione e tutela

1.1 Diagnostica avanzata

1.1.1 Diagnostica avanzata per materiali e tecniche della cultura artistica (P. Moioli, P. Negri, F. Persia, C. Seccaroni)

L’attività di diagnostica (radiografie, gammagrafie e fluorescenza x) è quella di più lunga durata nel campo delle applicazioni fornite dall’Ente al settore dei Beni Culturali. Tale attività ha avuto inizio negli anni ’80 e tra i primi interventi si cita quello della Buona Ventura del Caravaggio, conservata presso la Pinacoteca Capitolina di Roma (XRF e radiografia). Oltre alle tecniche menzionate, al principio sono state favorite e sviluppate altre tecniche

di origine nucleare quali attivazione neutronica e cattura radiativa di neutroni. Successivamente il settore di attività è stato ampliato, utilizzando anche tecniche non di origine nucleare, distruttive e microdistruttive (tecniche spettroscopiche, chimiche, d’immagine ecc.). Successivamente alla nascita di un nucleo di coordinamento all’interno dell’ente, l’ENEA si è dotato di una divisione autonoma dedicata allo studio e qualificazione dei materiali, che ha ampliato sempre più il campo interdisciplinare dei beni culturali, promuovendo questa attività all’interno dell’Ente stesso e svolgendo sia un Esecuzione di misure XRF su una pala

d’altare

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ruolo di coordinamento all’interno dei differenti laboratori dell’Ente, sia fungendo da interfaccia con le realtà esterne quali il Ministero per i Beni e le Attività Culturali, con i suoi organi centrali (Istituto Centrale per il Restauro, Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione, Opificio delle Pietre Dure, Centro di Fotoriproduzione, Legatoria e Restauro degli Archivi di Stato, Istituto Nazionale per la Grafica, Istituto per la Patologia del Libro) e periferici (le varie Soprintendenze), i musei, il mondo del restauro ecc. Il gruppo di competenze diagnostiche ENEA ha operato inizialmente per lo sviluppo e la messa a punto delle tecniche diagnostiche, poi, in ragione della esperienza e della competenza acquisita sempre in collaborazione con storici dell’arte, archeologi e restauratori, ha conseguito un primato di eccellenza nel settore, ampiamente riconosciuto sia a livello nazionale che internazionale.

Campagne di misure XRF su dipinti su tavola presso l’Opificio delle Pietre Dure di Firenze

Le richieste più frequenti che giungono a tale gruppo concernono soprattutto il settore dei dipinti (su differenti supporti, tela, tavola, muro ecc.) e le indagini radiografiche o gammagrafiche su oggetti tridimensionali. Attualmente sui dipinti si effettuano anche indagini riflettografiche e misure colorimetriche. La fluorescenza x è una tecnica analitica che consente la valutazione della composizione superficiale di un oggetto, irraggiandolo con raggi x di opportuna energia. Il gruppo di diagnostica dell’ENEA ha raccolto in oltre venti anni di attività una casistica eccezionale su ceramiche, vetri, leghe metalliche, mosaici e dipinti eseguiti su supporti di differente natura (tele, tavole, muro, cuoio, lapidei, carta ecc.). Nel caso dei dipinti, quindi, essa è in grado di mettere a fuoco la tavolozza utilizzata.

Generatore di raggi x, densitometro ottico per lastre radiografiche, immagine radiografica di un dipinto su tavola trecentesco

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Tra le opere di maggior rilievo indagate con la radiografia si segnalano il gruppo fittile etrusco con l’Apollo e l’Eracle di Vejo, al Museo Nazionale di Villa Giulia a Roma; per i dipinti l’elenco potrebbe invece risultare eccessivo, comprendendo opere di Giotto, Raffaello, Michelangelo, Tiziano, Correggio, Caravaggio ecc. La gammagrafia è una tecnica radiografica che fa impiego di sorgenti gamma che consentono di indagare la struttura interna di oggetti molto spessi e/o pesanti; tra le opere di maggior rilievo indagate si segnala il bronzo etrusco della Chimera di Arezzo e due gruppi marmorei di Michelangelo Buonarroti: il

David e la Pietà del Museo dell’Opera del Duomo di Firenze.

La Chimera di Arezzo ed esecuzione dell’irraggiamento panoramico mediante sorgente gamma

La riflettografia infrarosso è una tecnica d’immagine in grado sui dipinti di indagare quanto presente sotto lo strato pittorico più esterno, se esso risulta trasparente alla radiazione IR. Con tale tecnica è possibile ricostruire il percorso intellettuale dell’artista attraverso la visione di disegni preparatori, dei pentimenti, delle annotazioni di colore, di date, firme. La lettura riflettografica è complementare alla radiografia per la visione dei pentimenti su dipinti su tela a tavola. Tra le indagini effettuate si segnala La caccia di Diana del Domenichino, esposta alla Galleria Borghese di Roma e cinque thangka tibetane della collezione Tucci del Museo Nazionale di Arte Orientale

di Roma; la foto mostra la sovrapposizione di un riflettogramma all’immagine nel visibile in cui è evidente l’annotazione per il colore, una notazione alfabetica usata per contrassegnare il colore (e non il pigmento) nella realizzazione delle thangka. Evidenza del disegno preparatorio sul braccio di san Giuseppe nell’Adorazione del Bambino di Fra’ Bartolomeo della Galleria Borghese di Roma. Le riprese riflettografiche nella figura della Madonna

Esecuzione delle gammagrafie sul Giove egioco (Museo Nazionale

Romano, Roma)

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hanno rivelato l’utilizzo di un cartone per la realizzazione della figura. Sulla figura del Bambino è invece stato messo in evidenza un pentimento per poter spostare la figura a sinistra e dare centralità al Bambino posto tra san Giuseppe e la Madonna. La spettrofotometria colorimetrica è una tecnica che, attraverso la misura del colore in se stesso, permette la valutazione delle variazioni cromatiche di superfici pittoriche, effettuando misure prima e dopo il restauro o confrontando medesimi colori scaturiti da pigmenti diversi. La conoscenza dello spettro di riflettanza di un particolare punto, con l’ovvia disponibilità di una banca dati, può contribuire alla caratterizzazione dei pigmenti. Tra le campagne effettuate si citano le misure sulla Pala di Pesaro del Savoldo della Pinacoteca di Brera di Milano e quella sugli affreschi pompeiani della villa di Arianna a Stabia. Nell’ambito del progetto SIDART è stato condotto uno studio sui meccanismi di degrado di biacca, minio, cinabro e azzurrite nei dipinti murali. I provini sono stati preparati secondo le procedure tradizionali della pittura murale antica e invecchiati a differenti condizioni climatiche per verificare il contributo di umidità e temperatura nel viraggio cromatico. La foto accanto mostra un provino di azzurrite sottoposto ad invecchiamento accelerato in camere climatiche. È evidente l’insorgere di un viraggio in verde nei cristalli di pigmento. Un’altra attività di ricerca ha riguardato i pigmenti gialli artificiali che sono stati preparati in laboratorio, seguendo procedimenti descritti nelle fonti sulle tecniche artistiche. Tale attività ha consentito di verificare una serie di anomalie riscontrate sperimentalmente su un cospicuo gruppo di opere del Rinascimento e mettendo a fuoco la composizione di pigmenti non altrimenti noti nella

letteratura scientifica sull’argomento. Al momento attuale le ricerche sono indirizzate sui pigmenti a base di cobalto. Una ricerca in corso riguarda le caratteristiche fisiche e meccaniche di provini realizzati in terra cruda. Alcuni campioni preparati con terra argillosa, proveniente dal Marocco, consolidati con materiali tradizionali (sabbia e calce) e con prodotti artificiali usati nel restauro sono stati invecchiati in camera climatica per valutare per confronto l’efficacia degli additivi usati.

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1.1.2 Diagnostica avanzata per la conoscenza, la conservazione ed il miglioramento sismico del patrimonio architettonico (M. Poggi)

Negli ultimi dieci anni l’ENEA ha messo a disposizione specifiche competenze e strumentazione di eccellenza per sviluppare una linea di ricerca caratterizzata dalla messa a punto di innovative ed appropriate configurazioni strutturali di protezione sismica degli edifici con vincolo storico-artistico, con l’ausilio di metodologie di progettazione basate sullo studio dei principali fattori strutturali ed architettonici che influenzano la risposta sismica. Queste analisi hanno un valore preventivo, devono cioè essere in grado di definire, a priori, quali potrebbero essere i danni subiti dal patrimonio edilizio storico in caso di sisma ed indicare i possibili interventi per ridurne la vulnerabilità ed effettuarne le relative stime dei costi. Un gruppo di lavoro, composto da architetti ed ingegneri, ha svolto nel settore dell’ingegneria sismica un lavoro di raccolta dei dati tecnico-costruttivi relativi alle tecniche di rinforzo per le murature in pietra di differenti aree colpite da sisma (fascia appenninica dell’Italia centro-meridionale) e alle caratteristiche meccaniche del materiale prima e dopo l’intervento, con l’obiettivo molto concreto di fornire indicazioni per la progettazione degli interventi di consolidamento e per il controllo in cantiere della loro efficacia. Nello specifico per ciascun “cantiere pilota” vengono definiti i seguenti parametri:

♦ il tipo di materiale da costruzione ed i litotipi; ♦ la tipologia di lavorazione dei materiali; ♦ il tipo di posa in opera, l'apparecchiatura che i materiali lapidei, ma anche i

laterizi, assumono nel sistema “facciavista”; ♦ le dimensioni dei singoli pezzi e la loro misura media, elaborata

statisticamente; ♦ le tecniche di finitura del materiale, soprattutto lapideo, attraverso le tracce

lasciate, sulla superficie in vista, dallo strumento; ♦ il tipo di malta e soprattutto il tipo dei componenti che costituiscono le malte

(leganti, aggregati, etc.).

I principali obiettivi da raggiungere sono:

1. attraverso accertamenti visivi in situ, ricostruzioni geometriche e prove non distruttive, definizione e la catalogazione dei materiali (blocco costitutivo e legante) e delle tecniche costruttive storiche presenti nel sistema strutturale di riferimento;

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2. attraverso le ispezioni in situ e le indagini condotte con gli strumenti, definizione dello stato di conservazione dei materiali ed individuazione dell’eventuale quadro fessurativo in facciata e sulle murature perimetrali (dissesti quiescenti o in corso).

3. attraverso accertamenti visivi in situ, ricostruzioni geometriche e prove non distruttive, l’individuazione degli eventuali interventi di rinforzo che si sono succeduti sulla struttura muraria della facciata principale (stuccature, iniezioni con miscele consolidanti,iniezioni armate, tirantature metalliche);

4. attraverso le informazioni raccolte in situ ed i risultati delle indagini diagnostiche, configurazione virtuale di un progetto di riabilitazione strutturale e di miglioramento sismico del sistema facciata-murature di spina, per rendere efficace il collegamento delle pareti resistenti; realizzazione di vincoli bilaterali tra elementi contigui, in modo da garantire il comportamento scatolare dell’edificio con il conseguente ottimale sfruttamento delle risorse strutturali disponibili; pertanto, il progetto volto al miglioramento del comportamento a lastra delle pareti, non può prescindere dalla valutazione del comportamento globale e della misura dell’effettiva collaborazione degli elementi strutturali.

Alla configurazione del “Progetto Esecutivo” di miglioramento sismico di ciascun sistema strutturale di riferimento proposto dall’ ENEA si arriverà attraverso varie fasi di studio, sintetizzabili nei seguenti punti:

A

Conoscenza del supporto originario, sia in relazione ai singoli costituenti (malta, pietre, laterizio) che come materiale composito (tessitura, morfologia); tale fase si avvale dei metodi di indagine in situ (carotaggi, endoscopie) e delle prove di laboratorio sui materiali estratti.

B

Determinazione dello stato di conservazione del sistema strutturale di riferimento (degrado e dissesto). Considerazioni sullo stato di conservazione del manufatto (comprensione dei fenomeni in atto o quiescenti) sulla base delle informazioni raccolte.

C

Scelta dell’intervento: la scelta riguarda l’impiego di materiali compatibili con il supporto murario, legati a tecniche tali da migliorare la prestazione strutturale senza alterare in maniera eccessiva il comportamento originario (si pensi, ad esempio, agli effetti dell’incremento di rigidezza delle pareti in edifici soggetti a sisma).

D

Conoscenza del comportamento della struttura muraria prima e dopo l’intervento: la conoscenza della costruzione e del comportamento sotto azione sismica consente di mettere in luce le possibili deficienze strutturali per la scelta dell’intervento più adeguato, in relazione alle prestazioni volute; in ogni caso, è importante non sottovalutare gli effetti dell’intervento sul comportamento originario della costruzione, al fine di prevedere, con modelli di comportamento meccanico delle strutture portanti in campo statico ed in campo dinamico, il funzionamento della muratura consolidata.

E

Verifica dell’efficacia dell’intervento attraverso il modello matematico e le verifiche su tavola vibrante: la fase di controllo dell’effettivo miglioramento prestazionale della muratura per effetto dell’intervento si avvale del supporto offerto dalle simulazioni e possibilmente anche dalla sperimentazione in situ, volta a valutare la resistenza a compressione e a taglio della muratura prima e dopo il consolidamento.

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1.1.3 Tecnologie innovative per la caratterizzazione di superfici (R. Fantoni, G. Fornetti)

Questa linea comprende una serie di attività di diagnostiche laser sviluppate presso l’ENEA Frascati su progetti di sviluppo tecnologico (ricerca applicata e ricerca industriale) per il Sud (TECSIS, SIDART) ed utilizzata in campagne di misura afferenti o ai medesimi progetti o ad azioni comunitarie (COST G7, CULTURE 2000). Partendo da finanziamenti principalmente mirati allo sviluppo di tecnologie, è stata realizzata a Frascati strumentazione trasportabile (sensori ottici, principalmente laser) adatta all’utilizzo in situ durante campagne di misura esterne per la raccolta di dati in maniera assolutamente non invasiva (modelli 3D) o microdistruttiva (analisi chimiche superficiali e stratigrafia) operanti sia localmente che remotamente. Le attività in corso o recentemente concluse sono riconducibili a linee tematiche distinte, ciascuna per utilizzo remoto o semi-remoto in situ, sia in ambiente terrestre che marino:

♦ Caratterizzazione morfologica e strutturale con sistemi di visione a vario livello ♦ Caratterizzazione spettroscopica degli strati esterni di rivestimento ♦ Analisi chimica elementare della composizione dei primi strati mediante LIBS ♦ Caratterizzazione strutturale mediante tecniche laser interferometriche o

sistemi in fibra ottica ♦ Pulizia laser delicata per rimozione di strati superficiali.

È in corso anche l’integrazione fra queste tecniche per l’utilizzo congiunto o in combinazione con altre diagnostiche di uso corrente sui beni culturali. La strumentazione realizzata è presentata nel documento assieme ad alcune sue applicazioni significative.

1.2 Information and Communications Technology

1.2.1 Sistemi Informativi di catalogazione ed e-learning (B. Calosso, A. Di Lorenzo, C. Marinucci)

Le capacità e le competenze dell’ENEA, rese operative mediante l’applicazione di tecnologie informatiche per la catalogazione e la fruizione dei beni culturali, contribuiscono efficacemente alla valorizzazione, alla tutela ed alla diffusione della conoscenza del patrimonio culturale conservato in musei, Istituzioni e collezioni. Tali tecnologie, inoltre, sono sostenute da un’operazione di formazione continua per la diffusione di professionalità specializzate nel campo della catalogazione del patrimonio culturale italiano. Le attività di Convenzione tra Ente e il competente Ministero per i Beni e le Attività Culturali (MiBAC) possono vantare ormai una operatività quindicennale senza soluzione di continuità ed hanno consentito all’ENEA di realizzare il progetto di massima e di fornire consulenza per la realizzazione del “Sistema del Catalogo Nazionale dei Beni Culturali” (SIGEC). Tale sistema informativo viene utilizzato su tutto il territorio nazionale dalle istituzioni preposte alla catalogazione e gestisce le informazioni relative ad oltre due milioni di beni culturali. Altrettanto fondamentali sono state le collaborazioni con le Regioni: ad esempio, la progettazione del sistema di catalogazione della Regione Siciliana, svolta dall’ENEA, ha

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consentito la realizzazione di un sistema integrato regionale per la catalogazione, che costituisce un network di 75 istituzioni (Soprintendenze, Musei, Gallerie) distribuite sul territorio regionale. La valorizzazione di queste attività attraverso modalità di formazione a distanza che applicano strumenti e metodologie e-learning, e la collaborazione con il MiBAC hanno consentito la realizzazione del percorso formativo e-SIGEC, che integra organicamente la conoscenza delle norme di catalogazione nazionale con l’utilizzo del sistema SIGEC. La comprovata pluriennale esperienza maturata dall’ENEA nell’ambito della catalogazione informatizzata, così come nella realizzazione di corsi e-learning per i beni culturali, ha ottenuto un riconoscimento nella formalizzazione dei Protocolli d’Intesa in essere tra l’ENEA e:

♦ Ministero per i Beni e le Attività Culturali (MiBAC) ♦ la Conferenza dei rettori delle Università Italiane (CRUI) ♦ l’Associazione nazionale dei Musei Scientifici (ANMS)

Tali protocolli d’intesa consentono finalmente di ricondurre le diverse iniziative già in atto nell’Ente in un quadro organico di riferimento, basato sulle specifiche esigenze espresse dalle Istituzioni che operano nel settore dei beni culturali.

1.2.2 Intelligenza Artificiale (L. Bordoni)

L’impiego di strumenti computazionali nell’ambito dei beni culturali è un tema di crescente importanza nella ricerca attuale. L’ENEA è da numerosi anni impegnata nello svolgimento di attività riguardanti la realizzazione di sistemi avanzati per il settore dei beni culturali. Le biblioteche, i musei, ed i siti archeologici sono i contesti un cui maggiormente le tecnologie avanzate dell’informatica sono state applicate così come gli ambiti della conservazione e del restauro di materiale storico-artistico. Agli inizi degli anni '80 l'ambiente umanistico e quello informatico sembravano ancora essere due ecosistemi del tutto distinti, impermeabili e tendenzialmente antagonisti e irriducibili. Soltanto negli ultimi anni la crescente attenzione da parte del mondo umanista all'informatica ha fatto nascere la consapevolezza che il settore dei beni culturali sia indubbiamente un contesto in cui tecnologie informatiche avanzate, quali quelle dell’Intelligenza Artificiale (IA) possono contribuire ad ottenere delle soluzioni significative. La ricerca, in particolare quella che si colloca nell' IA, ha ultimamente prodotto, in numerosi settori dei beni di interesse culturale, un valore aggiunto tramite il conseguimento di nuove conoscenze. Attività di studio e di ricerca nell’ambito dell’apprendimento automatico, dell’elaborazione del linguaggio naturale, dei sistemi agenti, della percezione e del ragionamento automatico hanno consentito di concepire, progettare, e realizzare soluzioni indirizzate al miglioramento di specifici momenti di analisi, diagnosi, rappresentazione e utilizzazione della conoscenza. Sul piano della fruizione, questi strumenti hanno fatto compiere un vero e proprio salto qualitativo nei rapporti tra le istituzioni culturali e il pubblico. Essi permettono di offrire all’utente straordinarie occasioni per costruire efficaci percorsi personali di qualificazione e di apprendimento; l’idea stessa di museo, di biblioteca e di archivio ha subito delle profonde alterazioni. In Archeologia numerosi i problemi affrontati e risolti con l’utilizzo delle reti neurali, la logica fuzzy, le tecniche della realtà virtuale.

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Recenti sviluppi nelle tecniche di visualizzazione e di ricostruzione virtuale hanno contribuito allo sviluppo di strumenti software in grado di fornire un valido aiuto al lavoro degli archeologi così come a quello dei restauratori. È possibile dare vita ad un modello di restauro, di risistemazione delle componenti, senza che il bene reale subisca la benché minima alterazione. É possibile pertanto presentare il risultato, consentendo a ciascuno di “viverci dentro” e di valutare, a priori, quali sarebbero gli effetti di un’azione reale, modulando le soluzioni e potendo recepire in anticipo critiche e suggerimenti. Nel seguito saranno presentate le attività, significative per i risultati da esse prodotte, svolte per il settore documentale, archeologico e artistico.

1.2.3 Osservazioni aerospaziali e sistemi informativi territoriali (P. Auer, A. B. Della Rocca)

Alcune categorie di beni culturali manifestano forti legami e reciproche interazioni con il territorio e con l’ambiente che li circonda. A titolo di esempio, si possono citare i beni ambientali, architettonici, archeologici artistici e storici, eccetera. In questo ambito tematico, alcune tecnologie d’avanguardia permettono attualmente di progettare e realizzare formidabili strumenti di conoscenza ed analisi, utili a fornire un concreto apporto informativo e gestionale per il patrimonio artistico e culturale nazionale. Si tratta dei “Sistemi Osservativi” e dei “Sistemi Informativi Territoriali”.

“Sistemi Osservativi” Le moderne tecnologie aerospaziali di osservazioni della Terra, costituiscono degli strumenti di monitoraggio, analisi, conoscenza del territorio e dell’ambiente, in grado di fornire informazioni estremamente dettagliate e temporalmente aggiornate. Nel caso specifico dei suddetti beni culturali, le tecnologie di osservazione permettono di pianificare ed attuare efficacemente funzioni quali la ricerca, l’individuazione e la caratterizzazione geometrico-geografica, sia del bene, sia del territorio su cui i beni sono collocati.

“Sistemi Informativi Territoriali” I Sistemi Informativi Territoriali sono delle strutture informatiche espressamente progettate e realizzate per:

♦ raccogliere, memorizzare e gestire tutte le informazioni territoriali inerenti il bene;

♦ raccogliere, memorizzare e gestire tutte le informazioni che caratterizzano il bene dal punto di vista culturale (catalogazione);

♦ pianificare la gestione e l’utilizzo ottimale del bene anche dal punto di vista della sua corretta fruizione;

♦ ottenere informazioni supplementari utili come elementi di supporto alle decisioni dell’autorità (DSS);

♦ conoscere ed analizzare la vulnerabilità dei beni dovuta ai rischi ambientali, ♦ pianificare una vasta gamma di interventi mirati alla loro salvaguardia.

L’integrazione tra i Sistemi Informativi Territoriali, le moderne tecnologie aerospaziali di osservazioni della Terra e i sistemi di localizzazione (GPS/GALILEO) permette di realizzare innovativi e concreti strumenti per l’individuazione, la gestione e l’efficace tutela dei beni culturali in esame.

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1.3 Conservazione e tutela

1.3.1 Il filtraggio della luce in ambito museale (A. Piegari)

L’illuminazione delle opere d’arte all’interno dei musei è un argomento che suscita da molti anni l’attenzione degli operatori del settore. Di solito però viene privilegiato l’aspetto estetico mentre il danno che tale illuminazione può creare alle opere esposte, viene spesso sottovalutato. Esistono comunque da tempo delle regole da seguire per ridurre gli effetti negativi delle radiazioni provenienti da sorgenti di luce naturale o artificiale. Queste regole purtroppo si basano, nella maggior parte dei casi, sul valore di quantità fotometriche correlate alla sensibilità dell’occhio (considerando ad esempio l’illuminamento, vedi tabella seguente), senza particolare attenzione alle lunghezze d’onda della radiazione emessa al di fuori dallo spettro visibile. Il risultato è che si rischia di inviare una gran parte di radiazione ultravioletta sull’opera, pur rientrando nei limiti di illuminazione consigliati. È noto invece che le radiazioni con particolari lunghezze d’onda possono indurre effetti peggiori di altre, a parità di intensità. Inoltre ci sono alcuni intervalli dello spettro della radiazione, emessa dalle sorgenti, che non sono visibili per l’occhio umano (come l’ultravioletto e l’infrarosso) e quindi assolutamente inutili per la visione. Da ciò deriva la necessità di bloccare tali radiazioni non utili e ciò può essere realizzato in vari modi. In particolare si può agire sulla sorgente di illuminazione con opportuni filtri da posizionare davanti alle lampade, nel caso di illuminazione artificiale, oppure si può agire sui vetri delle finestre in caso di illuminazione naturale. Si potrebbe così restringere l’intervallo di lunghezze d’onda solo a quelle essenziali per l’osservazione. Un ulteriore approccio consiste nell’utilizzare uno schermo per le radiazioni dannose, posto davanti all’opera d’arte nel caso di dipinti o intorno ad essa nel caso di oggetti, salvaguardando ovviamente la visione. In tutti i casi suddetti la soluzione consiste nell’effettuare un trattamento apposito su una superficie di vetro. L’ENEA ha una ventennale esperienza nel settore dei trattamenti superficiali su vetro che vengono eseguiti con la tecnologia dei film sottili. Il funzionamento del prodotto finale si basa su fenomeni di interferenza della radiazione elettromagnetica e le tecniche utilizzate per la sua realizzazione consistono nella deposizione in vuoto di materiali selezionati, sulla superficie del vetro. In tal modo si possono realizzare sia i filtri per le lampade, sia opportuni rivestimenti sui vetri delle finestre. Nel caso in cui si voglia ignorare il tipo di sorgente di illuminazione, perchè difficile da modificare, si può agire sui vetri che vengono tipicamente usati per proteggere le opere da atti vandalici. Un rivestimento di tali vetri se opportunamente studiato, ha l’ulteriore vantaggio di ridurre i tipici riflessi che disturbano l’osservatore quando l’oggetto esposto è protetto da un vetro. In questo ambito è anche importante un’analisi colorimetrica per non indurre modifiche nella resa di colore.

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Categoria

fotosensibilita Materiali Illuminamento massimo raccomandato

1 Molto Bassa

Reperti e manufatti relativamente sensibili alla luce Metalli, materiali lapidei e stucchi senza strato di finitura, ceramiche, gioielleria. smalti, vetri, vetrate policrome, reperti fossili

Superiore a 300 lux con limitazioni sugli effetti termici in particolare per stucchi smalti, vetrate e fossili

2 Media

Reperti e manufatti moderatamente sensibili alla luce Pitture ad olio e a tempera verniciate. affreschi. materiali organici non compresi nei gruppi 3 e 4 come quelli in avorio, osso, corno, legno

150 lux

3 Alta

Reperti e manufatti altamente sensibili alla luce Tessili. costumi, arazzi. tappeti, tappezzeria, acquerelli, pastelli, stampe, libri, cuoio tinto, pitture e tempere non verniciate, pittura a guazzo, pitture realizzate con tecniche miste, disegni a pennarello; piume, pelli e reperti botanici, materiali etnografici e di storia naturale di origine organica o tinti con prodotti vegetali; carta, pergamena, legni bagnati

50 lux

4 Molto Alta

Reperti e manufatti estremamente sensibili alla luce Mummie, sete, inchiostri. coloranti e pigmenti a maggior rischio di scoloritura come lacche ecc.

50 lux

Valori di illuminamento massimi raccomandati

1.3.2 Il trattamento digitale delle immagini per i beni culturali (P. Auer, A. B. Della Rocca, S. Ferriani)

Il trattamento digitale delle immagini fornisce un sempre più valido contributo all'opera di restauro, conservazione e salvaguardia del patrimonio artistico. Questa tecnica si avvale di metodi di indagine non invasivi che spesso si basano sull'interpretazione e l'analisi di immagini. Infatti, per valutare lo stato di conservazione di un'opera d'arte, quasi sempre si utilizzano radiografie, tomografie, termografie, fotografie, immagini all'infrarosso e all'ultravioletto. Per questo, le tecniche di trattamento digitale delle immagini trovano una vasta possibilità di impiego in questo settore e le loro potenzialità sono emerse in molti degli interventi che l'ENEA ha condotto nella sua ventennale attività per i Beni Culturali. Alcuni studi sulla salvaguardia del patrimonio artistico sono stati condotti in collaborazione con il Ministero dei Beni Culturali, la Soprintendenza alle Belle Arti e l'Istituto Centrale del Restauro. Nel caso di opere pittoriche, come l'intervento effettuato sul Tondo Doni di Michelangelo, la prima fase ha previsto rilevamenti radiografici. Successive elaborazioni hanno consentito di evidenziare le zone della radiografia in cui

Il Tondo Doni

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sono presenti rapide variazioni delle tonalità di grigio e quindi di ottenere valutazioni sull'uniformità delle pennellate originali, come è possibile rilevare nel dettaglio. A lato è mostrato un altro esempio di elaborazioni indirizzate alla salvaguardia del patrimonio artistico. Anche in questo caso lo studio è stato condotto in collaborazione con il Ministero dei Beni Culturali, la Soprintendenza alle Belle Arti e l'Istituto Centrale del Restauro. L'immagine in pseudo-colore mostrata a fianco, elaborata tramite il sistema EDI, mostra un mosaico termografico

ove sono posti in evidenza i danneggiamenti presenti nel Palazzo dei Consoli di Gubbio. Nel caso delle indagini radiografiche condotte all’inizio degli anni ’90 sulla tela “La Buona Ventura” del Caravaggio, è stato possibile uniformare i livelli di grigio delle radiografie ottenendo un’immagine radiografica complessiva dell’opera di più facile lettura e che ha rilevato, sotto la superficie pittorica del capolavoro, l’esistenza di un’opera precedente che raffigura una Madonna (figura seguente).

Figura A - Radiografie de “La Buona Ventura”. A sinistra la riproduzione dell’opera, al centro le radiografie

originale e a destra la versione digitale dopo l’operazione di uniformazione dei livelli di grigio

Tecniche di filtraggio spaziale consentono di leggere più facilmente i reperti radiografici, come mostrano le immagini di figura B che si riferiscono alla frattura della zampa posteriore destra della “Chimera d’Arezzo”, uno dei massimi capolavori dell’arte del bronzo che fu sottoposto, nei laboratori della Centro Ricerche ENEA della Casaccia, ad una indagine diagnostica completa e sistematica. L’elaborazione delle immagini ha consentito di evidenziare il perno utilizzato per l’antico restauro dell’opera e di ricostruire il procedimento seguito: in un primo momento il perno fu ancorato all’arto con una amalgama metallica, successivamente la zampa fu riposizionata sulla statua e una colata interna inglobò la parte superiore del perno, saldandola al corpo dell’animale.

Palazzo dei Consoli di Gubbio

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(a) (b) (c) (d)

Figura B - Radiografie de “La Chimera d’Arezzo” Particolare della frattura della zampa posteriore sinistra (a), radiografia della frattura (b), radiografia elaborata con

accentuazione dei contrasti (c) e con la tecnica dello pseudocolore (d)

Nel 1992 l'ENEA condusse un'indagine gammagrafica sul “David” di Michelangelo nell'ambito di una complessa e approfondita campagna di studio e analisi del capolavoro i cui risultati hanno costituito il supporto scientifico del lungo processo di restauro che si è concluso un paio di anni fa. La figura C illustra il posizionamento delle gammagrafie del braccio sinistro del “David” che nel 1527 venne accidentalmente colpito e distaccato dalla statua, restaurata 16 anni dopo, nel 1543. Le gammagrafie hanno mostrato nel dettaglio l'estensione delle fratture e i lavori di restauro del passato. Il trattamento delle immagini ha aumentato il contrasto e la definizione, che nel caso di gammagrafie sono generalmente di bassa qualità a causa del lungo tempo di esposizione e del materiale diffusivo. In particolare, sempre in figura C, è riprodotta la gammagrafia della mano nella quale, l’aumento del contrasto e l’accentuazione dei contorni, hanno reso ben visibili i piccoli perni utilizzati per il riassemblaggio delle dita.

(a) (b) (c)

Figura C - Gammagrafie del “David”. Posizionamento delle gammagrafie del braccio (a), gammagrafia originale della mano (b) e versione elaborata (c) con ben visibili i frammenti e i perni usati per la

ricomposizione

Un’altra tecnica diagnostica nella quale il trattamento delle immagini gioca un ruolo chiave è l’analisi multispettrale. Questa tecnica, di tipo non invasivo, consente di rilevare la presenza di disegni preparatori o ripensamenti da parte dell'autore. Essa sfrutta la proprietà della radiazione luminosa di interagire con strati diversi della superficie pittorica, a seconda della propria lunghezza d'onda. La figura D mostra i risultati ottenuti applicando la tecnica al “Crocifisso di San Damiano”.

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Figura D - Immagini multispettrali del Crocifisso di San Damiano, radiazione infrarossa (a), visibile (b) e di fluorescenza ultravioletta (c). Sono visibili in (a) e (c) le

aree leggermente più scure interessate da lavori di restauro del passato

Il trattamento delle immagini ha inoltre consentito di combinare le immagini multispettrali con l’immagine radiografica (figura E) dell’opera evidenziando che le zone interessate da restauri sono situate in corrispondenza delle giunzioni della struttura lignea, nei punti in cui l’opera ha

subito le maggiori sollecitazioni meccaniche.

1.3.3 La protezione antisismica innovativa del patrimonio culturale (A. Martelli, M. Indirli, D. Rinaldis, E. Valpreda)

Le competenze della divisione di protezione antisismica sono multidisciplinari e riguardano, in generale, la prevenzione di catastrofi naturali, la valutazione di pericolosità e rischio integrati dovuti a disastri naturali. In questo ambito, sono state sviluppate professionalità di punta, concernenti la protezione antisismica innovativa di impianti nucleari, industriali, edilizia residenziale e patrimonio culturale (anche alla luce della O.P.C.M. n. 3274/2003 e successive modifiche ed integrazioni), nell’ambito di progetti e contratti nazionali e internazionali. Per quanto concerne nella fattispecie il patrimonio culturale, le competenze specialistiche riguardano la progettazione di interventi di adeguamento e miglioramento sismico, la realizzazione di sistemi e dispositivi antisismici innovativi (isolamento sismico, leghe a memoria di forma e altri sistemi dissipativi), la conoscenza delle tecniche convenzionali di costruzione e dei materiali (in particolare muratura, legno, gomma e acciaio), l’analisi numerica, la realizzazione di campagne sperimentali in situ e in laboratorio, il rilievo geometrico e del danno, lo studio delle evidenze sismiche nei monumenti antichi. Particolare attenzione è dedicata all’armonizzazione, spesso

Figura E - Particolare del “Crocifisso di San Damiano”. Nell’immagine a sinistra le zone di interesse sono evidenziate in falsi colori, in viola le zone relative alla fluorescenza ad ultravioletti, in rosso le zone relative all'infrarosso e in giallo le

zone comuni alle due radiazioni; nell’immagine a destra è visualizzata la

radiografia delle zone di interesse

Il crocefisso di San Damiano

(a) (b) (c)

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problematica, dei criteri di protezione sismica con i requisiti di conservazione indispensabili per il patrimonio storico-artistico.

Reggio Emilia e Modena 1996 Marche e Umbria 1997 Molise 2003

Supporto alla Protezione Civile nell’emergenza post-sismica Una notevole esperienza è stata maturata nella valutazione della vulnerabilità strutturale e del danno sismico (con particolare riferimento ai beni culturali), a seguito sia della partecipazione a diverse campagne di indagine tecnico-scientifiche dopo grandi eventi sismici (esempi: Loma Prieta 1989 e Northridge 1994, California, USA; Kobe 1995, Giappone; Kokaeli 2000, Turchia), sia dell'organizzazione e del coordinamento di squadre ENEA a supporto della Protezione Civile dopo terremoti (Reggio Emilia-Modena 1996; Umbria-Marche 1997/1998; Molise 2002/2003; Emilia-Romagna 2003). In particolare per San Giuliano di Puglia, si cita l’organizzazione e il coordinamento del gruppo tecnico-scientifico a supporto dell’Amministrazione Comunale di (Campobasso, Molise) nella fase di post-emergenza, e la consulenza tecnico-scientifica al Soggetto Attuatore della Ricostruzione (Ministero dei Lavori Pubblici) tuttora in corso.

Loma Prieta, 1989 Northridge, 1994 Kobe, 1995 Campagne di indagini tecnico-scientifiche dopo grandi eventi sismici

Le attività hanno consentito e consentono di collaborare con diverse Soprintendenze (tra cui Marche, Umbria, Molise, Lazio) ed in particolare con la Direzione Regionale per i Beni Culturali e Paesaggistici dell’Emilia-Romagna del Ministero per i Beni Culturali e Paesaggistici, a cui è stato fornito in diverse occasioni un supporto tecnico-scientifico. Ampia è, inoltre, la collaborazione con le università e altri istituti di ricerca, nell’ambito di progetti internazionali, europei e nazionali, nonché di attività di formazione (tesi di laurea, dottorati e tirocini).

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Importanti sono anche le attività di disseminazione e comunicazione scientifica, rivolte a esperti, amministrazioni pubbliche, associazioni di progettisti, imprese, effettuate nell’ambito di associazioni quali ASSISi (Anti-Seismic Systems International Society) e GLIS (Gruppo di Lavoro Isolamento Sismico), rispettivamente presieduta e coordinato dall’Ing. Alessandro Martelli, responsabile dell’Unità. Oltre alla realizzazione di seminari, conferenze e workshop internazionali e nazionali, si vuole citare il supporto tecnico-scientifico ai seguenti filmati: “Il Cantiere dell’Utopia”, filmato di E. Bellani prodotto dalla Giotto Film per la RAI sul restauro della Basilica di San Francesco in Assisi; “Storia di un terremoto”, filmato sull’evento sismico a San Giuliano di Puglia, frutto di una collaborazione tra RAI ed ENEA. Più in dettaglio, le competenze PROT-PREV riguardano:

♦ caratterizzazione dell’input sismico; ♦ microzonazione sismica; ♦ analisi delle vibrazioni indotte dal traffico veicolare; ♦ caratterizzazione sperimentale in situ di edifici; ♦ sviluppo e progettazione di sistemi e dispositivi antisismici innovativi, anche

tridimensionali, per la protezione di edifici storici, monumenti e anche singole opere d’arte (principalmente isolatori in gomma armata ad alto smorzamento, dispositivi in Leghe a Memoria di Forma – Shape Memory Alloys, dispositivi a dissipazione di energia); per quanto riguarda l’isolamento sismico di edifici storici e monumentali, sono state sviluppate tecniche di sottofondazione per l’installazione di isolatori sismici, al fine di armonizzare i requisiti di protezione sismica con i principi di conservazione;

♦ caratterizzazione, qualifica ed accettazione sperimentale di detti dispositivi; ♦ applicazioni pilota, in collaborazione con i progettisti e con le sovrintendenze,

di moderni sistemi antisismici succitati; ♦ supporto ingegneristico alla progettazione e realizzazione di interventi di

consolidamento, restauro ed installazione di dispositivi antisismici, in particolare su opere danneggiate dal sisma o con problemi statici, inclusa la ricostruzione di borghi antichi distrutti dal terremoto;

Restauro antisismico dei timpani del transetto della Basilica di San Francesco di Assisi, danneggiata dal terremoto del 1997, mediante l’inserimento di dispositivi innovativi in Leghe a Memoria di Forma

♦ simulazione dinamica numerica, sulla scorta dei dati sulla geometria, sui

particolari strutturali, sulle proprietà dei materiali e sui risultati delle prove, al

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fine di determinare livello di vulnerabilità ed i relativi meccanismi di collasso che potrebbero manifestarsi in un edificio (procedimenti quantitativi: azione sismica sull’intera struttura tramite analisi a spettro di risposta, modellazione della struttura, analisi statica lineare, analisi dinamica modale);

♦ sviluppo di GIS ed analisi spaziali con GIS ed “Image Processing” (analisi di immagini satellitari) per la valutazione del rischio integrato dovuto a catastrofi naturali, in particolare mediante la realizzazione di banche dati geografiche e di sistemi informativi territoriali adatti ad essere di supporto a decisori che hanno responsabilità della gestione del territorio.

1.3.4 Tutela dei Beni Culturali dalle dinamiche idrogeologiche (G. Delmonaco, L.Falconi, C. Margottini, C. Puglisi)

La distribuzione diffusa dei Beni Culturali sul territorio italiano ha indotto lo sviluppo della richiesta di competenze nell’ambito della tutela dalle dinamiche idrogeologiche. Tali fenomeni costituiscono, infatti, una delle cause più diffuse di dissesto del territorio nazionale. Le competenze sviluppate sui Beni Culturali permettono agli esperti del settore di essere richiesti ed operare efficacemente anche all’estero. Le tecniche afferenti alla Geologia e Geomorfologia Applicata costituiscono uno strumento necessario per la valutazione del rischio idrogeologico cui un Bene Culturale è soggetto. La filiera del sistema che conduce all’analisi del rischio parte con l’analisi del fenomeno in essere tramite attività di rilevamento e monitoraggio integrato (in sottosuolo, superficiali, radar-satellitari), per condurre poi tramite modellazioni geomorfologiche e geotecniche, alla previsione spaziale e temporale dell’evoluzione del fenomeno e, nel caso, anche della sua magnitudo (energia, volume e velocità), al fine di fornire i dati di base necessari per porre in essere opere strutturali e non strutturali di protezione del bene stesso. A supporto delle attività di analisi del rischio vengono sviluppate tecniche GIS avanzate (3D, Tablet PC) e fotogrammetriche, sviluppo di software di modellazione numerica. Gli output sono individuabili nella redazione di cartografia tematica, sviluppo di linee guida per la valutazione del rischio, sviluppo di Sistemi di Supporto alle Decisioni (DSS), metodologie per la mitigazione funzionale e sostenibile. L’esperienza nell’analisi del rischio idrogeologico del territorio nazionale, sviluppata nell’ambito di attività di supporto al Ministero dell’Ambiente e di collaborazioni con Università, Centri di Ricerca ed Autorità di Bacino, ha permesso ad ENEA di fornire una competenza specializzata anche nell’ambito della conservazione dei BB. CC. Nell’ambito della difesa dal rischio idrogeologico sono state sviluppate numerose attività sia in ambito nazionale sia soprattutto internazionale integrando, secondo un criterio innovativo, competenze afferenti alla geomorfologia applicata e alla geologia applicata ai BB.CC. In particolare tali competenze sono state utilizzate in attività di supporto al Ministero dei BB. CC., al Ministero della Ricerca ed alle Soprintendenze, sviluppando progetti di ricerca mirati alla tutela di siti archeologici, centri storici. In particolare:

♦ Linee guida per la salvaguardia dei beni culturali dai rischi naturali, consistente nello sviluppo ed elaborazione di linee guida per la definizione del rischio da fenomeni naturali dei BB. CC., a beneficio del Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Ministero dell’Ambiente, Soprintendenze, Amministrazioni locali. Il progetto è stato condotto attraverso la realizzazione di rilievi diretti, installazione di sistemi di monitoraggio a terra, lo sviluppo di

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sistemi informativi territoriali e modellazioni geotecniche per la determinazione delle condizioni di rischio idrogeologico di 12 siti italiani (centri stotrici e siti archeologici)

♦ V.I.P. – Valutazione di Impatto Paesaggistico, sviluppo di uno strumento per il contenimento dell’impatto paesaggistico degli interventi di messa in sicurezza dei BB.CC. interessati da fenomeni franosi. Il progetto ha costituito un supporto alle attività del Ministero dei Beni Culturali, delle Soprintendenze e delle Amministrazioni locali e uno stimolo per le PMI del settore ricerca applicata all’Informatica e del settore dell’Ingegneria Civile. Il progetto è stato mirato allo sviluppo di un sistema esperto (DSS) in grado di valutare e proporre soluzioni che minimizzino l’impatto sul paesaggio degli interventi di mitigazione del dissesto idrogeologico, contribuendo così alla conservazione, restauro e/o recupero funzionale e turistico di insediamenti archeologici e centri storici d’arte a rischio, degradati da interventi pregressi o da sottoporre a consolidamento statico. La ricerca si è sviluppata attraverso la realizzazione di rilievi diretti, installazione di sistemi di monitoraggio a terra, lo sviluppo di sistemi informativi territoriali e l’elaborazione di banche dati e rendering fotografici. I risultati del progetto costituiscono un strumento di notevole aiuto.

1.3.5 Applicazioni trasversali di reverse engineering nei beni culturali (S. Petronilli)

Le competenze utilizzate afferiscono all’analisi, monitoraggio, previsione spazio-temporale, pianificazione territoriale e progettazione di interventi sostenibili strutturali e non strutturali. Tali competenze sono state sviluppate attraverso campagne di indagini di sito in Italia e in contesto internazionale (rilevamenti geomorfologici, geotecnici, di geologia strutturale, indagini del sottosuolo con metodi diretti e indiretti) e indirette (analisi di fotoaeree in stereoscopia digitale, analisi di immagini satellitari), analisi della magnitudo (volume, velocità. energia) dell’evoluzione di fenomeni in essere e potenziali fenomeni di neoformazione, sviluppo di modelli numerici, applicazione di tecniche di rilevamento avanzato (GIS 3d e tablet PC), metodi innovativi per l’analisi della vulnerabilità da frana dei BB.CC, analisi di rischio e progettazione di opere di mitigazione. Nell’ambito della salvaguardia dei beni culturali, ed in particolare di quelle opere dove l’aspetto morfologico assume un ruolo primario, un sempre maggiore interesse viene rivolto a quelle tecnologie proprie del mondo industriale, in grado di offrire nuove opportunità di studio e di valorizzazione del patrimonio artistico e culturale. In particolare, l’uso di sistemi di acquisizione digitale e di tipo CAD/CAM consentono, sotto opportune condizioni, sia di ottenere preziose informazioni sulle caratteristiche morfologiche dell’opera d’arte che di eseguire interventi di simulazione e pianificazione dell’azione di restauro. Le attività del laboratorio Protocenter, dell’Unità di Agenzia per lo Sviluppo Sostenibile dell’ENEA di Bologna, che da diversi anni si occupa di queste tematiche, sono finalizzate al trasferimento tecnologico nell’ambito delle tecniche di Prototipazione Rapida (PR) e Reverse Engineering (RE) rivolte a diversi settori, come il meccanico, l’orafo, il biomedicale ed in particolare nella conservazione dei beni artistici e culturali, mettendo quindi in evidenza la flessibilità e trasversalità delle tecnologie applicate.

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Analisi comparativa e ricostruzione virtuale di due elementi lapidei (con il contributo di Simona Mazzotti, Facoltà di Conservazione dei Beni Culturali, Università degli Studi di Bologna, sede di Ravenna)

Nell’ambito del restauro virtuale la ricerca ha avuto come oggetto un manufatto in pietra costituito da una lapide funeraria cristiana ricavata da una più antica lapide ebraica, che originariamente è stata separata in due parti, una delle quali rilavorata con iscrizione cristiana. Obiettivo dello studio è stato quindi di verificare, con strumenti e metodologie proprie dell’ingegneria inversa, la tesi di comune appartenenza delle due lapidi e di ricostruzione virtuale di una porzione di quella ebraica compresa la parte relativa

all’iscrizione. Essendo le due lapidi conservate in luoghi diversi, l’unico modo possibile per avere informazioni aggiuntive di tipo morfologico, rispetto a quelle derivanti da semplici immagini bidimensionali, o da misure eseguite manualmente è stato quello di confrontare i modelli digitali delle due lapidi ricostruiti mediante sistema di scansione a triangolazione laser. Come mostrato in figura 1, relativamente alla lapide ebraica, le acquisizioni sono state eseguite in loco e memorizzate direttamente utilizzando la memory card disponibile nello strumento mentre, successivamente, sono state eseguite le operazioni di riallineamento (figura 2), editing e merge delle scansioni eseguite. A livello metodologico, per quanto riguarda la fase di pianificazione della campagna di acquisizione, le singole lapidi sono state divise in livelli e su ogni livello sono state eseguite un numero di scansioni in modo tale da ricoprire l’intero livello ed avere un grado di sovrapposizione pari a circa il 50% così da rendere minimi gli errori di riallineamento. Nelle porzioni di lapide nelle quali sono presenti decorazioni con elevato livello di dettaglio, sono state eseguite scansioni aggiuntive ad una risoluzione più elevata così da consentire una facile gestione del file risultante e al contempo mantenere la coerenza morfologica tra la il modello geometrico e quello reale. A partire dai modelli tridimensionali, figura 3 e 4, è quindi possibile eseguire misurazioni geometriche su un qualsiasi piano di sezione consentendo il confronto diretto delle geometrie per un approfondito studio morfologico, così come è rappresentato in figura 5 e 6, nel quale è messa in evidenza una generica sezione relativa all’accoppiamento delle due lapidi nella stessa disposizione nella quale doveva trovarsi la lapide ebraica prima della divisione. La seconda parte del lavoro ha riguardato invece la ricomposizione della iscrizione ebraica che, come mostrato nella parte evidenziata in figura 4 (rettangolo rosso), mostra una porzione mancante sostituita nella fase di restauro della lapide, da una malta per conferire all’opera una maggiore stabilità statica. Una volta ricostruita la struttura geometrica della lapide stessa mediante l’utilizzo di software di modellazione CAD di

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

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tipo free-form, è stato analizzato, figura 7, l’andamento della geometria dei caratteri in modo da realizzare un font che fosse il più vicino possibile a quello scolpito nella lapide stessa. Da questo, mediante un estrusione solida del profilo, figura 8, è stato ottenuto il modello tridimensionale della scritta che, dopo il riposizionamento sulla struttura ricostruita della lapide, figura 9, e l’applicazione di un’operazione booleana di sottrazione, ha permesso di ricomporre completamente la scritta presente riportando la lapide alla sua geometria originale, figura 10.

Ricostruzione digitale di un mosaico (Con il contributo di Manuela Savioli, Facoltà di Conservazione dei Beni Culturali, Università degli Studi di Bologna, sede di Ravenna)

Nello studio dei mosaici invece, le tecniche di ingegneria inversa consentono di ottenere elementi morfologici e dimensionali delle superfici che, nella documentazione relativa a questo manufatto, non avevano trovato ancora opportune metodologie di indagine. Lo scopo è stato quello di verificare, mediante un sistema a triangolazione laser, la possibilità di riprodurre fedelmente in 3D una porzione di una superficie musiva parietale, caratterizzata da una geometria che, a prima vista, può risultare non estremamente complessa, ma che in realtà presenta due problemi non trascurabili: l’esistenza di ridotti interstizi tra le tessere rende l’acquisizione particolarmente difficile dando luogo a lacune, figura 11 (zone non acquisite nelle quali il sensore non riesce a rilevare il segnale emesso dalla sorgente e riflesso dalla superficie), ed inoltre, la presenza di tessere di colore molto scuro tende a ridurre la componente riflessa del fascio laser.

Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10

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Per questo particolare tipo di manufatto, così come per tutte le opere di interesse artistico, è chiaramente impensabile l’applicazione di uno spray o di una vernice di tipo “primer”, che, anche quando possa essere facilmente eliminato dalla superficie delle tessere, sarebbe comunque assorbito dalla porosità della malta di supporto rendendolo di fatto non più rimovibile. La soluzione adottata per entrambi i problemi è stata quella di eseguire un elevato numero di scansioni cambiando ogni volta l’angolo di incidenza del fascio laser rispetto alla superficie del mosaico. L’integrazione di questa metodologia con l’applicazione di algoritmi di editing per l’eliminazione di piccolissime anomalie topologiche, dovute ad esempio ad inclinazioni in sottosquadro delle pareti delle tessere rispetto alla normale della malta di allettamento, consente di ottenere un modello digitale, figura 12, estremamente significativo e completo. Nella successiva figura 13, viene mostrata l’integrazione del modello tridimensionale con l’informazione colore mappata in maniera continua mediante la ricostruzione di una texture map dalle immagini fotografiche della parte acquisita.

La realizzazione di modelli virtuali di piccole porzioni, rappresentative delle composizioni cui appartengono, consente di poter effettuare indagini comparative fra cicli musivi, giungendo a quantificare affinità e differenze in termini di trattamento e resa superficiale del mosaico. Dal modello virtuale, attraverso l’uso di features caratteristiche dei programmi di modellazione CAD e che consentono la creazione di entità geometriche provenienti da sezioni sul modello stesso, figura 14, è stato possibile effettuare misurazioni esatte sulla grandezza delle tessere, sulla loro distanza e sull’inclinazione delle facce superficiali, figura 15, che costituisce uno dei parametri in grado di influenzare la resa cromatica della tessera stessa.

Analisi morfologica di una tavola lignea mediante sistema di scansione a triangolazione laser (con il contributo di Alessandro Gelli, Facoltà di Conservazione dei Beni Culturali, Università degli Studi Bologna, sede di Ravenna)

L’analisi di tipo morfologico ottenibile dall’applicazione di tecniche di RE risulta particolarmente interessante per quei manufatti che presentano geometrie specifiche al di fuori di quelle standard per la tipologia di opera considerata, come ad esempio la tavola lignea del 1500 di figura 16, avente una particolare geometria curvilinea. La realizzazione del relativo modello 3D, figura 17, ha permesso di determinare l’esatta

Fig. 14 Fig. 15

Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13

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morfologia dell’opera, figura 18, consentendo ad esempio lo svolgimento sia delle misure relative al raggio di curvatura che all’andamento dello spessore, figura 19.

A riprova inoltre della trasversalità delle tecnologie di RE e di come metodologie già consolidate in ambito industriale possano essere mutuate in quello dei beni culturali, è stato determinato l’andamento delle deformazioni e lo spessore della lamina d’oro posta sulla superficie anteriore, figure 20 e 21, utilizzando una procedura messa a punto ed impiegata per la catalogazione dei difetti nel cuoio. Ipotesi di restauro virtuale applicate ad un bronzetto romano

Un altro caso di studio nell’ambito dei Beni Culturali, ha riguardato un applicazione di restauro virtuale eseguito in una statua romana in bronzo. Dal modello tridimensionale del reperto, è stato possibile ricostruire, mediante l’applicazione delle feature specifiche dei programmi di elaborazione di nuvole di punti, sia alcune parti del viso deteriorate da processi corrosivi, figura 22 e 23, che il riposizionamento virtuale del braccio della statua reso necessario dal non perfetto riallineamento eseguito durante la prima opera di restauro, figura 24.

Le operazioni di editing applicate al braccio sinistro della statua, hanno consentito di ripristinare la configurazione della geometria originale mediante misure antropometriche eseguite sul modello digitale, imponendo cioè una lunghezza dell’avambraccio pari a quella misurata sul braccio destro, figura 25. Sono state quindi costruite, come fatto in precedenza nel caso dei mosaici, delle entità geometriche, figura 26, che sono servite per inserire delle patch tra i due monconi in modo tale da rispettare il vincolo di tangenza

Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18 Fig. 19

Fig. 20 Fig. 21

Fig. 22 Fig. 23 Fig. 24

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e ripristinare la continuità del braccio, come mostrato in figura 27, nel confronto tra la geometria originale e quella ricostruita.

Inoltre, la stretta collaborazione con l’archeologo, resa possibile mediante lo scambio via rete del modello digitale opportunamente modificato mediante software di modellazione CAD, ha consentito di proporre nuove interpretazioni di tipo storico e morfologico sulla esatta composizione dell’opera d’arte senza la necessità di disporre fisicamente del reperto originale.

Integrazione tra le tecnologie di RE e PR

Le attività del laboratorio nell’ambito dei Beni Culturali, hanno riguardato inoltre le modalità di integrazione tra le tecnologie di RE e quelle di PR applicate ad esempio nella riproduzione, in un caso, di tavolette assiro-babilonesi in scrittura cuneiforme al fine di facilitarne sia lo studio che la didattica (figura 28) e in un altro, in un bozzetto in gesso di una statua, riprodotta in bronzo in scala 1:3, al fine di incrementare un mercato, quello delle sculture, che attualmente copre solo il 5% circa delle transazioni complessive di opere d’arte ad alto valore artistico (figura 29).

Fig. 25 Fig. 26 Fig. 27

Fig. 28

Fig. 29

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1.3.6 Nuove tecnologie per la memoria (S. Petronilli)

Il laboratorio Protocenter dell’ENEA di Bologna impegnato nella riproduzione digitale delle sculture di Luciano Minguzzi.

Il contesto

Nel 60° della ricorrenza della battaglia di Porta Lame il Comune di Bologna, Progetto Nuove Istituzioni Museali, in collaborazione con l’ENEA di Bologna, Unità di Agenzia-Progetti di Trasferimento Tecnologico per le PMI, ha promosso la realizzazione della copia in scala del “Monumento al Partigiano e alla Partigiana” (1947) dello scultore Luciano Minguzzi. Queste sculture costituiscono un episodio di assoluto rilievo nella ricostruzione della memoria della Resistenza, sia per l’importanza dell’autore, sia perché fuse con il bronzo della statua di Mussolini a cavallo già collocata allo Stadio Comunale di Bologna, a sua volta realizzata con alcuni cannoni che i Bolognesi sottrassero agli Austriaci nella battaglia dell’8 Agosto 1848.

Il supporto tecnologico

Gli esperti che hanno svolto tale lavoro sono gli Ingegneri Sergio Petronilli e Carlo Poli del Laboratorio Protocenter dell’ENEA di Bologna afferente all’Unità dell’Ente, il cui responsabile è la Dr.ssa Mafalda Valentini. Questa Unità svolge attività di diffusione dell'innovazione e trasferimento tecnologico con l’obiettivo di sviluppare azioni di supporto e di fornire servizi avanzati al sistema produttivo, con particolare riferimento alle piccole e medie imprese. Le azioni previste consistono nella realizzazione e nella gestione di strumenti che permettano un processo

rapido ed efficace di trasformazione dei risultati della ricerca in soluzioni applicative per l'innovazione del tessuto imprenditoriale e per il benessere della comunità.

Le tecnologie usate e la loro applicazione nei Beni Culturali

Nell’ambito della salvaguardia dei beni culturali, ed in particolare di quelle opere dove l’aspetto morfologico assume un ruolo primario un sempre maggiore interesse viene

rivolto a quelle tecnologie proprie del mondo industriale, in grado di offrire nuove opportunità di studio e di valorizzazione del patrimonio artistico. In particolare, l’uso di sistemi di acquisizione digitale e di tipo CAD/CAM consentono, sotto opportune condizioni, sia di ottenere preziose informazioni sulle caratteristiche morfologiche dell’opera d’arte, che di eseguire interventi di simulazione e pianificazione dell’azione di restauro. In questo lavoro il percorso seguito passa attraverso due fasi distinte: quella di acquisizione della geometria del monumento e quella di prototipazione rapida nel

Fig. 1 - Il monumento al Partigiano e alla Partigiana di Porta Lame -Bologna

Fig. 2 - Simulazione della fase di allestimento della copertura di protezione

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caso in cui si voglia riprodurre delle copie in scala, conformi all’originale. Con il termine «ingegneria inversa» (Reverse Engineering) si individua quella tecnologia che, a partire da un modello fisico, consente di risalire alla sua descrizione matematica costituita dalle coordinate dei punti sulla sua superficie. Il crescente interesse per questa tecnologia nei beni culturali deriva dal fatto che l’acquisizione digitale può avvenire senza contatto fisico con la superficie del reperto, nel pieno rispetto della sua integrità. Il risultato di questa operazione è una rappresentazione tridimensionale del reperto visibile con i moderni sistemi CAD o fruibile attraverso internet, mediante l’utilizzo di opportuni plug-in legati a software specifici. Un primo importante uso del modello virtuale è quello della catalogazione dell’opera d’arte che permette di monitorare nel tempo l’invarianza della geometria, alla quale, in funzione della risoluzione e del sistema usati, possono essere aggiunte informazioni sullo stato di conservazione della superficie e sul colore. La seconda fase, che segue quella di acquisizione, consiste nella realizzazione di una copia del reperto con tecnologie di prototipazione rapida (Rapid Prototyping). Con questo termine si definisce quella tecnologia che, a partire da una rappresentazione tridimensionale del reperto, consente la costruzione del modello fisico, mediante l’aggiunta uno strato di materiale sull’altro. Si ricorre a tecniche additive, proprie della prototipazione rapida, rispetto a quelle di tipo sottrattivo che utilizzano macchine utensili tradizionali, perchè normalmente i reperti hanno superfici estremamente complesse che necessitano di un’impegnativa programmazione del percorso utensile e presentano sottosquadri che non sono facilmente raggiungibili dalla fresa per l’asportazione del materiale. La possibilità offerta dalle tecniche di prototipazione rapida di realizzare qualsiasi geometria, comunque complessa, presenta quindi indubbi vantaggi sulla varietà dei reperti realizzabili. Quando occorre proteggere una statua in pietra o in marmo dalla corrosione degli agenti atmosferici, l’originale può essere musealizzato e sostituito con una copia realizzata

nello stesso materiale, facendo uso di macchine utensili a controllo numerico costituite da robot antropomorfi. In questo caso le parti in sottosquadro, non raggiungibili dall’utensile, devono essere comunque scolpite e rifinite manualmente.

Nuove tecnologie per la memoria: i Partigiani di Porta Lame

La fase relativa all’acquisizione digitale del Monumento al Partigiano e alla Partigiana, costituite da due statue in bronzo di quasi tre metri di altezza, è stata svolta mediante l’utilizzo del sistema di scansione a triangolazione laser senza contatto, in dotazione al laboratorio Protocenter dell’ENEA di Bologna, capace di acquisire ad ogni scansione una grande quantità di punti con elevata precisione, così da mantenere la fedeltà geometrica tra le sculture reali e quelle virtuali. Per la ricostruzione dei modelli digitali tridimensionali sono state eseguite, per

ognuna delle due statue, più di trecento scansioni successivamente riallineate mediante l’utilizzo di marker di riferimento, facendo uso di software dedicati al fine di ottenere il modello geometrico completo.

Fig. 3 - Fase di scansione digitale della Partigiana

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L’utilizzo di tecnologie digitali risulta importante non solo nella fase di creazione del modello tridimensionale ma anche in quella di pianificazione dell’operazione di scansione. Dato che le due statue si trovano all’aperto è stato necessario utilizzare una copertura di protezione per riparare la strumentazione dalle intemperie. La scelta della struttura ottimale che consentisse di eseguire le scansioni al coperto, senza che fosse di ostacolo al posizionamento dello scanner, è stata eseguita mediante

una simulazione virtuale dello scenario che avremmo trovato durante le operazioni di scansione. È stata quindi ricostruita con software CAD (Computer Aided Design), sia la struttura di protezione che la figura di ingombro delle due statue (ottenute da semplici immagini digitali) permettendo di avere informazioni utili sia per la scelta della copertura più idonea, che per il suo posizionamento. Uno dei problemi maggiori incontrati nella fase di ricostruzione dei modelli digitali è stato il completamento della geometria dei modelli nelle zone in sottosquadro. Il fascio laser dello scanner, pur realizzando prese della stessa zona da diverse angolazioni, non riesce infatti ad acquisire completamente le informazioni geometriche di parti nascoste come ad esempio, la parte interna del gomito o l’interno del palmo della mano. Per ovviare a questo problema, è stata messa a punto una metodologia che consente di ricostruire parti incomplete di un modello digitale tridimensionale mediante l’uso di un programma di modellazione CAD di tipo free-form. Una volta ultimata la fase di ricostruzione dei modelli digitali, si è passati alla fase di prototipazione rapida utilizzando un sistema multigetto (MJM-Multi Jet Modeling,

Thermojet) che deposita strati di un materiale termoplastico simile alla cera, dello spessore di circa 0,04 mm. Questo tipo di materiale presenta buone caratteristiche di applicazione nel processo di microfusione a cera persa, in quanto non genera residui all’interno del guscio ceramico dopo la fase di scolatura, comportandosi come la cera tradizionale e consentendo di ottenere delle fusioni di ottima qualità. La capacità massima di lavoro della macchina di prototipazione rapida è definita da un parallelepipedo di dimensioni x,y,z rispettivamente pari a 250 x 190 x 200 mm3. Oggetti di dimensioni maggiori possono essere ottenuti scomponendo il modello digitale in più parti da riassemblare successivamente. Obiettivo della fase di prototipazione rapida è quindi quello di ottenere, a partire dal modello digitale tridimensionale opportunamente scalato, un modello in

prototipazione rapida da utilizzare come copia sacrificale nel processo di microfusione a cera persa. In questo caso non volendo realizzare il modello pieno, sia per motivi legati al peso che per i problemi relativi alla fusione, è stato necessario creare sul modello

Fig. 4 - Modelli digitali tridimensionali

Fig. 5 - Parte superiore del partigiano alla fine della fase di prototipazione rapida

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digitale un opportuno spessore interno di 4.5 mm, corrispondente a quello minimo in genere usato dalla fonderia Venturi Arte per questa tipologia di oggetti. La costanza dello spessore che consente di ottenere un riempimento regolare della forma da parte del metallo fuso, è stata ottenuta mediante l’applicazione di un algoritmo di off-set della superficie esterna del modello digitale.

A causa della complessità della geometria dei modelli, l’algoritmo non riesce però a trimmare le superfici di auto-intersezione, per cui è stato necessario mettere a punto una procedura che consentisse di creare le condizioni geometriche ottimali affinché questa operazione andasse a buon fine. Dato che le limitate dimensioni di lavoro della macchina non consentono di ottenere dei modelli di dimensioni tali da fornire un aspetto estetico soddisfacente, si è deciso di realizzarli con un altezza di circa 500 mm utilizzando un fattore di scala pari a 0,2 (1:5), prima dell’applicazione dell’algoritmo di off-set. Questa soluzione ha comportato la divisione del modello in due parti da riassemblare in un secondo tempo, prima della fase di fusione e la creazione di un opportuno accoppiamento geometrico, al fine

di consentire il corretto riallineamento del componente superiore con quello inferiore. Particolare attenzione è stata posta nella disposizione del modello rispetto al piano di crescita della macchina di prototipazione rapida, al fine di ottenere sia la migliore qualità superficiale, sia la rimozione ottimale dei supporti depositati dalla macchina per

sostenere le parti geometriche in sottosquadro. Per la realizzazione di ogni componente, dei quattro in cui sono state divise le due statue, sono occorse circa 18 ore di lavoro della macchina di prototipazione rapida (Thermojet), in pratica poco più di tre giorni, in quanto la macchina può lavorare in condizioni non presidiate anche durante la notte. Dopo la fase di prototipazione si è passati alla fase di desupportazione consistente nell’asportazione del materiale di supporto e a quella di finitura superficiale, allo scopo di preparare i modelli alla successiva fase di fusione. Quest’ultima operazione è stata realizzata nella fonderia Venturi Arte di Bologna che vanta una grande esperienza nella tecnica della fusione a cera persa applicata alla riproduzione di questa tipologia di oggetti. Il passo successivo è quindi la realizzazione della struttura che viene a definire l’insieme della materozza, dei canali di alimentazione e di quelli di scarico per i gas che si formano durante la fase di colata. L’ultima fase prima di questa è quella di realizzazione del guscio in

materiale ceramico ottenuto per immersione successiva dei modelli in cera, all’interno di

Fig. 7- Fase di scolatura della cera e cottura del rivestimento ceramico

Fig. 6 - Posizionamento e fissaggio sul modello in cera dei canali di colata relativi alla fase di fusione

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bagni ceramici a porosità crescente. Il guscio così ottenuto viene quindi inserito in forno per la scolatura della cera e la cottura del rivestimento ceramico al fine di conferirgli la resistenza sufficiente per resistere alle sollecitazioni indotte dal metallo fuso durante la colata. Terminata la fase di colata del bronzo fuso, si passa a liberare il metallo solidificato dal rivestimento ceramico e successivamente all’operazione di tranciatura dei

canali di alimentazione e della materozza, seguita dalla pulitura del grezzo di fusione con una particolare pallinatura che, senza apportare alcuna alterazione, pulisce perfettamente la superficie della scultura. I modelli in bronzo così ottenuti, vengono sottoposti ai successivi trattamenti termici e di ossidazione al fine di conferire alla superficie la patina con il colore desiderato. In questo caso, la scelta delle patine è stata effettuata con la consulenza del Direttore dell’Accademia di Belle Arti di Bologna consentendo di ottenere un effetto estetico simile a quello delle statue originali del Monumento. Il percorso seguito mostra che è possibile, mediante l’utilizzo delle tecnologie di ingegneria inversa e di prototipazione rapida, riprodurre in scala opere d’arte di grandi dimensioni e di alto valore storico, mantenendo inalterato il senso artistico dell’opera stessa.

Quello presentato nell’esperienza di Porta Lame è quindi un lavoro pilota destinato sia a suscitare l’interesse della comunità artistica e scientifica impegnata nelle ricerca di nuove applicazioni tecniche, sia a trasformarsi in un’occasione per riscoprire e valorizzare un’opera d’arte insieme alla sua memoria storica.

1.3.7 Le scienze della terra per la conservazione dei monumenti del Patrimonio dell’Umanità dell’UNESCO (G. Delmonaco, L. Falconi, C. Margottini, C. Puglisi)

La ricchezza del patrimonio storico, artistico e paesaggistico mondiale, la sua disseminazione sul territorio nella forma di un reticolo fortemente integrato, la sua rilevanza per la "memoria storica" dell’umanità tutta, pone problemi complessi per quanto riguarda la tutela e la conservazione. Frane, terremoti, alluvioni, come pure episodi bellici rappresentano ormai gli eventi con cui si confrontano i principali beni culturali della terra, specialmente quando localizzati in aree interessate da conflitti armati oppure con limitata disponibilità di risorse finanziarie, da destinare soprattutto al soddisfacimento dei bisogni primari delle popolazioni. Si assiste quindi, senza poter intervenire, alla distruzione di testimonianze storiche ed archeologiche di inestimabile valenza culturale, che hanno segnato la storia dell’uomo nel corso di secoli e che non riescono a sopravvivere alla società del XXI secolo. In questo quadro scoraggiante l’UNESCO da sempre si muove in prima linea, cercando di intervenire ogniqualvolta elementi significativi della memoria collettiva dell’umanità, rischiano di scomparire. È stato così nel 2001, durante la campagna mediatica organizzata dai talebani e che ha preceduto la distruzione dei Buddha di Bamiyan, in

Fig. 8 - Riproduzione in scala 1:5 dei partigiani di Porta Lame realizzati in bronzo a partire dai modelli in cera prodotti con tecnologie digitali e

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Afghanistan; ma anche in occasione di disastri annunciati e, fortunatamente mai verificatisi, come a Machupicchu, oppure durante l’unica grande operazione di restituzione di un bene culturale trafugato in epoca storica, l’obelisco di Aksum, recentemente restituito all’Etiopia dal Governo italiano. In tutte queste iniziative l’UNESCO si è avvalso di competenze scientifiche ENEA in grado di coprire tutte le problematiche connesse. Specificatamente, quando il degrado dei beni culturali è legato a motivi ambientali oppure quando la ricostruzione dipendeva da competenze geologico tecniche, ENEA ha svolto un ruolo operativo nello studio, monitoraggio, progettazione e realizzazione degli interventi di consolidamento. In particolare:

♦ dopo la distruzione dei Buddha di Baniyan è stato effettuato un accurato studio geologico tecnico che ha portato alla definizione di un progetto di consolidamento della rupe dove questi erano collocati. Tale rupe era difatti a rischio incipiente di crollo, minacciando di far scomparire anche le ultime testimonianze della civiltà buddista afgana del V-VI secolo d.C.; gli interventi esecutivi sono stati poi realizzati con successo nel corso del 2003 e 2004, attraverso l’impiego di rocciatori/alpinisti che hanno operato in pareti acclivi effettuando perforazioni per chiodature, tiranti e cementazioni di miscele appositamente studiate;

♦ nel sito di Machu Picchu, dopo l’allarme mondiale del 2001, lanciato dal giornale inglese New Scientist, secondo cui il sito era a rischio di scomparsa per una disastrosa frana, è stato progettato e realizzato un sistema di monitoraggio innovativo a basso impatto ambientale, da satellite e da postazioni lontane dal sito che, unitamente a dettagliati studi geologici e geomorfologici, hanno dimostrato la mancanza di basi sicure degli allarmi

♦ la restituzione dell’obelisco di Aksum, da parte del Governo italiano a quello etiope, ha richiesto una serie di dettagliate indagini archeologiche, geologiche e geofisiche, in grado identificare tutti gli insediamenti aksumiti sepolti, non ancora conosciuti. Il sito è, infatti, una antica area cimiteriale, e gli obelischi costituivano appunto le steli funerarie. All’intorno del sito, dove dovrà essere ricollocato l’obelisco, si è reso necessario investigare le condizioni geologiche e geotecniche, ma anche svolgere sofisticate indagini geofisiche, in grado di evidenziare le eventuali tombe non ancora scoperte, le quali potrebbero subire seri danneggiamenti durante la cantierizzazione del sito. Tali informazioni hanno costituito la base per una valutazione di impatto ambientale, intorno alla quale si è sviluppata una ipotesi di riqualificazione paesaggistica dell’area.

Questi esempi, unitamente ad altre esperienze condotte in Korea del Nord (Tombe di Koguryo), Afghanistan (minareto di Jam) ed Etiopia (chiese rupestri di Lalibela) sempre afferenti al patrimonio dell’umanità dell’UNESCO, evidenziano il forte contributo delle scienze della terra alla conservazione di importanti insediamenti archeologici ed architettonici, sottolineando però nel contempo, la necessità di approcci integrati multidisciplinari dove l’obiettivo finale si persegue sola con la partecipazione olistica di specializzazioni complementari.

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2 GLI AMBITI DI RICERCA

L’originalità del ruolo svolto nel panorama nazionale dall’ENEA nel settore della Cultura risiede nella capacità dell’Ente di portare a sistema le esperienze maturate nei settori istituzionali delle Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente, di adattarle, combinandole organicamente e di ottimizzarle, sulla base della specificità del contesto culturale e dell’intervento richiesto. È importante evidenziare che l’offerta ENEA nel settore Cultura è caratterizzata contemporaneamente sia da vertici di eccellenza in ambiti specifici, che hanno portato anche a brevetti d’invenzione, sia dalla completezza della offerta: due estremi di uno spettro amplissimo che, opportunamente combinati, consentono all’Ente di proporsi come interlocutore completo in ambito nazionale ed internazionale sia per interventi sistemici, che prevedono l’integrazione delle diverse tecnologie, sia come risolutore specialistico per rispondere alle richieste del sistema Paese con interventi mirati in specifici ambiti operativi. Vivere il patrimonio culturale è un obiettivo concreto che l’ENEA si pone e che impone l’individuazione di distinti passi di un percorso conoscitivo in ambito culturale in grado di veicolare le tipologie di richieste, espresse ed inespresse, degli stakeholder del settore. Nei paragrafi seguenti viene riportata una sintesi delle linee di attività e dei diversi ambiti operativi che costituiscono il patrimonio dell’ENEA relativamente alla tematica dei Beni Culturali e Paesaggistici.

2.1 Identificazione tecnologico-strutturale e protezione sismica (M. Poggi)

Gli studi e le verifiche sperimentali sui sistemi di rinforzo strutturale e di miglioramento sismico del patrimonio storico- artistico si inseriscono concretamente nelle attività di ricerca promosse dall’ENEA per la salvaguardia antisismica del territorio nazionale. I beni culturali sono esposti ai rischi di danno strutturale perché generalmente di grandi dimensioni, di forme complesse ed a comportamento non lineare, ma soprattutto perché rappresentano la sommatoria degli eventi storici, sismici e dell'invecchiamento. I criteri di conservazione molto spesso non sono compatibili con i requisiti di una corretta progettazione antisismica; l’uso di metodi convenzionali, pur costituendo un importante “referente” al quale affidarsi per un buon approccio all’intervento di consolidamento, ha portato, in un recente passato, a delle soluzioni inefficaci o troppo invasive, nello sbilanciato tentativo di trovare un accordo tra “tradizione” ed “innovazione”. Questo conflitto è stato purtroppo dimostrato dal fatto che numerose strutture in muratura restaurate in modo convenzionale, a seguito dei danni subiti in occasione di terremoti, sono state di nuovo seriamente danneggiate da successivi eventi sismici. Spogliandosi della cultura dell’ingegneria moderna e rivalutando quella cultura propria degli antichi costruttori, basata sul concetto di equilibrio e sull’osservazione dell’esistente, si può arrivare alla formulazione di interventi idonei alle caratteristiche della muratura ed allo schema statico attuale.

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Partendo da queste considerazioni l’ENEA si è impegnata in un’attività di studio e ricerca su materiali, tecnologie e tecniche di “protezione” per:

♦ definire interventi di rinforzo con materiali innovativi, al fine di renderne minima l’invasività;

♦ validare applicazioni di moderne tecniche antisismiche, al fine di ridurre le azioni dinamiche trasmesse dal terremoto, piuttosto che incrementare la resistenza strutturale.

La Ricerca e lo Sviluppo tecnologico nel settore della conoscenza, conservazione e protezione sismica dell’edilizia storica vengono quindi portati avanti attraverso le seguenti attività svolte in laboratori dedicati ed in situ:

♦ Monitoraggio strutturale in regime statico e dinamico finalizzato all’identificazione del comportamento strutturale di un organismo architettonico con pregio storico-artistico, o di una parte di esso, in risposta ad una determinato input vibrazionale indotto.

♦ Rilievo architettonico, ricostruzioni tridimensionali e definizione delle mappature del degrado e dei quadri fessurativi del dissesto, informazioni da utilizzare e comparare con gli esiti degli specifici accertamenti strumentali effettuati in situ.

♦ Diagnostica avanzata a carattere integrato sui manufatti con pregio storico-artistico o monumentale, in grado di fornire risultati qualitativi, quantitativi e comparativi in merito: ad una preliminare verifica di sicurezza, alla caratterizzazione strutturale e tecnologica dell’impianto, alla determinazione dello stato di conservazione dell’opera.

♦ Simulazione dinamica numerica che, sulla scorta dei dati sulla geometria, sui particolari strutturali, sulle proprietà dei materiali e sui risultati delle prove, determina il livello di vulnerabilità ed i relativi meccanismi di collasso che potrebbero manifestarsi nell’edificio, secondo i seguenti procedimenti

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quantitativi: azione sismica sull’intera struttura (spettro di risposta), modellazione della struttura, analisi statica lineare, analisi dinamica modale (O.P.C.M. 20 Marzo 2003).

♦ Definizione di strategie per la protezione, la riabilitazione strutturale ed il miglioramento sismico del patrimonio architettonico storico-monumentale ed archeologico, attraverso lo studio e la messa a punto di materiali e tecnologie rispettose dell’identità storico-culturale ed ambientale del manufatto, in termini di compatibilità architettonica e reversibilità previsti dai vincoli normativi. Nello specifico: sistemi di confinamento e placcatura all’estradosso di manufatti in muratura (pilastri, volte, colonne, etc); sistemi di cucitura attiva delle murature(CAM); tecniche di riparazione e rafforzamento con resine e malte epossidiche fibrorinforzati; schermatura alla base con dedicati isolatori sismici; sistemi di isolamento delle coperture con materiali a memoria di forma; controventi per la dissipazione dell’energia indotta dal sisma.

♦ Caratterizzazione, messa a punto e validazione in laboratorio di materiali e tecnologie destinate alla protezione ed al rinforzo sismico degli organismi architettonici, per la verifica dell’incremento di resistenza indotto e per la configurazione di protocolli di qualificazione e linee guida di riferimento per ulteriori integrazioni normative.

♦ Attività dimostrative ed applicazioni pilota in accordo con le amministrazioni e gli istituti di vigilanza sul patrimonio architettonico, attraverso l’individuazione di cantieri per la conservazione ed il restauro di un manufatto con pregio storico-artistico in cui risulta possibile effettuare una campagna diagnostica e validare in situ, su piccole e significative porzioni di muratura, le tecnologie per la riabilitazione ed il rinforzo sismico dell’impianto.

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♦ Definizione e certificazione di sistemi, strumenti integrati e percorsi metodologici per un approccio sostenibile alla mitigazione del rischio sismico dei centri storici e delle emergenze monumentali, con specifiche linee guida operative per il recupero della memoria storica del nucleo e per permetterne l’accesso e la fruizione.

2.2 Il settore documentale (L. Bordoni)

La ricerca di informazione è un problema cruciale sia nel mondo dei documenti cartacei che in quello informatico. Grazie all’esplosione di Internet poi, una quantità enorme di informazione viene messa a disposizione degli utenti in modo immediato, facile ed economico. Fino a pochi anni fa l’informatica in biblioteca si esauriva nella automazione delle tradizionali funzioni bibliotecarie: acquisizioni, catalogazione, consultazione del catalogo, prestito, statistiche ecc. L’evoluzione degli strumenti informatici da mainframe a server, e l’affermazione dell’architettura client-server e delle interfacce grafiche, ha reso evidente la necessità di una evoluzione dei tradizionali strumenti delle biblioteche. Anche la tipologia della consultazione in sede, tradizionalmente limitata al solo materiale posseduto e conservato dalla biblioteca, ha subito un cambiamento: ora può trasformarsi in consultazione e possibile rielaborazione da parte dell’utente non solo delle notizie ricavate dal materiale posseduto dalla biblioteca, ma anche delle informazioni ricavate dall’accesso in rete. La biblioteca digitale consente una gestione dei documenti diversa da quelle tradizionali; la sua organizzazione permette all’utente finale di avere una visione nuova delle risorse che la biblioteca rende disponibili. In questo modo, l’utente finale non è più il consumatore passivo di documentazione ma un protagonista attivo della sua ricerca. La dimensione e complessità del problema connesso all’organizzazione e accesso all'informazione disponibile richiedono forme evolute di rappresentazione, gestione e supporto all'utente. L’informazione veicolata dai documenti è di tipo testuale e le forme implicite con cui il linguaggio esprime conoscenze e dati richiedono strumenti complessi di analisi, acquisizione, rappresentazione ed estrazione dell'informazione. Per soddisfare queste esigenze è necessario sviluppare strumenti in grado anche di automatizzare alcuni processi di raffinamento autonomo della conoscenza connessi alla natura dinamica delle forme linguistiche di comunicazione (ad esempio, il trattamento di neologismi, di parole sconosciute e di nuovi tipi di testi). Anche la possibilità di accedere più facilmente e più velocemente a grandi quantità di informazioni è da sempre stato un requisito molto sentito. I sistemi tradizionali di ricerca dell’informazione non sono sempre idonei a supportare tali fenomeni. Nasce così la necessità di investigare modalità efficaci atte a dotare l'ambiente di interazione di una biblioteca digitale delle appropriate forme di

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rappresentazione del contenuto, in modo da fornire agli utenti degli opportuni suggerimenti per localizzare i dati desiderati. I vari paradigmi per rappresentare il contenuto vanno da una descrizione testuale di quanto è immagazzinato nella sorgente informativa, sino a forme di rappresentazione strutturate che utilizzano linguaggi di rappresentazione della conoscenza. La modellazione dell’utente costituisce una delle funzionalità più importanti ed utili in molti sistemi in cui l’interazione con l’utente ha un ruolo fondamentale. Il settore della modellazione dell’utente ha fatto un considerevole progresso durante la sua esistenza di più di un quindicennio proponendo e applicando tecniche di IA sempre più sofisticate. Applicazioni delle tecniche di modellazione dell’utente si trovano descritte in molti campi. Attualmente uno dei settori più innovativi per l’applicazione delle tecniche di modellazione è rappresentato dal World Wide Web. Nella letteratura sono state proposte parecchie definizioni di modello dell’utente che differiscono per il contenuto, la rappresentazione, il ruolo. In generale, un modello dell’utente deve contenere le informazioni esplicite su tutti gli aspetti dell’utente corrente che possono essere rilevanti per adattare il comportamento di un sistema interattivo all’utente. Il sistema WIFS è una fra le tante realizzazioni svolte nell’ambito dell’attività riguardante la ricerca di informazione nelle biblioteche, archivi e musei. Tale sistema di Information Filtering è stato sviluppato nell'ambito di una collaborazione con l'Università di Roma Tre. Esso è in grado di selezionare documenti in formato HTML/testo dal World Wide Web in accordo con gli interessi (ed i non interessi) dell'utente, così come desunto dal sistema attraverso l'interazione. Per fare ciò il sistema fa uso di una shell di modellazione utente, particolarmente adatta per utenti di Internet. Un’altra realizzazione, svolta in collaborazione con il Dipartimento di Informatica dell’Università di Bari, ha riguardato la produzione di un sistema per la personalizzazione di un servizio quale quello della “biblioteca digitale” per la ricerca di informazione, basato sulla estrazione di profili utente. Studi ed approfondimenti sono stati condotti nel settore della ricerca multilingue dell’informazione. Numerosi i casi di studio presi in esame per la sperimentazione di risorse lessicali (lessici computazionali, reti semantico-concettuali multilingui ecc.) per la lingua inglese, tedesca e russa. Sono stati utilizzati i database lessicali WORDNET e GERMANET per l’analisi interpretativa di contesti letterari, in particolare sono state esaminate alcune opere letterarie di scrittori tedeschi e russi (Karl Kraus e Vladimir Nabokov). In collaborazione con il Dipartimento di Informatica dell’Università “La Sapienza” di Roma è stata costruita una ontologia per il dominio artistico. L’ontologia costituisce il primo passo per l’ingresso della semantica nel Web. È stata prodotta in Protégé una ontologia sui colori, in particolare per il colore blu.

2.3 Il settore beni artistici e museali (L. Bordoni)

Un’interessante applicazione informatica, nell’ambito del restauro, realizzata presso l’UDA/Advisor in collaborazione con i tecnici della CBC (Conservazione Beni Culturali) ha riguardato l’analisi delle giornate di esecuzione di un affresco. Con il termine "giornata" è comunemente intesa la porzione di affresco eseguita su un'estensione di intonaco limitata alla singola unità secondo cui è stata "costruita" un'intera decorazione

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ad "affresco". L’analisi delle giornate di esecuzione e la loro resa grafica è ormai da tempo entrata a far parte della documentazione di un corretto intervento di restauro di affreschi. I dati che se ne ricavano, spesso ovvi e ininfluenti per dipinti di piccole dimensioni, possono assumere rilevanza notevole nel caso di decorazioni pittoriche complesse, in cui la ricostruzione di una sorta di cronologia interna può essere di utile confronto con dati documentari e interpretazioni stilistiche. Ma proprio nel caso di

decorazioni complesse si avverte con maggiore urgenza la necessità, da un lato di un controllo scientifico della coerenza del rilevamento, dall’altro dello sviluppo di un sistema di elaborazione dei dati e di una rappresentazione più soddisfacente della successione esecutiva della pittura. Il sistema software realizzato, basato sulla formulazione matematica del problema e sulla conseguente modellizzazione, consente di individuare la sequenza realizzativa delle giornate e di fornire un valido aiuto in loco per il restauratore. Tale strumento dimostra di essere particolarmente utile qualora la conoscenza da parte del restauratore sia incompleta e la soluzione adottata in casi precedenti possa essere di

aiuto; è stato applicato con risultati significativi presso la Loggia di Palazzo Rospigliosi Pallavicini a Roma e la Cappella di San Brizio nel Duomo di Orvieto. Numerosi gli interventi realizzati anche per la ricostruzione virtuale di opere pittoriche, fra le più interessanti: il polittico di Sant’Agostino del Perugino (in collaborazione con la Soprintendenza per i Beni Culturali di Perugia) (Fig. 1), il polittico di San Michele di Niccolò l’Alunno (in collaborazione con la Soprintendenza per i Beni Culturali di Perugia) (Fig. 2) e l’Annunciazione di Antonello da Messina (in collaborazione con l’Istituto Centrale per il Restauro). Con queste esperienze è stato possibile dare vita ad un modello di restauro, di risistemazione delle componenti, senza che il bene reale ne subisse le benché minime alterazioni. Per quanto riguarda i musei, si sta procedendo alla realizzazione di un sistema per la personalizzazione dei percorsi di visita. In questo caso la tecnologia di riferimento è la “modellazione utente” inserita in un dispositivo mobile.

Fig. 2 - Ricostruzione del Polittico di San Michele di

Niccolò l’Alunno

Fig. 1 - Ricostruzione del polittico di Sant’Agostino del Perugino

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Fig.4 - Ricostruzione della collocazione ambientale della lastra

2.4 Il settore archeologico (L. Bordoni)

Tecniche di ricomposizione virtuale hanno consentito di realizzare, in collaborazione con il CNR-ISCIMA (Istituto di studi sulle Civiltà Italiche e del Mediterraneo Antico) e la

Soprintendenza Archeologica per il Lazio, la formulazione di ipotesi di ricostruzione di una lastra funeraria, detta “lastra con guerriero di Caere” (Fig. 3). La ricostruzione è stata utilizzata come punto d’arrivo di un lungo processo di studio, analizzando tutte le informazioni relative ai reperti restituiti dalla campagna di scavo, dando vita ad alcune ipotesi di restauro e di ricontestualizzazione. La ricostruzione della lastra, grazie ad una serie di informazioni generali sull’insediamento e sul suo contesto storico-archeologico, ha dimostrato di essere uno

strumento di ricerca innovativo nelle prospettive d’indagine e di studio dei materiali. Sono stati presi in esame, inoltre, gran parte dei reperti archeologici ritrovati nelle diverse fasi di scavo nell’area geografica di Cerveteri e di tutta l’Etruria centro meridionale. È stata anche effettuata una ricostruzione della lastra in 3D attraverso la rivisitazione della sua collocazione ambientale (Fig. 4). Anche nel settore dell’archeologia industriale si è reso proficuo l’utilizzo di tecnologie di ricostruzione virtuale di contesti culturali, un’esperienza interessante è stata realizzata per la Centrale Montemartini a Roma svolta in collaborazione con l’Università della Tuscia di Viterbo. Attualmente nell’ambito di un protocollo d’intesa siglato tra l’ENEA e la Soprintendenza Archeologica di Roma è in atto la realizzazione di un sistema WebGIS che consente di effettuare un “itinerario virtuale” tra le epigrafi della Via Appia.

2.5 L’ENEA ed il bene culturale digitale (R. Fantoni, G. Fornetti)

Alcune delle attività istituzionali dell’ENEA hanno portato allo sviluppo di competenze, tecnologie e metodiche che presentano un campo di applicazione estremamente più ampio di quello per cui sono state sviluppate. Nel campo specifico della digitalizzazione di oggetti ed ambienti, nell’analisi delle immagini, nella realizzazioni di ambienti sintetici (Virtuali), nell’archiviazione dei dati e nei sistemi di visualizzazione tridimensionali, l’ENEA detiene conoscenze, infrastrutture, strumenti specifici e brevetti in grado da coprire l’intera catena digitale. Queste competenze e strumenti nel loro insieme possono essere utilizzate efficacemente per le tematiche relative al bene culturale digitale ‘’e_beneculturale’’.

Fig.3 - Ricostruzione della lastra

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Un aspetto sentito nell’ambito della catalogazione conservazione di Beni Culturali è quello dell’archiviazione informatica dei dati relativi, delle immagini e dei modelli relativi allo stato del manufatto in una definita situazione spazio temporale di conservazione (ad esempio al suo ritrovamento, prima e dopo un intervento di restauro, prima e dopo il suo trasporto per un’esposizione, prima e dopo la sua apertura al pubblico, ecc…). Questo ha portato alla messa a punto di tecnologie per la raccolta di dati digitali (modelli 3D, immagini) e la loro restituzione informatica con possibilità di accesso a più livelli (estetico, conservativo strutturale, composizionale in superficie ed internamente, ecc…) eventualmente sovrapponibili con opportune tecniche di visualizzazione e rilascio, e fruibili anche in rete (musei virtuali). La catena digitale si articola in:

♦ Acquisizione ♦ Elaborazione ed archiviazione ♦ Fruizione

2.5.1 Caratterizzazione morfologica e strutturale con sistemi di visione a vario livello

(G. Fornetti) Sistema Radar Topologico ad Immagine (ITR)

Nei laboratori del Centro Ricerche dell’ENEA di Frascati è stato sviluppato un sistema sensoriale laser ad alta risoluzione, il Radar Topologico ad Immagine, (ITR dall’inglese Imaging Topological Radar) che, per la qualità e l’accuratezza delle informazioni che è in grado di fornire e per le sue caratteristiche di non invasività è particolarmente adatto alla realizzazione di indagini diagnostiche ed attività di monitoraggio di beni artistici e culturali. L’ITR utilizza un fascio laser per effettuare la scansione dell’oggetto da studiare ed acquisire nuvole di punti ad alta densità spaziale per la ricostruzione al computer di modelli tridimensionali dei soggetti sottoposti a scansione. Diversamente dai sistemi industriali per l’acquisizione di

immagini ad elevata risoluzione che ben si prestano ad essere utilizzati per applicazioni di reverse engineering e prototipazione, rapida, il prototipo messo a punto dall’ENEA non solo fornisce dati metrologici accurati sull’oggetto scannerizzato ma realizza modelli virtuali suscettibili di trasformazioni continue, cioè di tipo topologico, che consentono lo studio di superfici oltre che di nuvole di punti. Questo consente lo studio di spazi e superfici con le loro proprietà di posizione e referenziazione reciproca e l’osservazione di caratteristiche interne o esterne alle superfici studiate non rilevabili con altri sistemi. Tali informazioni risultano poi necessarie per la comprensione di eventuali danni o alterazioni subite dal reperto e quindi alla pianificazione di interventi di restauro.

Fig. 1- Ricostruzione 3D della cappella di San Teodoto in Santa Maria Antiqua mediante

registrazione di tre scansioni laser

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L’ITR è caratterizzato dalla configurazione monostatica delle ottiche di lancio e ricezione del raggio laser, che consente di evitare le occlusioni tipiche dei sistemi a triangolazione. Questo, unito alla bassa incidenza di aberrazioni ottiche e all’elevato rapporto segnale/rumore nei processi di misura, garantisce l’elevata accuratezza nella determinazione delle distanze e un’alta capacità intrinseca di zoom e di profondità di campo. Per la sua possibilità di autoreferenziarsi, l’ITR è in grado di effettuare analisi multisensoriali di layers ottenuti con diverse tecnologie di indagine radioscopica e fotografica. Infatti è in grado di fornire le informazioni geometriche necessarie per la collocazione spaziale di immagini colorimetriche, di fluorescenza laser e di fotografie digitali ad alta risoluzione, anche non effettuate con macchine metriche. Inoltre per la semplicità dello schema ottico e per la robustezza delle apparecchiature, il sistema è adatto all’uso in ambienti ostili o di scarsa possibilità di accesso e ha ampie prospettive di utilizzo nella realizzazione di sistemi di visione per la robotica Nella figura seguente sono illustrate rispettivamente la scansione laser 3D, la sovrapposizione fotografica a colori e la sovrapposizione della mappatura LIF ottenute durante l’intervento in Romania nell’ambito del programma Culture 2000 presso la Chiesa della Resurrezione del Monastero di Sucevita. Le tre figure evidenziano la possibilità dell’ITR di autoreferenziarsi anche rispetto ad altri sistemi sensoriali, oltre che all’ambiente, e quindi di dare un riferimento spaziale molto preciso di dati multisensoriali. Questa tecnica è applicabile ad ogni tipo di analisi diagnostica permettendo così una visualizzazione multilayer anche con dati termografici, vibrometrici etc.

Fig. 2– Modello 3D con immagine di riflettività (sinistra), foto digitale sovrapposta al modello

con metodi fotogrammetrici (destra), Immagine LIBF resa in falsi colori sovrapposta al modello

3D (in basso) Nell’ambito del progetto SIDART, Sistema Integrato per la Diagnostica dei beni ARTistici, l’ITR è stato utilizzato per la realizzazione di indagini e per il monitoraggio della parete absidale e

della cappella dei SS. Quirico e Giulietta, detta anche di Teodoto, a sinistra dell’abside della Chiesa di Santa Maria Antiqua, ai Fori Romani. Infatti l’area, interessata da problemi di equilibrio termodinamico a causa della diretta prossimità con la rupe

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palatina, ospita dipinti parietali di valore storico ed artistico che saranno prossimamente soggetti ad interventi di restauro promossi dalla Soprintendenza Archeologica di Roma. con il finanziamento del World Monuments Fund.

Sistema Proscenio

I radar ottici da sviluppare nel programma di applicazioni nel campo dei beni artistici sono capaci di giocare in questo compito un ruolo, che per le loro altissime risoluzioni e la loro possibilità di fornire in modo nativo dati simultanei di intensità e range, li colloca ben al di là di dispositivi reperibili in commercio previsti per applicazion di questo tipo. Lo stato attuale dello sviluppo in campo commerciale è generalmente concentrato su dispositivi a triangolazione impieganti luce strutturata e telecamere (non contact 3D laser scanners). Le risoluzioni relative ottenibili sono limitate dal numero dei pixels dei CCD e di conseguenza gli angoli di vista esplorabili con risoluzione di interesse metrologico sono molto limitati (es. immagini di 20 x 10 cm a 1 m di distanza con CCD 640x480 pixels): i dati ottenuti sono ristretti a quelli di solo range ai quali vengono associati files da telecamera per il colore. Il dispositivo quì presentato è invece progettato come sistema integrato sensore – scena da usarsi in laboratorio per visione ad alta risoluzione e generazione di files per reverse engineering e creazione di musei virtuali. Il dispositivo descritto opera in ambiente strutturato, nel quale la posizione del punto nodale della testa ottica, quella del pixel in rilevamento ed ogni angolo del fascio sonda sono predisposti mediante micrometri ed encoders con accuratezze di 10-4 e monitorati on line durante la scansione. Questi dati sono poi disposti nell’ header del file di dati di range e intensità in modo da permettere la generazione automatica di immagini tridimensionali ispezionabili in cui le tre viste sono già incollate e renderizzate all’ output del programma di postproduzione e di presentazione. I soggetti da esaminare sono collocati all’ interno dello spazio cilindrico individuato da una base di 30 cm di diametro e un’ altezza di 40 cm. In queste condizioni l’ ispezione avviene sulle tre viste senza occlusioni del fascio da parte di parti sporgenti del soggetto. Ogni riga della scansione contiene i dati delle tre viste e l’insieme dei dati sull’ intero soggetto è ottenuto spostando verticalmente il soggetto nell’ ambiente. Il programma effettua poi le operazioni di traslazioni, rotazioni e riflessioni delle viste prima della saldatura finale delle stesse ottenuta impiegando i dati geometrici memorizzati nell’ header.

Applicazioni del Sistema Proscenio

Il principio di funzionamento è quello di un radar a scansione che si basa sulla la ripresa simultanea di dati in intensità e range al fine di ottenere immagini tridimensionali a risoluzione elevata con rendering in livelli di grigio su tre viste ogni scansione. L’ apparecchio consiste in una configurazione integrata tra una scena fortemente strutturata con sorgente, camera di scansione, specchi e bersaglio; la camera di scansione indirizza il

Fig. 3 - Risultato della digitalizzazione 3D eseguita sul sistema Proscenio, di una testa di manichino colorato, ottenuta da una

singola multiscansione. Le tre viste ottenute dal procedimento di rilevazione vengono registrate e renderizzate on line. E’ possibile riprodurre reperti fino ad una dimensione di 30cm. di diametro di

base e 40 cm. di altezza

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fascio su una linea (riga) orizzontale, mentre la scansione verticale è ottenuta variando lentamente la quota del bersaglio mediante un attuatore di precisione che fa rientrare il proscenio verticalmente e senza rotazioni. Un sistema di due specchi rettangolari a striscia, disposti ortogonalmente tra di loro e perpendicolari alla base del layout permettono la scansione del bersaglio sulle viste non accessibili alla scansione diretta. In questo modo ogni riga del videosegnale fornisce i dati sull’intensità e sul range delle tre viste e l’intera mappatura del bersaglio è effettuata durante la discesa del proscenio. In bersagli con superfici abbastanza complesse possono esistere porzioni significative di viste mancanti di dati per effetto delle occlusioni del fascio. Si possono scegliere almeno due soluzioni che dovranno essere valutate a seconda che il tempo di acquisizione sia o meno il fattore determinante; la figura può cioè essere terminata con procedimenti di interpolazione per generare i pixels mancanti, o con l’acquisizione di nuove viste sulle regioni mancanti dei dati.

Laser radar subacqueo

Un nuovo dispositivo ottico è stato progettato e utilizzato in misure preliminari in acqua per applicazioni al Progetto PON-FESR TECSIS. Attualmente è in corso di verifica la possibile applicazione dei radar ottici, di tipo Imaging Topological Systems a modulazione di ampiezza (AM-ITR), sviluppati nei Laboratori del Centro Ricerche Frascati alla ispezione di reperti collocati sul fondo marino. L’imaging sottomarino è in questo caso mirato alla visione a media risoluzione (dell’ordine di mezzo millimetro), alla mappatura a corto range (<10 m) di reperti o fondali. L’ispezione e la misura riguardano sia reperti archeologici isolati che relitti navali, in quest’ultimo caso si potrebbe rivelare necessaria un’indagine del contenuto dello scafo in vista di un previsto recupero, per tutte queste azioni si ipotizza l’utilizzo dell’approccio di visione tridimensionale basata su sistemi laser. Va ricordato che ispezioni di questo tipo devono essere condotte in modo da non provocare danni all’ambiente e di preservare al massimo l’integrità del reperto. L’attività ENEA fin qui descritta è stata condotta dal seguente personale ENEA: L. De Dominicis, M. Ferri De Collibus, G. Fornetti, M. Guarneri, M. Nuvoli, E. Paglia, C. Poggi, R. Ricci in collaborazione con ospiti e laureandi che si sono avvicendati nel laboratorio (come risulta nella bibliografia).

2.5.2 Visualizzazione 2D e 3D di opere d’arte per studi e fruizione multimediale (V. Fiasconaro)

Obiettivo: Implementazione su display commerciali di modelli di opere d’arte. Destinatari: Sovrintendenze e musei, allestitori di mostre. Tecnologie: proiettori ottici per ologrammi e immagini convenzionali, display volumetrici a Voxel Indicatori di successo: partecipazione su invito a mostre.

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Alle attività di acquisizione dati mediante radar topologici e rending 2D e 3D dei medesimi si affianca un’attività di visualizzazione, basata su tecniche ottiche tipo olografico e non per una fruizione multimediale delle opere d’arte. In questa linea si colloca la realizzazione del sistema interattivo LIMEN di fruizione di immagini virtuali che è stato coperto dal brevetto ENEA “Apparato per la generazione di un quadro sinestetico” (autore Ing. V. Fiasconaro) depositato il 1.12.2004 n. RM2004A000591, in cui tecnologie

optoelettroniche sono state messe a punto per fare dell’arte un’esperienza multi-sensoriale e dare vita alle opere con suoni, odori, calore e colori. LIMEN integra fra loro le varie tecnologie adattandole nell’unico

apparato capace di rendere l’esperienza estetica di guardare un’opera d’arte un’esperienza sinestetica.

2.5.3 Caratterizzazione spettroscopica degli strati esterni di rivestimento

(A. Palucci)

È stato sviluppato un sistema laser non invasivo a scansione LIF scanning per la raccolta a distanza (2- 20 m) di immagini di fluorescenza UV multispettrali, capaci di mettere in evidenza anche su substrati dipinti la presenza di rivestimenti protettivi originali o dovuti a precedenti restauri (es. paraloyd) e l’insorgere di biodegrado sulle superfici (microalghe e funghi).

Figura – Identificazione di zone attaccate da alghe (rosso) e funghi (blu) nell’immagine in falsi colori raccolta con il sistema LIF scanning (a destra), a

sinistra la foto della superficie esaminata (la stessa a cui si riferiscono i dati in fig. 2), in basso la combinazione dell’immagine LIF sul modello

raccolto sul medesimo sito dal sistema ITR previa reciproca referenziazione geometrica.

Sistema LIMEN

Schema di allestimento mueale per la fruizione diun quadro sinestetico: l’immagine virtuale viene

generata nel pannello centrale

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Il sistema realizzato si basa su un laser a stato solido compatto (Nd:YAG) dotato di cristalli moltiplicatori di armoniche con possibilità di operazione nell’UV a due diverse lunghezze d’onda (355 nm o 266, selezionabili in alternativa). Il sistema compatto, di dimensioni (40 x 30 x 25 cm) e peso contenuti (< 10kg incluso il PC portatile per l’acquisizione dati), comprende l’ottica di trasmissione dotata di uno scanner passo-passo motorizzato e quella coassiale di ricezione che focalizza il segnale raccolto su una fibra ottica accoppiata all’ingresso di un rivelatore ottico multicanale (array di fotodiodi) che disperde e registra lo spettro della radiazione rimessa da ciascun punto del campione. L’attività ENEA descritta in questo paragrafo è stata condotta dal seguente personale ENEA: P. Aristipini, F. Colao, R. Fantoni, L. Fiorani, A. Palucci, S. Ribezzo, in collaborazione con laureandi e borsisti stranieri che si sono avvicendati nel laboratorio (come risulta nella bibliografia).

2.5.4 Analisi chimica elementale della composizione dei primi strati mediante LIBS

(F. Colao)

La tecnica LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) è stata sviluppata per permettere analisi rapide in situ di strati superficiali senza pretrattamento del campione. La radiazione di un sistema laser impulsato di alta potenza, focalizzato fino a densità di energia dell’ordine di qualche GW/cm2 (a 1064 nm), colpisce il campione da analizzare evaporandone una piccola frazione che nel processo ultrarapido (10 ns) viene eccitata fino a raggiungere lo stato di plasma. Al termine dell’impulso laser, per effetto delle collisioni con il gas nell’atmosfera circostante il plasma si raffredda e nel processo parte dell’energia accumulata viene riemessa su canali ottici (visibile ed ultravioletto) sulle righe caratteristiche degli atomi presenti nello strato evaporato. L’opportuna scelta della finestra temporale di osservazione dello spettro di emissione del plasma (condizioni di

equilibrio termico locale) e l’utilizzo di metodologie analitiche (basate curve di calibrazione o proprietà di chiusura) consente di arrivare a determinazioni quantitative della maggior parte degli elementi presenti nel campione, sia come costituenti principali che in traccia (fino a qualche decina di ppm per gli elementi pesanti). Un tipico sistema LIBS è composto dalla sorgente laser di eccitazione, da un sistema ottico di focalizzazione (eventualmente in cima ad un braccio mobile per la propagazione del fascio), da un sistema di raccolta del segnale di emissione (coassiale o biassiale con il precedente) che comprende una fibra ottica focalizzata sulla fenditura d’ingresso del monocromatore, da un rivelatore di tipo CCD, preferibilmente dotato di un’unità di controllo della finestra temporale (intensificatore) e da un sistema di acquisizione ed analisi dati computerizzato. Nei laboratori ENEA sono stati realizzati e validati su materiali di interesse per i Beni Culturali. L’attività ENEA descritta in questo paragrafo è stata

condotta dal seguente personale ENEA: L. Caneve, F. Colao, R. Fantoni, L. Fornarini,

Figura - Frammento di piatto da pompa di Deruta (d29) del XVI secolo le cui decorazioni blu e dorate sono state analizzate

mediante LIBS

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V. Lazic, S. Spizzichino in collaborazione con ospiti e borsisti stranieri che si sono avvicendati nel laboratorio (come risulta nella bibliografia).

2.5.5 Pulizia laser delicata per rimozione di strati superficiali (P. Di Lazzaro)

Obiettivo: Rimozione di strato ossidati o comunque degradati da agenti atmosferici su superfici esterne di monumenti e reperti. Rimozione di leganti, lacce e vernici trasparenti protettive su superfici dipinte. Rimozione di ritocchi da precedenti restauri. Destinatari: Sovrintendenze e musei, custodi di opere dipinte anche in edifici monumentali. Tecnologie: Ablazione laser con impulsi di radiazione ultravioletta spazialmente omogeneizzati. Indicatori di successo: interesse dell’ICR

In collaborazione con l’Istituto Centrale del Restauro (Roma) il Laboratorio Eccimeri dell’ENEA Frascati ha effettuato irraggiamenti laser per rimuovere in modo controllato e selettivo strati sottili di vernice senza danneggiare le pitture sottostanti. Gli esperimenti sono stati effettuati su un certo numero di pitture ad olio sovrapposte, e coperte da uno strato di lacca di garanza. Il substrato di legno ruvido è stato preparato in precedenza con l’antica ricetta basata su talco di Bologna, olio di lino cotto diluito in acqua ragia e colla di coniglio.Gli irraggiamenti sono stati realizzati usando la laser facility Hercules (eccimero XeCl, lunghezza d’onda di emissione 308 nm, durata del singolo impulso laser 130 ns). La densità di energia laser ottimale del laser Hercules per rimuovere lo strato esterno di pittura ad olio senza danneggiare la vernice sottostante è risultata pari a 1 J/cm2. La qualità dei risultati di rimozione è stata ulteriormente migliorata grazie all’uso di un sistema ottico omogeneizzatore di luce laser a focale variabile (brevetto ENEA internazionale: D. Murra, S. Bollanti, P. Di Lazzaro: “Optical system for the homogenization of light beams, with variable cross-section output” United States patent No.: US 6,639,728 (U.S. P.T.O., October 28, 2003); European patent application publication EP 1150156 A2 31 Dec 2001).

2.5.6 Caratterizzazione strutturale mediante tecniche laser interferometriche o sistemi in fibra ottica

(M. Caponero)

Obiettivo: Raccolta di informazioni sullo stato di degrado strutturale dei materiali costituenti un reperto o un edificio monumentale. Destinatari: Sovrintendenze e musei, custodi di opere e di edifici monumentali. Tecnologie: Interferomentria Olografica e a Speckle, sensori di Bragg in Fibra Ottica (FBG) Indicatori di successo: partecipazione su invito a campagne italiane, pubblicazione dei risultati su riviste internazionali

Le tecniche interferometriche ottiche a prospezione di immagine, fra cui l’Interferometria Olografica e la Interferometria Speckle, sono tecniche diagnostiche di tipo non distruttivo applicabili su oggetti e componenti per la esecuzione di controlli difettoscopici, per la

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misura dei parametri strutturali e per la determinazione degli effetti delle perturbazioni ambientali.

I sensori in fibra ottica FBG (Fiber Bragg Grating) sono dei sensori di Strain, ovvero dei sensori di deformazione. Utilizzando i sensori FBG è possibile determinare fra l’altro: se una struttura vibra ed a che frequenza ha luogo la vibrazione; se una struttura si deforma e di quanto si deforma; se una crepa si propaga e di quanto si propaga; se aumenta la pressione su di un basamento e di quanto aumenta.

Figura – Posizionamento di sensori FBG sulla statua equestre bronzea del Colleoni

L’intervento eseguito sulla statua del Colleoni è avvenuto durante il lavoro di restauro della statua equestre: è stato applicato un sistema di sensori FBG per il monitoraggio strutturale a lungo termine di frattura della zampa anteriore destra. Il sistema ha consentito di verificare la sollecitazione strutturale durante le fasi di riposizionamento del cavaliere. Il sistema di 4 sensori FBG è stato collaudato e calibrato tramite campagne di misura sperimentali mediante sollecitazioni controllate termiche e meccaniche. Sensori FBG sono stati utilizzati anche con successo a Venezia su strutture monumentali. In particolare i sensori installati presso la Scola Grande di San Rocco sono dedicati al monitoraggio della subsidenza del colonnato esterno, mentre i sensori installati presso la Chiesa di S.Giacomo dell’Orio sono dedicati al monitoraggio della subsidenza del colonnato della navata e delle vibrazioni della torre campanaria. L’attività riportata in questo paragrafo è stata svolta dal seguente personale ENEA: E. Bacchi, M. Caponero, affiancato da numerosi laureandi ed ospiti.

2.6 La Realtà Virtuale per i Beni Culturali (S. Migliori, G. Adorni, C. Baracca, S.Pierattini)

La Realtà Virtuale è una tecnologia che offre al settore dei Beni Culturali molteplici opportunità: dalla catalogazione di oggetti tridimensionali all’allestimento di musei e mostre virtuali, dalla documentazione di interventi di restauro alla ricostruzione di siti archeologici e di ambienti complessi di interesse storico-culturale. La ricostruzione via software di scene tridimesionali arricchite di immagini digitali ad alta risoluzione, oggetti tridimensionali, effetti sonori, può raggiungere un elevato grado di realismo. Altro elemento essenziale della Realtà Virtuale è l’interattività che consente all’utente di muoversi in un ambiente, cambiare visuale e compiere alcune azioni (codificate) come se fosse presente nella scena. Inoltre è possibile arricchire una scena virtuale mediante l’accesso interattivo ad informazioni contenute in documenti di testo, audio e immagini. Pertanto, in una stessa applicazione è possibile implementare diversi “percorsi” predefiniti con contenuti e informazioni multimediali appropriati al contesto di fruizione ed alle diverse possibili tipologie

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di utenti. Le possibilità di strutturare ed organizzare le informazioni in modo appropriato, anche secondo la tipologia di utente, rende la Realtà Virtuale un potente e flessibile strumento di comunicazione e di diffusione della conoscenza. Le applicazioni di Realtà Virtuale nel settore dei Beni Culturali che, per loro carattere, necessitano di un elevato grado di realismo traggono grande vantaggio, nella fase di fruizione, dall’utilizzo di sistemi per visualizzazione stereoscopica che permettono di percepire la profondità della scena visualizzata come avviene nella realtà dando all’utente la sensazione di essere realmente immerso in quell’ambiente.

2.6.1 L’ENEA e la Realtà Virtuale In ENEA, l’introduzione di sistemi avanzati per la Realtà Virtuale ha avuto inizio nel 1998 con l’acquisto e l’istallazione del primo sistema di visualizzazione semi-immersivo ImmersaDesk-R2 nel centro di Frascati.

I sistemi successivamente istallati negli altri Centri ENEA oltre ad un sistema portatile utilizzato in vari eventi sia interni che esterni all’ente, sono stati progettati in ENEA e realizzati in collaborazione con aziende nazionali, adeguandoli, di volta in volta, all’evoluzione della tecnologia e delle necessità interne. Attualmente i Centri di Bologna, Casaccia, Frascati, Trisaia, Portici e Brindisi sono dotati di sale grafiche con sistemi (semi-immersivi) di visualizzazione stereoscopica attiva o passiva

gestiti da computer ad alte prestazioni integrati nella Grid ENEA che consente agli utenti l’accesso e la condivisione di tutte le risorse informatiche, hardware e software. In particolare, la condivisione delle applicazioni in via di sviluppo nonché dei diversi ambienti di software grafico per applicazioni 3D (sia di contenuto tecnico-ingegneristico, sia di contenuto artistico-culturale) consente una modalità di lavoro cooperativo a distanza. Ciò vale a dire che tutte le professionalità coinvolte in una attività possono esprimere i propri contributi collaborando dalle loro sedi abituali e che le relative implementazioni del software sono disponibili a tutti in tempo reale. Per quanto riguarda l’interattività, l’attività recente ha permesso la realizzazione di un sistema retroproiettato con stereoscopia passiva, integrato con sistemi di tracking, che permette all’utente l’interazione con la scena visualizzata. Le professionalità sviluppatesi, anche con la partecipazione a progetti finanziati, nell’uso di software avanzati e strumenti di digitalizzazione, quali fotocamera digitale e scanner laser 3D, completano il quadro delle competenze ENEA che attualmente è in grado di

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gestire e sostenere, sia per quanto riguarda le professionalità sia per la strumentazione necessaria, tutte le fasi di acquisizione, elaborazione e sviluppo per la realizzazione di applicazioni di Realtà Virtuale.

2.6.2 Il sistema di acquisizione

La riproduzione di scenari complessi senza l’uso delle moderne tecnologie comporta un lungo e faticoso processo di misurazione degli elementi da riportare poi manualmente su una rappresentazione grafica in scala. Recenti sviluppi nella tecnologia di elaborazione delle immagini permettono di acquisire direttamente dati 3D dagli oggetti esistenti: la scansione al laser di scene e oggetti 3D, lavora efficacemente in

modo istantaneo, estremamente accurato e dettagliato, generando informazioni composte da un insieme di punti raccolti dal raggio laser riflesso dagli elementi presenti all’interno del campo visivo del laser. Nell’ottica di acquisire uno strumento che, integrato con le risorse informatiche già presenti in ENEA, consentisse di semplificare lo sviluppo di applicazioni di Realtà Virtuale e quindi di affrontare settori in cui la complessità e la richiesta di precisione sono peculiari, recentemente si è proceduto all’acquisto di uno scanner laser 3D di tipo ‘ambientale’ (Leica-Geosystem HDS3000) adatto al rilevamento anche di grandi strutture che richiedano un elevato grado di dettaglio.

2.7 Realtà Virtuale 3D ed i Beni Culturali (G. Adorni)

Nel settore dei beni culturali, la Realtà Virtuale (Virtual Reality, VR) rappresenta un’alternativa importante, poco costosa e sicura per testare praticamente nuove tecnologie o fare valutazioni di fattibilità. Alcune ragioni che motivano l’uso della Realtà Virtuale in realtime possono essere:

♦ La riproduzione di un museo virtuale 3D, ♦ La catalogazione di immagini in 3D, ♦ La riproduzione in Realtà Virtuale 3D di un archivio soddisfacente ad interessi

culturali e scientifici, ♦ La ricostruzione in Realtà Virtuale 3D utile per preparare un futuro restauro, ♦ La ricostruzione in Realtà Virtuale 3D di un bene andato perduto o

danneggiato (restauro virtuale), ♦ La ricostruzione in Realtà Virtuale 3D integrata con la presentazione di misure

e dati provenienti da esami diagnostici e utile per successive diagnosi.

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La Realtà Virtuale è un nuovo potente strumento che ci permette di visualizzare in modo tridimensionale e ad alta risoluzione ambienti ed oggetti. Per mezzo della Realtà Virtuale è possibile rendere visibili e interattivi in tempo reale e con una sensazione di “immersione totale”, fenomeni che pur appartenendo al mondo di tutti i giorni, non sono tuttavia facilmente “visibili” o “comprensibili” sia per le loro dimensioni, sia anche perché non percepibili immediatamente, sia ancora perché al di fuori della portata dei nostri sensi. Molti sono gli strumenti software che vengono usati per riprodurre ambienti tridimensionali: alcuni per la loro semplicità sono rivolti ad un uso più commerciale, ma offrono una ridotta resa di immagini; altri, molto più complessi, richiedono un’approfondita conoscenza degli stessi, ma permettono la realizzazione di scenari elaborati.

Ricostruzione virtuale 3D del Cortile di Pilato: vista del cortile e dalla porta di ingresso della

Cappella della Consolazione

Ricostruzione virtuale 3D del Cortile di Pilato: vista del cortile dalla porta di ingresso

In ENEA sono presenti dei software molto complessi ed innovativi che rappresentano uno degli strumenti più completi finalizzati alla Realtà Virtuale; infatti, grazie alle loro caratteristiche, vengono utilizzati in molteplici settori che vanno dall’uso industriale a quello artistico e che vedono la loro applicazione con altissimi risultati nel settore dei Beni Culturali. L’uso di questi software permette di creare ambienti 3D tramite l’acquisizione di immagini e la riproduzione, mediante geometrie complesse, di strutture tridimensionali. È inoltre possibile, definendo le metodiche di movimento, ottenere la navigazione libera all’interno degli ambienti costruiti. Per navigazione libera si intende la possibilità, utilizzando un mouse o altri strumenti sensoriali, di muoversi al di fuori di un percorso prestabilito ottenendo in tempo reale il cambio dello scenario, grazie alla potenzialità del software di navigazione, che calcola per ogni frame il modello tridimensionale contenuto all’interno del campo visivo definito. Questi software, proprio per queste loro caratteristiche, offrono, nel settore dei beni culturali, la possibilità di ottenere le più svariate e complesse applicazioni. Possono rappresentare una frontiera innovativa in Archeologia, Archeometria, Restauro ecc.: infatti, partendo da una raccolta di immagini si può ricostruire un sito archeologico o, più genericamente, eseguire un restauro virtuale, che permetta di sperimentare e verificare i risultati e gli effetti prima di procedere ad un restauro o ad una ricostruzione reale. Si può in sintesi dire che la Realtà Virtuale permette di analizzare l’impatto degli interventi prima di agire invasivamente.

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Particolare della ricostruzione virtuale 3D della Cappella della Consolazione: lato altare

Particolare della ricostruzione virtuale 3D della Cappella della Consolazione: la volta a vela

La versatilità delle tecnologie della visualizzazione è tale che il loro uso si è molto esteso: oggi, con potenti software, è possibile fare esperienze di sistemi virtuali anche per generare, navigare ed esplorare ambienti ricostruiti d’interesse storico-culturale. Con l’uso di queste nuove tecnologie si possono visualizzare e presentare ricostruzioni di ambienti del passato, comprendenti edifici ed artefatti. Oppure si può pensare di definire dei parametri di catalogazione di immagini in modo da ottenere un archivio informatizzato che permetta di passare dal bidimensionale al tridimensionale. Con un archivio così strutturato si possono vedere ambienti nelle tre dimensioni ponendo anche, eventualmente, oggetti all’interno degli ambienti stessi e ottenendo così una visione di insieme molto simile alla realtà. Partendo da un archivio opportunamente costruito si possono ottenere varie applicazioni quali un museo virtuale che offre la possibilità di unire oggetti (quadri, vasi, affreschi, statue ecc.) sparsi ovunque nel mondo. Per capire il potenziale che una ricostruzione 3D può offrire, basti pensare a quante opere nate nel territorio italiano sono ora custodite ed esposte all’estero, oppure a quanti siti artistici ci siano in Italia anche in località sperdute e poco visitate. Contemporaneamente si può far uso della digitalizzazione del patrimonio di documenti detenuti dagli istituti culturali anche ai fini di conservazione e di migliore gestione. La storia, l’architettura, l’archeologia sono discipline che sperimentano continuamente la necessità di ricostruire mondi non più visibili e da qui l’interesse e l’importanza della Realtà Virtuale applicata ai Beni e alle Attività Culturali.

Particolare della ricostruzione virtuale 3D della Cappella della Consolazione: lato ingresso

Particolare della ricostruzione virtuale 3D della Chiesa del SS. Sacramento: lato altare

Sempre con la Realtà Virtuale si possono unire l’ambiente visibile e ciò che non si vede, cioè il mondo reale e il risultato di analisi come possono essere le immagini

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radiografiche. Si può, in pratica, creare uno scenario che ci porta a vivere, ad esempio, nel mondo che sta sotto i dipinti o gli affreschi. Una ricostruzione virtuale ha valore storico, didattico, scientifico e può anche essere utilizzata per valutare nel tempo l’eventuale deterioramento degli ambienti stessi confrontando ricostruzioni 3D fatte utilizzando immagini che ritraggono in tempi diversi i medesimi ambienti. Un potere aggiuntivo che ha una ricostruzione 3D, oltre alle potenzialità già menzionate, è quello di offrire una capacità di dettaglio superiore: navigando all’interno di un ambiente 3D ci si può muovere liberamente alzandosi e avvicinandosi a pareti e ad oggetti posti in posizioni difficilmente raggiungibili ottenendo informazioni di dettaglio pari alla visione che si otterrebbe stando a pochi centimetri di distanza dagli oggetti stessi. Applicazioni della Realtà Virtuale nel settore dei beni culturali sono state realizzate nel centro ENEA di Bologna. Si tratta della ricostruzione virtuale di alcune parti dell’antico complesso delle Sette Chiese, oggi conosciuto come Chiesa di S. Stefano (Bologna). L’intervento ha riguardato: la Cappella della Consolazione, il Cortile di Pilato, la Chiesa del SS. Sacramento e la Chiesa dei SS. Vitale e Agricola. Le applicazioni sviluppate sono state di notevole interesse per la comunità artistica in quanto la scelta del complesso della Chiesa di Santo Stefano, storicamente tra le più antiche chiese di Bologna, ha permesso di provare le varie tecniche di Realtà Virtuale in differenti scenari. Infatti la Cappella della Consolazione per la presenza degli affreschi, il Cortile di Pilato per la presenza di un portico in ambiente esterno, la Chiesa del SS. Sepolcro per la ricchezza di dettagli e la chiesa dei SS. Vitale e Agricola per la muratura grezza, hanno offerto la possibilità di sperimentare la Realtà Visuale in svariati tipi di ambiente. La realizzazione di un’applicazione di Realtà Virtuale è molto complessa e richiederebbe molta argomentazione per spiegarla in dettaglio. Volendo esporre in sintesi cosa implica, bisogna innanzitutto porre l’attenzione su ciò che si vuole ottenere e su ciò che si è disposti ad investire. Si intende che l’ambiente da riprodurre può essere più o meno vasto oppure, più o meno ricco di particolari; tutto questo comporta un tempo di lavoro e una raccolta di dati che dipende molto da ciò che si vuole realizzare. È possibile, ad esempio, focalizzare l’attenzione su dettagli definiti importanti affidando le restanti parti dell’ambiente ad effetti meno particolareggiati. Il lavoro è proseguito con la ricerca delle planimetrie, per avere le esatte misure, e con il rilevamento sul posto, per ottenere tutti quei dettagli utili alla ricostruzione ma non evidenziati sui documenti cartacei. È poi stata fatta una campagna fotografica per avere tutte le immagini necessarie ad ottenere, in seguito, le textures. Va precisato che non è necessario avere il bene da ricostruire nella sua completezza poiché nel fare la modellazione viene riprodotto tutto virtualmente, e quindi può essere ricreato anche ciò che non esiste. Per le textures, poi, è possibile ricavarle anche da fotografie delle poche parti esistenti o addirittura da immagini di archivio. Tornando alle nostre applicazioni, a questo punto, essendo stato raccolto tutto il materiale necessario, si è proceduto alla ricostruzione dell’ambiente tridimensionale. Con un primo software si è preparata la struttura che è stata, poi, rivestita con le textures ottenute dall’elaborazione delle fotografie precedentemente fatte.

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La ricostruzione di tale struttura rappresenta il momento più delicato e importante; è in questa fase, infatti, che si definiscono i livelli di dettaglio, che si possono aggiungere parti strutturali mancanti riproducendo quello che dovrebbe essere il restauro, oppure si può fare la ricostruzione completa del bene perduto.

Particolare della ricostruzione virtuale 3D della Chiesa dei SS. Vitale e

Agricola: lato altare

Ricostruzione virtuale 3D del Cortile di Pilato: lato Nord

Questo software di modellazione opera basandosi su figure geometriche complesse: questo significa che si è dovuto ricostruire tutta la struttura riconducendola a cerchi, a quadrati, a poligoni, a sfere ecc.. Ad esempio, le vele dei soffitti della Cappella e del portico del Cortile sono state ottenute tramite l’intersezione di cilindri opportunamente tagliati, oppure, altro esempio, i capitelli e i basamenti delle colonne del chiostro sono stati ottenuti, in parte, con figure geometriche tridimensionali, sono, cioè, stati usati dei cubi sovrapposti e tagliati con delle sfere o dei cilindri, mentre una parte del basamento è stata ottenuta con la rivoluzione di un poligono, opportunamente costruito, intorno all’asse della colonna stessa. Il secondo software usato ci ha permesso di realizzare la navigazione all’interno dell’ambiente opportunamente modellato in precedenza. In sintesi, il software di navigazione rielaborando tutta la geometria, individua il fascio visivo, così come farebbe l’occhio umano, e calcola per ogni movimento tutto il complesso delle variazioni: cambio prospettiva, luci, livello di dettaglio ecc.. Nel nostro caso, ad esempio, è stata inserita anche una colonna sonora che, definita come se venisse dall’interno della cappella, cresce o decresce di intensità quando ci si avvicina o ci si allontana per raggiungere il massimo livello di intensità quando si entra. Sono stati inoltre predisposti, mediante opportune definizioni, dei tasti che, se utilizzati, azionano l’apertura e la chiusura delle porte della Cappella così come, per dare maggiore realismo allo scenario, è stato introdotto l’effetto del cielo con le nuvole che si muovono. In conclusione, si può capire che molte sono le varianti che giocano un ruolo importante nella costruzione di un ambiente 3D e la scelta determina, ovviamente, il risultato che, per questo, va attentamente considerato e definito all’inizio del lavoro. Le immagini seguenti sono state estrapolate dallo scenario prodotto con il software di modellazione, non sono quindi fotografie ma immagini 3D, eppure, per la loro precisione, danno quasi la sensazione di essere delle fotografie, dimostrando, così, come la Realtà Virtuale possa avvicinarsi e, in un certo senso, superare la realtà. Esaminando le applicazioni risulta evidente che la Realtà Virtuale offre molte possibilità di intervento nel settore dei Beni Culturali, applicazioni che, viste in un’ottica di ricerca e di innovazione, possono anche rivoluzionare quella che è l’attuale concezione di

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restauro, di museo, di archivio ecc. e possono indurre una rilettura di vecchi documenti storici traendo da tutto ciò informazioni inimmaginabili altrimenti.

2.8 Progetto illuminotecnico e ricostruzione in Realtà Virtuale con rendering 3D della Chiesa dei SS. Vitale ed Agricola (Bologna)

(fonte G. Adorni)

La Realtà Virtuale abbinata alla navigazione con rendering 3D in real time ha permesso di avvicinare ed analizzare un problema molto sentito nell’ambiente museale e più in generale nel settore dei beni culturali. L’illuminazione rappresenta un problema da non sottovalutare in quanto le luci possono danneggiare le superfici e per questo motivo occorre fare attenzione al loro posizionamento e alla frequenza d’onda delle fonti luminose utilizzate. Con la Realtà Virtuale è possibile fare uno studio preventivo analizzando e provando il posizionamento e gli effetti delle fonti di luce prima della loro effettiva installazione. Con questo progetto illuminotecnico è stato analizzato l’interno della Chiesa dei SS. Vitale ed Agricola (Bologna). La chiesa, appartenete al romanico-longobardo del VI-VII secolo e ripristinata nel ‘500 e ‘800, è ben conservata e suggestiva. Si presenta al visitatore con un’atmosfera soft, data, perlopiù, dalla luce che filtra attraverso le finestre superiori diffondendosi poi, sulla muratura, materiale dominante dalla superficie poco rifinita. L’idea progettuale nasce proprio qui, dall’intento di non sconvolgere quest’armonia ma, al contrario, di supportarla e di riprodurla anche nella configurazione serale e notturna. L’edificio non è completamente esposto alla radiazione solare diretta, se non per le monofore superiori della navata centrale, il livello d’illuminazione medio è quindi molto basso e senza forti accenti che obbliga, entrando, a soffermarsi e ad abituare un po’ la vista. Sono state studiate due scenografie:

♦ Scenografia di base: visita turistica e funzione occasionale. È stato scelto un tono lieve e non invasivo con illuminamento medio di circa 25 lx con accenti vari fino a 50 lx sulle zone di maggior interesse, per esempio l’altare e le cappelle. Questa scelta determina un’importanza maggiore delle navate laterali, che divengono più accoglienti ed invitano l’osservatore a percorrerle e scoprire man mano i reperti interessanti come il crocifisso, patibolo di S. Agricola, i sarcofagi dei Santi, gli affreschi e lo strato musivo, risalente al tempio pagano dedicato ad Iside su cui fu eretta la chiesa.

♦ Seconda scenografia: cerimonia religiosa. In questo caso si richiede una media di 40 lx nella navata centrale, tale da permettere una facile lettura e garantire più attenzione alla scena lasciando le navate laterali in secondo piano. Si tratta di eventi occasionali della durata di poche ore, questo suggerisce l’uso di faretti alogeni, a supporto dei LED, per garantire l’illuminamento maggiore pur contenendo i costi.

A supporto delle analisi fatte in merito al posizionamento e alla natura delle fonti luminose sono stati studiati la planimetria e gli alzati della chiesa ed è stata fatta la

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ricostruzione virtuale 3D. Sul modello ottenuto sono state fatte tutte le prove necessarie di illuminazione valutando anche l’illuminance (lx) opportuno. Per completare il lavoro progettuale è stata realizzata la navigazione virtuale in real time con rendering 3D che ha permesso di sperimentare in modo virtuale l’effetto visivo delle scelte fatte. Le planimetrie sono state utilizzate, sia, al momento della ricostruzione virtuale, per la modellazione, sia per lo studio della luce solare, sia per la tipologia e il posizionamento delle fonti di illuminazione naturale.

Si è deciso che la temperatura colore nelle zone alte della navata centrale, adiacenti quindi l’ingresso della luce naturale, sia di 5000°K miscelato a 3200°K mentre nel resto dell’edificio sia solo 3200°K per garantire un’atmosfera più calda ed accogliente.

Ricostruzione virtuale 3D: vista della navata a 180° dall’altare

all’ingresso con studio delle fonti di illuminazione

Studio dell’illuminance sul modello virtuale 3D

Ricostruzione virtuale 3D: vista della navata verso le

monofore di facciata

Ricostruzione virtuale 3D: interno della

chiesa

Ricostruzione virtuale 3D: vista dal basso

Ricostruzione virtuale 3D: vista dall’alto

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2.9 Inquinanti atmosferici e la caratterizzazione fisica del particolato (M. Berico)

Le attività relative all’inquinamento atmosferico sono articolate in due principali approcci che si integrano e sostanziano vicendevolmente: lo sviluppo di modelli di dispersione e trasformazione chimica degli inquinanti atmosferici e la caratterizzazione fisica del particolato outdoor e indoor. Tali competenze hanno permesso di effettuare esperienze applicate allo studio degli effetti dell’inquinamento ambientale sui beni culturali. In particolare è stato realizzato un modello di deposizione del particolato outdoor, AERBOX (prodotto con giudizio “eccellente” panel 15e CIVR), che si caratterizza per la descrizione estremamente dettagliata della chimica e della fisica del particolato atmosferico, che è stato applicato allo studio delle deposizioni di materiale sulle aree monumentali, in particolare sulla città di Firenze. Nella stessa esperienza è stato determinato il campo di concentrazione degli inquinanti intorno agli edifici del Duomo (esposizione delle superfici), utilizzando un modello fluidodinamico in dominio a geometria complessa (MERCURE). È in fase avanzata lo sviluppo di un modello fisico per la valutazione del rateo di deposizione del particolato sulle superfici indoor. In particolare la validazione è effettuata tramite misure dello spettro dimensionale del particolato outdoor e indoor (permeabilità del contenitore) e con deposimetri, orizzontali e verticali indoor. In particolare vengono effettuate la determinazione dei metalli, del carbonio organico ed elementare e i relativi rapporti isotopici (assorbimento atomico AAS, analisi elementare CHNS-O, spettrometro isotopia massa IRMS). Presso la sezione PROT IDR esiste, inoltre, l’attività di catalogazione e acquisizione e trattamento immagini di opere d’arte: sono stati creati gli archivi multimediali dell’archivio fotografico di Benvenuto Supino, e della raccolta di manifesti di Massimo Cerulli.

2.10 L’accesso ai Siti Archeologici remoti (C. Moriconi)

L’accesso, l’esplorazione, la fruizione dei beni culturali del Paese, particolarmente i siti legati ad attività di tipo archeologico pongono in modo rilevante il problema di strumenti ad alto contenuto tecnologico in grado di operare in situ laddove l’accessibilità risulti limitata per motivi diversi (ostilità ambientale, necessità di proteggere l’equilibrio ambientale locale, intrinseca delicatezza o intrasportabilità del bene archeologico). Il problema è stato affrontato con un progetto approvato dal Ministero della ricerca nel 2002, ora giunto alla conclusione che ha sviluppato i presupposti tecnologici per la realizzazione di strumenti in grado di dare una risposta alle problematiche sopra enunciate.

Distribuzione del CO da traffico veicolare

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2.11 Il laboratorio Protocenter (S. Petronilli)

L’UDA-PMI di Bologna ha attivato fin dal 1998, un laboratorio denominato Protocenter, con l’obiettivo di svolgere attività di innovazione e trasferimento tecnologico alle PMI nell’ambito delle tecnologie CAD/CAM con particolare riferimento a quelle di prototipazione rapida e di ingegneria inversa. I settori di intervento sono quelli che hanno una grande importanza per il sistema paese, come quello meccanico, del design industriale, biomedicale, orafo e dei Beni Culturali. In particolare, in questo settore sono state messe a punto procedure innovative di applicazione di queste tecnologie relativamente ad opere monumentali e reperti, volte alla realizzazione di modelli virtuali tridimensionali e la riproduzione di copie, in scala reale o ridotta, mediante tecniche di prototipazione rapida. La realizzazione di modelli virtuali tridimensionali che il laboratorio è in grado di mettere a disposizione nell’ambito dei Beni Culturali offre i seguenti vantaggi:

♦ pianificare l’intervento di restauro al fine di valutarne in anticipo l’impatto consentendo al team di esperti, provenienti da discipline diverse, di ottimizzare le varie attività;

♦ acquisire in maniera obiettiva e non invasiva la morfologia di porzioni dell’opera al fine di monitorare nel tempo lo stato di degrado superficiale (esempio conci di gruppi monumentali, etc.);

♦ valorizzare il patrimonio culturale mediante gli strumenti dell’IT al fine di ottenere una maggiore potenzialità comunicativa ed una fruizione più completa da parte dell’utente legando il modello 3D alle informazioni multimediali di vario tipo;

♦ ricostruire, con il contributo dell’esperto, parti incomplete di opere d’arte mediante integrazione di tecniche di acquisizione 3D con la modellazione CAD

♦ realizzare una catalogazione incentrata sul modello 3D offrendo una descrizione dell’opera più esaustiva rispetto a quelli che sono i metodi di archiviazione usati attualmente.

L’integrazione, inoltre, dell’ingegneria inversa con la prototipazione rapida, ci consente di riprodurre delle copie perfettamente conformi all’originale per il raggiungimento di svariati scopi:

♦ musealizzare opere di particolare importanza che si trovano sottoposte alle azioni atmosferiche, attraverso la sostituzione con un copia in scala reale e con materiale uguale o simile all’originale (esempio statue in materiale lapideo, etc.);

♦ mettere a disposizione degli esperti per fini di studio, o dei Musei, per l’organizzazione di mostre, opere “uguali” all’originale (esempio tavolette in scrittura cuneiforme nel primo caso, o di opere in precario stato di conservazione nel secondo, etc.);

♦ porre a disposizione dei Musei delle copie in scala, conformi agli originali, da mettere in vendita all’interno degli Shop;

♦ consentire la fruizione di opere di particolare valore storico-artistico anche ai non vedenti.

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Per queste attività il laboratorio è dotato di un sistema di scansione a triangolazione laser ad alta risoluzione di tipo trasportabile per l’acquisizione di modelli che vanno da pochi centimetri fino ad alcuni metri. Inoltre, dispone di un software dedicato per la elaborazione dei dati acquisiti e la modellazione tridimensionale e di due macchine di prototipazione rapida per la costruzione del relativo modello fisico. Nel seguito sono sinteticamente indicate alcune delle attività svolte nel settore dei Beni Culturali dal laboratorio Protocenter:

♦ Progetto “Situla della Certosa” finalizzato alla realizzazione del modello tridimensionale e di un modello in scala 1:1 mediante tecnologia di prototipazione rapida dell’omonimo vaso etrusco custodito presso il Museo Archeologico di Bologna;

♦ riproduzione della “Protezione per testa di Cavallo”, custodita presso il Museo Archeologico di Pontecagnano, e messa a punto di una metodologia per la ricostruzione della sua copia omologa rinvenuta parzialmente distrutta;

♦ applicazione delle tecnologie di ingegneria inversa e prototipazione rapida di tavolette assiro-babilonesi sia per la realizzazione di un catalogo virtuale che per la riproduzione in scala mediante tecnologie di Rapid Tooling;

♦ realizzazione del modello tridimensionale di un elemento lapideo custodito presso il Cimitero Monumentale della Certosa e ricostruzione virtuale della geometria originale della stele ebraica da esso ottenuta e attualmente custodita presso il Museo Civico Medievale di Bologna;

♦ applicazione delle tecnologie di ingegneria inversa nel restauro virtuale di un bronzetto romano custodito presso il Museo di Zuglio (UD) al fine di fornire all’archeologo la possibilità di avere a disposizione diverse soluzioni geometriche per una migliore e corretta interpretazione storica del reperto;

♦ realizzazione dello studio morfologico di una tavola lignea del 1500 mediante tecnologie di ingegneria inversa al fine sia di verificare l’idoneità dei punti di sostegno, sia di quantificare le deformazioni e lo spessore della lamina d’oro in essa presente;

♦ applicazione dell’ingegneria inversa ai mosaici e messa a punto di una metodologia innovativa per definire il posizionamento spaziale delle tessere al fine di consentire il ripristino degli effetti cromatici originali esistenti prima del restauro;

♦ realizzazione in scala di una copia del Nettuno custodita presso l’Accademia di Belle Arti di Bologna mediante l’integrazione dell’ingegneria inversa e della prototipazione rapida con la tecnologia della microfusione a cera persa messa a punto presso la Fonderia Venturi Arte;

♦ riproduzione in scala mediante tecnologie di ingegneria inversa e di prototipazione rapida del gruppo monumentale “I partigiani di Porta Lame” dello scultore Luciano Minguzzi per il 60° Anniversario della battaglia di Porta Lame;

♦ applicazione dell’ingegneria inversa nel restauro virtuale di reperti ceramici del Museo della Ceramica di Faenza e messa a punto di una metodologia per la realizzazione del modello tridimensionale completo a partire dai frammenti del reperto stesso;

♦ nell’ambito del progetto “Museo Virtuale della Certosa”, svolto in collaborazione con il Comune di Bologna-Progetto Nuove Istituzioni Museali e

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il Cineca, riproduzione dei modelli tridimensionali della collezione etrusca della Certosa di Bologna costituita da steli, tombe strappate ed arredi funerari;

♦ riproduzione mediante tecnologie di ingegneria inversa e di prototipazione rapida di una copia in scala della scultura marmorea “Athena Lemnia” custodita presso il Museo Archeologico di Bologna al fine di consentire la realizzazione di copie in gesso di elevata qualità da mettere in vendita presso lo Shop del museo;

♦ realizzazione del modello tridimensionale del gruppo marmoreo della 1° Guerra Mondiale custodito presso il cimitero monumentale della Certosa di Bologna;

♦ realizzazione del modello tridimensionale della parte centrale del monumento “Ossario ai caduti partigiani” dello scultore Piero Bottoni e custodito presso la Certosa di Bologna;

♦ realizzazione dei modelli tridimensionali delle tombe monumentali del Chiostro terzo della Certosa di Bologna

♦ svolgimento di seminari tematici e tesi di laurea sulle tecnologie CAD/CAM applicate ai Beni Culturali presso l’Accademia di Belle Arti di Bologna e le Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna e Forlì.

♦ svolgimento di un caso di studio in collaborazione con l’Accademia di Belle Arti di Bologna per la realizzazione di una copia in scala della scultura bronzea denominata “Angelo”, opera del Direttore dell’Accademia di Bologna Mauro Mazzali, allo scopo di dimostrare l’applicabilità delle tecnologie CAD/CAM nella commercializzazione di copie di opere d’arte di alto contenuto artistico.

2.12 Monitoraggio e analisi di dati microclimatici (M. Citterio)

L’attività è essenziale per la caratterizzazione delle condizioni di conservazione dei beni, per l’individuazione delle possibili cause di degrado e del conseguente indice di rischio. L’attività viene svolta con l’impiego di sistemi di acquisizione fissi (FLUKE, BABUC) e portatili (THERMOS DATA), con possibilità di controllo da remoto. Mediante i citati sistemi è possibile acquisire le principali grandezze microclimatiche sia interne che esterne all’ambiente di conservazione:

Grandezza Interno Esterno Temperatura dell’aria X X Temperatura superficiale X X Umidità Relativa X X Radiazione solare X Direzione e velocità del vento X Pioggia X Velocità dell’aria (filo caldo) X X Velocità dell’aria (ultrasuoni) X Illuminamento X UV X Inquinanti (CO2) X X

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I dati acquisiti vengono archiviati in databases ed analizzati secondo le procedure individuate dalla norma UNI 10969 al fine dell’individuazione dell’indice di rischio di conservazione tipico per ciascuna delle grandezze individuate:

♦ Termico ♦ Igrometrico ♦ Termo-igrometrico superficiale ♦ Da radiazioni luminose e UV ♦ Da presenza di inquinanti.

I dati acquisiti ed analizzati vengono inoltre impiegati nello svolgimento della attività di simulazione ed ausilio alla progettazione.

2.13 Simulazione termodinamica e supporto alla progettazione di interventi di recupero

(M. Citterio)

L’attività in oggetto è orientata alla simulazione termodinamica e al supporto alla progettazione di interventi di recupero di edifici storico – museali e di realizzazione di strutture di protezione di siti archeologici (coperture) L’impiego dei modelli di simulazione dinamica (TRNSYS e COMIS) consente di calcolare su base oraria le principali grandezze microlimatiche che si determinino all’interno di un ambiente confinato, una volta che siano noti:

♦ il clima esterno, ♦ le caratteristiche termo-fisiche delle pareti e degli elementi trasparenti che

delimitano lo spazio di conservazione, ♦ le condizioni d’uso dell’ambiente (presenza

di persone, accensione di impianti etc.). L’attività viene svolta in ausilio dei progettisti al fine di prevedere i possibili scenari delle condizione di conservazione che si determinano in conseguenza di un intervento di recupero edilizio o della creazione di una struttura nuova. Alcuni esempi di attività svolte riguardano: Monitoraggio, analisi dei dati e modelli di simulazione dei seguenti musei:

♦ Capodimenote (NA) ♦ Villa Giulia (RM) ♦ Civico (Viterbo) ♦ Villa Chigi (Ariccia)

Progetto Museo Aperto (in collaborazione con Istituto

Centrale per il Restauro) Monitoraggio ed analisi dei dati dei siti: Villa Arianna (Castellammare di Stabia) Villa del Casale (Piazza Armerina) Villa Romana (Corfinio)

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Villa Romana (Varignano) Sito Miceneo (Vivara – NA) Consulenza alla progettazione e realizzazione di coperture di siti archeologici L’impiego dei modelli di simulazione consente di individuare la configurazione ottimale della struttura del manto di tenuta e della disposizione delle aperture di ventilazione, al fine di ottenere le migliori condizioni microclimatiche possibili e limitare il rischio di formazione di condensa

2.14 Indagini diagnostiche: microscopia ottica, elettronica e microanalisi applicata ai beni culturali

(S.Bruni)

L’applicazione della microscopia ottica ed elettronica come diagnostica artistica nel campo dei Beni Culturali ha fornito un contributo scientifico di estremo interesse. Infatti, nell’ambito di progetti di ricerca sia nazionali che europei (GIANO), essa è stata applicata per indagini diagnostiche finalizzate sia al restauro (individuazione di tecniche artistiche, analisi della componente pittorica, analisi di materiale artistico di varia natura, ecc) sia alla conservazione di opere di notevole prestigio storico-artistico. L’utilizzo di questi strumenti ha permesso, infatti, l’evidenziazione di particolari non facilmente rilevabili ad occhio nudo, fornendo, quindi, informazioni di notevole utilità durante i processi di restauro delle opere d’arte. La diagnostica artistica si basa, principalmente, su due tipi di tecniche analitiche: a) analisi non invasive, che utilizzano metodi di indagine che non richiedono alcun prelievo di campioni; b) analisi invasive, che comportano il campionamento di frammenti di dimensioni piccolissime, che spesso coincidono con quelle che si staccano o si sollevano naturalmente per i processi di degradazione in atto in un’opera.

La microscopia ottica, la microscopia elettronica a scansione e la microanalisi elettronica si collocano tra le tecniche diagnostiche di tipo invasivo.

♦ Microscopia ottica - L’analisi al microscopio ottico di un campione fornisce un’importante serie di informazioni riguardanti sia la tecnica esecutiva che lo stato di conservazione. Le opere d’arte sono costituite, generalmente, da una struttura a strati sovrapposti dei quali solo alcuni, la superficie esterna, sono

Realizzazione della copertura del sito di Villa Arianna

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visibili ad occhio nudo; gli stessi interventi di restauro hanno una localizzazione a strati. Colore, forma e posizione dei materiali nel contesto strutturale sono gli elementi analitici utilizzati. È perciò notevolissimo il contributo che l’analisi al microscopio di una sezione di un frammento, prelevato da un’opera, fornisce per la conoscenza di questa.

♦ Microscopia elettronica a scansione e microanalisi elettronica - Tali tipi di analisi hanno lo scopo specifico di approfondire le conoscenze sulla costituzione e sull'intima struttura dei materiali. Il microscopio elettronico a scansione permette, infatti, di osservare la superficie di oggetti solidi con grande risoluzione nei dettagli ed a ingrandimenti elevati. La microsonda elettronica è, invece, una tecnica di microanalisi elementale dei materiali, non distruttiva per il campione. Dall’analisi elementale si risale al composto, oppure si possono mettere in evidenza particolari relativi alla tecnica pittorica o fenomeni di alterazione del materiale o di degrado dell’opera d’arte. È possibile, quindi, trovare nell’ambito di qualche millimetro o in spessori anche assai minori di un campione artistico, una molteplicità di materiali differenti ognuno con un proprio ruolo positivo o negativo, intenzionale o indotto, nel contesto generale dell’opera.

Sia le tecniche di microscopia ottica che elettronica a scansione e microanalisi sono state applicate allo studio di opere di varia tipologia e diverso materiale. È da sottolineare l’analisi dei materiali costitutivi e della tecnica di esecuzione eseguita durante il restauro della tavola lignea di Giorgio Vasari,: “Cristo in casa di Marta e Maria”, conservata attualmente presso la Pinacoteca di Bologna; l’analisi delle vetrate di Duccio da Boninsegna, conservate presso il Duomo di Siena e le vetrate di Cabrini presso San Petronio a Bologna, che hanno messo in evidenza fenomeni di deterioramento e alterazione del vetro, che difficilmente potevano essere rilevati. L'analisi stratigrafica di campioni eseguita sulle opere di Ubaldo e Gaetano Gandolfi, sec. XVI°, due illustri artisti della scuola bolognese dei Carracci. La caratterizzazione delle essenze di sculture lignee del XII° secolo. Tale ricerca è stata oggetto di studio per una tesi di specializzazione in Archeometria, svolta nell'ambito di una collaborazione ENEA con il Departement des Archomateriaux de l'Universitè Michel de Montaigne, Bodeaux, Francia. Tale collaborazione, tuttora in corso, ha creato le basi per ulteriori programmi di ricerca relativi applicazione della microscopia sui Beni Culturali.

L'analisi stratigrafica di campioni eseguita sulle opere di Ubaldo e Gaetano Gandolfi, sec. XVI°, due illustri artisti della scuola bolognese dei Carracci. L'analisi dei materiali e lo studio delle tecniche fotografiche eseguite sul fondo fotografico di Igino Benvenuto Supino, presso l'Archivio fotografico dell'Università di Bologna; tali indagini, fino ad ora mai applicate su questo tipo di materiali (pellicole fotografiche), hanno permesso di individuare tecniche fotografiche di pellicole storiche, difficilmente definibili ad occhio nudo. Tali tecniche diagnostiche sono state anche oggetto sia di tesi di laurea che, di seminari, presso L’Università di

1 7

2

3

Punti di prelievo dei campioni analizzati

65

Bologna, Facoltà di Conservazione dei Beni Culturali, a Ravenna, permettendo la formazione e la preparazione di tecnici ed operatori del settore del restauro e della conservazione delle opere d’arte. Qui di seguito sono mostrati alcuni dei risultati relativi alle indagini diagnostiche, utilizzate per identificare la tecnica di esecuzione pittorica dell'artista, Giovanni da Modena. Le analisi sono state svolte sulle opere nelle Cappelle di S.Giorgio o dei dieci di Balia e Bolognini (sec.XV) della Basilica di San Petronio, Bologna.

Microscopio ottico (MO)

Microscopio elettronico a scansione (SEM)

Microanalisi elettronica (EDS):

EDS n.1: Elevata concentrazione di zolfo e di mercurio. Il pigmento identificato è il cinabro (o vermiglione).

EDS n.2: Elementi presenti: - zolfo e calcio (intonaco); - carbonio e ossigeno (colla di origine animale).

Foto. n.1: MO 30x. Dall'alto verso il basso si notano due differenti strati:

1) strato pittorico (cinabro); 2) supporto (gesso).

Foto. n.2: SEM. L’immagine è monocromatica, in scala di grigio, quindi è consigliabile un’osservazione comparata con le immagini al MO. Dall'alto verso il basso si notano due strati:

1) strato pittorico (cinabro); 2) supporto (gesso).

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Conclusioni I risultati delle indagini eseguite al microscopio ottico, elettronico a scansione e microanalisi hanno messo in evidenza un importante aspetto della tecnica pittorica utilizzata dall'artista, Giovanni da Modena, attivo nel XV sec. Si ritiene, infatti, che le opere analizzate siano state realizzate anche a secco e non interamente a buon fresco, come da secoli considerate, in relazione alla presenza di uno spesso strato di colla animale, riscontrato puntualmente in ogni campione esaminato ed alla facilità di distacco dello strato pittorico. Queste caratteristiche sono, infatti, difficilmente presenti nella tecnica canonica dell'affresco.

2.15 Sistemi di monitoraggio dei Beni Culturali in aree soggette a dissesto idrogeologico

(G. Delmonaco, L. Falconi, C. Margottini, C. Puglisi)

Molti fenomeni franosi sono attualmente monitorati con l’ausilio di strumentazione dedicata al rilevamento di dati utili allo studio e alla sorveglianza dei loro movimenti. I dati rilevati permettono di definire in dettaglio le tendenze evolutive dei processi franosi, consentendo l'individuazione delle soluzioni più adeguate per prevenire disastri e realizzare interventi di mitigazione. Le tecnologie sviluppate per il settore civile si confrontano con un fattore condizionante in più nel campo dei BB. CC.: la necessità di individuare soluzioni a minor invasività possibile. I sistemi di monitoraggio, infatti, possono richiedere di essere fisicamente impattanti con il bene da preservare e determinare forme molteplici di degrado del bene stesso, temporanee o, nel peggiore dei casi, definitive. Spesso, l'utilizzazione di comuni strumenti di misura e monitoraggio, quali estensimetri superficiali, a filo o a braccio, possono alterare la percezione visiva del bene monitorato, arrecando un danno alla fruizione del bene stesso.

Rappresentazione schematica di diversi tipologie di estensimetro superficiali

La ricerca nel settore dei sistemi di monitoraggio di siti archeologici, centri storici e beni monumentali soggetti a dissesto idrogeologico è orientata verso l'individuazione di soluzioni che evitino possibili alterazioni fisiche del bene oltre che tutelarne la fruibilità

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turistica. è necessario lo sviluppo di tecnologie avanzate, principalmente afferenti al campo delle onde elettromagnetiche, che permettano di monitorare movimenti relativi occorrenti su beni o nel loro intorno, senza lederne l'integrità fisica o essere percepiti dal visitatore. ENEA ha condotto numerose ricerche nel campo, in collaborazione con partner all'avanguardia nel settore (ENEL Hydro, TRE, …), mettendo a punto procedure e ottenendo risultati altamente apprezzati dagli attori della salvaguardia dei BB. CC. Alcune delle applicazioni sviluppate sono, ad esempio:

♦ le tecnologie dell'interferometria, sia satellitare che terrestre, dei pemanent scatterers e del laser scanner nel monitoraggio della rupe di Civita di Bagnoregio e dell'insediamento Inca di Machu Picchu;

♦ gli strumenti estensimetrici installati nel sottosuolo lungo i versanti dell'area del centro storico di Craco e del sito archeologico di Varano presso Castellammare di Stabbia.

2.16 Consolidamento del dissesto idrogeologico di siti archeologici e centri storici di elevato pregio con sistemi a basso impatto ambientale

(G. Delmonaco, L. Falconi, C. Margottini, C. Puglisi)

Il consolidamento dei centri abitati instabili ha da sempre privilegiato la risoluzione dei problemi di risanamento del dissesto idrogeologico, rispetto alle necessità di inserimento paesaggistico delle opere che si andavano realizzando. Tale politica di intervento sul territorio ha avuto la maggiore espansione negli anni ‘60-’70, anche per la limitata coscienza ambientale sia dei tecnici incaricati della progettazione (come pure della popolazione), sia dei funzionari dell’epoca incaricati di approvare e gestire l’esecuzione degli interventi. Con il passare degli anni e l’acquisizione di una sempre maggiore sensibilità alle problematiche ambientali, anche la conservazione del territorio e la difesa del suolo hanno cominciato a ripensare forme e metodi di intervento, nell’ottica di risolvere i problemi di dissesto, salvaguardando però i caratteri estetico-paesaggistici dell’area. Questo approccio non ha comunque avuto lo sviluppo desiderato: la necessità di coniugare la risoluzione dei problemi con la disponibilità finanziarie, come pure la necessità di formare, sin dall’Università, tecnici in grado di guardare i fenomeni franosi dalla parte dell’ambiente, hanno impedito una larga generalizzazione di tali principi. Questo stato di cose ha influito negativamente sulle pratiche di salvaguardia dei BB. CC. dai fenomeni di dissesto idrogeologico. In molti casi, infatti, aree di notevole pregio sono state fortemente penalizzate, se non deturpate, dagli interventi mirati alla difesa dei beni culturali presenti. I casi del sito archeologico della collina di Varano e del centro storico di Craco sono esemplificativi di questa problematica

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La valutazione dell'impatto paesaggistico costituisce uno strumento a disposizione degli operatori della salvaguardia dei BB. CC. che tenta di applicare le procedure sviluppate nell'ambito dell'impatto ambientale, ad un campo in cui è necessario fare riferimento a canoni specifici. È necessario sviluppare attività di ricerca nel campo, individuando procedure per la selezione deller soluzioni possibili che tutelino, se non addirittura valorizzino i beni soggetti ad interventi di sistemazione dei fenomeni di dissesto idrogeologico. L'applicazione di interventi a basso impatto costituisce di per sé un esempio a disposizione degli operatori del settore. La realizzazione di Linee Guida, banche dati e strumenti di supporto alle decisioni costituisce un ambito di ricerca mirato a fornire un ulteriore contributo all'attività del Ministero dei BB. CC., dell'ICR e delle Soprintendenze ai BB. CC.

69

3 I PROGETTI E GLI INTERVENTI

In questo capitolo sono brevemente descritti esempi di attività e progetti svolti dall’ENEA nell’ambito della tematica della salvaguardia, valorizzazione e fruizione di beni culturali. Le suddette attività coprono uno spettro molto vasto di discipline e, utilizzando metodologie e strumenti tecnologici avanzati, forniscono un quadro degli ambiti operativi nei quali l’Ente ha fattivamente operato sinergicamente con la Pubblica Amministrazione, Enti Locali, Istituzioni Museali e privati. Nella tabella seguente viene fornita una matrice di correlazione tra tecnologie/metodologie ed ambiti applicativi che può consentire una chiave di accesso efficace per la consultazione diretta dei contenuti dei progetti.

Tecnologie / Metodologie Ambiti Applicativi

Analisi elementale ♦ Progetto CULTURE 2000 ♦ Progetto SIDART

Analisi delle superfici ♦ Progetto CULTURE 2000 ♦ Progetto SIDART

Analisi microbiologiche

♦ Progetto CULTURE 2000 ♦ Utilizzo di radiazioni ionizzanti per la bonifica di materiale

bibiografico-documentale ♦ Progetto SCRIGNO

Analisi climatiche ♦ Progetto CICLOPE ♦ Progetto SIDART

Analisi per attivazione neutronica ♦ NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni Apprendimento automatico ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali”

Archiviazione multimediale ♦ Progetto SIGEG ♦ Sistema Informativo della catalogazione della Regione Sicilia

Assorbimento atomico ♦ NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni

Caratterizzazione sismica su tavola vibrante

♦ Progetto RESIS ♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA

Case-based reasoning ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali”

Digitalizzazione ♦ Progetto SIGEC ♦ Sistema Informativo della catalogazione della Regione Sicilia ♦ Progetto MOSAICO

Documentazione dei beni culturali

♦ Progetto SIGEC ♦ Progetto NEREA ♦ Progetto “Un viaggio nell'Italia della Scienza”

Colorimetria ♦ Diagnostica per immagini

Diffrazione x ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Endoscopia

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

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segue Tecnologie / Metodologie Ambiti Applicativi

Formazione blended-learning ♦ Progetto for-CULT ♦ Progetto e-SIGEC

Filtraggio di informazione ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali”

Fluorescenza x ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Gammagrafia ♦ NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni

Georadar

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Information retrieval ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” ♦ Progetto COVAX

Invecchiamento e durabilità in camera climatica

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto RESIS ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Interferometria ♦ MATER ♦ INTERFRASI

Irraggiamento Gamma ♦ Utilizzo di radiazioni ionizzanti per la bonifica di materiale bibiografico-documentale

Laser-scan

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Linguistica computazionale ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” Logica fuzzy ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” Microscopia elettronica a scansione con microanalisi x ♦ Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro

Microscopia ottica ♦ Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro Modellazione utente ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” Modelli di deposizione di inquinanti

♦ Progetto ISHTAR – SW MODA

Modelli di dispersione degli inquinanti atmosferici

♦ Progetto ISHTAR – SW MODA

Monitoraggio del patrimonio edilizio

♦ Aerofotogrammetria per aggiornamenti catastali

Monitoraggio micro- e macro-climatico

♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Monitoraggio strutturale

♦ Progetto TREMA ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Ontologia ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” Osservazione del territorio ♦ Aerofotogrammetria per aggiornamenti catastali

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segue Tecnologie / Metodologie Ambiti Applicativi

Protezione sismica e valutazione integrata dei rischi naturali

♦ Progetto SABRINA ♦ Aggregato progettuale PSICHE ♦ Aggregato progettuale P9AX

Radar ♦ MATER

Radar satellitare ♦ Monitoraggio dell’assetto statico strutturale dei beni culturali con tecniche satellitari a nullo impatto ambientale

Radioscopia ♦ Progetto “Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione”

Realtà virtuale ♦ Gruppo di lavoro”IA nei BC” ♦ TRIDENT

Reti neurali ♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali”

Ricostruzione di immagini 2D e 3D

♦ Gruppo di lavoro ”Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” ♦ TRIDENT ♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Progetto TECSIS ♦ Progetto SIDART

Riflettografia I.R. ♦ Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione

Rivestimenti a film sottile su vetro ♦ Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione ♦ Protezione dei beni culturali ♦ Visione ottimizzata delle opere d’arte

Robotica ♦ Progetto TECSIS

Sistemi Informativi Territoriali

♦ SITAC ♦ Progetto RESIS ♦ MATER ♦ VIP

Spettrometria massa ♦ Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro Spettrometria x ♦ Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro Spettrofotometria ♦ Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione

Termografia

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto RESIS ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Trattamento digitale delle immagini

♦ NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni

Ultrasuoni

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Progetto RESIS ♦ Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la

Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

Valutazione della sicurezza e criteri di verifica

♦ Progetto CAMPEC WP2 ♦ Progetto TREMA ♦ Progetto NEREA

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3.1 Il Progetto SIGEC (B.Calosso, A. Di Lorenzo, C. Marinucci)

Titolo Progetto SIGEC Obiettivo Progettazione del Sistema Informativo Generale del Catalogo

Nazionale

Destinatari MiBAC – Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione

Tecnologie Nell’ambito della realizzazione del sistema SIGEC sono state organicamente integrate: componenti alfanumeriche, cartografiche e multimediali, sfruttando le possibilità di Internet per una fruizione modulata sulle molteplici tipologie di utenza.

Metodologie Il sistema SIGEC garantisce il costante allineamento tra le schede prodotte e le relative normative di catalogazione emesse dall’ICCD, che costituiscono lo standard nazionale per la catalogazione del patrimonio culturale nazionale.

Indicatori di successo

Oltre due milioni di beni culturali catalogati e disponibili alla fruizione su Internet differenziata in funzione delle tipologie di utenza e della riservatezza sui dati trattati.

Il SIstema GEnerale del Catalogo - SIGEC, già dalle fasi iniziali del suo percorso di sviluppo e di diffusione, ha avuto un grande impatto sulle modalità di attuazione del processo di catalogazione in ambito nazionale. È, infatti, con la realizzazione del SIGEC che si concretizza per la prima volta la completa integrazione del corpus normativo prodotto dall’Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione – ICCD, per la catalogazione del patrimonio dei beni culturali, con un sistema informativo multilivello distribuito in ambito nazionale. Il SIGEC è stato realizzato dall’ICCD - organo del Ministero per i Beni e le Attività Culturali (MBAC) - con la consulenza dell’ENEA in tutte le diverse fasi della progettazione: dal progetto di massima iniziale, all’esple-tamento delle procedure di aggiudicazione per la realizza-zione del sistema, alle attività scientifiche per lo sviluppo di due dei quattro sottosistemi che compongono il sistema, per arrivare fino alla sua attuale diffusione e valorizzazione. (Fig. 1) La realizzazione e la diffusione del SIGEC hanno consentito di conseguire importanti obiettivi quantitativamente misurabili per il sistema Paese, nell’ambito della catalogazione dei beni culturali nazionali:

Figura 1 – I quattro sottosistemi di SIGEC

ALFANUMERICOALFANUMERICO

MULTIMEDIALEMULTIMEDIALE CARTOGRAFICOCARTOGRAFICO

UTENTEUTENTE

SIGECSIGECSIGEC

• Normative• Controlli • Flussi• Relazioni tra Beni

•Validazione

• EntitàMultimediali

• Metadati• Qualità• Watermarking• Ricerca VIR

• Cartografia• Georeferenzazione• Metadati• Geo-vocabolari

• Fruizione integrata dei Beni

. Metadati• Analisi

Multidimensionale• Cooperazione tra sistemi

ALFANUMERICOALFANUMERICO

MULTIMEDIALEMULTIMEDIALE CARTOGRAFICOCARTOGRAFICO

UTENTEUTENTE

SIGECSIGECSIGEC

ALFANUMERICOALFANUMERICO

MULTIMEDIALEMULTIMEDIALE CARTOGRAFICOCARTOGRAFICO

UTENTEUTENTE

SIGECSIGECSIGEC

• Normative• Controlli • Flussi• Relazioni tra Beni

•Validazione

• EntitàMultimediali

• Metadati• Qualità• Watermarking• Ricerca VIR

• Cartografia• Georeferenzazione• Metadati• Geo-vocabolari

• Fruizione integrata dei Beni

. Metadati• Analisi

Multidimensionale• Cooperazione tra sistemi

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♦ La Pubblica Amministrazione è stata dotata di tecnologie innovative, innalzando il livello della catalogazione, sia da un punto di vista qualitativo che quantitativo (Fig. 2);

♦ È stata resa possibile la piena integrazione dei sistemi già operanti nell’ambito della catalogazione dei beni culturali - Regioni, Enti Locali e Ecclesiastici, Università ed Enti di Ricerca - garantendo la piena interoperabilità, sia a livello di strumenti di produzione e di elaborazione di dati, sia per quanto riguarda la loro fruizione attraverso Internet;

♦ Sono state garantite prospettive di evoluzione e di sviluppo del sistema SIGEC, sia grazie alla completa armonizzazione delle componenti informative che descrivono il bene culturale, sia grazie all’utilizzo di tecnologie avanzate che ne consentono la piena condivisione e fruizione tra i diversi sistemi che compongono il network informativo nazionale.

3.2 Il Progetto e-SIGEC (B.Calosso, A. Di Lorenzo, C. Marinucci)

Titolo Progetto e-SIGEC

Obiettivo Formazione blended-learning sul Sistema SIGEC

Destinatari MiBAC – Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione; Università

Tecnologie Piattaforma Learning Management System - ENEA

Metodologie Linee guida CNIPA

Indicatori di successo

Numero di Atenei che adotteranno i moduli e li inseriranno in corsi di laurea, di perfezionamento e master.

Lo sviluppo del progetto e-SIGEC trova la sua motivazione principale nell’esigenza di garantire una formazione di qualità avanzata ed uniforme, nell’ambito dell’intero territorio nazionale, per tutti gli operatori che utilizzano il sistema informativo SIGEC come

Data Entry

Strumenti per la Catalogazione3° Livello3° Livello

Controlli Formali

Data Base Locale

Sistemi per le Soprintendenze2° Livello2° Livello

NormalizzazioneVerifica Dati Gestione Invii

Data Base Centrale

Sistema Centrale ICCD1° Livello1° Livello

Validazione Dati

Gestione Normative Vocabolari

Normalizzazione Flusso Informativo

Unità autonomedi

CatalogazioneSoprintendenzeICDDFormato di Trasferimento

Data Entry

Strumenti per la Catalogazione3° Livello3° Livello

Controlli FormaliData Entry

Strumenti per la Catalogazione3° Livello3° Livello

Controlli Formali

Data Base Locale

Sistemi per le Soprintendenze2° Livello2° Livello

NormalizzazioneVerifica Dati Gestione Invii

Data Base Locale

Sistemi per le Soprintendenze2° Livello2° Livello

NormalizzazioneVerifica Dati Gestione Invii

Data Base Centrale

Sistema Centrale ICCD1° Livello1° Livello

Validazione Dati

Gestione Normative Vocabolari

Normalizzazione Flusso Informativo

Data Base Centrale

Sistema Centrale ICCD1° Livello1° Livello

Validazione Dati

Gestione Normative Vocabolari

Normalizzazione Flusso Informativo

Unità autonomedi

Catalogazione

Unità autonomedi

CatalogazioneSoprintendenzeSoprintendenzeICDDICDDFormato di Trasferimento

Figura 2 – Il processo di catalogazione informatizzata

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strumento nelle attività di catalogazione del patrimonio culturale italiano. Un’esigenza forte, connessa alla necessità di creare una vera e propria cultura della catalogazione, ha fatto sì che il progetto e-SIGEC si trasformasse in un’operazione culturale. È stato quindi sviluppato un articolato progetto formativo, che prevede:

♦ Il coinvolgimento dell’Università e del mondo della ricerca; ♦ Il coinvolgimento degli enti museali e delle regioni; ♦ L’adozione di metodologie e strumenti innovativi per l’apprendimento

collaborativo blended-learning (Fig. 1), basati sul ricorso alle tecnologie di rete e sulla comunicazione mediata da Tutor on line;

Figura 1 Struttura blended-learning del percorso e-SIGEC

♦ La creazione di una vera e propria Learning Community sulla catalogazione,

fulcro di una serie di attività orientate alla sensibilizzazione sulle problematiche inerenti il settore.

Gli obiettivi del progetto e-SIGEC si possono riassumere nei seguenti punti:

♦ Lo sviluppo di competenze specialistiche per l’utilizzo del sistema SIGEC; ♦ Il miglioramento della qualità delle attività di catalogazione; ♦ Il coordinamento tra le diverse competenze presenti sul territorio nazionale

inerenti Le operazioni di catalogazione del patrimonio culturale; ♦ La definizione di una metodologia condivisa per le attività di formazione e per

la didattica.

Durante l’anno accademico 2004/2005 e 2005/2006, il corso e-SIGEC è stato fruito dai partecipanti al laboratorio di “Informatica applicata ai beni culturali”, rivolto agli studenti di Archeologia e Storia dell’Arte, iscritti all’Università degli studi di Bari. I partecipanti hanno completato con successo il corso nel tempo prestabilito di tre settimane, ottenendo così crediti formativi. La prima edizione del laboratorio ha ottenuto buoni risultati, raccolti mediante il questionario di Customer Satisfaction con il quale è stato possibile valutare il grado di soddisfazione e di risposta alle esigenze dei partecipanti. L’efficacia del corso così monitorata è stata tale da ripetere l’esperienza anche nell’anno accademico successivo. Gli studenti iscritti hanno fruito delle lezioni on-line collegandosi al Learning Management System da ENEA C@mpus (www.campus.ENEA.it), mediante il quale

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hanno anche partecipato al Forum tematico specifico su i contenuti del corso e-SIGEC. I partecipanti avevano, perciò, la possibilità di incontrarsi nel Forum on-line tra loro e con il Tutor (ENEA), il quale si rendeva per rispondere ad eventuali chiarimenti e per stimolare la discussione sulle tematiche affrontate. Il laboratorio, inoltre, includeva anche una serie di lezioni in presenza d’introduzione alla catalogazione, al sistema informativo per la catalogazione SIGEC ed all’utilizzo dello strumento multimediale per la fruizione dei contenuti on-line, tenute da esperti ICCD e dal tutor e-SIGEC. Il corso e-SIGEC è, inoltre, parte integrante del Master universitario di I livello in “Catalogazione Informatica di Beni Culturali” promosso dall’Università di Trieste. Il master, con durata annuale, prevede lezioni frontali, on line, esercitazioni e interazioni sul forum virtuale guidate dal Tutor (ENEA). L’effettiva applicazione dei contenuti avverrà durante il periodo di tirocinio, da effettuarsi presso le strutture aderenti al Sistema Museale dell’Ateneo di Trieste e presso le istituzioni operanti sul territorio, compresi biblioteche e archivi. Analogamente, presso la Facoltà di Scienze e Tecnologie dell’università degli Studi di Camerino il corso è stato erogato nell’ambito de laboratorio di informatica applicata alla catalogazione dei Beni Culturali, incentrato sulla la metodologia e gli strumenti didattici del corso e-SIGEC. I partecipanti al laboratorio svolgeranno, inoltre, uno tirocinio presso alcune istituzioni museali e territoriali che si occupano di conservazione del patrimonio culturale. Nell’ambito della formazione continua, per il personale già esperto in catalogazione, finalizzata all’aggiornamento professionale sul sistema informatizzato SIGEC, il corso on line e-SIGEC è stato fruito da un gruppo di rappresentanti delle Soprintendenze di diverse regioni italiane.

3.3 Il Sistema Informativo della catalogazione della Regione Siciliana

(A. Di Lorenzo)

Titolo Sistema Informativo della catalogazione della Regione Sicilia Obiettivo Progettazione di massima e consulenza per la realizzazione del

Sistema Informativo Generale del Catalogo della Regione Sicilia Destinatari Regione Sicilia – Centro Regionale per il Catalogo e la

Documentazione (CRICD) Tecnologie Un unico sistema integrato consente la fruizione mediante

internet dell’intero patrimonio culturale della Regione Siciliana, l’inserimento e l’aggiornamento dei dati catalografici multimediali prodotti nelle 75 sedi del sistema.

Metodologie Il sistema garantisce il costante allineamento tra le schede prodotte e le relative normative di catalogazione nazionali e quelle regionali emesse dal CRICD.

Indicatori di successo

Settantacinque sedi istituzionali collegate nel sistema. Oltre mezzo milione di beni culturali catalogati e disponibili alla fruizione su Internet differenziata in funzione delle differenti tipologie di utenza e della riservatezza sui dati trattati.

L’ENEA ha realizzato il progetto di massima del Sistema Informativo della catalogazione della Regione Sicilia con l’obiettivo di progettare un sistema in grado di inserirsi

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armonicamente e consentire lo scambio delle informazioni e la fruibilità delle banche di dati presenti nell’ambito delle amministrazioni, indipendentemente dalla loro collocazione fisica, nel rispetto della riservatezza delle informazioni e con la massima attenzione alla sicurezza logica e fisica dei dati. Il sistema si configura pertanto come un sistema geograficamente distribuito, flessibile e modulare che utilizza un’architettura flessibile, sicura ed affidabile, che consente di integrare strumenti di programmazione avanzati, al fine di aumentare sia il livello d’interattività tra le strutture organizzative, sia le funzionalità d’accesso e di fruizione delle informazioni, da parte delle categorie d’utenza interessate. Nel sistema, che si interfaccia con il sistema informativo nazionale, sono organicamente integrate le seguenti realtà istituzionali distribuite geograficamente nell’ambito del territorio regionale:

♦ 1 sede dell’Assessorato; ♦ 3 sedi di Centri Regionali; ♦ 18 sedi di Soprintendenze; ♦ 17 sedi di Zone Archeologiche; ♦ 11 sedi di Musei; ♦ 2 sedi di Gallerie Regionali; ♦ 10 sedi di Biblioteche Regionali; ♦ 10 sedi di Biblioteche Comunali; ♦ 1 sede di Parco Archeologico e Paesaggistico; ♦ 1 sede del Nucleo Tutela Patrimonio Culturale; ♦ 1 sede del Soprintendenza del Mare.

3.4 Il Progetto for-CULT (B.Calosso, A. Di Lorenzo, C. Marinucci)

Titolo Progetto for-CULT

Obiettivo Creazione di percorsi e-learning ad hoc per la divulgazione delle pratiche catalografiche informatizzate e delle norme per la catalogazione

Destinatari Pubblica Amministrazione/ Università / Enti di Ricerca / Musei

Tecnologie Piattaforma Learning Management System - ENEA

Metodologie Linee guida CNIPA

Indicatori di successo

Istituzioni coinvolte e numero di corsi erogati.

FOR-CULT costituisce un progetto formativo organico e modulare che si concretizza nella creazione di percorsi e-learning custumerizzati, specifici per la divulgazione sistematica delle pratiche catalografiche informatizzate. Ogni percorso formativo FOR-CULT è pensato per essere di volta in volta adattato ai fabbisogni di un target di utenza con specifiche esigenze formative. Ogni utenza, infatti, potrà costruirsi il piano formativo più coerente con il settore culturale specifico in cui opera. Questa customerizzazione è

77

possibile in quanto ogni percorso si compone di una catena di moduli didattici ciascuno dei quali approfondisce una particolare tipologia di beni. Il progetto si articola in quattro macro livelli (vedi figura), ciascuno dei quali sottende alla creazione di una serie di raggruppamenti di percorsi formativi con strategie ed obiettivi interdipendenti. Il progetto è sostenuto dal Protocollo d’Intesa tra Ministero per i Beni e le Attività Culturali – Dipartimento per la ricerca, l’innovazione e l’organizzazione - ed ENEA in tema di ricerca, studi, formazione e trasferimento tecnologico nel settore dei beni culturali. FOR-CULT ha come obiettivo primario la formazione di competenze incentrate sulla conservazione e valorizzazione dei beni culturali, con programmi didattici universitari finalizzati alla creazione di nuovi profili professionali ed all’aggiornamento delle competenze già presenti nelle Pubbliche Amministrazioni, impegnate nella catalogazione.

Il raggiungimento di tale obiettivo è reso possibile grazie alla costituzione di una rete di accordi tra ENEA, Ministero per i Beni e le Attività Culturali, Università, Istituzioni museali e culturali, per meglio rispondere alle emergenti esigenze d’innovazione culturale per gli strumenti e metodi catalografici.

♦ LIVELLO 1 - GLI STANDARD. Sono compresi i moduli didattici finalizzati alla divulgazione di tutti i modelli e le applicazioni già in utilizzo nelle Istituzioni, sia nazionali che internazionali, impegnate nell’ambito della catalogazione del patrimonio cultuale. In particolare, sono coinvolti: Enti Pubblici preposti alla catalogazione, musei e Istituzioni che si interessano di conservazione del patrimonio culturale. L’obiettivo è quello di formare categorie di personale esperto, al fine di applicare gli standard d’interesse per condividerli all’interno di accordi di collaborazione, che facilitino ed intensifichino l’interscambio tra Istituzioni a livello internazionale.

♦ LIVELLO 2 - LE NORMATIVE NAZIONALI DI CATALOGAZIONE. Comprende tanti moduli didattici quante sono le normative di catalogazione emanate a livello nazionale e applicate per la rilevazione e conservazione delle diverse tipologie di beni. Attualmente sono state realizzati i moduli per la formazione blended-learning sulla normativa Patrimonio scientifico e tecnologico (Scheda PST) che verrà quindi erogato nelle università interessate, in primo luogo nell’ambito del

Stage presso IstituzioniP.A.

Enti Locali

Minist. Reg.

Istituzioni

Musei

UniversitàSistemi Informativi

Normative Nazionali di Catalogazione

Standard

Standard Nazionali BC Standard Internazionali BC

catalogazione

B. Mobili B.Immobili

B. Urb.Terr.

Stand. Infor.

Stand. Foto.

Patr.Scient.

SIGEC

N

Sist. Inf.

Sist. Inf.

museiconservazione

normative

catalogazione musei conservazione

Live

lli F

orm

ativ

iLivello A

ttuativoStage presso IstituzioniP.A.

Enti Locali

Minist. Reg.

Istituzioni

Musei

UniversitàSistemi Informativi

Normative Nazionali di Catalogazione

Standard

Standard Nazionali BC Standard Internazionali BCStandard Nazionali BC Standard Internazionali BC

catalogazionecatalogazione

B. Mobili B.Immobili

B. Urb.Terr.

Stand. Infor.

Stand. Foto.

Patr.Scient.B. Mobili B.Immobili

B. Urb.Terr.

Stand. Infor.

Stand. Foto.

Patr.Scient.

SIGEC

N

Sist. Inf.

Sist. Inf.

museimuseiconservazioneconservazione

normative

catalogazione musei conservazione

normative

catalogazione musei conservazione

Live

lli F

orm

ativ

iLivello A

ttuativo

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Master universitario di I livello in “Catalogazione Informatica di Beni Culturali” presso l’Università degli Studi di Trieste (inizio gennaio 2007). È in fase di progettazione il modulo didattico incentrato sui Beni Naturalistici ed in particolare sulla catalogazione del settore Botanica.

♦ LIVELLO 3 - I SISTEMI INFORMATIVI. Sono trattati i sistemi informativi che gestiscono le operazioni di catalogazione del patrimonio culturale. I moduli didattici afferenti a questo livello sono diversificati in base alle caratteristiche proprie di ciascun sistema informativo. L’obiettivo è quello di diffondere e valorizzare l’utilizzo di questi strumenti informatici realizzati per la catalogazione e basati sull’applicazione degli standard catalografici nazionali. All’interno di questo livello rientra anche il modulo e-SIGEC, già realizzato ed erogato in modalità blended-learning.

♦ LIVELLO 4 – STAGE PRESSO LE ISTITUZIONI. Compimento attuativo dell’iter di formazione, lo stage consente di applicare in un contesto operativo concreto ciò che si è appreso. I partecipanti al progetto FOR-CULT avranno in tal modo l’opportunità di entrare direttamente in contatto con la realtà lavorativa di cui si interessano partecipando anche al “Programma di tirocinio ENEA – Università Italiane”. Obiettivo della Convenzione tra ENEA e la fondazione CRUI è mettere a disposizione del Sistema Universitario Nazionale tutti quei servizi finalizzati all’avvicinamento del mondo accademico a quello produttivo e della ricerca.

I sistemi informativi gestiscono gli standard catalografici che, a loro volta, sottendono alle normative. Ne consegue un’interdipendenza dei moduli didattici che afferiscono ai tre livelli e la necessaria costruzione di percorsi formativi completi delle tre componenti: standard, normative e sistemi informativi. I diversi target di utenza hanno, in questo modo, l’opportunità di completare un iter formativo, iniziando dalla descrizione teorica dei principi normativi per la catalogazione e giungendo, infine, alla loro applicazione pratica durante gli stage svolti presso le Istituzioni che operano nel contesto della catalogazione sul territorio nazionale. Tale strategia è stata messa in pratica per la progettazione del Master universitario di I livello in “Catalogazione Informatica di Beni Culturali” (organizzato dall’Università di Trieste con il sostegno dell’ENEA) che integra il modulo e-SIGEC ed il modulo Patrimonio scientifico e tecnologico PST, dando vita ad un percorso completo di nozioni informatiche e catalografiche; quest’ultime trovano, inoltre, un’efficace applicazione durate il tirocinio che i partecipanti svolgeranno presso i musei universitari. Analogamente, il “Laboratorio di catalogazione informatizzata dei beni culturali”, organizzato presso il polo museale dell’Università degli Studi di Camerino (Facoltà di Scienze e Tecnologie), è incentrato sul modulo didattico e-SIGEC e comprende circa 30 ore di stage, oltre alle 30 ore di formazione blended-learnng.

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3.5 Il Progetto MOSAICO (S. Ferriani)

Titolo Progetto MOSAICO

Obiettivo Realizzazione di un una banca dati multimediale per la conoscenza, lo studio e la valorizzazione delle decorazioni musive

Destinatari CIDM - Centro Internazionale di Documentazione sul Mosaico, sezione del MAR (Museo d’Arte della Città di Ravenna)

Tecnologie Tecnologie web basate su software open source: Java, Struts, Tomcat, MySQL.

Metodologie Sviluppo ed implementazione di schede catalografiche specifiche per mosaici, basate sugli standard ICCD, verifica del sistema mediante la catalogazione di una consistente parte del patrimonio musivo della città di Ravenna.

Indicatori di successo

Flessibilità del sistema, indipendenza dalle piattaforme HW/SW, campagna di catalogazione in corso con alcune centinaia di schede memorizzate. Utilizzo del sistema per la realizzazione di una banca dati relativa ai mosaicisti contemporanei.

Il CIDM, in collaborazione con ENEA, ha promosso e coordinato la realizzazione di un sistema informatico per la conoscenza, lo studio e la valorizzazione delle decorazioni musive. Il progetto ha avuto come obiettivo primario la realizzazione di una base di dati capace di documentare tutte le tipologie di mosaico. Sebbene esistessero modelli precedenti di schede relative ai mosaici, le istituzioni preposte alla loro catalogazione, pur tenendo conto in linea generale degli svariati aspetti dell’opera musiva, finivano poi per privilegiarne alcuni, congruentemente agli obbiettivi prefissati. Partendo da queste esperienze pregresse e, soprattutto, dagli standard catalografici ed informatici licenziati dall’ICCD, si è ritenuto opportuno progettare e realizzare una nuova scheda esaustiva. I suoi campi scaturiscono quindi da un’attenta sintesi degli standard ministeriali, laddove ritenuti funzionali alla descrizione della materia, integrati da un puntuale approfondimento delle caratteristiche peculiari degli aspetti materici, tecnici nonché della conservazione e del restauro, attraverso l’inserimento di campi dedicati, aprendo la strada a conseguenti elaborazioni scientifiche di vocabolari e tassonomie di riferimento. Le scelte operate per la realizzazione del sistema informatico hanno privilegiato la modularità e la flessibilità, ciò ha condotto ad un sistema aperto, multipiattaforma e basato sull’open source, che privilegia l’interattività e nel quale gli aspetti multimediali possono seguire il rapido evolversi delle tecnologie. La struttura adottata per la realizzazione del database non solo ha consentito una importantissima libertà d’azione nella fase di studio e sviluppo della scheda informativa, ma conferisce al sistema la capacità di implementare, senza sostanziali e profonde modifiche, schede informative dedicate ad altri tipi di beni culturali. Il sistema, attualmente operativo presso la sede del CIDM, si profila così, da un lato, come un

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valido strumento di sviluppo che offre un supporto agli esperti per lo studio e l’elaborazione di nuove schede e, dall’altro, il sistema che operativamente si prende carico della gestione dell’ informazione.

3.6 Il Progetto COVAX (L. Bordoni)

Titolo Progetto COVAX

Obiettivo Costruzione di un sistema globale di ricerca su Web contenente materiale descrittivo e digitalizzato posseduto da biblioteche, archivi e musei

Destinatari Commissione Europea nell'ambito del programma Tecnologie della Società dell'Informazione (IST).

Tecnologie XML

Metodologie Sviluppo ed implementazione di software per la standardizzazione di formati

Indicatori di successo

Realizzazione di un prototipo contenente un campione significativo di tutti i differenti tipi di documenti (testo, immagine, suono)

Un consorzio internazionale ha dato vita a COVAX (Contemporary Culture Virtual Archive in XML), progetto finanziato dalla Commissione Europea nell'ambito del programma Tecnologie della Società dell'Informazione (IST). Lo scopo principale di COVAX è stato quello di mettere insieme il materiale descrittivo e digitalizzato posseduto da biblioteche, archivi e musei per costruire un sistema globale di ricerca e reperimento dell'informazione. Il progetto ha dimostrato la sua fattibilità attraverso la realizzazione di un prototipo contenente un campione significativo di tutti i differenti tipi di documenti. L'idea fondamentale risiede nell'applicazione di XML e dei vari DTD definiti nelle biblioteche, archivi e musei. L'utilizzo di XML ha consentito la standardizzazione, l'interoperabilità e l'interconnettività fra biblioteche, archivi e musei durante le fasi di interrogazione, ricerca e reperimento di tutti i documenti. L'ENEA ha partecipato per l'Italia al progetto (responsabile scientifico L. Bordoni). Quattro gli obiettivi principali che COVAX ha inteso raggiungere:

♦ la disseminazione del patrimonio artistico culturale, consentendo ai cittadini europei l'accesso alle sorgenti primarie del patrimonio intellettuale, culturale e scientifico posseduto presso archivi, biblioteche e musei;

♦ l'utilizzazione attraverso Internet delle esistenti infrastrutture culturali; ♦ l'uso di standards nel campo della strutturazione e del reperimento

dell'informazione; ♦ l'interoperabilità fra sistemi (accesso a risorse distribuite) basata sulla

complementarità delle potenzialità di ogni partecipante al progetto. COVAX è stato progettato per dimostrare la fattibilità di accedere a delle risorse distribuite e consente di ottenere su Web semplici ed avanzate ricerche di collezioni

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elettroniche. I partecipanti al progetto hanno implementato i loro database XML. Postazioni di lavoro sono state istituite a Londra, Roma (ENEA-Casaccia), Salisburgo, Graz e Madrid.

3.7 Il Progetto TECSIS (C. Moriconi)

Titolo Progetto TECSIS

Obiettivo Sviluppo di Tecnologie di mobilità, diagnostica avanzata e remotizzazione per la valorizzazione del patrimonio culturale nel Sud d’Italia

Destinatari MIBAC – SOVRINTENDENZE ALLE BELLE ARTI REGIONALI E PROVINCIALI DI PUGLIA, SICILIA E CAMPANIA

Tecnologie Sistemi di diagnostica e robotica da campo sia su terreno che in ambiente sottomarino, sistemi Laser per la manutenzione in campo, Diagnostica X, rendering 3D per la fruizione remota delle immagini, televisita di siti remoti

Metodologie

Indicatori di successo

Numero di unità installate presso le amministrazioni, servizi svolti dalle società del consorzio con le tecnologie TECSIS

Il progetto che ha finanziato gli sviluppi citati nella motivazione è il progetto TECSIS che ha visto una partecipazione equilibrata della Sezione LAS per la parte di diagnostiche e della Sezione ROB per la parte di automazione e robotica. Il progetto TECSIS ha introdotto per primo il concetto di Museo Remoto inteso come evoluzione e perfezionamento del Museo Virtuale: mentre quest’ultimo, infatti, consente solo la visita virtuale su materiale registrato in precedenza e reso disponibile al pubblico il Museo Remoto si basa sul concetto di telepresenza e rende possibile effettuare una

vera visita “live” in siti non accessibili al turista (es: siti archeologici sottomarini) per il tramite di piccole unità robotiche che possono essere o teleoperate direttamente dall’utente (che sceglie un percorso liberamente) o autoguidate su percorsi prestabiliti dal gestore del Museo.

Attività svolta da ENEA in ambito TECSIS - ricostruzione d’insieme (con decimazione dei dati) della prima sala del II corridoio della Grotta dei Cervi a Porto Badisco, nel dettaglio una zona con pitture rosse ricostruita ad alta risoluzione

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In ambito TECSIS sono stati sviluppati sistemi in grado di operare in modo autonomo e teleoperato in ambito marino sia in basse profondità (Medusa) che in acque profonde (SARA). Per quanto riguarda gli aspetti legati ad ambienti terrestri sono state messe a punto tecnologie per l’esplorazione e la misura di ambienti di grotta sia con veicoli ruotati (in caso di grotte con terreno agibile), sia con velivoli di tipo blimp (dirigibili) laddove l’accessibilità via terra non sia praticabile, e sono state sviluppate in modo particolare gli aspetti di autolocalizzazione dei dispositivi attraverso l’impiego di fusione dati relativa a metodi di triangolazione radio combinata con l’uso di visione artificiale. Inoltre sono in fase di sviluppo sistemi terrestri in grado di rintracciare autonomamente e di inseguire il tracciato di grotte sotterranee sino a circa 20 metri sotto il livello del suolo. La tecnologia è basata sull’impiego di veicoli robotici ruotati combianti con apparecchiature GPR, ma è pensabile estendere il concetto di blimp anche a questa applicazione, purchè sia possiible operare in aria calma.

Progetti in corso Il progetto TECSIS (PON-FERS) è attualmente in chiusura, ma sono comunque allo studio progetti non specificamente destinati all’archeologia sottomarina, per i quali è esplicitamente prevista una sperimentazione finalizzata a questo settore archeologico. Tali progetti prevedono il miglioramento delle facilities già disponibili (SARA, completamento di MEDUSA) e lo sviluppo di un sistema di visualizzazione sottomarino in grado di fornire immagini ad alta risoluzione anche in acque torbide, tali da creare difficoltà anche a sommozzatori umani (progetto STSS500, sviluppato in collaborazione con Alenia Sistemi Navali e con l’Università Federico II di Napoli). Inoltre il progetto TECSIS ha preso contatto con il progetto Archeomar, del Ministero Beni Culturali, per un follow-up delle attività dei due progetti che consenta una sinergia di grande potenzialità: laddove il progetto Archeomar è quasi unicamente destinato alle attività archeologiche utilizzando la tecnologia unicamente come risorsa esistente, le unità che hanno preso parte allo sviluppo del progetto Tecsis hanno invece messo a punto nuovi mezzi di indagine che potranno essere resi disponibili alle attività di archeologia medesime. È prevista dunque la sottomissione congiunta di un nuovo progetto con queste caratteristiche al Ministero BC.

Pacchetto d’offerta attuale La strumentazione realizzata è disponibile per campagne esterne a tal fine è possibile o ricorrere a modesti finanziamenti di enti locali interessati (per sostenere le spese di logistica) o a progetti che tuttavia devono essere ancora avviati (come nel caso dell’accordo preliminare con Archeomar)

Prospettive di sviluppo Gli aspetti che richiedono un maggior impegno di sviluppo da parte ENEA (e che saranno sviluppati nell’ambito dei progetti già citati) sono quelli legati alla sistemistica per l’adattamento all’ambiente (nuovi sensori, sviluppo di carrier “ad hoc” o scelta di carrier sul mercato, sviluppo di sistemi intelligenti per la guida e l’operazione adattati all’ambiente di operazione). Su questi temi l’unità già dispone di una consistente

Le piattaforme di moto in TECSIS: il dirigibile e il robot autonomo di terra.

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esperienza, maturata anche nell’ambito di sviluppo di veicoli robotici per ambienti estremi (Antartide).

3.8 Il Progetto SIDART (R. Fantoni,G. Fornetti)

Titolo Progetto SIDART - Sistema Integrato per la Diagnostica dei beni

ARTistici e Culturali Obiettivo Progettazione e realizzazione di nuove tecnologie per il rilievo

3D di superfici di grande ampiezza con informazioni di riflettività e metodi di referenziazione con altri dati diagnostici in ambienti multisensoriali e visualizzazione scientifica a multilayer.

Destinatari Sovrintendenze regionali alle belle arti (Lazio, Toscana, Campania, Puglia) e Istituti di restauro o Opificio delle Pietre Dure.

Tecnologie Sono stati sviluppati i sistemi ITR (Imaging Topological Radar)e Proscenio già in avanzato stato di prototipazione funzionante sul campo. Relativamente ai prodotti sviluppati sono stati depositati due brevetti di invenzione ENEA:

1) RM 2003 A000588 (Sistema radar laser multispeckle dotato di trasporto coerente)

2) RM 1999 A000424 (Sistema laser per la metrologia e visione tridimensionale)

E tre copyright software relativi ai prodotti sviluppati per il controllo. L’elaborazione e la fruizione delle tecnologie descritte:

1) N. deposito 0601326 del 28-06-2006 (Isis ply viewer software per la visualizzazione 3D, manipolazione e analisi

2) N. deposito 0601327 del 28-03-2006 (Isis builder software per la renderizzazione, visualizzazione e manipolazione

3) N. deposito 0601328 del 28-03-2006 (Isis scan system piattaforma software per il controllo dei sistemi radar

Metodologie I sistemi permettono interventi in situ per la rilevazione metrologica a scopo di diagnostica sia di grandi superfici per studi di difetti, stati di degrado e indicatori di intervento, che di reperti di dimensioni limitate a scopo di riverse engineering e rapid prototyping.

Indicatori di successo

Richieste di intervento in vari siti archeologici nazionali ed internazionali da parte delle sovrintendenze. Partecipazione Workshops e richiesta di corsi a esperti del restauro di belle arti. Sistemi sviluppati ed in corso di sviluppo: ITR, Proscenio

Il progetto per la quota ENEA FIM FISLAS finanzia la realizzazione di sensori laser di tipo ITR finalizzati ad:

♦ acquisizioni remote di modelli 3D di intere parete, anche affrescate per la diagnostica morfologica.

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♦ acquisizioni in ambienti strutturati di modelli 3D di oggetti di medie dimensioni a scopo di riverse engineering e rapid prototyping.

♦ Metodologie di referenziazione multisensoriali a scopo di visualizzazioni scientifiche a layer multipli.

Attività svolte in campagne esterne utilizzando il sistema ITR realizzato all’ENEA:

♦ Mappamondo del Danti (Firenze) – ottobre 2003 ♦ Chiesa rupestre SS. Stefani – Poggiardo (Lecce) – dicembre 2003 ♦ Croce di Rosano (Firenze) – marzo 2004 ♦ Chiesa Paleocristiana S. Maria Antiqua (Roma) – dicembre 2004, marzo 2005 ♦ Tomba dei Demoni Blu (Tarquinia) – dicembre 2005, aprile 2006 ♦ Villa di Oplonti (Pompei) – giugno 2006

Progetti successivi: BLUARCHOESYS, presentato da CETMA ai sensi della legge 297 e già approvato dal CTS del MIUR, riguardante lo sviluppo di tecnologie di visione e diagnostica sottomarina per archeologia. Nell’ambito di questo progetto è previsto per l’unità FIM FISLAS lo sviluppo di un Laser Radar Subacqueo. Ulteriori prospettive di sviluppo: Realizzazione di un sistema ITR a colori.

Figura - Scansione laser 3D monocromatica dell’abside centrale e del

palinsesto e scansione a colori della nicchia con crocifisso. La figura a colori è ottenuta con la sovrapposizione di una foto digitale. La referenziazione è

stata ottenuta con target di riferimento calibrati.

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3.9 Progetti CULTURE 2000 (R. Fantoni, G. Fornetti)

Titolo Progetti CULTURE 2000

Obiettivo Raccolta di informazioni sullo di degrado dello strato superficiale di materiali e reperti dipinti:

- rivelazione di bioattacchi e all’evidenziazione di precedenti restauri mediante LIF

- Misure stratigrafiche LIBS nei primi 100 micron sotto la superficie.

Diagnostiche on-line durante i processi di pulizia delicata.

Destinatari Sovrintendenze e musei, custodi di opere dipinte anche in edifici monumentali o sotterranei

Tecnologie Fluorescenza indotta da laser, raccolta di dati multispettrali, restituzione di immagini in falsi colori, analisi spettrale con tecniche di regressione Spettri di emissione atomica misurati in funzione del ritardo dall’impulso laser. Misure dello spessore penetrato dalla radiazione laser durante l’ablazione degli strati superficiali più esterni. Integrazione dei dati raccolti in forma di immagine su modelli 3D da laser scanner, in particolare dal sistema ENEA ITR, con produzione di modelli multilayer.

Metodologie I sistemi permettono interventi in situ per la rilevazione metrologica a scopo di diagnostica sia di grandi superfici per studi di difetti, stati di degrado e indicatori di intervento, che di reperti di dimensioni limitate a scopo di riverse engineering e rapid prototyping.

Indicatori di successo

Partecipazione su invito a campagne europee, pubblicazione dei risultati su riviste internazionali

Attività svolte in campagne esterne svolte utilizzando i sistemi LIF scanner e LIBS

♦ Cappella B4 – Monastero rupestre di Basarabi (Romania) – ITR, aprile 2004 ♦ Cripta Bizantina – Tomis (Romania) - ITR e LIF, aprile 2004 ♦ Museo di Hystria (Romania) – LIBS, aprile 2004 ♦ Monastero di Sucevita (Romania) ITR e LIF, luglio 2006 ♦ Monasteri di Popauti e Balinesti (Romania) LIF, luglio 2006

Nell’ambito delle azioni europee CULTURE 2000 sono state svolte in Romania due campagne intitolate rispettivamente “Advanced On-Site Laboratory for European Antique Heritage Restoration” (Costanza, Romania 15 - 29 aprile 2004), e “Saving Sacred Relics of European Medieval Cultural Heritage” (Suceava, Romania 16 -29 luglio 2006), miranti principalmente alla catalogazione e tutela di chieste rupestri, tombe e cripte (I campagna) e monasteri affrescati (II campagna). Il sistema LIBS da campo è stato utilizzato nella prima azione su reperti di epoca greco-romana e per assistere operazioni di pulitura laser. Il sistema si è rivelato adatto ad

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eseguire caratterizzazioni microdistruttive su substrati fragili, quali vetro e tessuto. Il vetro romano è risultato formato principalmente da magnesio, alluminio, calcio, manganese e ovviamente Si, mentre la doratura del frammento di tessuto è risultata dovuta alla presenza di una lega argento-rame.

Figure 4.11.1 - Campioni fragili esaminati al museo di Histria (durante la campagna CULTURE 2000, aprile 2004

Il sistema LIF scanner da campo è stato realizzato appositamente per i progetti, in due versioni successive, e l’integrazione con il sistema ITR ENEA è stata messa a punto in tale ambito. Su affreschi murali il sistema, operante In regime multispettrale (fino a 100 canali di acquisizione nel visibile – vicino ultravioletto), accoppiato ad un software originale di ricostruzione di immagini RGB permette, con un’opportuna scelta dei canali spettrali, di mettere in evidenza:

♦ presenza di microorganismi (bioattacco) ♦ zone di discolorazione (carenze di pigmenti) ♦ utilizzo di pigmenti differenti (in precedenti restauri) ♦ utilizzo di consolidanti (in precedenti restauri)

Figura 4.11.2 – Particolare di un affresco nella Chiesa di S. Nicola (Monastero di Balinesti). Immagine di fluorescenza RGB (sinistra) eccitazione laser a 355nm e foto digitale(destra). L’immagine RGB permette di identificare regioni sottoposte a bio-attacco (punti rossi), fluorescenza da Sali (punti blu) e discolorazione dei pigmenti (punti gialli).

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3.10 Il Progetto RESIS (P. Giaquinto, M. Poggi)

Titolo Progetto RESIS

Obiettivo Ricerca e Sviluppo per la sismologia e l’Ingegneria sismica in Regioni Obiettivo 1. Conoscenza e riduzione del rischio sismico attraverso metodi e strumenti per la valutazione della vulnerabilità del patrimonio architettonico, dalla scala territoriale a quella compartimentale dei centri storici.

Destinatari INGV, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia

Tecnologie SISTEMA SISDIA.

Metodologie Sistemi per la caratterizzazione speditiva in situ, il controllo ed il successivo “miglioramento” sismico degli organismi architettonici, in risposta all’esigenza di contenimento degli effetti vibrazionali indotti nelle strutture, anche da eventi non eccezionali. Caso Studio: Comune di Sant’ Angelo dei Lombardi (AV).

Indicatori di successo

♦ Realizzazione di un sistema informativo geografico GIS per la gestione degli ambienti urbani, in grado di integrare e restituire in forma di mappe tematiche i dati necessari alla comprensione dei fenomeni sismici ed alla previsione degli effetti attraverso la conoscenza del livello di vulnerabilità del costruito storico e della priorità degli interventi ai fini della sicurezza.

♦ Realizzazione di un sistema per la definizione ed applicazione di procedure di diagnostica strumentale ai fini della sicurezza, in grado di guidare l’utente nella scelta dello strumento e del metodo di prova in relazione alla patologia o al danno rilevato in situ.

♦ Individuazione di tecnologie e metodologie d’intervento per il rinforzo strutturale ed il miglioramento sismico dei sistemi in muratura di pregio storico-artistico, con l’ausilio delle FRP.

1

2

3 configurazione SOFTWARE

acquisizione STRUMENTAZIONE

specifiche ATTIVITÀ DIAGNOSTICA

Giudizio sullo stato di fatto di un organismo edilizio articolato in cinque livelli di gravità

Protocollo diagnostico, che specifica: tipo di prova, strumento, punti di prova e programmazione economico-temporale.

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3.11 Il Progetto CAMPEC WP2 (P. Giaquinto, M.Poggi)

Titolo Progetto CAMPEC WP2

Obiettivo Studi e validazioni in laboratorio per l’applicazione dei materiali fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) negli interventi di riabilitazione strutturale e di miglioramento sismico del patrimonio storico-artistico e monumentale.

Destinatari Pubblica Amministrazione, PMI, Sovrintendenze.

Tecnologie FRP fibrorinforzati a matrice polimerica.

Metodologie Messa a punto di una “Metodologia ENEA” in grado di integrare i risultati della “Diagnostica avanzata” per la progettazione ed esecuzione di idonei interventi di miglioramento sismico sul Patrimonio Culturale, nel pieno rispetto dell’identità storico-monumentale del manufatto. Caso Studio: Chiesa di San Giacomo a Tarquinia (VT), Case a Schiera Cicala a Messina.

Indicatori di successo

Campagna diagnostica non distruttiva in situ in collaborazione con la Soprintendenza ai Beni Architettonici ed al Paesaggio del Lazio e prove di caratterizzazione sismica su tavola vibrante, in collaborazione con le Università di Palermo e Messina, per la conoscenza del comportamento di alcune tipologie di strutture in muratura e la validazione di innovativi sistemi per il rinforzo sismico non invasivo.

Indagini in campo

Correlazione dei dati

SSIISSDDIIAA

Analisi visiva dello stato di fatto

Esecuzione del rilievo sistematico dell’edificio tramite l’utilizzo della scheda di rilievo (input).

Esecuzione delle indagini diagnostiche tramite l’applicazione delle procedure messe a punto dal sistema

Formulazione di giudizi e protocolli diagnostici (output)

Obiettivi:

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Lo sviluppo del progetto CAMPEC ha trovato la sua motivazione principale nell’accresciuta sensibilità sociale per la sicurezza strutturale dei manufatti costituenti il patrimonio architettonico, attraverso l’impiego di nuovi materiali ed innovative tecnologie. Nell’attività di ricerca applicata sono stati individuati e validati sistemi innovativi ed efficaci procedimenti di laminazione atti a migliorare le caratteristiche fisiche e meccaniche delle tradizionali strutture dell’edilizia storica, nel rispetto dei principi e dei vincoli normativi specifici per il patrimonio artistico ed architettonico, ottimizzando le prestazioni in termini di reversibilità, compatibilità, durabilità. Tra gli elementi costruttivi particolare attenzione è stata posta allo studio dei sistemi voltati, realizzati in muratura di pietrame e laterizio (con geometrie che variano dal semplice profilo a botte fino alle più complesse configurazioni a crociera e a schifo con sesto fortemente ribassato) e dei setti murari. Il programma sperimentale è stato articolato in prove di carattere meccanico su porzioni di murature di pietrame, in laterizio e mista di pietrame con paramenti di mattoni, prima e dopo un eventuale rinforzo con materiale fibrorinforzato, ma anche in prove di carattere dinamico su tavole vibranti per diversi elementi strutturali in scala, atti a determinare i reali meccanismi di rottura e di collasso al fine di progettare idonei interventi di consolidamento o adeguamento sismico. La ripetizione dei test sismici e il confronto delle risposte strutturali prima e dopo il consolidamento con materiale innovativo hanno mostrato il grado di miglioramento delle capacità di resistenza al terremoto. Come è noto in ambito scientifico è presente una cospicua letteratura relativa all’applicazione di materiali innovativi per il rinforzo strutturale di elementi in cemento armato, mentre risulta scarsa la conoscenza delle problematiche concernenti l’utilizzo dei materiali compositi in strutture murarie. Per questa ragione si è ritenuto opportuno approfondire gli studi su questa tipologia di substrato, cercando di fornire dati oggettivi che possano risultare utili alle valutazioni dei progettisti interessati ad utilizzare i materiali compositi negli interventi di riabilitazione strutturale e di miglioramento sismico. Con questo tipo di studi, che si inserisce concretamente nelle attività di ricerca promosse dall’ENEA per la salvaguardia antisismica del territorio nazionale, sono state approfondite le conoscenze relative alle applicazioni dei materiali fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) a strutture di particolare pregio, analizzando i seguenti requisiti:

♦ caratteristiche di resistenza meccanica; ♦ comportamento nel tempo; ♦ comportamento al fuoco/alte temperature; ♦ comportamento al gelo/basse temperature; ♦ comportamento sotto eventi dinamici (sisma); ♦ grado di fragilità; ♦ compatibilità supporto-materiale composito (modulo elastico E); ♦ problemi di interfaccia (aderenza).

Il programma di caratterizzazione sperimentale è stato articolato in:

♦ prove di invecchiamento accelerato in camera climatica del sistema substrato- materiale innovativo;

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♦ prove meccaniche su porzioni di murature di pietrame, in laterizio e mista di pietrame con paramenti di mattoni, prima e dopo un progettato intervento di rinforzo con materiale composito;

♦ prove sismiche su tavole vibranti di modelli in scala 1:2 riferiti ad esistenti organismi architettonici di interesse storico-artistico, atti a determinare i reali meccanismi di rottura e di collasso; con la ripetizione dei test sismici, si confronteranno le risposte strutturali prima e dopo il consolidamento con materiale innovativo, definendone il grado di miglioramento delle capacità di resistenza al terremoto.

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Caso studio: Chiesa di San Giacomo, Tarquinia (VT)

Conoscenza dell’edificio e del relativo stato di conservazione: rilievo metrico e rilievo storico-critico integrati con una metodologia messa a punto per la caratterizzazione non distruttiva dell’organismo architettonico e la determinazione del degrado dei materiali e del dissesto delle strutture (endoscopia, ultrasuoni, termografia, georadar, scanner-laser)

24.0 °C

38.5 °C

30

Tecnologia e tipologia d’intervento. La tecnologia studiata e valicata sperimentalmente in laboratorio è quella del wrapping (fasciatura) realizzata con l’ausilio di materiali composisiti. Il confinamento di colonne ed il rinforzo a flessione ed a taglio delle travi si ottiene con facilità ed efficienza “cinturando” o “placcando” gli elementi strutturali con tessuti impregnati di resina. Per le murature storiche le volte e le cupole possono ottenere un aiuto di incalcolabile efficacia se placcate con composito quando sottoposte ad azione sismica.

Verifica sperimentale: Ia verifica del miglioramento prestazionale offerto dalla tecnologia alla muratura storica verrà effettuata attraverso le simulazioni scaturite dall’analisi modale ed i risultati dei test sismici su tavola vibrante a cui verrà sottoposto il modello in scala (sistema “piedritti-volta a crociera”).

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Caso studio: Case a schiera Cicala, Messina.

Edificio campione e sistema strutturale di riferimento. Gli esempi di tipo misto messinese che si sono conservati fino ad oggi rappresentano una preziosa testimonianza storica della ricostruzione della città di Messina dopo la disastrosa serie sismica del 1783. Gli studi e le verifiche sperimentali si sono concentrate su una cellula abitativa del suddetto impianto a schiera, che verrà riprodotta in scala per le caratterizzazioni dinamiche e per le verifiche sull’intervento di riabilitazione strutturale e di miglioramento sismico. Gli interventi di rinforzo in questi edifici dovrebbero sempre coniugare la richiesta di una maggiore sicurezza con il rispetto della autenticità della fabbrica muraria, impiegando il più possibile soluzioni “leggere” (legno ed FRP, ad esempio), senza mai stravolgerne l’originaria concezione statica.

Valutazione della sicurezza e criteri di verifica (analisi statica e dinamica modale). Come da quanto indicato dalla normativa vigente, si è partiti dalla modellazione dell’intero sistema a schiera con un programma agli elementi finiti (F.E.M) SAP 2000, per poi eseguire delle analisi con lo Spettro di Risposta; l’analisi modale ha caratterizzato la risposta dell’intero sistema e della singola cellula abitativa (assimilabili) all’azione sismica ed ha evidenziato l’efficacia della tecnologia innovativa proposta nelle zone maggiormente sollecitate.

Progettazione e costruzione del modello. Il provino in scala 1:2, con dimensioni in pianta di 350 × 260 cm, e con una volta a botte intermedia è stato realizzato con l’assemblaggio di mattoni pieni e malta pozzolanica. All’interno dell’impianto sono stati inseriti dei tiranti metallici per annullare la spinta della volta, simulando così l’effetto della contro-spinta data nella realtà dalle volte nelle unità adiacenti.

Caratterizzazione sismica. I test sismici su tavola vibrante, ante e post-intervento di riabilitazione strutturale e di miglioramento sismico con nastri di fibre di carbonio annegate in matrice polimerica, hanno dimostrato l’efficacia del sistema per il contenimento delle sollecitazioni orizzontali indotte dall’azione dinamica, con una prestazione di quattro volte superiore a quella iniziale.

Prospetto PosterioreProspetto Frontale Prospetti Laterali

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3.12 Il Progetto TREMA (M. Poggi)

Titolo Progetto TREMA

Obiettivo Materiali, tecnologie e tecniche d’intervento per la riduzione del rischio sismico del Patrimonio architettonico

Destinatari Protezione Civile, Pubblica Amministrazione, PMI, Sovrintendenze.

Tecnologie CAM, Cucitura Attiva delle Murature.

Metodologie Definizione di una “Metodologia ENEA integrata” per l’dentificazione strutturale e la caratterizzazione morfologica dei manufatti con pregio storico-artistico, dedicata all’individuazione di idonei e compatibili interventi di miglioramento sismico delle murature. Caso Studio: Chiesa di Santa Maria in Gradi

Indicatori di successo

Attivazione di uno specifico Accordo Esecutivo MATQual-Soprintendenza ai Beni Architettonici ed al Paesaggio del Lazio, per il monitoraggio ai fini della sicurezza statica, la caratterizzazione tecnologico-costruttiva dei sottosistemi, la determinazione del relativo stato di conservazione, per lo studio e lo sviluppo di sistemi, dispositivi e materiali destinati agli interventi di miglioramento sismico.

La finalità dell’attività di ricerca è stata quella di studiare e verificare in situ il comportamento degli edifici storici in caso di terremoto, inseriti in un’area a rischio sismico come quella del Viterbese (recente riclassificazione 3), con l’ambizione di mettere a punto di innovative ed appropriate configurazioni strutturali di protezione sismica degli edifici con vincolo storico-artistico, con l’ausilio di metodologie di progettazione basate sullo studio dei principali fattori strutturali ed architettonici che influenzano la risposta sismica. Queste analisi hanno un valore preventivo, devono cioè essere in grado di definire a priori quali potrebbero essere i danni subiti dal patrimonio edilizio storico in caso di sisma ed indicare i possibili interventi per ridurne la vulnerabilità ed effettuarne le relative stime dei costi. Per poter procedere alla verifica ed alla validazione dell’incremento di resistenza indotto dai materiali innovativi proposti applicati sui sistemi strutturali in muratura e riscontarne l’efficacia, è risultato necessario individuare un “cantiere pilota”, caratterizzato da operazioni volte al recupero ed al consolidamento di un organismo architettonico con pregio storico-artistico. In concerto con la Soprintendenza ai Beni Architettonici e Paesaggistici della Regione Lazio econ la Facoltà di Architettura dell’Università “La Sapienza” di Roma è stata selezionata e messa a disposizione delle attività di studio e sperimentazione la Chiesa di Santa Maria inGradi a Viterbo, un’importante testimonianza della cultura, della vita religiosa e civile della città che, pur essendo considerato il maggiore monumento dopo il Palazzo Ducale, è stato per oltre 120 anni estraneo alla vita della Città con la quasi totale perdita di cognizione dei luoghi e della memoria storica; l’essere considerato dagli

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storici come uno dei capolavori dell’architetto settecentesco Nicola Salvi non è stato un deterrente per l’uso improprio che si è fatto delle sue strutture. Il complesso architettonico è stato preso in considerazione come caso studio per una serie di ragioni:

♦ • l’indiscusso valore storico- artistico contrapposto all’avanzato stato di degrado ed abbandono ed all’uso improprio che si è fatto delle sue strutture nel tempo;

♦ • la recente riclassificazione sismica prevista dall’ OPCM 20 Marzo 2003 del territorio comunale ove la chiesa sorge (zona 3).

♦ • la prioritaria esigenza di configurare un piano di messa in sicurezza dell’edificio, ottemperando a quanto disposto nell’OPCM 3431 del 3 Maggio 2005;

♦ • l’agibilità del sito e del cantiere; ♦ • la possibilità di promuovere, congiuntamente alla Soprintendenza Regionale

ed all’Università “La Sapienza” di Roma, studi, attività di ricerca aventi ad oggetto la protezione e conservazione del patrimonio culturale (art. 118 Codice Urbani).

Unitamente ai rappresentanti della Soprintendenza e dell’Università “La Sapienza” di Roma, si è deciso di concentrare le attività di analisi e sperimentazione su uno dei nodi strutturali che interagiscono all’interno dell’organismo architettonico: la connessione tra la facciata principale d’impianto medievale e le ortogonali murature perimetrali, ivi compreso lo studio del portico antistante e relativa funzione nel corso dei secoli.

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Caso studio: la Chiesa di Santa Maria in Gradi, Viterbo

Verifiche dimensionali e ricostruzioni attraverso il rilievo tradizionale ed il 3D del sistema facciata-murature perimetrali.

Rilievo storico-critico e cronologia degli avvicendamenti tecnologico-costruttivi della fabbrica.

Ricostruzioni geometriche e verifiche dimensionali speditive sul portico antistante con la tecnologia offerta dal laser-scanner.

Identificazione del comportamento strutturale e campagna diagnostica non-distruttiva sulle murature della facciata e dei stti portanti ortogonali alla stessa (georadar, endoscopia, ultrasuoni).

Analisi della vulnerabilità del sistema selezionato ed individuazione delle tipologie di meccanismi di collasso in caso di sisma.

Raccolta, organizzazione delle informazioni e correlazioni per la configurazione di schede riassuntive circa il dimensionamento, la tipologia e lo stato di conservazione di ciascuna porzione di muratura che caratterizza il sistema selezionato.

C.A.M., Cucitura Attiva delle Murature, il sistema innovativo oggetto delle verifiche in situ ed in laboratorio, da validare e rendere compatibile per la progettazione e l’esecuzione di interventi di miglioramento sismico di edifici soggetti a vincolo.

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3.13 Progetto CICLOPE (L. Padovani, P. Carrabba, B. Di Giovanni)

Titolo Progetto CICLOPE Obiettivo L’obiettivo finale del progetto è quello di permettere lo sviluppo di

un sistema - basato su metodologie innovative e soluzioni tecnologiche idonee allo scopo - per il rilevamento, la trasmissione e la successiva gestione di dati inerenti aree protette, di difficile accesso, a bassissimo impatto antropico ed ambientale e/o comunque di difficile gestione con le procedure e le tecnologie attualmente disponibili.

Destinatari Gestori di Aree Protette, Gestori di Aree ad accesso controllato Tecnologie Il sistema, consisterà in un insieme integrato di metodi e tecnologie,

autonomo, no cable, basato sull’utilizzo della banda larga caratterizzato da punti di rilevamento dei dati in situ, senza l’intervento umano, secondo frequenze e con modalità programmate e controllate da remoto, completamente autonome. I punti di rilevamento dovranno essere localizzati ove il valore dei parametri selezionati è significativo ai fini dell’individuazione degli indicatori utili agli scopi prefissati.

Metodologie Il sistema, nel suo insieme, si baserà sullo studio e la sperimentazione di elementi distinti, complementari fra loro: ♦ parametri, indicatori e misure inerenti le aree di

sperimentazione; ♦ metodologie e tecnologie non impattanti di rilevamento dei dati; ♦ metodologie e tecnologie non impattanti di trasmissione dei dati; ♦ metodologie e tecnologie per l’elaborazione, la gestione e la

fruizione dei dati, a livello di soggetto gestore (o interessato) alle aree ed agli ambienti di sperimentazione e di tutti i soggetti, a diverso titolo, portatori di interesse.

Indicatori di successo

♦ Capacità del sistema di operare in aree distinte - non vicine o correlate fra loro - e relative ad ambienti ed ecosistemi diversi;

♦ Capacità di funzionamento automatico, con gestione da remoto, con un numero massimo di interventi umani in loco;

♦ Autosufficienza dal punto di vista dell’alimentazione energetica; ♦ Infrastruttura network autosufficiente, e su una rete geografica

autonoma, non impattante; ♦ Capacità di gestione autonoma ed intelligente nella raccolta,

storage ed invio dei dati; ♦ Corrispondenza fra le prestazioni attese e ed i risultati ottenuti:

precisione nelle misurazioni, frequenze, errori etc.; ♦ Contenimento dei costi del sistema, sulla base delle previsioni di

costo effettuate, la rispondenza del sistema ai budget previsti sarà elemento di successo;

♦ Aumento percentuale del numero e della qualità di dati disponibili rispetto ai sistemi attualmente applicati nelle aree di sperimentazione

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Il progetto è stato realizzato in collaborazione con il CUTGANA (Centro Universitario per la Tutela e la Gestione degli Ambienti Naturali e degli Agroecosistemi) dell’Università di Catania. Gli ambiti di interesse del progetto riguardano aree ad alta valenza ambientale e con caratteristiche specifiche e/o particolari esigenze di approccio e gestione; ma l’applicabilità può essere estesa ad un notevole numero di ambienti e settori, in quanto riuscire ad intervenire nelle zone oggetto della ricerca (che rappresentano casi eccellenti in fatto di necessità di abbattimento di impatto antropico ed ambientale, nonché difficoltà geomorfologiche notevoli per l’accesso e l’applicabilità dei comuni sistemi di rilevamento e gestione dei dati), permetterà di acquisire conoscenze scientifiche e tecniche tali da poterne permettere la riproducibilità, con successo, nella maggioranza dei casi in cui vi sia la necessità di rilevare ed elaborare dati inerenti contesti differenziati: aree urbane, aree montane, marine, lacustri, fluviali etc., anche se non rientranti nella protezione integrale di tipo A. In sintesi, lo studio – e sperimentazione – deve quindi prima individuare i parametri, gli indicatori e le misure in grado di descrivere al meglio lo stato delle aree e gli elementi di interesse al fine della salvaguardia e della gestione in genere, creare procedure automatiche di rilevamento e trasmissione, basate su tecnologie autonome e gestite da remoto, con il minor impatto ambientale ed antropico possibile; creare un sistema complesso per il ricevimento, la elaborazione e la gestione dei dati, finalizzato alla creazione di data base storici, accessibili a più livelli e finalizzati ad aiutare tutti i soggetti portatori di interesse nella strategia decisionale e gestionale delle problematiche nel settore di riferimento. Da non sottovalutare è la tipologia dei dati raccolti ed inviati, consistenti in immagini fisse, audio, immagini in movimento, dati numerici etc.: il tutto proveniente da aree dove non vi è disponibilità di infrastrutture di tipo tradizionale.

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3.14 Progetto SCRIGNO (P. Crinò, L. Bacchetta)

Titolo Progetto SCRIGNO Obiettivo Recupero e caratterizzazione di risorse genetiche autoctone afferenti

ai prodotti tipici italini di specie orfrutticole. Sviluppo di un atlante multimediale per la catalogazione e descrizione delle accessioni genetiche coltivate in territori tipici di produzione.

Destinatari Regioni, Ministeri, Istituzioni di ricerca, Università, Associazioni di produttori, Consorzi di Tutela dei prodotti tipici, Associazioni consumatori, enti di tutela aree protette, Comunità montane, Enti di Sviluppo regionali.

Tecnologie Questionari ed indagini in loco. Collezioni in situ della biodiversità locale individuata. Analisi biometriche di caratteri varietali distintivi. Analisi di caratterizzazione varietale con marcatori molecolari (AFLP, ISSR, SSR, RAPDs). Determinazioni qualti-qualitative di sostanze naturali mediante HPLC, cromatografia etc.

Metodologie Indagini storico-conoscitive del patrimonio genetico culturale presente nella zona. Recupero e strategie di conservazione in situ e on farm delle risorse autoctone. Tecnologie di genetica per la caratterizzazione morfofisiologica, molecolare e biochimica del patrimonio genetico tradizionale. Sviluppo di un sistema informatico interattivo in rete Internet

Indicatori di successo

♦ Salvaguardia di risorse genetiche abbandonate ed a rischio di erosione genetica.

♦ Recupero del patrimonio culturale legato alle tradizioni e costumi del territorio.

♦ Individuazione di agro-biodiversità mediante metodologie genetiche

♦ Uso sostenibile del territorio attraverso la valorizzazione di economie locali.

♦ Individuazioni di percorsi gastronomici-culturali ad uso turistico. ♦ Disponibilità di un sistema informatico interattivo facilmente

consultabile e da implementare con risorse legate alla valorizzazione del territorio.

Il progetto è stato finanziato dal MIUR ed è stato svolto in collaborazione tra ENEA, CNR ed Università, con la partecipazione di 20 Istituti di Ricerca operanti sul territorio nazionale con attività inerenti alle principali specie ortofrutticole mediterranee. È stato sviluppato un atlante multimediale che collega le risorse genetiche locali al territorio di coltivazione. Tale banca dati consente di avere informazioni sul patrimonio genetico-tradizionale legato ai prodotti tipici e sul valore culturale ad essi associato. Tra le prospettive future, si ravvede la possibilità di implementare tale catalogo con i beni Culturali presenti sul territorio.

Tra i progetti in itinere si segnala il Progetto sulla “Valorizzazione dell’oasi Tssint - Regione di Tata (Marocco)”, che prevede la valorizzazione delle risorse genetiche locali e dei beni artistici (arti rupestri) caratteristici del territorio attraverso l’individuazione di percorsi eco-turistici.

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3.15 Il Progetto SABRINA (A. Martelli, M. Indirli, D. Rinaldis, E. Valpreda)

Titolo Progetto SABRINA

Obiettivo Il progetto ha avuto come scopo principale la progettazione e la realizzazione di sistemi di supporto alle decisioni per la selezione degli interventi da effettuare sui beni culturali sottoposti a maggiore rischio. In particolare esso prevedeva i seguenti punti, identificati come altrettanti sottoprogetti:

a) messa a punto di linee guida per la salvaguardia dei beni culturali da rischi naturali;

b) analisi e valutazione del rischio sismico a cui è esposto il patrimonio culturale;

c) messa a punto di criteri e prescrizioni per la protezione sismica degli oggetti d'arte esibiti in musei ed in edifici di interesse storico-artistico;

d) sviluppo e la realizzazione di un sistema di supporto alle decisioni per la previsione degli eventi idraulici ed atmosferici catastrofici e per la prevenzione e mitigazione dei loro effetti sui beni culturali.

Destinatari Enti Locali (Comuni, Soprintendenze Beni Culturali) Tecnologie Realizzazione del sito internet per le “Linee Guida per la

salvaguardia dei beni culturali dalle catastrofi naturali” Metodologie Stesura delle linee guida per la salvaguardia dei beni culturali

dalle catastrofi naturali; Indicatori di successo

Il successo del progetto verrà misurato mediante: Attivazione di un accordo con l’Università di Roma “La Sapienza” Dipartimento di Scienze Naturali e con il CERI (Centro di ricerca “previsione, prevenzione e controllo dei rischi geologici”) per la realizzazione di un laboratorio di sperimentazione sismica (anche a fini didattici) su strutture e modelli di strutture di interesse storico-artistico.

Conseguenze delle catastrofi naturali sul patrimonio culturale ed ambientale:

♦ Analisi a scala locale dei siti campione: misure di sismica a rifrazione, di geoelettrica e dell’amplificazione delle onde sismiche su terreno mediante strumentazione velocimetrica, per l’analisi e la simulazione della risposta sismica locale di un’area campione nella piana alluvionale di Cerreto di Spoleto (Perugia);

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♦ Analisi dinamica sperimentale: elaborazione delle registrazioni velocimetriche e accelerometriche del’edificio sede del CEDRAV (Monastero di San Giacomo) e di altri edifici storico-monumentali colpiti dal sisma umbro marchigiano del 1997 nel centro storico di Cerreto di Spoleto e confronto con modello numerico.

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3.16 L’Aggregato Progettuale PSICHE (A. Martelli, M. Indirli, D. Rinaldis, E. Valpreda)

Titolo Progetto PSICHE

Obiettivo Progettazione Sismica Innovativa del Cultural HEritage Destinatari EU, MiBAC, Amministrazioni Pubbliche, Privati Tecnologie Sistemi e dispositivi di protezione sismica innovativa per il

patrimonio storico-artistico, in armonia con i principi di conservazione.

Metodologie Sistemi e dispositivi di Isolamento Sismico con sottofondazione, con Leghe a Memoria di Forma (Shape Memory Alloy - SMA) e a dissipazione di energia.

Indicatori di successo Applicazione a beni monumentali (es. Basilica di Assisi), archeologici (barca lignea Romana di Ercolano), centri storici colpiti dal terremoto (Mevale di Visso).

L’aggregato progettuale PSICHE contiene diverse azioni inerenti la protezione sismica innovativa dei Beni culturali, in armonia con i requisiti di conservazione. In particolare, si citano i seguenti progetti (ultimati, in corso o in via di acquisizione):

♦ Progetto ISTECH “Development of Innovative Techniques for the Improvement of Stability of Cultural Heritage, in Particular Seismic Protection”, EC Project PL950852, EC Contract ENV4-CT95-0106, 1996-2000, che ha visto l’applicazione, per la prima volta al mondo, di dispositivi in leghe a memoria di forma (“SMA”, Shape Memory Alloys) nella Basilica di Assisi e al campanile di San Giorgio a Trignano (San Martino in Rio, Reggio Emilia), strutture gravemente danneggiate da eventi sismici (rispettivamente il terremoto umbro-marchigiano del 1997-98 e il terremoto di Reggio-Emilia-Modena, 1996).

♦ Progetto REEDS “Optimization of Energy Dissipation Devices, Rolling Systems and Hydraulic Couplers for Reducing Seismic Risk to Structures and Industrial Facilities”, EC Contract BRPR-CT96-0141, Project BEE1031, 1996-2000, che ha visto l’applicazione di dispositivi “Shock Transmitters” nell’ambito del rinforzo delle pareti murarie della Basilica di Assisi.

♦ Progetto SPACE Semi-active and Passive Control of the Dynamic Behaviour of Structures subjected to Earthquakes, Wind and Vibrations, EC Contract no. EVG1-CT-1999-00016, 1999-2003, che ha visto la realizzazione di dispositivi tridimensionali di Isolamento Sismico per la barca lignea Romana di Ercolano.

♦ “Progetto del sistema di supporto comprensivo dell’isolamento sismico 3D per la barca romana lignea di Ercolano, nell’ambito del restauro complessivo e della nuova musealizzazione”, contratto ENEA-Soprintendenza Archeologica di Pompei (2000-2002).

♦ “MUSICA – MUltimediale per lo sviluppo di Sistemi Innovativi per Costruzioni Antisismiche”, Contratti ENEA/GLIS con la Società Giotto Film (2000-2003), gamma di filmati sulle moderne tecnologie antisismiche, sviluppata congiuntamente dall’ENEA e dal GLIS (Gruppo di Lavoro Isolamento Sismico) e che illustra le principali applicazioni di tali tecnologie anche nel settore dei beni culturali.

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♦ Progetto PROSEESM, MIUR-Programma Parnaso, “Sviluppo e Applicazione di Tecnologie Innovative Integrate e Messa a Punto di Metodologie di Confronto, per Ottimizzare gli Interventi di Protezione Sismica dell’Edilizia Storico-Monumentale nel Rispetto dei Requisiti di Sicurezza e di Conservazione, 2000-2003; questo progetto ha visto l’installazione, con la collaborazione dell’ENEA, di dispositivi SMAD nella chiesa di San Serafino a Montegranaro (AP). Per le chiese di San Giovanni Battista ad Apagni e di Santa Croce a Casematte, entrambe in provincia di Perugia (danneggiate dal terremoto umbro-marchigiano del 1997-98), l’ENEA ha progettato l’isolamento sismico con sottofondazione.

♦ “Uso di tecniche antisismiche innovative per la ricostruzione del borgo storico di Mevale di Visso (MC) con materiali originari e nel luogo originario, distrutto dal terremoto umbro-marchigiano del 1997-98”, Contratto ENEA – Regione Marche, 2000-2003. Costituisce un esempio di ricostruzione di borghi antichi, effettuato con l’isolamento sismico alla base, al fine di permettere l’uso dei materiali e dei metodi costruttivi originari. L’ENEA ha effettuato uno studio dettagliato di fattibilità, comprensivo di computo metrico, che è stato approvato dal Comitato Tecnico Scientifico della Regione Marche per quanto attiene alla ricostruzione di almeno una schiera di abitazioni.

♦ Progettazione del sistema di supporto e dei dispositivi di isolamento sismico 3D per la Barca Lignea Romana di Ercolano, Contratto ENEA – Soprintendenza Archeologica di Pompei – Ercolano.

♦ “Supporto al Comune di San Giuliano di Puglia nella post-emergenza e nella ricostruzione”, Contratto ENEA-Comune di San Giuliano di Puglia (2003).

♦ “Supporto al Soggetto Attuatore (Ministero dei Lavori Pubblici) della Ricostruzione di San Giuliano di Puglia”, 2003 – in corso, Contratto ENEA – Provveditorato alle Opere Pubbliche; consulenza tecnico-scientifica per i progetti di miglioramento sismico di Palazzo Marchesale ed altri edifici del centro storico della cittadina, danneggiati dal terremoto del Molise e della Puglia del 2002.

♦ “Storia di un terremoto”, Contratto ENEA-RAI per il film sul terremoto a San Giuliano di Puglia (2003).

♦ Progetto COST, Action C26 “Urban Habitat onstructions under Catastrophic Events”, EC Contract, 2006-2010.

♦ Lo sviluppo ed applicazione di metodologie integrate di analisi spaziale e di analisi iperspettrali per la valutazione della vulnerabilità e del rischio integrato di centri storici (Progetto ”Manejo de Riesgos en Valparaiso, Servicios Técnicos”, ATN/II-9816-CH, Progetto BID-Banco Interamericano di Sviluppo, appena acquisito; Progetto “terremoto e ricostruzione a San Giuliano di Puglia: proposta di un database georeferenziate a scala comunale, in corso di contrattazione) e di beni paesaggistici (Progetto Littorisk- Interreg B- Zona Sud).

♦ Sono iniziate attività, in collaborazione fra l’ENEA, l’Università di Perugia e la società ALGA, per lo sviluppo di un sistema d’isolamento sismico del David di Michelangelo.

♦ Attività a supporto della proprietà e della Direzione Regionale dell’Emilia-Romagna per i Beni Culturali e Paesaggistici, per il restauro delle due Torri di Montorio (Monzuno, Bologna) danneggiate dal terremoto del 2003.

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♦ Attività, in collaborazione con l’Università Mediterranea di Reggio Calabria, per l’adeguamento sismico con isolamento dell’Iran Bastan Museum di Tehran.

♦ Un corso di formazione, riguardante le problematiche sismiche e le altre tematiche di carattere ambientale, è stato anche già svolto, all’inizio del 2006, per il personale della Direzione Regionale dell’Emilia-Romagna per i Beni Culturali e Paesaggistici.

Supporto alla Protezione Civile nell’emergenza post-sismica a San Giuliano di Puglia

Progetto per la valutazione del rischio dovuto a catastrofi naturali a Valparaiso (Cile)

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3.17 L’Aggregato Progettuale P9AX (A. Martelli, M. Indirli, D. Rinaldis, E. Valpreda, F. Immordino, A. Screpanti, E. Caiaffa, S. Serafini)

Titolo Valutazione rischi naturali e mitigazione effetti

Obiettivo Applicazione di tecniche e metodi innovativi (GIS, DGPS, Image Processing ecc.) per la valutazione del rischio geologico specifico e integrato e per la programmazione degli interventi di mitigazione

Destinatari EU, MiBAC, MAT, Amministrazioni Pubbliche, Privati

Tecnologie GIS, DGPS, Image Processing ecc.

Metodologie Analisi spaziale multitemporale e multitematica; fuzzy logic applicata all’Image Processing, elaborazioni dinamiche tridimensionali, banche dati geografiche, metadati.

Indicatori di successo Realizzazione di banche dati fruite da amministrazioni pubbliche nel processo di pianificazione del territorio (Lecce, Brindisi, Taranto); completamento di programmi di ricerca internazionale (Progetto EU SELSY, Progetto MIUR-Dune Nazionali, Progetto Interreg LITTORISK, Progetto Archeomar-Regione Molise).

Valutazione della pericolosità dovuta a catastrofi naturali: esempio di mapping e costruzione di banche dati su base GIS nel caso di hazard di erosione costiera.

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3.18 SITAC: SIT per la tenuta presidenziale di Caselporziano (P. Auer, A.B. Della Rocca)

Titolo Progetto SITAC

Obiettivo Monitoraggio Ambientale della Tenuta presidenziale di Caselporziano.

Destinatari Segretariato Generale della Presidenza della Repubblica.

Tecnologie Sistemi informativi territoriali

Metodologie SIT e D.B.M.S. integrato

Indicatori di successo

Il successo del progetto è riscontrabile mediante i seguenti indicatori: - l'Ente ha risposto ad una esigenza, con elevato contenuto di

ricerca scientifica e di sviluppo tecnologico, espressa da un alto Organismo della Pubblica Amministrazione italiana;

- l’esperienza ha permesso ai ricercatori dell'Ente di maturare un ottimo bagaglio di competenze in un settore ricco di innovazione tecnologica e riversabile in altre situazioni in cui l'Ente è impegnato.

Nel 1995 è stato istituito il Programma di Monitoraggio Ambientale della Tenuta (coordinato dall’Accademia Nazionale delle Scienze, detta "dei XL") che ha previsto la progettazione e lo sviluppo del SITAC (Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano). Tale progetto aveva l'obiettivo di coniugare la salvaguardia dell'ambiente e degli ecosistemi con le esigenze di una corretta e moderna gestione del suo territorio ivi inclusi i beni culturali archeologici che vi sono collocati. Nell’ambito del Programma sono stati creati sei Gruppi di Lavoro, ognuno con lo scopo di svolgere studi e ricerche su problematiche riguardanti, rispettivamente, l'Atmosfera, la Fauna, l'Idrogeologia, l'Impatto Antropico, il Suolo e la Vegetazione. L'istituzione di un ulteriore GdL, avente lo specifico compito di progettare e realizzare il Sistema Informativo Territoriale ha permesso di far confluire e armonizzare tutti i dati e le informazioni derivanti dalle ricerche condotte sul territorio della Tenuta. Le attività svolte hanno avuto, pertanto, un forte carattere trasversale, poiché hanno richiesto una continua interazione con tutti gli altri Gruppi di ricerca coinvolti. Nell’ambito dei beni culturali, le competenze tecnico-scientifiche acquisite in questo progetto possono essere trasferite alla realizzazione di SIT connessi ad aree di particolare interesse (es.: vaste aree archeologiche) al fine di conservare e gestire efficacemente tutte le informazioni, territoriali, tematiche e storiche. È da sottolineare che alcuni strumenti tecnologici, realizzati nell’ambito del progetto stesso, possono essere pienamente adattati a nuovi progetti inerenti i beni culturali (campagne di rilevamento GPS, algoritmi per la georeferenziazione di dettaglio ecc.).

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3.19 Il Progetto TRIDENT (P. Auer, A.B. Della Rocca)

Titolo Progetto TRIDENT (Three-dimensional Restitution via Internet of Digital Elevation Networks in Towns)

Obiettivo Aerofotogrammetria, DEM e realtà virtuale: ricostruzione fotorealistica tridimensionale di edifici in aree urbane.

Destinatari Progetto nell’ambito del V Programma Quadro (Sottoprogramma IST- Information Society Technologies) dell’Unione Europea.

Tecnologie Sviluppo di modelli virtuali 3D fotorealistici accessibili in internet.

Metodologie Metodologie DEM e Web-GIS prototipo.

Indicatori di successo

È uno strumento di supporto alla pianificazione urbana, dalla progettazione di infrastrutture a rete fino alle valutazioni di impatto ambientale di nuove edificazioni e permette di individuare le "anomalie volumetrico-catastali", fornire statistiche sugli indici di urbanizzazione dell'area e su altri dati aggregati e di esaminare le caratteristiche volumetriche di singoli edifici.

Avere a disposizione in formato digitale i parametri geometrici e geografici necessari per descrivere, a scala di dettaglio catastale, la tridimensionalità dei singoli edifici costituisce un'esigenza primaria da finalizzare poi verso i più svariati tipi di applicazioni. L'obiettivo di automatizzare il più possibile la fase di restituzione, riducendo l'intervento dell'operatore umano, è stato affrontato presso il laboratorio EDI (ENEA Digital Imagery) del C.R. ENEA Casaccia, conducendo allo sviluppo di tecniche numeriche e metodologie di aerofotogrammetria digitale, finalizzate alla produzione di specifici modelli digitali delle elevazioni (DEM). Partendo da rilevamenti aerei stereoscopici, è stata ottenuta la ricostruzione fotorealistica della tridimensionalità degli edifici di un'area-test di Roma. I dati geometrici e geografici ricavati dai DEM sono confluiti in un Geo-Database progettato e strutturato in maniera tale da poter gestire e rendere fruibili dati aventi diversa origine (andamento altimetrico del suolo, altezza edifici rispetto al suolo e tipologia di copertura degli stessi derivanti dal DEM, attributi desunti dalle mappe catastali, odonomastica ricavata dal grafo stradale ecc.), ma concorrenti a descrivere in modo esaustivo sia gli edifici, sia il territorio oggetto di interesse nella sua complessità. Il passo successivo è consistito nel progetto e lo sviluppo di innovativi e originali algoritmi e nella messa a punto di metodologie di elaborazione dei dati finalizzate a rendere fotorealistica la "scena urbana" descritta nelle consistenze volumetriche attraverso i DEM di suolo ed edifici. A tal fine, il modello degli edifici è stato completato con l'inserimento dei rilievi fotografici delle facciate degli edifici. Il modello urbano nel suo complesso è stato utilizzato e reso disponibile in internet in un WebGIS prototipo, finalizzato al monitoraggio urbano ed alla pianificazione territoriale.

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Nell’ambito dei beni culturali, le competenze tecnico-scientifiche acquisite in questo progetto possono essere trasferite alla ricostruzione tridimensionale di edifici di particolare valore culturale. Tale ricostruzione potrebbe avvalersi di rilevanti informazioni strettamente connesse con la tipologia del territorio circostante.

3.20 Il Progetto NEREA (G. Maino)

Titolo Progetto NEREA - Network per il Restauro Avanzato Obiettivo Il risultato finale del progetto NE.RE.A. sarà la costituzione del Centro di

Eccellenza per il restauro. Il Centro avrà le seguenti attività: 1. Centro di documentazione e banca dati riferito a:

- Inventario dei maggiori restauri realizzati in Italia con particolare riferimento agli ultimi vent’anni esplicitando il confronto tra il prima ed il dopo, in collegamento con le scuole di specializzazione dell’università di Roma.

- Elenco di tutti i metodi di rilevamento e delle relative tecnologie innovative

- Documentazione sui sistemi di indagine conoscitiva non distruttivi e micro-distruttivi con riferimento ai produttori, agli utilizzatori e ai casi di studio di maggiore rilevanza in collegamento con la Fiera del Restauro di Ferrara e Imprenditoria ad essa collegata.

- Identificazione delle patologie dei materiali e omologazione dei processi di acquisizione delle informazioni relative.

- Identificazione delle patologie di tipo strutturale e omologazione dei metodi d’indagine e di rilevazione anche a distanza.

2. Collegamento con i centri di ricerca e con i laboratori operativi per l’applicazione dei sistemi diagnostici.

3. Interventi di restauro (terapie) - Valutazione comparata delle tecniche d’intervento relative

alle metodologie indicate mettendo a confronto. - A) efficacia - B) durevolezza o durabilità - C) eventuale reversibilità

Operando confronti fra le prestazioni sviluppate dai diversi operatori in tutti i campi del restauro.

4. Formazione e certificazione. Il Centro di eccellenza conterrà un Laboratorio Europeo di Restauro per la definizione e la sperimentazione di una certificazione pan-europea delle PMI che operano nel settore del restauro con possibile interscambio conoscitivo in emulazione virtuale con alcuni laboratori di restauro remoti.

Destinatari Soprintendenze, Enti pubblici, Ministero dei Beni e delle Attività Culturali, Imprese sia grandi sia medio-piccole attive nel settore del restauro

Tecnologie L’operatività verrà garantita dall’utilizzo di strumentazioni già presenti nei laboratori riconosciuti della Università di Bologna, dal Laboratorio SIGMA dell’ENEA; si potrà altresì ricorrere a laboratori collegati in rete sia pubblici

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che privati soprattutto per quanto riguarda settori di alta specializzazione e di riconosciuta validità, al fine di concentrare gli investimenti richiesti dal presente bando su settori particolarmente definiti sulla base delle forze presenti in Regione. Strumentazioni specialistiche, non presenti e non facilmente utilizzabili in ambito regionale potranno essere poste in dotazione del nuovo laboratorio.

Metodologie Quella rilasciata dal Centro di eccellenza sarà sia una certificazione di metodo sia una certificazione di qualità. La struttura tecnica del Centro di eccellenza dovrà innanzitutto elaborare dei protocolli operativi, suddivisi in classi omogenee di intervento, che permettano di ottenere la soluzione delle problematiche tecniche legate al restauro limitando al minimo la possibilità di commettere errori, elevando al massimo la qualità dei risultati e con il minor dispendio di tempo e di energie intellettuali. Compito del Centro di eccellenza sarà quello di sovrintendere alla corretta applicazione dei protocolli, certificando alla fine del processo produttivo la coerente applicazione del protocollo.

Indicatori di successo

Consulenze per soprintendenze ed imprese, pubblicazioni scientifiche

Il settore del Restauro dei Beni architettonici e dei Beni artistici nella Regione Emilia Romagna ha avuto una affermazione a livello europeo convalidata da esperienze pratiche molto sofisticate, si pensi ai restauri quali quelli del Duomo di Ferrara o dei Cicli pittorici di Pellegrino Tibaldi a Palazzo Poggi a Bologna o dei restauri musivi a Ravenna. Va anche segnalata la capacità di affermazione delle maestranze e della piccola imprenditoria presente nel settore in maniera molto diffusa sia sul territorio nazionale sia nei Paesi europei. Il successo della Fiera del Restauro che si tiene annualmente a Ferrara è una ulteriore testimonianza dell’impegno e della efficacia della presenza regionale in questo settore, che anche dal punto di vista economico riveste un’importanza sempre maggiore e impiega sistemi tecnologici sempre più innovativi utilizzando personale sempre più specializzato. L’importanza dei Beni Culturali presenti nella Regione Emilia Romagna, la vocazione a collegarsi con i Paesi Adriatici concretizzata con il programma Uniadrion dell’Università di Bologna con sede a Ravenna, la presenza di centri di eccellenza quali il Laboratorio dei Beni Culturali dell’ENEA e del Laboratorio per la Conservazione del Mosaico a Ravenna, le attività rivolte alla classificazione e alla costruzione di banche dati sulle attività restaurative dell’IBACN nonché la recente istituzione della Cattedra di Restauro presso il Corso di Laurea Edile Architettura della Facoltà di Ingegneria della Università di Bologna ed il Corso di laurea in Tecnologie per la Conservazione e Restauro dei Beni Culturali istituito a Ravenna della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, ci induce all’istituzione di un centro di eccellenza per il restauro avanzato che si baserà su un laboratorio virtuale, con applicazioni web operante sulla futura rete a banda larga della Regione Emilia Romagna Tale Centro di eccellenza si dedicherà alla costruzione di una rete primaria (regionale) ed una rete secondaria (nazionale) da attivare fra alcuni centri di ricerca e laboratori operativi nelle varie attività connesse a quelle restaurative con la finalità di diffondere e valutare la qualità dei diversi tipi di materiali e metodi di applicazione con particolare attenzione al rapporto con le PMI che operano nel settore del restauro architettonico, artistico ed archeologico. Il Progetto NEREA coinvolgerà sia la Provincia di Bologna sia

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la Provincia di Ravenna. Principale obiettivo operativo è quello di attrezzare il Centro per produrre certificazioni di valenza europea per le PMI che operano nel settore. Il Centro che si costituisce come luogo d’eccellenza rivolto a tutti coloro che s’inseriscono nei nuovi settori del RESTAURO e che hanno bisogno di un aggiornamento legato alla gestione, alla capacità organizzativa, alle abilità d’intervento si prefigura di:

♦ Sviluppare un nuovo network di imprese e centri di ricerca che trasmettano tutte le più sofisticate tecnologie collegate al restauro.

♦ Identificare i punti d’eccellenza di interesse artistico-culturale nelle diverse possibili aree all'interno del patrimonio pubblico e privato della Regione attivando degli specifici protocolli.

♦ Sviluppare un software innovativo per il monitoraggio degli edifici storici e testarlo con l’apporto degli enti coinvolti e collegati via web. In particolare il software gestirà i flussi di dati in entrata ed in uscita dai vari fornitori dei servizi di diagnostica, garantendo la corretta applicazione del protocollo di monitoraggio e supportando i tecnici fruitori delle informazioni nella fase elaborativa ed interpretativa.

♦ Arrivare ad una certificazione per le imprese che operano nel settore del restauro di beni storici.

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3.21 Il Progetto “Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione”

(A. Piegari)

Titolo Protezione delle opere d’arte dal danno da radiazione

Obiettivo Proteggere le opere d’arte dal danneggiamento dovuto all’illuminazione e allo stesso tempo migliorarne la visione da parte dell’osservatore.

Destinatari Musei, Gallerie d’arte, Sovrintendenze, Associazioni che offrono servizi per i Beni Culturali.

Tecnologie Trattamenti superficiali dei materiali: deposizione di rivestimenti ottici a film sottili, su lastre di vetro.

Metodologie L’approccio prescelto è stato quello di proteggere l’opera d’arte dal danno dovuto all’illuminazione indipendentemente dalla sorgente di luce utilizzata nell’esposizione. Ciò è possibile se si riesce a eliminare tutta la radiazione non utile per la visione, prima che raggiunga l’opera esposta. In particolare la radiazione ultravioletta e infrarossa possono essere bloccate da un opportuno rivestimento sul vetro di protezione antivandalica. Inoltre tale rivestimento è anche in grado di ridurre i riflessi del vetro e quindi di migliorare la visione da parte dell’osservatore

Indicatori di successo Richieste di utilizzo da parte di operatori che offrono servizi per i Beni Culturali e di Musei e Gallerie

Il Progetto “Trattamenti ottici per la protezione e la fruizione delle opere d’arte nei musei” è stato sviluppato in collaborazione con il CNR-INOA di Firenze, con il coinvolgimento di alcuni musei dell’area fiorentina e la partecipazione di un’azienda leader nella produzione di lampade per l’illuminazione degli interni. Il progetto è nato dalla considerazione che le opere d’arte esposte in musei e gallerie sono soggette a un danneggiamento derivante dall’ambiente circostante e, uno dei fattori che può provocare danni significativi è l’illuminazione delle opere stesse. Infatti, la radiazione elettromagnetica proveniente dalla luce naturale o dalle lampade, induce tipicamente lo sbiadimento dei colori nei dipinti, l’imbrunimento della carta nelle opere grafiche, il distacco della vernice dal supporto e così via. L’approccio attualmente più utilizzato per ridurre tale danno consiste nell’abbassare l’intensità dell’illuminazione e diminuire il tempo di esposizione delle opere. Per questo accade spesso che le esposizioni vengano effettuate in ambienti con illuminazione bassa oppure siano limitate ad alcuni periodi dell’anno. Queste strategie sono utili, ma si possono individuare elementi aggiuntivi. L’obiettivo del progetto è stato quello di proteggere le opere d’arte dal danneggiamento dovuto all’illuminazione e allo stesso tempo di migliorarne la visione da parte dell’osservatore. Partendo dal fatto che frequentemente vengono utilizzate lastre di vetro per proteggere da atti vandalici le opere in esposizione, è stato realizzato con la tecnologia dei film sottili uno speciale rivestimento ottico sul vetro stesso (brevetto ENEA 2004), che possa ridurre la radiazione elettromagnetica incidente sull’opera, sia in

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Fig. 1 Ritratto di Luca Pacioli con vetro tradizionale e vetro antiriflesso (a destra)

illuminazione naturale sia artificiale. In particolare è necessario bloccare contemporaneamente la radiazione ultravioletta, una parte di quella visibile non rilevabile dall’occhio umano e la radiazione nel vicino infrarosso; in pratica tutto ciò che non sia utile per la visione. In tal modo l’uso del prodotto risulta indipendente dal tipo di illuminazione, che è diversa da un Museo all’altro ed è allestita appositamente per le esposizioni non permanenti. Ovviamente tale vetro può essere usato in combinazione con opportuni filtri sulle lampade o sulle finestre, ma è particolarmente utile quando tali filtri non sono presenti. Il rivestimento ottico sul vetro è progettato in modo da unire alla funzione di protezione dell’opera anche un miglioramento della sua fruizione da parte dell’osservatore. Questo trattamento è infatti in grado di ridurre, allo stesso tempo, i fastidiosi riflessi tipici dei vetri tradizionali senza però alterare i colori dell’opera in osservazione (Fig. 1). Un ulteriore importante risultato è rappresentato dalla facilità di realizzazione del prodotto finale con costi non molto elevati.

Per verificare l’efficacia del prodotto, oltre alla misure strumentali, sono stati effettuati anche alcuni test psicofisici con un panel di osservatori, per valutare la percezione del colore e delle sue eventuali variazioni con l’uso di tali vetri, scegliendo alcuni colori di riferimento nel diagramma dei colori CIE (Fig 2). Grande interesse per i risultati è stato mostrato da operatori dell’associazione Civita, che gestisce alcuni musei e offre servizi relativi ai beni culturali e dal Museo dell’Accademia di Firenze che, assieme ad altri musei e gallerie d’arte, possono costituire un ampio bacino di utilizzatori finali.

Fig. 2 - Alcuni colori di riferimento (circoletti) selezionati nel diagramma standard CIE

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3.22 Progetto “Un viaggio nell'Italia della Scienza” (B. Calosso, A. Di Lorenzo, C. Marinucci)

Titolo Mostra itinerante “Un viaggio nella Scienza”

Obiettivo organizzazione di eventi, esposizioni e prodotti multimediali per la divulgazione - su scala nazionale ed internazionale – dei risultati ottenuti dall’ENEA e dalla ricerca scientifica nel nostro Paese nell’ambito del Patrimonio Culturale.

Destinatari Comunità scientifica; mondo universitario; scuole; utenza generica.

Tecnologie Strumenti multimediali per la comunicazione; portale multilingue; ricostruzioni 3D

Metodologie Metodologie per la comunicazione, l’allestimento e l’esposizione

Indicatori di successo

Numero visitatori; numero Istituzioni partecipanti alle iniziative.

Il progetto prevede l’organizzazione di eventi, esposizioni e prodotti multimediali tali da consentire la divulgazione - su scala nazionale ed internazionale – dei risultati ottenuti dalla ricerca scientifica nel nostro Paese, delle competenze e delle infrastrutture sviluppate per la tutela e la valorizzazione del nostro patrimonio culturale. Tale “viaggio”, si concretizza mediante un insieme diversificato - ma organico - di strumenti per la comunicazione e la condivisione delle conoscenze e delle attività presenti nel settore. Si rivolge a target di utenza molteplici e perciò si muove su livelli di comunicazione differenti per massimizzarne l’efficacia. Il progetto è articolato in tre macro attività:

♦ Attività generali: progettazione della comunicazione; progettazione di mostre itineranti; portale multilingue; visita virtuale della mostra (rappresentazione 3D); pubblicazioni; iniziative seminariali; Libro Bianco sulle competenze, le tecniche, tecnologie e le infrastrutture di ricerca presenti in Italia sul tema.

♦ Attività svolte in ambito nazionale. La promozione delle attività di ricerca applicata al patrimonio culturale si completa nell’ambito di una sinergica interazione e cooperazione tra l’ENEA e gli Istituti Centrali afferenti al MiBAC, nonché con enti ed istituzioni presenti su tutto il territorio italiano ed attivi nel medesimo ambito applicativo. Tale promozione si concretizza nell’organizzazione della mostra itinerante “Tecnologie innovative per la cultura”: ha l’obiettivo di dare testimonianza degli oltre mille interventi effettuati per conto ed in collaborazione con gli Istituti Centrali del MiBAC, le Soprintendenze, Musei, Enti locali, Fondazioni, privati, riguardanti la diagnostica, gli studi per la protezione dai sismi, le indagini e i progetti per il recupero di edifici e centri storici, gli studi del microclima in ambienti museali, la catalogazione informatica e molte altre ancora. La mostra si articolerà in tre aree tematiche: Diagnostica Avanzata; Information and Communications Technology (ICT); Conservazione e tutela. La mostra sarà allestita in cinque

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sedi: Trieste, Ferrara, Napoli, Lecce e Roma. Parteciperanno attivamente all’organizzazione dei singoli eventi (workshop e seminari) le Università e le Istituzioni ospitanti. In ciascuna sede la mostra si arricchirà del contributo in termini di materiale espositivo, divulgativo e degli interventi seminariali che testimoniano le attività ed i progetti sostenuiti nell’ambito di ricerche specifiche dell’area territoriale.

♦ Attività svolte in ambito internazionale. Una volta conclusasi la mostra sopradescritta, ed una volta che saranno stati organicamente riorganizzati tutti i contributi apportati dalle diverse istituzioni nazionali partecipanti, la mostra itinerante darà vita ad un analoga iniziativa internazionale dal titolo “Tecnologie innovative italiane per la cultura” che poggia sull’attivazione, per mezzo del MAE, della rete degli Istituti di Cultura e degli Addetti scientifici. Questa Mostra sarà affiancata da una serie di seminari e workshop sui temi affrontati, per consentire e facilitare il dialogo tra la nostra Comunità Scientifica e quella del Paese ospitante. Le sedi espositive saranno gli stessi Centri di Cultura (in quanto promotori dell’iniziativa), per cui sarà necessario prevedere la produzione di materiale espositivo in lingua (Inglese, Francese, Spagnolo).

3.23 Gruppo di lavoro “Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali” (L. Bordoni)

Titolo Gruppo di lavoro “Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali”

Obiettivo Diffondere le potenzialità delle tecniche dell’IA in ambito culturale

Destinatari Istituzioni preposte alla gestione e conservazione del patrimonio artistico e culturale

Tecnologie Logica fuzzy, reti neurali, case-based reasoning, modellazione utente, machine learning, ontologia, realtà virtuale

Metodologie Individuazione ed applicazione delle tecnologie dell’IA per offrire delle soluzioni alle problematiche riguardanti l’ ambito culturale

Indicatori di successo

Realizzazione di strumenti innovativi per una più efficace produzione e fruizione della cultura

Nell’ambito dell’Associazione Italiana per l’Intelligenza Artificiale nel 2002 si è costituito un gruppo di lavoro (responsabile Luciana Bordoni) sui Beni Culturali il cui obiettivo principale è di diffondere alle istituzioni preposte alla gestione e conservazione del patrimonio culturale le potenzialità delle tecniche di intelligenza artificiale allo scopo di provocare dei mutamenti nella produzione e fruizione della cultura. http://studi131.casaccia.ENEA.it/ENEA/aiia/index.html

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3.24 Attività di Diagnostica (P. Moioli, P. Negri, F. Persia e C. Seccaroni)

Titolo Attività di Diagnostica

Obiettivo Sviluppo e applicazione di metodologie non distruttive e microdistruttive per la caratterizzazione, per lo studio delle tecniche di esecuzione, dello stato di conservazione e dei processi di degrado dei materiali di interesse artistico e culturale; correlazione tra le informazioni provenienti dalle diverse tecniche

Destinatari Soprintendenze, Musei, Istituti Centrali del MiBAC;laboratori di restauro pubblici e privati; università, enti di ricerca

Tecnologie Fluorescenza x per lo studio della composizione superficiale di oggetti o di superfici policrome; radiografia e gammagrafia per lo studio della struttura di manufatti e la comprensione della tecnica esecutiva; riflettografia infrarossa per lo studio dell’underdrawing in dipinti; spettrofotometria colorimetrica per lo studio dei colori; attivazione neutronica per la determinazione degli elementi in traccia e microtraccia; assorbimento gamma per la determinazione della composizione delle leghe; cattura radiativa di neutroni per lo studio della composizione e degli inquinanti in strutture murarie

Metodologie Messa a punto, applicazione di tecnologie e processi per il raggiungimento dell’”Obiettivo”; analisi testuale delle fonti; metodologie archeometriche applicate alle tecniche di esecuzione di superfici policrome (dipinti, affreschi, mosaici ecc.) e alle tecniche di produzione dei pigmenti

Indicatori di successo

Continue richieste di interventi, collaborazioni e seminari da parte degli enti destinatari. Entità e qualità delle pubblicazioni esterne, mediamente 10-15/anno. Richiesta di partecipazione a commissioni e comitati. Richiesta di intervento come referee in riviste internazionali. Interventi effettuati all’estero: Museo del Louvre (Parigi), National Gallery (Londra), Biblioteca di Adriano (Atene), Cattedrale di S. Giovanni (La Valletta, Malta)

Attualmente il nucleo ENEA totalmente dedicato alla diagnostica per i beni culturali, nato agli inizi degli anni 80, opera all’interno della Divisione Qualificazione dei Materiali al, applicando principalmente tecniche non distruttive e per immagini, quali fluorescenza x, radiografia, gammagrafia, riflettografia IR, termografia, assorbimento gamma e colorimetria. Altre tipologie di analisi anche microdistruttive quali attivazione neutronica, diffrazione x, microscopia elettronica a scansione vengono sinergicamente applicate a manufatti di diversa tipologia, provenienza e cronologia in collaborazione con altre Unità dell’Ente.

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In totale su opere d’arte di diversa tipologia quali dipinti, bronzi, ceramiche, mosaici, vetri, statuaria in marmo con le tecniche della fluorescenza x, riflettografia IR, radiografia e gammagrafia sono stati effettuati, fino al settembre

2006, 1020 interventi di diagnostica, di cui 708 con la fluorescenza x, 30 con la riflettografia, 272 con la radiografia e 10 con la gammagrafia. Nel grafico è riportata la distribuzione della cronologia dei dipinti indagati, i cui dati insieme a quelli ottenuti nelle indagini su altre tipologie di opere d’arte costituiscono una banca dati contenente oltre 15.000 punti di analisi di fluorescenza x. Per quanto riguarda le strutture monumentali, quali chiese, palazzi, acquedotti romani ecc. essi sono stati indagati sia con le tecniche non distruttive quali termografia, cattura radioattiva di neutroni, endoscopia e diffrazione x portatile, sia analizzandone i campioni da essi prelevati. In totale sono stati effettuati circa 50 interventi su monumenti, per alcuni dei quali negli anni scorsi è stato eseguito anche il controllo microclimatico. Inoltre sono state realizzate ricerche sugli effetti dei parametri ambientali (microclima e qualità

dell’aria) su campioni di materiali di interesse dei beni culturali (marmi, malte, adobe ecc.). Le indagini mediante radiografia e gammagrafia su manufatti hanno riguardato oltre 120 oggetti di diversa natura, provenienza e dimensione, tra cui il Davide e la Pietà di Michelangelo. L’attività svolta nel corso degli anni è stata realizzata talvolta in collaborazione con altre unità dell’Ente, sia del dipartimento Materiali che di altre dipartimenti. Ciò ha permesso al personale in oggetto di acquisire una notevole esperienza sulle tecnologie per i beni culturali e sulle diverse problematiche di degrado che concorrono a definire lo stato di conservazione in relazione all’ambiente esterno.

Immagine scattata durante l’esecuzione di radiografie su un dipinto su tavola presso i laboratori dell’Istituto Centrale per il Restauro

0

50

100

150

200a.

C.

IV IX XII

XIV

XVI

XVIII XX

secolo

Distribuzione cronologica dei dipinti analizzati

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Raffaello, Stendardo della Trinità Città di Castello, Pinacoteca Civica, particolare del lato con la Creazione di Eva e della relativa immagine radiografica

Si sottolinea al riguardo che l’attività di ricerca, diagnostica e intervento sui beni culturali presuppone un elevato grado di interdisciplinarietà e sinergia tra le diverse competenze tecnico-scientifiche e tra queste e quelle umanistiche. All’interno del gruppo è presente una competenza umanistica, che segue lo studio delle fonti e delle tecnologie antiche sulla base della documentazione testuale antica, sia classica che proveniente dall’ambito Vicino Orientale e svolge anche attività di interfaccia nel campo della archeologia. Fanno parte del gruppo anche due tecnici con funzioni di supporto tecnico nelle operazioni in campo. Nel corso degli anni e fino ad oggi l’attività si è ampliata e diversificata con:

1. attività di ricerca e di diagnostica su: ♦ superfici pittoriche ♦ materiali lapidei naturali e artificiali ♦ metalli ♦ ceramiche

2. partecipazione a progetti di ricerca in ambito nazionale e internazionale: ♦ Progetto STEP (Unione Europea, contratto CEE-STEP n. 0143 su effetto

degli inquinanti su lapidei esposti all’aperto, modelli di diffusione degli inquinanti)

♦ Campagna SALVALARTE di Legambiente ♦ Progetto ISTECH (Unione Europea, contratto n. ENV4-CT95-0106 su

protezione sismica con dispositivi innovativi quali leghe ad effetto memoria) ♦ Progetto ART-CO2 (CNR applicazione di nuove tecnologie per il restauro e

la conservazione dei materiali ossei provenienti da scavi archeologici) ♦ Progetto Coperture (MURST Legge 488 su tecniche di progettazione di

materiali/componenti per la conservazione e la fruizione di siti archelogici) ♦ Progetto Parnaso (MURST collaborazione con PROT per la Carta del

Rischio) ♦ Progetto Sidart (Fondi MIUR su alterazioni cromatiche su dipinti murali) ♦ Progetto Duplicazione e Rinascita (MAE per Museo di Baghdad)

3. attività di formazione, cresciuta nel corso degli anni in relazione all’ampliamento dei corsi di laurea in Conservazione o in discipline affini (sia nella classe 13 che 41). Le collaborazioni sono state realizzate con le seguenti università e istituzioni: ♦ Università “La Sapienza” di Roma

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♦ Università della Tuscia di Viterbo ♦ Università Cattolica di Milano ♦ Università di Perugia ♦ Università Statale di Pisa ♦ Università di Genova ♦ Università di Ferrara ♦ Università Suor Orsola Benincasa di Napoli ♦ University College di Londra ♦ Istituto Centrale per il Restauro ♦ Collaborazioni con scuole secondarie inferiori e superiori ♦ Centro Conservazione e Restauro "La Venaria Reale" di Torino

4. attività editoriale con molti contributi in libri relativi a grandi restauri o mostre o in monografie di artisti; sono stati inoltre pubblicati i seguenti manuali relativi a tre specifiche tecniche diagnostiche: ♦ Pietro Moioli, Claudio Seccaroni FLUORESCENZA X Prontuario per l’analisi

XRF portatile applicata a superfici policrome, Nardini Editore, 2002 ♦ Omarini Sergio, La diagnostica con i colori; ENEA, Roma 2003 ♦ Pietro Moioli, Claudio Seccaroni Tecniche radiografiche applicate ai beni

culturali ENEA Editore 2004 All’interno della collana “Materiali della cultura artistica- Approfondimenti” nel 2006 è stato pubblicato il libro di Claudio Seccaroni Giallorino, storia dei pigmenti gialli di natura sintetica, De Luca Editore. Sono in corso di pubblicazione:

♦ IL GUERRIERO DI CERI. Studi interdisciplinari su un capolavoro della pittura etrusca su terracotta, a cura di G. F. Guidi, V. Belleli, G. Trojsi, ENEA Ed., 2006

♦ Cura e pubblicazione degli atti del Convegno internazionale sulla pittura murale del Quattrocento (autunno 2006)

5. promozione e diffusione dell’attività attraverso l’organizzazione di convegni e

giornate di studio e la cura dei relativi atti. L’attività di ricerca e di servizio (prevalentemente per la committenza pubblica) è stata svolta costantemente nel corso di tutti questi anni e ha portato alla effettuazione di più di 1000 interventi su opere d’arte. Le ultime campagne sono state effettuate a:

♦ Assisi, affreschi di Giotto, Cimabue e altri ♦ Firenze, Santa Croce, Cappella Baroncelli ♦ Milano, Pinacoteca di Brera, dipinti di

Andrea Mantegna e Giovanni Bellini ♦ Città di Castello, Gonfalone della Trinità,

Raffaello (RX presso ICR)

Giotto, Angelo, Città del Vaticano, Grotte Vaticane (punti indagati mediante analisi XRF)

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♦ Genova, Museo di palazzo Bianco, Gerard David, polittico della Cervara e Madonna della pappa

♦ Città del Vaticano, San Pietro, frammento musivo con angelo, dalla Navicella di Giotto

♦ Torino, Musei Civici, Antonello da Messina, ritratto di uomo (presso OPD) ♦ Firenze, 8 dipinti presso OPD ♦ Roma, Galleria Borghese, Garofalo, Fra’ Bartolomeo, Raffaello, Battistello

Caracciolo ♦ Roma, Museo Nazionale d’Arte Orientale, 30 dipinti rituali tibetani (thangka)

Attualmente sono in corso di realizzazione oltre all’ attività di diagnostica in campo anche collaborazioni per ricerche con i seguenti organismi:

♦ Università “La Sapienza” di Roma ♦ Università di Tor Vergata di Roma ♦ Consiglio Nazionale delle Ricerche ♦ Università della Tuscia di Viterbo ♦ Università di Modena ♦ Università di Perugia ♦ Università Suor Orsola Benincasa di Napoli ♦ Istituto Centrale per il Restauro ♦ Opificio delle Pietre Dure.

Prospettive future L’esperienza acquisita, la rete di relazioni e di collaborazioni sviluppatesi nel corso degli anni ha permesso lo stabilirsi di una costante richiesta di attività di servizio che presumibilmente continuerà nei prossimi anni. Si presuppone anche che tutte le attività sopraelencate (oltre alla già menzionata attività di servizio per la committenza esterna) possano proseguire, sia in termini di progetti interni ENEA, che con la partecipazione a programmi di ricerca finanziati dall’esterno. Al riguardo sarà necessario effettuare l’updating della strumentazione e per quanto possibile sviluppare nuovi dispositivi per la diagnostica in particolare non distruttiva.

Raffaello, Deposizione, Roma, Galleria Borghese (foto scattata durante la campagna in situ di misure XRF)

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In ambito intenazionale attualmente sono stati avviati contatti con l’Università di Granada e con il Ministero della Cultura del Marocco per la realizzazione di progetti di interesse comune. Per il futuro prossimo sono in programma alcune campagne di indagini a Oplontis (nell'ambito del progetto SIDART), ad Arezzo e presso l'Opificio delle Pietre. Nell'ambito della collaborazione con il Museo Nazionale di Arte Orientale di Roma il Personale ENEA sta lavorando alla stesura di un quaderno scientifico sui dipinti tibetani, che verrà edito in occasione di una mostra programmata a Roma nell'inverno 2006-2007. L'attività relativa allo studio delle fonti e delle tecnologie antiche, iniziata con la pubblicazione del volume sui pigmenti gialli (del quale è stata programmata una presentazione a Firenze in settembre-ottobre 2006), proseguirà con la stesura di lavori equivalenti sull'impiego dei minerali di cobalto dall'antichità sino al XVIII secolo. Si prevede altresì la stesura di lavori e la predisposizione di DB relativi a documentazione testuale antica, inclusa quella proveniente dall’ambito Vicino Orientale.Si prevede inoltre l'avvio di una stretta collaborazione con la Soprintendenza di Bologna, in particolare con la Pinacoteca Nazionale, finalizzata allo studio di opere presenti nelle loro collezioni e alla diffusione dei risultati mediante seminari e workshop.

3.25 Diagnostica per immagini (S. Ferriani)

Titolo MIA - Analisi multivariata di immagini multispettrali (MIA)

Obiettivo Sviluppo di metodi per l’analisi delle immagini multispettrali di superficie pittoriche al fine di rendere più precise ed affidabili le diagnosi

Destinatari Enti di ricerca, centri di diagnostica, operatori del settore

Tecnologie La tecnica impiegata è quella dell’analisi multivariata, o analisi delle componenti principali, che consente di sintetizzare ed estrarre le informazioni utili dalla vasta mole di dati contenute nelle immagini

Metodologie Sviluppo dei metodi e loro verifica mediante l’applicazione a immagini diagnostiche multispettrali di opere pittoriche

Indicatori di successo

Il successo del metodo si misura su: 1. facilità di impiego 2. utilizzo di strumenti HW/SW standard 3. capacità di estrarre indicazioni diagnostiche altrimenti

difficilmente rilevabili

La valutazione dello stato di conservazione delle opere d’arte fa largo uso di metodi di indagine basati sull’analisi e sull’interpretazione di immagini. A questa categoria appartengono le tecniche di indagine multispettrali utilizzate per lo studio e la diagnosi degli strati pittorici di un dipinto. L’indagine prevede l’acquisizione di immagini dell’opera con radiazioni monocromatiche a lunghezza d’onda prefissata. Ciascuna immagine lunghezza d’onda fornisce informazioni su uno o più strati pittorici presenti nel dipinto. In particolare la radiazione ultravioletto fornisce informazioni sugli strati superficiali

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evidenziando eventuali interventi di restauro, mentre l’infrarosso vicino mette in evidenza gli strati più profondi, rilevando la presenza di disegni preparatori o ripensamenti. La procedura di analisi e comparazione richiede tempi e risorse considerevoli, e la precisione ed affidabilità della diagnosi dipende fortemente dall’esperienza dell’esaminatore. Un possibile superamento di questi limiti è rappresentato dall’utilizzo dell’analisi multivariata delle immagini multispettrali (MIA). Questa tecnica di analisi consente la riorganizzazione delle immagini diagnostiche in una nuova serie di immagini, che rendono più semplice il confronto e meno soggettiva la valutazione dello stato di conservazione dell’opera dalle quali l’estrazione delle informazioni ed il confronto risultano facilitati e pertanto la valutazione dello stato di con seriazione è resa meno sogg. In collaborazione con l’Università di Ferrara, sono stati messi a punto dei metodi di analisi multivariata delle immagini multispettrali verificandone l’efficacia sulle indagini del Crocifisso di San Damiano e della Madonna Trivulzio del Mantenga, le immagini di quest’ultima sono state acquisite dall’INOA utilizzando uno scanner ad alta risoluzione a 32 lunghezze d’onda diverse nell’intervallo 380÷800nm. I risultati mostrano che la compressione dell’informazione prodotta dalla MIA consente, innanzitutto, una più semplice e razionale estrazione dell’informazione dalla semplice analisi visiva delle immagini rendendo più affidabile la diagnosi. Inoltre essa è in grado di fornire un'informazione puntuale sulle diverse regioni dell'immagine esaminata. Questa caratterizzazione, eseguita a partire dalle proprietà spettrali di ciascun pixel dell'immagine, permette di mettere in evidenza le caratteristiche comuni a tutta l'immagine e, separatamente, delle regioni danneggiate o sottoposte a precedenti interventi di restauro.

3.26 NODAN: Controlli non distruttivi mediante radiografia con neutroni

(R. Rosa)

Titolo NODAN – Analisi non distruttive con neutroni Obiettivo Sviluppo e applicazioni di tecniche topografiche con utilizzo di

fasci di neutroni, anche in combinazione con altre sorgenti di radiazione

Destinatari Soprintendenze, Musei, Istituti Centrali del MiBAC; laboratori di restauro pubblici e privati; università, enti di ricerca

Tecnologie Radiografia con neutroni, raggi X e gamma; Metodologie Ricostruzioni tomografiche con metodologie di retroproiezione

filtrata (FBP) ottimizzate per la radiazione utilizzata; visualizzazione 3-D con di strutture interne

Indicatori di successo Inclusione nel Network Europeo delle facilities di radiografia neutronica. Numerose pubblicazioni e partecipazioni a convegni specifici della radiografia neutronica. Richiesta di intervento come referee in riviste internazionali. Richiesta di intervento come scientific committee member in conferenze internazionali.

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Presso i reattori TRIGA RC-1 e TAPIRO del Centro Ricerche Casaccia sono disponibili fasci di neutroni collimati che, in combinazione con i metodi di imaging e con i software di ricostruzione tomografica disponibili, consentono l’esecuzione di controlli non distruttivi mediante la tecnica basata sulla radiografia con neutroni. Differenti dimensioni dei fasci, flussi ed energie dei neutroni possono garantire un ampio range di materiali e di campioni da investigare.

Ricostruzione in 3D di una copia di manufatto di bronzo mediante tomografia neutronica

Sezione virtuale di un manufatto di ottone mediante tomografia neutronica: localizzazione di un difetto di riempimento nella fase di fusione

Sezione virtuale di una ammonite mediante tomografia neutronica

Sono in corso attività di analisi di fattibilità applicate a piccoli oggetti bronzei di provenienza laziale mentre è stata già avviata l’attività di integrazione di una delle postazioni disponibili presso TRIGA con un fascio collimato di raggi X provenienti da un generatore di tipo industriale (300 kV). La doppia esposizione (neutroni termici + X), combinata con due indipendenti sistemi di imaging, offrirà una ancor più vasta possibilità di analizzare le strutture interne dei campioni, consentendo la localizzazione di difetti o di particolari mediante la tomografia e l’ispezione virtuale degli oggetti stessi. Essendo

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tutta l’attività di imaging (sincronizzata con il controllo di posizione dei campioni) basata sull’impiego di PC, si sta procedendo, partendo dalla semplice remotizzazione del controllo, alla gestione via rete dell’intero processo, avendo come obiettivo una integrazione con il sistema e-GRID. Applicazioni client-server in corso di sviluppo consentiranno la telegestione delle misure, permettendo alle istituzioni che avranno accesso alle facilities la visualizzazione e l’acquisizione dei dati, con possibilità di sviluppare tecniche di ricostruzione proprietarie o specifiche. Va rilevato l’importante aspetto del training specialistico per questi controlli non distruttivi. La disponibilità di condivisione delle risorse strumentali, integrate nella costituenda infrastruttura di ricerca europea EURICA, congiunta alla partnership con università e istituti di ricerca, potrà agevolare la formazione di nuove professionalità a supporto della conservazione del patrimonio artistico.

3.27 Biotecnologie microbiche per la conservazione ed il restauro (A. R. Sprocati)

Titolo Caratterizzazione microbiologica di opere (o siti) per un'analisi

descrittiva dei microorganismi colonizzatori e per la ricerca di ceppi di interesse biotecnologico per applicazioni nella

conservazione e nel restauro. Obiettivo Individuare i microorganismi presenti, definire il loro ruolo nei

processi di alterazione e le potenziali applicazioni nella conservazione e nel restauro

Destinatari Comunità scientifica, Soprintendenze, Restauratori Tecniche e Tecnologie

-Tecniche classiche per l’solamento di microorganismi coltivabili, mediante terreni selettivi -Impiego della PCR (Polymerase Chain Reaction) per il rilevamento della presenza dei microorganismi presenti, ma non coltivabili e per l’analisi delle sequenze molecolari, ai fini dell’identificazione dei ceppi microbici isolati -Dgge, Tgge, T-Rflp per l’analisi dei "profili molecolari" delle comunità microbiche presenti -Sistema Biolog TM per lo studio dei “profili metabolici” di singoli ceppi microbici isolati e a livello di comunità -Bioreattori per la produzione di biomassa microbica -Microscopia ottica Vengono usate inoltre: microscopia elettronica (SEM), spettrofotometria colorimetrica e difrattometria a raggi X in polvere.

Metodologie Approccio polifasico attraverso l’uso integrato di Microbiologia Classica, Biologia Molecolare, Ecologia Molecolare, Analisi fenotipica globale

Indicatori di successo

Richieste di collaborazione da parte dell’Università “La Sapienza” per lo svolgimento di tesi di laurea ed assegnazione di incarico per l’insegnamento di “Microbiologia Ambientale” all’interno del corso di Laurea specialistica in “Scienze Applicate ai Beni Culturali e alla Diagnostica per la loro Conservazione” dell’Università di Roma “La Sapienza”

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Le attività di microbiologica condotte nel campo dei beni culturali sono state avviate di recente e rappresentano al momento un’attività di tipo esplorativo, collaterale alle linee di ricerca principali della sezione “Sviluppo di metodi innovativi per l’analisi ambientale”, che riguardano il settore ambientale. All’interno della microbiologia ambientale, la microbiologia dei beni culturali sta assumendo un ruolo importante in quanto la flora microbica, che è in grado di colonizzare quasi qualunque nicchia ecologica del pianeta, cresce e prolifera anche sulle opere d’arte, usando come substrato di crescita o direttamente i materiali di cui è costituita l’opera o i materiali di rivestimento, di supporto o usati per passati restauri. Come conseguenza della presenza dei microorganismi si può osservare un duplice effetto: da una parte il biodeterioramento del bene, dall’altra, invece, un’influenza positiva. Una migliore conoscenza dei microorganismi esistenti e la comprensione del loro ruolo ecologico aprono la strada allo sviluppo di metodi per il controllo del biodeterioramento e, contemporaneamente, all’impiego della flora microbica come possibile soluzione per il restauro e la conservazione. Le biotecnologie microbiche, attraverso lo sfruttamento di alcune delle molteplici capacità metaboliche dei microorganismi, stanno apportando un interessante contributo alle tecnologie di restauro. A titolo di esempio si riportano alcune delle capacità metaboliche di interesse applicativo nel settore: biodegradazione di colle e patine, rimozione di precipitati metallici, precipitazione di calcite attraverso la biocarbonatogenesi. Le indagini finora condotte dal gruppo di microbiologia ENEA hanno riguardato una caratterizzazione microbiologica di due ambienti ipogei: una stanza nella Villa dei Papiri di Ercolano e la tomba della Mercareccia di Tarquinia.

Ceppo microbico TPBS 4 Ceppo microbico:TSC 8

La caratterizzazione della tomba della Mercareccia, per la quale si sta progettando un futuro restauro, è importante in quanto rappresenta per così dire un “punto 0” prima dell’apertura al pubblico e fornirà la base per un monitoraggio del luogo per la sua salvaguardia nel tempo. La caratterizzazione microbiologica di un ipogeo permette, infatti, di determinare quali microorganismi hanno colonizzato il monumento nel corso degli anni, in assenza di interventi. Questo è un punto di partenza necessario per ogni trattamento di restauro, in quanto rende possibile una ragionevole previsione sul modo in cui la comunità microbica si potrà sviluppare ed evolvere nel tempo, fornendo così la base per stabilire un protocollo di monitoraggio della velocità di colonizzazione microbica e del cambiamento della popolazione microbica come funzione della composizione dei substrati, delle condizioni ambientali e del restauro. In questo modo sarà possibile salvaguardare il monumento nel tempo e prevenire il deterioramento associato allo sfruttamento culturale del bene artistico.

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Dalla “Mercareccia “sono stati isolati circa 150 ceppi microbici eterotrofi e, tra questi, sono state selezionate due categorie di ceppi su cui approfondire lo studio: i ceppi in grado di sciogliere i carbonati, in quanto potenzialmente correlati al deterioramento della roccia stessa ed i ceppi in grado di precipitare carbonati di calcio, sottoforma di calcite. La condizione metabolica del primo gruppo è in natura meno frequente ed infatti, mentre sono stati isolati solo 6 ceppi in grado di solubilizzare i carbonati, ne sono stati isolati circa 70 in grado di precipitare cristalli. I cristalli prodotti sono attualmente oggetto di indagine per determinare le caratteristiche della calcite prodotta. In vista di valutare la potenzialità applicativa di questi ceppi, nell’ambito delle biotecnologie microbiche per il restauro, alcuni dei ceppi precipitatori di carbonati sono attualmente impiegati in sperimentazioni su provini di pietra di Lecce per valutarne l’efficacia nel depositare la calcite. Le immagini a lato mostrano due diverse forme di calcite prodotte da due ceppi isolati, nei laboratori ENEA, dalla tomba della Mercareccia. La diversità del cristallo prodotto a partire dallo stesso terreno di crescita è indice del fatto che la bioprecipitazione sia governata da un processo attivo, dipendente dal metabolismo microbico.

3.28 Aerofotogrammetria per aggiornamenti catastali (P. Auer, A. B. Della Rocca)

Titolo Aerofotogrammetria per aggiornamenti catastali

Obiettivo Aggiornamento delle informazioni cartografiche catastali e intensificazione della maglia secondaria di "punti fiduciali".

Destinatari Ministero delle Finanze - Dipartimento del Territorio - Direzione Centrale del Catasto, dei Servizi Geotopocartografici e della Conservazione dei Registri Immobiliari

Tecnologie Elaborazione immagini – Osservazione del territorio

Metodologie Riprese aeree stereoscopiche

Indicatori di successo

Il progetto ha dimostrato la reale capacità della areofotogrammetria digitale di soddisfare le esigenze.

La Direzione Centrale del Catasto, dei Servizi Geotopocartografici e della Conservazione dei Registri Immobiliari ha richiesto sistemi (hardware e software) per la gestione e l’aggiornamento di tutte le informazioni catastali relative sia ai terreni, sia agli edifici, nonché l’intensificazione della maglia secondaria di "punti fiduciali", i quali costituiscono la rete topografica di dettaglio del Catasto Italiano. L'obiettivo fondamentale dell'applicazione è stato lo studio e la sperimentazione di sistemi e metodi di elaborazione di riprese aeree stereoscopiche.

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Il progetto ha permesso anche di valutare le principali voci di costo che gravano su un’applicazione operativa di metodi e di sistemi sperimentali di questo tipo, mettendoli in relazione con i principali benefici:

♦ la rapidità di ottenimento delle informazioni rispetto alla ampiezza delle aree territoriali da rilevare;

♦ la capacità di aggiornare i dati con la periodicità necessaria. Nell’ambito dei beni culturali, gli strumenti e le competenze tecnico-scientifiche acquisite in questo progetto possono essere trasferite alla realizzazione di applicazioni direttamente connesse con la dettagliata collocazione nel territorio di beni culturali ed archeologici.

3.29 Catalogazione: utilizzabilità dei dati (L. Moretti, R. D’Orazi)

Le attività relative alla catalogazione sono state sviluppate sulla base di specifiche esigenze della committenza. È stato perseguito il fine di massima utilizzabilità da parte dell’utente, anche non esperto. Le odierne dotazioni tecnologiche permettono lo sviluppo di interfacce semplici e potenti su diversi tipi di uscita: software, CD-ROM, DVD-video, Web, telefonini ecc. Un grosso sforzo è stato proprio quello di trasferire informazioni già esistenti ma difficilmente utilizzabili verso una platea più vasta possibile con una interfaccia estremamente semplificata. Nello specifico, è stato creato un software e un CD-ROM per l'archivio multimediale del fondo fotografico "Igino Benvenuto Supino" appartenente all'Università di Bologna, nell'ambito del progetto UE GIANO. Nelle schermate si possono vedere quali e quante possibilità si riescono ad ottenere solamente nella visione di un grande archivio fotografico.

Esempio di ricerca Esempio di scheda di foto storica CD-ROM dell’archivio fotografico “Igino Benvenuto Supino”

Sulla base di queste esperienze è stato realizzato lo studio per la catalogazione di un imponente archivio di manifesti storici, una nuova tipologia di opera d'arte, che si espanderà, in una fase successiva, verso settori differenti come ad esempio l’editoria d’arte attraverso l’uso del linguaggio XML.

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3.30 Utilizzo di radiazioni ionizzanti per la bonifica di materiale bibiografico-documentale

(M. Adamo, G. Magaudda)

Titolo Utilizzo di radiazioni ionizzanti per la bonifica di materiale bibiografico-documentale

Obiettivo Sviluppo di un processo innovativo per la bonifica dei beni culturali (materiale bibliografico-documentale, manufatti in legno, tela, lapidei, etc.) da artropodi, microrganismi (funghi microscopici, batteri ed alghe) e vegetali superiori per mezzo di radiazioni ionizzanti. Si tratta di validare, nel campo dei beni culturali, un sistema di intervento conservativo, attraverso una sperimentazione in riferimento sia agli organismi da combattere, sia al materiale da trattare, sia sulla fattibilità tecnico-economica, sia, infine, alla trasferibilità dei risultati della ricerca alle industrie del settore e alle Istituzioni competenti perché ne stabiliscano le norme applicative.

Destinatari Soprintendenze, Biblioteche, Archivi, Fototeche e tutto il settore dei musei.

Tecnologie Dosimetria per la ricerca della geometria e delle condizioni più idonee al trattamento. Irraggiamento gamma per la disinfezione e disinfestazione dei beni culturali. Analisi microbiologiche pre-post irraggiamento per la valutazione della carica microbiologica. Prove di radioresistenza su insetti.

Metodologia Messa a punto, applicazione di tecnologie e processi per il raggiungimento dell’”Obiettivo”; ricerca bibliografica

Indicatori di successo

Richieste di collaborazione da parte delle Istituzioni destinatarie. Pubblicazioni esterne.

L’Italia, come è noto, possiede una buona percentuale dell’intero patrimonio mondiale di beni culturali. Tuttavia l’estrema distribuzione di questi beni nel territorio e le particolari caratteristiche orografiche del Paese (da aggiungere alla cronica trascuratezza della mano pubblica nello stanziare fondi per le pratiche di una ordinaria conservazione) ne rendono assai difficile la tutela in casi particolari. Infatti, con preoccupante frequenza fenomeni naturali di eccezionale intensità ad esempio la piovosità, costituiscono la causa scatenante di smottamenti e inondazioni. In conseguenza di questi eventi non è raro che anche il patrimonio culturale venga travolto dalle acque per essere così predisposto ad un rapido quanto ineluttabile biodeterioramnento. Occorre quindi predisporre efficaci piani che, in casi di emergenze ambientali ci colgano preparati anche ad interventi straordinari sui beni culturali e in particolare quello librario, documentario e fotografico.

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L’argomento interessa più di un paese e lo studio delle soluzioni più efficaci presuppone un approccio multidisciplinare di tecnologi e specialisti di varie discipline scientifiche nonché di responsabili della conservazione. Negli ultimi anni la sensibilità di molti governi sulla questione ambientale e gli approfondimenti delle conoscenze sugli effetti nocivi degli agenti chimici nei confronti dell’ambiente e della stessa salute umana, hanno spinto i Paesi più avanzati ad emanare disposizioni e normative sempre più stringenti. Il Protocollo di Montreal, siglato nel 1991 dai Paesi maggiormente industrializzati prevede la riduzione e/o la messa al bando di alcuni fumiganti. Anche l’ossido di etilene che viene attualmente utilizzato di routine in Italia per la sterilizzazione di libri e documenti sarà presto bandito perché rivelatosi mutageno, cancerogeno e dannoso per l’ambiente. L’efficienza dell’irraggiamento come agente disinfettante/disinfestante e addirittura sterilizzante ha fatto decollare la relativa tecnologia arrivando anche ad influenzare le abitudini e lo stile di lavoro di alcuni comparti; basti pensare all’impiego di materiale monouso nei laboratori biologici o dei prodotti “usa e getta” in campo medico. Questa linea di attività, che si basa sul principio di azione fisica delle radiazioni ionizzanti, vuole dimostrare la fattibilità pratica di un processo tecnologico al servizio di chi ha la responsabilità della conservazione del patrimonio artistico e culturale, processo che sia al tempo stesso efficace e “sostenibile” nei confronti dei materiali artistici e storici, così come del materiale bibliografico-documentale. L’obiettivo da conseguire non è solo quello di rimuovere le cause di degrado e bloccare i processi distruttivi in atto ma soprattutto la possibilità di trattare grosse quantità di materiale biodeteriorato con tempi ridotti e procedure controllate e codificate (soprattutto in caso di calamità naturali quali alluvioni, terremoti, eventi bellici ecc.). Sull’argomento si è già riscontrata una convergenza di interessi che vede collaborare da tempo l’ENEA con l’Istituto Centrale per la patologia del Libro, con l’Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato e attualmente è stata attivata una convenzione con il Centro di Fotoriproduzione Legatoria e Restauro degli Archivi di Stato. In particolare si sono effettuate ricerche congiunte con lo scopo di misurare le caratteristiche meccaniche e chimiche di diversi tipi di carta, dopo averli irraggiati, mettendoli a confronto con quelli invecchiati o non trattati affatto. Abbiamo controllato la solidità del colore di inchiostri da stampa e le eventuali variazioni di colore degli stessi. Negli ultimi anni ci è parso utile indagare se- come avviene per il trattamento con ossido di etilene – anche usando le radiazioni ionizzanti i biodeteriogeni che riusciamo ad eliminare con questo trattamento fossero in grado di arrecare danni più gravi, rispetto al materiale non trattato, quando nel successivo tempo di conservazione tali organismi dovessero entrare in contatto con la carta infestandola nuovamente. Con questo ultimo obiettivo abbiamo condotto delle ricerche su insetti blattoidei della specie Perplaneta americana e su microfunghi cellulosolitici del genere Penicillium (P.chrysogenum). Gli ultimi due anni sono stati dedicati allo studio delle alterazioni prodotte nella cellulosa e nella carta a lunga conservazione (permanente e durevole) da trattamenti di invecchiamento, idrolisi ed irraggiamento gamma anche tra loro associati. Attualmente sono state condotte prove preliminari su materiale fotografico che sarà oggetto di studio per i prossimi due anni.

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I risultati di tutta l’attività sperimentale da noi fin qui condotta indicano le radiazioni ionizzanti estremamente efficaci nell’eradicazione di insetti nocivi e nella bonifica dalla microflora fungina. È ugualmente incoraggiante aver dimostrato che, alle dosi necessarie per un efficace trattamento (indicativamente 0,2-0,5 kGy per gli insetti e 3 kGy per i funghi microscopici) non si è riscontrato alcun effetto significativamente negativo sulle caratteristiche meccaniche e fisiche della cellulosa pura e della carta permanente, sugli inchiostri da stampa, sulla vulnerabilità del materiale trattato quando veniva nuovamente sottoposto sia alla infestazione che all’infezione da parte dei biodeteriogeni. Altre prove sperimentali sono in corso.

3.31 Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche / archeologiche

(S. Fanou)

Titolo Metodologie e Tecnologie Innovative e Sostenibili per la Conservazione dei siti e delle emergenze architettoniche /

archeologiche Obiettivo Sviluppare ed applicare metodologie integrando gli impatti di

energia, del clima e degli inquinanti con le tecnologie diagnostiche (di controllo non distruttivo e/o microdistruttive) per la caratterizzazione materica, la definizione dello status conservativo, la individuazione di eventuali cause del degrado finalizzato alla progettazione di interventi di restauro e/o recupero di siti archeologici - singole emergenze architettoniche - centi storici, la loro fruizione sostenibile e la loro gestione.

Destinatari Soprintendenze, edifici museali, Istituti Centrali del MiBAC, Comuni, Regioni.

Tecnologie e Tecniche

Sistemi di acquisizione dati micro- e macro-climatici e statico- strutturali in regime statico e/o dinamico, Laser-scan, restituzione iconica 2D, 2,5D, 3D, tecnologie endoscopiche, Termografia, Ultrasuoni, Diffrazione X, Georadar, Processi di invecchiamento e di durabilità materiali in camera climatica, utilizzo modelli deposizione e dispersione inquinanti atmosferici.

Metodologie Applicazione delle tecnologie summenzionate e messa a punto di metodologie di carattere interdisciplinare per il conseguimento degli obiettivi.

Indicatori di successo

Richieste di partecipazione a progetti interdisciplinari di istanza energetico-architettonico-ambientale, riguardanti interventi innovativi e sostenibili in siti archeologici, emergenze architettoniche, centri storici; richieste di partecipazioni a seminari e Master dalle Istituzioni di Tutela, le Municipalità e le Università; Assegnazione di incarico per l’insegnamento della specifica disciplina di Restauro Architettonico dalla parte dell’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”, Facoltà di Ingegneria. Richieste d collaborazioni da diverse Università per lo svolgimento di tesi di laurea; partecipazione a workshop, commissioni e comitati; pubblicazioni esterne.

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L’attività dedicata alla correlazione degli aspetti energetici con quelli specifici finalizzati alla Conservazione del Patrimonio Culturale, è stata inizialmente intrapresa nell’ambito del Dipartimento Energia in accordo con la Unità ART sin dal 1996. Attualmente, si svolge all’interno della Divisione Qualificazione dei Materiali e, a volte, in collaborazione con altre Unità dell’Ente. Nel corso degli anni sono state svolte molteplici linee di intervento esplicitate attraverso lo studio e il controllo dei parametri micro- e macro- climatici di ambienti confinanti ed ospitanti opere eminenti e vulnerabili, la modellistica del comportamento energetico – ambientale (attraverso il codice di simulazione SUNCODE – PC Building Load Simulation Programme /I/) degli edifici vincolati dalle leggi di tutela, l’inserimento di alcune applicazioni di automazione e di sistemi intelligenti al controllo dell’energia, del comfort, delle funzioni degli edifici vincolati.

NECROPOLI DI PORTA VESUVIO, POMPEI:

TOMBA DI VESTORIUS PRISCUS

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Progettazione di una struttura protettiva, ad involucro geometrico e simulazione ante – operam delle prestazioni energetiche per la conservazione del ciclo pittorico e del manufatto stesso

Parallelamente ed in sinergia con le precedenti sono state effettuate indagini riguardant, in maniera prevalente, la caratterizzazione della materia e l’eventuale danno subito, attraverso interventi di endoscopia, elaborazione digitale delle imagini, fluorescenze X-RXD, indagini termografiche ultasoniche.

Termogramma e Segnale Ultrasonoro (A-scan) rilevato nel punto P3 di parete tardo 400sca del Palazzo Todesco, centro storico di Serravalle

TREVISO, COMUNE DI VITTORIO VENETO, RECUPERO ENERGETICO–ARCHITETTONICO–AMBIENTALE SOSTENIBILE DEL CENTRO STORICO DI SERRAVELLE. PROGETTO PILOTA

P2

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L’applicazioni di queste tematiche consente di intervenire in diversi settori del Patrimonio Culturale, quali la protezione e la conservazione, fruizione sostenibile e gestione degli edifici di pregio architettonico, artistico e storico, dei giacimenti archeologici, il controllo del microclima di ambienti confinanti ed ospitanti opere eminenti e vulnerabili, il recupero conservativo e/o di trasformazione dei centri storici (ambiente, statica degli edifici, ecc).

Schematizzazione grafica di sezioni murarie, ottenute dalle indagini endoscopiche ed ultrasoniche e comparazione con i relativi microprelievi murari. Indagini mineralogiche –

petrografiche e caratterizzazioni. Palazzo Todesco, Centro Storico di Serravalle

Il successivo inserimento delle dinamiche ambientali complessive sulle variabili valutative per la conservazione del Patrimonio Culturale ha permesso di estendere l’approccio sistemico ad una scala più grande (territoriale), di siti aventi comunque vincoli di tutela. Il calcolo dell’impronta ecologica, strumento efficace per la stima dei consumi di materia e di energia che caratterizzano la presenza e le attività antropiche sul territorio, contribuisce ulteriormente a controllare e valutare l’inserimento dei pricipi dello Sviluppo Sostenibile nell’ambito del Patrimonio Culturale e distinguere le valutazioni temporali in breve, medio e lungo termine.

Materiale litoide

Gesso

Vuoti

Caementa

57,5 0

57 0

Foro microcarotagg

57, 0

Foro microcarotaggio

R

R

T

T

Strumento Ultrasonoro Onda ultrasonora

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3.32 Progetto ISHTAR: Software MODA (S. Fanou)

Titolo SOFTWARE MODA (MONUMENT DAMAGE), realizzato

nell’ambito del progetto ISHTAR (attività WP: impatto dell’inquinamento atmosferico sulla materia monumentale)

Obiettivo Stimare il danno provocato sui monumenti dall’inquinamento atmosferico e verificare le strategie delle politiche ambientali riguardo la protezione della materia monumentale e la riduzione dei costi di restauro e di manutenzione.

Destinatari Soprintendenze, Comuni, Regioni, Specialisti della materia di Restauro ed operatori del campo, pianificatori

Tecnologie e Tecniche

v. sotto

Metodologie v. sotto

Indicatori di successo

Richieste di applicazione da parte delle Istituzioni destinatarie. Richieste di partecipazioni a convegni nazionali ed internazionali

Il S/W denominato MODA, MOnument DAmage, si riferisce all’impatto dell’inquinamento atmosferico sui materiali delle superfici storiche e monumentali. Questo modulo, realizzato appositamente nell’ambito del Progetto ISHTAR è stato sviluppato dall’ENEA in collaborazione con la PHAOS srl ed ha le seguenti capacità:

♦ calcolare il potenziale danno sui monumenti in base alle equazioni sperimentali disponibili;

♦ registrare l’evoluzione del danno e le attività di restauro / manutenzione dei monumenti;

♦ registrare le condizioni del contesto monumentale (per esempio: condizioni microclimatiche, inquinamento atmosferico, condizioni del costruito intorno al monumento);

♦ esaminare l’impatto dei diversi livelli dell’inquinamento atmosferico sulle alterazioni dei monumenti (per esempio: diverse concentrazioni di inquinanti dovuti a diverse pianificazioni e programmazioni del traffico);

♦ calcolare il costo del restauro di una determinata alterazione rispetto alle buone pratiche manutentive o rispetto a scenari di riduzione degli inquinanti.

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ARCHITETTURA DI BASE DEL S/W MODA E CONNESSIONE CON LA SUITE ISHTAR

Per rispondere alle diverse esigenze degli utenti sono previste due diverse opzioni che diferiscono per il livello di approfondimento su ogni monumento. L’Opzione 1 calcola il danno della materia e si basa su determinate condizioni descritte dall’utente, senza considerare un specifico monumento, bensì considerando solo categorie di materiali (p.e: materiali calcarei). Questa Opzione si presta per valutare l’impatto del traffico e degli inquinanti sui materiali in una determinata area e comunque su grande scala.

Calcolo del danno - Opzione 1

L’Opzione 2 calcola il danno su uno specifico monumento e valuta come una determinata concentrazione di inquinanti possono lederlo. L’opzione è più adatta per uno specialista in Restauro che ad un decisore di pianificazione. L’abilità di questa opzione sta nel fatto che lo specialista può formulare i propri giudizi sull’eventuale danno e può associare i rischi dovuti all’inquinamento con fattori specifici della materia conservativa.

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Calcolo del danno - Opzione 2

Metodologia per l’Opzione 1

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Metodologia per l’Opzione 2

Oltre il modulo inserito nell’ISHTAR Suite, MODA può funzionare anche autonomamente. Inoltre, il data base riguardante i monumenti può essere usato come strumento autonomo, per archiviare informazioni sulle condizioni dei monumenti (per esempio dati storici, restauri, manutenzioni ecc.). Si segnala che al giorno d’oggi non sono disponibili altri, analoghi o simili tools o s/w, o parte di essi, che possono essere amplificati, integrati, modificati e/o usati come base e/o esempio. Il s/w MODA è stato realizzato esclusivamente per le necessità del Progetto ISHTAR e nell’ambito dell’attività del WP7, inerente all’impatto degli inquinanti sulla materia monumentale. Nonostante ciò, oltre al modulo incorporato nella Suite ISHTAR, il MODA è stato pensato ed anche realizzato per funzionare come un autonomo tool (ed eventualmente come un autonomo s/w). La versione autonoma del s/w funziona con Microsoft Access ed è scritta in Visual Base.

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3.33 La tutela dei centri storici d’arte dai rischi naturali:una chiave di lettura per lo sviluppo sociale ed economico delle comunità locali

(C. Margottini, G. Delmonaco)

Titolo Centri storici minori

Obiettivo Tutelare e Valorizzare i centri storici d'arte

Destinatari Amministrazioni pubbliche locali, Enti Parco, GAL

Tecnologie GIS

Metodologie Economia ambientale

Indicatori di successo

Incremento turistico e benefici economici nei centri d'arte minori

Il progressivo affermarsi del paradigma dello sviluppo sostenibile ha determinato la fine del ciclo espansivo della società industriale e del connesso fenomeno dell’urbanesimo, imponendo nuove strategie volte al recupero del patrimonio esistente ed all’ottimizzazione del suo uso. Sia in campo urbanistico che territoriale/ambientale, pertanto, tendono ormai a prevalere gli investimenti mirati alla conservazione, al restauro, al recupero e alla rifunzionalizzazione del patrimonio architettonico ed ambientale esistente, con particolare riguardo per quello caratterizzato da importanti valori storico-culturali e/o naturalistico-ambientali. Il recupero dei centri storici, maggiori e minori; la creazione di parchi naturali e culturali; il restauro dei monumenti; la musealizzazione e la valorizzazione delle testimonianze più tipiche della cultura materiale; l’archeologia industriale; l’imposizione o elevazione degli standard di qualità nella gestione di tutte le attività che impattano direttamente o indirettamente sulla conservazione del patrimonio culturale e ambientale; la programmazione sistematica della manutenzione dei beni; e ancora molte altre tipologie di intervento sul patrimonio, hanno finito per impegnare buona parte degli investimenti riguardanti le città ed il territorio. Queste azioni, almeno fino ad oggi, non sono state condotte con una logica di sistema ma hanno semmai seguito l’approccio degli interventi puntuali. Intervenire in forma integrata in tale settore richiede invece un approccio globale che individui gli obiettivi di medio e lungo periodo e, all’interno di questi, definisca le azioni necessarie per una corretta conservazione e valorizzazione del patrimonio del paese. La programmazione strategica di uno sviluppo socio-economico locale integrato passa quindi attraverso l’identificazione e la delimitazione di un contesto territoriale (Valentino, 1999) dove, in conseguenza di un habitat naturale e geografico preesistente e di uno sviluppo storico di tipo architettonico, urbanistico, sociale, culturale anche condizionato dalle perturbazioni dell’ambiente fisico, si individuino omogenee distribuzioni di indicatori caratteristici (paesaggio culturale). Dal punto di vista strettamente socio-economico l’unità omogENEA di paesaggio culturale (anche definibile sistema territoriale) si caratterizza oltretutto per essere un insieme finito e strutturato di risorse e di attività per le quali è possibile individuare interrelazioni funzionali forti e significative rispetto a un determinato programma di sviluppo.

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Quando si parla di paesaggio culturale, quindi, si prescinde dalle delimitazioni amministrative esistenti, visto che i fattori storici e geografici rappresentano le condizioni al contorno da cui partire per identificare il distretto stesso. Essi costituiscono, solitamente, le determinanti fondamentali di ogni processo di identificazione culturale e ambientale che sono alla base del sistema sociale, entro cui continuare ad esprimere i significati economici e funzionali del sistema stesso. Pertanto quando si parla di identità storico-geografica o di patrimonio culturale e ambientale, si fa riferimento ad un vero e proprio sistema di valori che identifica una micro-cultura a livello locale, appunto il paesaggio culturale. Le perturbazioni che subiscono le unità di paesaggio culturali sono molteplici ma sicuramente i rischi naturali hanno rappresentato e rappresentano tutt’ora un forte elemento destabilizzante. Ciò in quanto i disastri naturali, siano essi terremoti, frane, alluvioni, ed altro, provocano sia il danneggiamento e/o la distruzione del singolo bene culturale, nell’immediato periodo, sia un forte condizionamento allo sviluppo dell’area, nel medio lungo periodo, la quale viene a mancare di quegli elementi di attrazione esclusivi in grado di costituire il volano di tutta l’economia locale. Le strategie politiche sviluppate negli scorsi decenni per la salvaguardia dei beni culturali dai rischi naturali prevedevano quasi esclusivamente interventi mirati, ad opera degli addetti ai beni culturali, posteriormente a fenomeni che avevano pregiudicati l’assetto statico strutturale dei manufatti, siano essi monumenti archeologici, edifici di particolare interesse storico ancora in uso (beni architettonici), contenitori di beni o città d’arte. Il passaggio che ancora deve essere compiuto, e che ci si prefigge di effettuare con il sistema dei paesaggi/distretti culturali, consiste invece nell’integrare il bene culturale nel complesso del territorio, avviando quindi parallelamente le politiche di tutela, valorizzazione e fruizione. Ovviamente nelle analisi e nelle valutazioni l’oggetto di indagine deve migrare dal singolo bene al contesto, introducendo quindi le componenti ambientali, come pure come pure il sistema socio-economico-infrastrutturale (es. il centro storico). In questo caso tutti gli aspetti di base scientifica entrerebbero a far parte di una metodologia sistemica, in quanto costituiscono ciascuno un tassello necessario sia alla valutazione del rischio sia all’individuazione delle eventuali strategie di prevenzione. La stessa fruizione non deve essere confinata esclusivamente negli aspetti architettonici ma, sin dal primo istante, deve contestualizzare il bene culturale nel sistema fisico e geografico, evidenziare le criticità ambientali e gli scenari di rischio attesi, facendo quindi ricorso al forte impatto mediatico che l’ecologia delle catastrofi ha nella mente umana, fino ad illustrare le politiche di prevenzione, con sistemi a basso impatto ambientale, che sono state adottate. Partendo da tali considerazioni è quindi possibile comprendere finalità e natura di un progetto integrato d’area, e di conseguenza l’importanza del patrimonio culturale e ambientale come motore dello sviluppo locale in aree a rischio. Le politiche di tutela, valorizzazione e fruizione dei singoli beni devono quindi incorporare:

♦ lo sviluppo sostenibile locale; ♦ le strategie di prevenzione dei rischi naturali; ♦ lo sviluppo di nuove occupazioni e professionalità finalizzate alla mitigazione

sostenibile dei rischi naturali;

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♦ la fruizione ampia che si basi sull’insieme dei caratteri costitutivi del paesaggio/distretto culturale.

L’importante è non confinare la tutela al solo assetto statico del bene culturale, perdendo vista il contesto ambientale e quindi le perturbazioni naturali a cui questo potrebbe andare incontro.

3.34 MATER - Monitoraggio Architettonico e Ambientale mediante Tecniche di Elaborazione di immagini Radar

(C. Margottini,G. Delmonaco, C. Puglisi, L. Falconi)

Titolo MATER - MONITORAGGIO ARCHITETTONICO E AMBIENTALE MEDIANTE TECNICHE DI ELABORAZIONE DI IMMAGINI RADAR

Obiettivo Validazione dei sistemi di monitoraggio radar ed ottimizzazione delle tecniche tradizionale per il controllo dell’instabilità dei versanti franosi

Destinatari Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Ministero dell’Ambiente, Soprintendenze, Amministrazioni locali, PMI del settore ricerca applicata

Tecnologie Radar, Interferometria SAR, Sistemi di monitoraggio a terra, Sistemi informativi territoriali

Metodologie Analisi comparativa dei diversi sistemi di monitoraggio

Indicatori di successo

Interessamento dei destinatari finali allo sviluppo della tecnologia. Estensione della metodologia ad altri siti (Machu Picchu)

Obiettivo del progetto è la validazione della strumentazione radar e l’ottimizzazione delle tecniche di monitoraggio tradizionale per il rilevamento ed il controllo di movimenti del terreno legati a processi erosivi e frane. L’analisi viene condotta attraverso l’applicazione al sito di Civita di Bagnoregio (VT). Il monitoraggio, effettuato con la innovativa metodologia radar denominata “Interferometria SAR”, viene integrato con un piano di controlli e misure, basate su tecniche tradizionali. L’utilizzazione di tali tecniche è funzionale alla verificare dei reali movimenti della rupe su cui sorge il centro storico e alla conferma dei risultati delle misure radar.

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Il progetto ha installato un completo sistema di monitoraggio, consentendo il controllo praticamente in continuo di diversi parametri geotecnici, geofisici e meteorologici, e la relativa elaborazione conoscitiva dei dati rilevati. Le metodologie applicate hanno permesso di:

♦ approfondire le conoscenze relative ai fenomeni di dissesto della rupe di Civita di Bagnoregio;

♦ sviluppare un sistema integrato di monitoraggio che, sulla base dei risultati sperimentali, consenta di valutare le condizioni di rischio e fornire le informazioni in tempo reale per scopi di protezione civile con l’ausilio di modelli;

♦ approfondire le conoscenze specifiche delle carte del rischio idrogeologico dell’area circostante il sito.

Il progetto di ricerca, costituito da indagini preliminari, monitoraggio degli spostamenti e delle condizioni di stress dell’ammasso roccioso, confronto dei dati tradizionali con quelli ottenuti con la metodologia radar innovativa, unitamente agli studi per la definizione di modelli evolutivi del versante e carte del rischio, ha fornito un prototipo facilmente trasferibile ad altri insediamenti del territorio nazionale con problemi analoghi di instabilità.

3.35 Linee guida per la salvaguardia dei beni culturali dai rischi naturali

(C. Margottini, G. Delmonaco, L. Falconi, G. Martini, S. Paolini, C. Puglisi)

Titolo Linee guida per la salvaguardia dei beni culturali dai rischi naturali

Obiettivo Sviluppo ed elaborazione di linee guida per la definizione del rischio da fenomeni naturali dei BB. CC.

Destinatari Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Ministero dell’Ambiente, Soprintendenze, Amministrazioni locali

Tecnologie Rilievi diretti, sistemi di monitoraggio a terra, sistemi informativi territoriali, modellazione geotecnica

Metodologie Determinazione di scenari regionali e indagini a livello locale.

Indicatori di successo

Adozione delle Linee Guida (Metodo ENEA) da parte dell’Istituto Centrale per il Restauro (ICR) e dell’UNESCO

Il progetto ha inteso sviluppare ed elaborare uno studio quadro sulla pericolosità e vulnerabilità da fenomeni naturali nei siti di interesse storico e architettonico, per fornire, attraverso lo strumento delle Linee Guida, indicazioni sulle modalità da seguire per la definizione delle condizioni di rischio ad uso delle autorità competenti (Soprintendenze, Regioni,ecc.). Le attività sono state condotte in due fasi: in prima istanza la determinazione di scenari regionali, attraverso la macrozonazione, e secondariamente le indagini a livello locale.

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Il primo approccio è stato realizzato utilizzando carte del rischio a scala nazionale (es. Carta del rischio idrogeologico, Mappa sismica d’Italia, Carta dei fenomeni eolici eccezionali, progetto AVI) e sovrapponendole alla distribuzione spaziale del patrimonio culturale (Mappa del rischio dell’ICR). È stato così possibile individuare le zone di pregio più vulnerabili del territorio nazionale e selezionare, in accordo con le soprintendenze e i soggetti coinvolti, le aree campione per gli studi locali

La seconda fase è stata indirizzata all’analisi a scala locale dei 12 siti campione, costituiti da centri storici e siti archeologici. Sono state condotte indagini multi-disciplinari mirate a:

♦ definire le caratteristiche di pericolosità, principalmente sismica ed idrogeologica, dei siti, approfondendo le conoscenze disponibili sulle aree e producendo nuova cartografia tematica di dettaglio;

♦ valutare la vulnerabilità specifica dei beni ubicati nei siti (reperti, edifici, manufatti …), estendendo in maniera innovativa questo tipo di analisi all’ambito dei fenomeni franosi.

La ricerca ha permesso lo sviluppo di linee guida, specificatamente tarate sulla salvaguardia dei BB. CC., per:

♦ la previsione degli eventi naturali catastrofici, ♦ l’interpretazione della risposta dei beni alla forzante naturale (terremoti,

alluvioni e, per la prima volta, frane), ♦ la definizione delle condizioni di rischio specifiche per tipologia di bene (centro

storico, sito archeologico o contenitore) e di fenomeno naturale (terremoto, alluvione, frana)

♦ la prevenzione e mitigazione dei loro effetti sui beni culturali.

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3.36 V.I.P. – Valutazione di Impatto sul Paesaggio (G. Delmonaco, C. Margottini, L. Falconi, G. Martini, S. Paolini, C. Puglisi, A. Trocciola)

Titolo V.I.P. – Valutazione di Impatto Paesaggistico

Obiettivo Realizzazione di un DSS per il contenimento dell’impatto paesaggistico degli interventi di messa in sicurezza dei BB.CC. interessati da fenomeni franosi

Destinatari Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Ministero dell’Ambiente, Soprintendenze, Amministrazioni locali, PMI del settore ricerca applicata all’Informatica, PMI del settore Ingegneria Civile

Tecnologie Rilievi diretti, sistemi di monitoraggio a terra, sistemi informativi territoriali, rendering fotografici

Metodologie Analisi di sito distinta per tipologia di bene (centro storico, sito archeologico), Fuzzy Logic, procedure di addestramento-apprendimento, reti neurali

Indicatori di successo

Realizzazione di un software dedicato al Supporto delle Decisioni (DSS), Collaborazione attiva con le Soprintendenze di Pompei e della Basilicata

Il progetto è stato mirato allo sviluppo di un sistema esperto in grado di valutare e proporre soluzioni che minimizzino l’impatto sul paesaggio degli interventi di mitigazione del dissesto idrogeologico, contribuendo così alla conservazione, restauro e/o recupero funzionale e turistico di insediamenti archeologici e centri storici d’arte a rischio, degradati da interventi pregressi o da sottoporre a consolidamento statico.

Il sistema è stato sviluppato:

♦ con le più recenti metodologie della Fuzzy Logic e delle reti neurali, ♦ attraverso una fase di addestramento - apprendimento di opportuni rendering

progettuali multiscala/multilevel, ♦ attraverso il confronto con una banca dati delle potenziali tipologie di

intervento.

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Il sistema messo a punto ha permesso una valutazione dell’impatto sul paesaggio dei sistemi di protezione, indirizzando la scelta verso le tecnologie e i sistemi non invasivi a basso inquinamento visivo (mitigazione sostenibile). Il sistema esperto, infatti, analizza le varie componenti di cui l’intervento si compone e tramite opportune matrici filtro, ne valuta il grado di contrasto sul sistema fisico, vegetazionale ed infrastrutturale. Il sistema esperto di supporto alle decisioni VIP trasforma i dati d’input in una o più proposte attuative progettuali a basso impatto. La scelta tra le varie proposte di mitigazione sostenibile viene definita in base ai parametri che ogni scelta comporta in termini di costi/benefici, tempi di realizzazione, etc., anche questi forniti dai rendering di output.

3.37 Sistemi a basso impatto ambientale per il consolidamento Civita di Bagnoregio

(C. Margottini, G. Delmonaco, L. Falconi, C. Puglisi.)

Titolo Sistemi a basso impatto ambientale per il consolidamento

Obiettivo Sistemi a basso impatto ambientale per il consolidamento Civita di Bagnoregio

Destinatari Comune di Bagnoregio, Ministero dei Beni Culturali, Soprintendenze, Amministrazioni locali, PMI del settore Ingegneria Civile

Tecnologie Pozzi strutturali, tiranti

Metodologie

Indicatori di successo

Rifinanziamento dell’attività dopo la prima serie di pozzi realizzati

ENEA collabora alla realizzazione di un centro pilota per lo studio dei fenomeni franosi, con l’obiettivo di dimostrare che il consolidamento del dissesto idrogeologico può coniugarsi con la riqualificazione paesaggistica degli interventi.

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Tale centro si inserisce perfettamente nell’area di Civita di Bagnoregio dove le continue frane, causate da una velocità esasperata dei processi geomorfologici, consentono di investigare, in pochi anni, i processi in atto da cui elaborare un modello evolutivo accurato, di basilare importanza nell’identificazione delle più opportune strategie di mitigazione dei fenomeni. Inoltre, la valenza storico-artistica di Civita di Bagnoregio, rende ancor più evidente la necessità di una strategia di

mitigazione del dissesto che non impatti negativamente nell’equilibrio storico-archittonico-ambientale dei luoghi. Nel corso degli ultimi anni è stato avviato il risanamento di un settore della rupe tufacea di Civita, attraverso pozzi cavi strutturali in c.a.; tali pozzi rappresentano l’anello di collegamento tra un sistema di tirantature attive e chiodature passive del bordo esterno della rupe con un sistema di tirantature attive orientate verso l’interno dell’ammasso tufaceo. La realizzazione delle opere di consolidamento attraverso tale approccio oltre ad aver eliminato qualsiasi impatto cantieristico nella valle dei calanchi e sulle pendici di Civita, ha realizzato un consolidamento che le tradizionali metodologie operative avevano difficoltà ad eseguire. L’intervento necessita attualmente di essere completato attraverso una serie di tre aggiuntivi pozzi strutturali che permettano di:

♦ consolidare esaustivamente il set-tore settentrionale della rupe;

♦ dimostrare esaustivamente l’efficacia del nuovo sistema di consolidamento e trasferire i risultati ad altre realtà del Paese (si segnala che l’UNESCO ha valutato la possibilità di applicare tale innovazione per il consolidamento della parete contenente le statue dei Buddha distrutti dai Talebani in Afghhanistan, come pure la Regione Umbria vuole usare un sistema similare per il consolidamento della cascata delle Marmore in Terni)

♦ migliorare l’accesso al borgo di Civita attraverso la costruzione di una mobilità alternativa che sfrutti uno dei pozzi previsti con funzione di ascensore.

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3.38 Monitoraggio dell’assetto statico strutturale dei beni culturali con tecniche satellitari a nullo impatto ambientale

(C. Margottini, G. Delmonaco, L. Falconi, G. Martini, S. Paolini, C. Puglisi, A. Trocciola)

Titolo INTERFRASI

Obiettivo Monitoraggio delle deformazioni dei monumenti derivanti da movimenti del terreno

Destinatari Ministero dei Beni Culturali, Soprintendenze, Amministrazioni locali, PMI del settore ricerca applicata, PMI del settore Ingegneria Civile

Tecnologie Radar satellitare, diffusori permanenti (Permanent scatterers)

Metodologie Monitoraggio e analisi dell'evoluzione temporale dei movimenti

Indicatori di successo

Richiesta dell’UNESCO di applicare la medesima metodologia al monitoraggio di alcuni siti patrimonio dell’Umanità

È noto che uno dei vantaggi dei sistemi radar satellitari rispetto ai più noti sistemi ottici è la possibilità di osservazione continua sia di giorno sia di notte e anche in presenza di copertura nuvolosa. Sono invece pochi a sapere che i dati radar hanno la potenzialità di operare misure di deformazione superficiale su vaste aree (migliaia di chilometri quadrati) con precisione centimetrica o persino millimetrica e con elevata densità spaziale. A tal fine, è necessaria un’analisi estremamente accurata delle immagini radar, nel tentativo di estrarre gli eventuali contributi relativi alle variazioni di distanza sensore-bersaglio a terra. La lettura dei dati è poi notevolmente complicata dal fatto che solo su alcuni bersagli a terra si riescono ad ottenere misure accurate (tipicamente fabbricati, infrastrutture, rocce esposte ecc.). La figura mostra un esempio del monitoraggio del centro storico di Milano. Le posizioni dei punti di misura sono indicate da cerchi colorati sovrapposti alla mappa della città. Il colore dei punti è funzione della velocità media di spostamento nel periodo 1992-2000. Sono disponibili punti di misura sulla maggior parte degli edifici. Alcune strutture particolari costituiscono ulteriori capisaldi radar (PS) come, ad esempio, il monumento a Leonardo da Vinci nel centro di Piazza alla Scala (fonte TRE). I limiti dell’approccio classico, tuttora utilizzato in diversi centri di ricerca, sono proprio legati al problema dell’individuazione dei bersagli radar su cui si possono ottenere misure di spostamento affidabili e alla stima accurata delle componenti di moto. Anche

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per questi motivi, l’analisi dei moti del terreno con immagini radar satellitari non ha trovato sinora riscontro significativo nel mercato internazionale, se non in poche applicazioni di nicchia, molto vicine alla ricerca universitaria. Di fatto, il GPS e le campagne di livellazione ottica hanno continuato ad essere, per quasi tutti gli utenti e le applicazioni, le sole sorgenti di informazioni relative a moti crostali Le difficoltà di cui sopra sono state in gran parte risolte tramite la tecnica dei diffusori permanenti (Permanent Scatterers, PS). Una tecnologia italiana superiore, allo stato attuale, anche a quanto presente nel panorama americano (prova ne è che l’UNESCO ha richiesto ad ENEA e ad un raggruppamento di altre aziende italiane di utilizzare tale metodologia per il monitoraggio dell’insediamento INCA di Machu Picchu). L’approccio PS è basato sull’osservazione che un piccolo sottoinsieme di bersagli radar (tipicamente fabbricati, elementi metallici, manufatti, rocce esposte ecc.), mostrano caratteristiche ideali per misure accurate di spostamento. Questi possono essere individuati attuando tutta una serie di elaborazioni sui dati SAR che, nel loro insieme, formano un sofisticato algoritmo di stima di moti superficiali che è il cuore della tecnica PS. La tecnica PS permette di spingersi ai limiti teorici previsti per applicazioni radar satellitari. Per ogni caposaldo radar (PS) è possibile: (1) stimare la velocità di spostamento (con accuratezza compresa tra 0.1 e 1 mm/anno); (2) ricostruire l’intera serie storica di deformazione, utilizzando con successo tutte le immagini già acquisite dai satelliti ESA sin dal 1992 (l’accuratezza arriva a 1-2 mm su ogni singola misura). Anche in questo caso, la tecnica PS è unica. Si riescono infatti ad individuare singole strutture soggette a moto (a differenza di quanto si opera con l’approccio standard, dove si individuano “aree soggette a spostamento”). Questo consente di monitorare singoli edifici. A titolo di esempio, si ricorda che la tecnica PS è stata utilizzata, dal partner TRE, con successo per verificare la stabilità dei palazzi circostanti agli edifici collassati a Camaiore (1995), Roma (Via Vigna Jacobini - 1998) e a Foggia (Via Giotto -1999), in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile. Nel presente progetto si intende quindi:

♦ selezionare 50 importanti monumenti ubicati nella città di Roma ovvero in altre città d’Italia;

♦ ricostruire, con la tecnica dei Permanent Scatter le deformazioni dei monumenti avvenute dal 1992 ad oggi;

♦ realizzare una base dati informativa aggiornabile continuativamente; ♦ identificare le cause che hanno portato all’insorgenza delle deformazioni,

quando rilevate (cedimenti strutturali, costipazione del sottosuolo, frane, cavità ecc.) pervenendo ad una quantificazione dell’eventuale rischio di collasso;

♦ realizzare un modello concettuale ed operativo da estrapolare, senza costi aggiuntivi di sperimentazione, a tutti i monumenti del territorio nazionale che si vorrà tenere sotto controllo.

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3.39 INTERFRASI - Interferometria radar terrestre e satellitare per la salvezza dell’insediamento INCA di Machu Picchu -Perù

(C. Margottini, G. Delmonaco, L. Falconi, G. Martini, S. Paolini, C. Puglisi)

Titolo INTERFRASI Obiettivo Verifica delle potenzialità delle metodologie interferometriche in

aree tropicali e definizione delle condizioni di rischio da frana del sito di Machu Picchu

Destinatari UNESCO, Instituto Nacional de Cultura peruviano, Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Ministero dell’Ambiente, Soprintendenze, Amministrazioni locali peruviane, PMI del settore ricerca applicata, Comunità scientifica

Tecnologie Monitoraggio interferometrico tramite radar satellitare e terrestre, monitoraggio GPS, rilievi diretti, sistemi informativi territoriali

Metodologie Analisi comparata dei dati derivanti dai diversi sistemi di monitoraggio utilizzati

Indicatori di successo

Richiesta dell’UNESCO di applicare la medesima metodologia ad altri siti patrimonio dell’Umanità

Il progetto ha previsto l’applicazione di interferometria radar terrestre e satellitare, integrata da reti GPS ed altre tecnologie innovative per la diagnostica di insediamenti archeologici in frana e soggetti ad eventi sismici, in uno o due siti da definire tra quelli presentati nel progetto. Tra questi siti veniva anche menzionato il ben noto insediamento Inca di Machu Picchu in quanto, secondo recentissimi studi eseguiti dallo Swiss Federal Institute di Ginevra

(Svizzera) e dal Departmet of Prevention and Reserch Institute dell’Università di Kyoto (Giappone), sembravano ravvisarsi nell’area indizi di incipienti movimenti di versante, che potenzialmente avrebbero potuto portare ad un collasso totale del pendio dove sorge la cittadella di Machu Picchu. Il Governo Peruviano ha chiesto assistenza all’UNESCO in modo da coordinare le possibili iniziative di studio e ricerca, nonché individuare, a livello mondiale, le migliori professionalità scientifiche in grado di comprendere effettivamente la gravità dei processi in atto. La scuola geologica e geotecnica italiana, con il coordinamento dell’ENEA, è stata individuata come il possibile interlocutore in grado di sciogliere l’incertezza.

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Il progetto INTERFRASI ha contribuito alla risoluzione di un problema che non appartiene al solo Perù, ma è di tutta l’umanità. Le tecnologie ivi presentate sono infatti fortemente innovative, soprattutto per il basso impatto ambientale ed il basso livello di invasività rispetto ai beni osservati. Analogamente, le competenze professionali e scientifiche attivate, sono già da molti anni coinvolte in problematiche connesse alla salvaguardia di beni culturali dai rischi naturali. Machu Picchu diviene quindi un valore aggiunto con il quale esaltare, ai massimi livelli mondiali, la comunità scientifica e tecnologica nazionale. Le conclusioni a cui è giunta la ricerca hanno avuto ricadute dirette sul sistema di gestione e tutela del sito archeologico di Machu Picchu e sono state oggetto di attività di dissemination e capacity building sul personale tecnico-scientifico locale La cittadella di Machu Picchu è situata a circa 80 km a NW di Cusco, l’antica capitale Inca e costituisce il centro del grande santuario Inca esteso, circa 32 kmq. La cittadella si trova collocata su una cresta costituita da graniti bianchi di età pre-cambriana, posta a quota 2400 m s.l.m. ed circa 600 m. sopra il corso del fiume Urubamba, principale corso d’acqua della regione. L’area rientra nel bacino della foresta amazzonica, caratterizzata da clima semi-tropicale caldo-umido. Machu Picchu fu scoperta nel 1911 dall’esploratore nord-americano Hiram Bingham, alla ricerca della città scomparsa di Vilcabamba. La cittadella è posta all’interno di una depressione strutturale generata da un sistema di faglie dirette con orientazione principale NE-SW con pendenza di circa 70°. Ortogonalmente ad esso, con pendenze variabili da 45 a 60°, si sviluppa un sistema minore responsabile della depressione nella quale si colloca l’area della Plaza Mayor. Le discontinuità generate da questo stesso sistema costituiscono le superfici lungo le quali si sviluppano fenomeni di scivolamento planare, a varie profondità sino ad un massimo di circa 150 metri con immersione NE. Nel complesso le dinamiche morfo-evolutive sono riconducibili alla formazione di un sackung del tipo singolo CL-CB (classificazione di Hutchinson). Gli scivolamenti più superficiali interferiscono direttamente sulle strutture archeologiche con intensità dell’ordine di qualche cm/anno e volumi ridotti. Il piano di scivolamento basale mostra un’evoluzione molto più lenta e coinvolge volumi potenziali stimabili nell’ordine di > 10 milioni mc, legata essenzialmente all’innalzamento delle pressioni interstiziali generate da eventi pluviometrici intensi e prolungati. Tale situazione morfoevolutiva genera nel versante di SE fenomeni di crollo e toppling lungo superfici di frattura sub-verticali. All’interno della coltre superficiale di alterazione si generano fenomeni di colata rapida quale quella del 1995 che ha coinvolto ed interrotto parte dell’unica strada di accesso alla cittadella.

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3.40 Analisi geologiche e beni culturali precolombiani (C. Puglisi)

Titolo INTERFRASI

Obiettivo Analisi delle dinamiche geologiche e geomorfologiche di contesti archeologici precolombiani

Destinatari UNESCO, Instituto Nacional de Cultura peruviano, Istituto Nacional de Cultura messicano, Ministero dei Beni Culturali, Ministero della Ricerca, Comunità scientifica

Tecnologie Stereoscopia analogica e digitale, datazioni radiometriche

Metodologie Rilievi diretti (anche con tecniche di alpinismo), analisi da fotoaerea, fotogrammetria digitale, datazioni assolute

Indicatori di successo

Ripetizione del progetto in diverse annate

Valle del Colca (Perù) Viene sviluppato un progetto integrato in collaborazione con l’Università San Augustin di Arequipa per la valutazione della suscetibilità da frana in aree ad alta valenza storico artistica (paesi di Tapay Maca e Chivay). Data la scarsa conoscenza di base circa i fenomeni in atto, la prima fase dello studio costituisce una dettagliata redazione dei fenomeni in atto in tutta la valle del Colca, soprattutto tramite stereoscopia digitale. Particolare attenzione viene posta nel valutare l’evoluzione retrogressiva dei fenomeni poiché detti abitati sono ubicati nella parte alta e media del versante, quindi a monte delle nicchie dei fenomeni.

Chiapas Occidentale Il progetto ha come scopo la quantizzazione delle variazioni morfologiche, quali approfondimento del Rio La Venta e il drenaggio di vasti bacini lacustri, e l’interferenza che tali modificazioni ambientali hanno avuto sullo sviluppo della civiltà Zoche nell’arco di tempo compreso tra IV-VI e il XVIII D.C. Tale civiltà ha lasciato in questa regione testimonianze di grande interesse archeologico poste a quote di oltre 200 m sull’attuale livello del fiume, all’interno di una rupe calcarea alta oltre 400 m, ubicate sia all’interno di grotte e ripari (sepolcri, offerte sacrificali, ecc) sia in parete (pitture rupestri). L’analisi ha portato alla quantizzazione delle varie fasi di approfondimento del corso d’acqua.

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3.41 Inquadramento geologico-geomorfologico: la rupe ed i Buddha di Bamyian (Afghanistan):

(C. Margottini, G. Delmonaco, G. Martini, S. Paolini)

Titolo Bamyian (Afghanistan)

Obiettivo Messa in sicurezza dell'area di fondazione (Rupe) delle statue dei Buddha di Bamyian (Afghanistan) attraverso tecniche di mitigazione funzionale e sostenibile

Destinatari UNESCO, Governo afghano, Comunità scientifica

Tecnologie Tecniche di consolidamento in aree ad elevato rischio geologico e ambientale, tecniche e strumentazione di monitoraggio su versanti in roccia, tecniche di analisi mineralogica e petrografica (Diffrattometrie, sezioni sottili, microscopio elettronico,), tecnologie sul consolidamento di aree instabili in rupe (alpinismo), codici di calcolo a differenze finite (Flac®), analisi di laboratorio

Metodologie Rilevamento delle caratteristiche geologico-tecnico con strumenti portatili, analisi strutturali e cinematiche, analisi fotogeologica, tecniche di ingegneria per il consolidamento di versanti in roccia instabili, analisi e modellazione di pendio in roccia

Indicatori di successo

Realizzazione del consolidamento in un'area ad elevata pericolosità geologica in un contesto socio-politico critico (conflitto bellico), integrazione delle tecniche da parte di UNESCO per replicabilità futura, consenso della comunità scientifica, consenso della società afghana per il recupero di un'identità culturale altrimenti irrimediabilmente perduta

Il sito archeologico di Bamiyan è soggetto a processi di deformazione geomorfologica che, con le esplosioni prodotte nel marzo del 2001 dai Talebani per abbattere le due statue giganti del II-II secolo a.C. raffiguranti Budda, sono stati notevolmente aggravati. Oltre alla grave perdita di esemplari di grande valore culturale ed artistico, le esplosioni ed il collasso delle statue hanno esasperato l’instabilità geologica dell’area. Tracce di rocce recentemente collassate provano chiaramente il deterioramento delle condizioni di stabilità, mentre alcune zone mostrano evidenti

segni che indicano un probabile crollo nel prossimo futuro. Nella nicchia del piccolo Budda, l’esplosione ha causato il crollo di tre massi di piccole dimensioni e prodotto uno stato di degrado nella parte superiore orientale, dove è situata una scala scavata nella roccia. La sezione tra la scala e la nicchia ha uno spessore ridotto (circa 30-50 cm) e questa è l’area che attualmente presenta i maggior problemi di stabilità. La parte occidentale, grazie ad un contrafforte pre-esistente, non ha subito danni sostanziali. Solo la parte superiore, a seguito della caduta di alcuni massi, presenta un certo livello di instabilità.

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Nella nicchia del grande Budda, le conseguenze più rilevanti del bombardamento sono state il collasso della statua e la susseguente instabilità della parte posteriore. Alcune piccole rocce sono precipitate dall’alto, sul lato sinistro. Probabilmente lo spessore più ampio della sezione che separa la scala dalla roccia, ha impedito che l’esplosione provocasse danni più seri. Con il coordinamento dell’UNESCO è stato sviluppato un progetto per la valutazione delle condizioni di fattibilità di interventi di restauro del sito; si è proceduto alla raccolta di dati sul campo ed alla messa a punto di un sistema per valutare l’evoluzione delle condizioni di stabilità dell’area. Nel frattempo sono stati realizzati interventi di consolidamento in emergenza nelle zone più suscettibili di crollo, allo scopo sia di evitare eventuali ulteriori collassi nella seguente stagione invernale, ma anche di consentire che il lavoro di

catalogazione e raccolta dei frammenti delle statue dei Budda che ancora giacevano sul fondo delle nicchie, effettuato dagli archeologi, proseguisse in sicurezza. Iniziate nell’ottobre del 2003, le attività comprendevano: l’installazione di un sistema di monitoraggio, la realizzazione di supporti temporanei per i blocchi rocciosi instabili, la stabilizzazione dell’area instabile (chiodi di superficie, ancoraggi di profondità e la cementazione delle discontinuità per evitare

infiltrazioni d’acqua ed aumentare la resistenza al taglio), e la minimizzazione degli impatti ambientali degli interventi. Gli interventi si sono concentrati sulle parti alte della nicchia del piccole Budda ed a monte di quella del grande Budda per quanto attiene alla sola cementazione delle fratture. Gli interventi in emergenza si precede termineranno nel dicembre 2006.

Al fine di gestire in sicurezza un’area fortemente detensionata ed al limite del collasso strutturale si è ritenuto opportuno impiegare arrampicatori-rocciatori che hanno operato direttamente sul sito, calandosi dall’alto. In questo modo non è stato necessario realizzare alcun ponteggio che, oltre al costo, presentava notevoli problematiche di sicurezza per i lavoratori che si venivano a trovare al disotto di crolli incipienti. La soluzione e le tecniche adottate si sono dimostrate soddisfacenti in quanto il sistema di monitoraggio non ha mai registrato deformazioni importanti nei blocchi instabili

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durante tutto il periodo dei lavori. Inoltre, gli studi condotti e le soluzioni tecniche adottate sono state, dalla comunità scientifica internazionale, di estrema qualità e premiate con il “best paper award” della rivista scientifica Landslide.

3.42 Valorizzazione turistica del sito di Leptis Magna - Libia (C. Margottini, G. Delmonaco, G. Martini, S. Paolini)

Titolo Leptis Magna (Libia) Obiettivo Valorizzare le aree costiere libiche dove si collocano i resti delle

citta romane di Leptis Magna e Silin

Destinatari Governo libico

Tecnologie Tecniche di analisi delle componenti ambientali

Metodologie Metodi della geologia applicata, geomorfologia, ingegneria, recupero e conservazione BB.CC.

Indicatori di successo realizzazione dell'opera

La presente iniziativa si inserisce nelle collaborazioni in atto con il Consorzio Civita. L’area di Leptis Magna e immediati dintorni, rappresenta, dal punto di vista del Patrimonio archeologico, un caso eccezionale, nel bacino del Mediterraneo, per ricchezza dei resti antichi che si estendono dall’epoca fenicio-punica a quella araba. Tali testimonianze si inseriscono in uno scenario ambientale di grande impatto, come illustra al meglio l’insediamento di Silin, dove i manufatti architettonici si integrano con le caratteristiche del territorio, dando vita ad un paesaggio di rara bellezza. Gli imponenti resti archeologici necessitano, allo stato attuale, di una attenta analisi del loro degrado, finalizzata al recupero organico delle risorse culturali, superando finalmente la logica dell’intervento episodico dettato dall’emergenza. Il territorio presenta grandi valenze paesaggistiche, al momento penalizzate da un uso del suolo non armonico con il patrimonio culturale esistente. A tali aspetti si coniugano le problematiche di protezione dei beni da eventi alluvionali, di erosione costiera e forse addirittura sismici, particolarmente rilevanti per l’elevata vulnerabilità delle strutture. Infine, si segnala l’importanza di una più efficace gestione delle risorse idrico-potabili) La conservazione dei beni culturali di Leptis Magna e del suo territorio costiero necessita di un piano di programmazione (master plan) in grado di coniugarla con lo sviluppo sostenibile del territorio. In particolare il piano di sviluppo sostenibile dovrà integrare il sistema dei Beni Culturali con il sistema fisico-ambientale dove è collocato e

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con il sistema sociale e culturale peculiare delle popolazioni locali. In questo modo si eviteranno pericolosi stravolgimenti dell’integrità fisica, culturale e sociale dell’area ma anzi si favorirà una crescita economica generalizzata della quale beneficeranno tutti i cittadini. Il master plan prevede, in linea generale:

♦ lo studio delle componenti sociali del territorio ♦ lo studio delle componenti ambientali e dei rischi naturali ♦ lo studio del degrado dei manufatti archeologici ♦ il piano di recupero e salvaguardia dei Beni Culturali ♦ il piano di gestione dei Beni Culturali della città e del territorio circostante ♦ il piano di valorizzazione turistico-culturale dell’area ♦ il piano di sostenibilità delle infrastrutture ♦ il piano di formazione del personale

Il master plan costituisce la condizione essenziale per attrarre investimenti, nazionali ed internazionali, pubblici e privati, con cui contribuire al restauro dei monumenti ed al recupero e valorizzazione del contesto paesaggistico. Infine, si segnala la convinzione che tale approccio presenti una opportunità unica per la valorizzazione del territorio Libico e del suo patrimonio, essendo questo tutt’ora incontaminato e fortunatamente indenne da una utilizzazione non programmata quale quella che ha penalizzato molte realtà Europee.

3.43 Messa in sicurezza delle chiese rupestri patrimonio UNESCO Lalibela (Ethiopia) (C. Margottini,G. Delmonaco, P. Clemente, G. Buffarini)

Titolo Lalibela (Etiopia) Obiettivo Messa in sicurezza delle chiese rupestri patrimonio UNESCO Destinatari UNESCO, Governo dell'Etiopia, Commissione Europea, Imprese

del settore Tecnologie Tecniche di consolidamento in aree ad elevato rischio geologico e

ambientale, tecniche e strumentazione di monitoraggio su pareti rocciose, tecniche di analisi mineralogica e petrografica (Diffrattometrie, sezioni sottili, microscopio elettronico), tecnologie sul consolidamento di aree instabili, codici di calcolo a differenze finite pendii instabili(Flac®), codici di calcolo analisi strutturale, analisi di laboratorio, camera climatica

Metodologie Rilevamento delle caratteristiche geologico-tecniche con strumenti portatili, analisi strutturali e cinematiche, analisi fotogeologica, tecniche di ingegneria per il consolidamento di versanti in roccia instabili, analisi e modellazione di strutture in roccia, analisi strutturale

Indicatori di successo Realizzazione degli interventi di mitigazione sostenibile, integrazione delle tecniche da parte di UNESCO per replicabilità futura, consenso della comunità scientifica, consenso della comunità locale

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Lalibela è situata nella zona settentrionale dell'Etiopia, approssimativamente 600 chilometri Nord di Addis Ababa nella provincia di Wollo, una delle zone di deficit alimentare più critica della regione dell’Amhara. La città, che ha circa 12.000 abitanti, è situata ad un'altezza di 2.500. Nel relativo centro si trova un complesso unico di 11 chiese scavate della roccia, circa 800 anni fa, di cui la costruzione è attribuita al re Lalibela (1167-1207) della dinastia di Zagwe. Le chiese sono ancora utilizzate per le pratiche religiose, mentre in occasione di importanti festività religiosa grandi masse di credenti e pellegrini affollano il sito. Dal 1978, le chiese e la loro zona circostante sono state incluse nella lista del Patrimonio dell’Umanità dell’ UNESCO. Le chiese sono scolpite nella roccia vulcanica e sono collegate da cunicoli e labirinti. L’insieme delle chiese offre una grande varietà di stili: Colonne greche, finestre arabescate, antiche svastiche, sculture con la stella di David, archi Egiziani. Il raggruppamento delle 11 chiesa è situato nel centro del villaggio -- -- Bet Golgotha/Bet Mia'el, Bet Maryam, Betk Meskel, Bet Danaghel, Bet Medhane Alem, Bet Amanuel, Bet Merkorios, Bet Abba Libanos, Bet Gabriel-Rufa'el, and Bet Gyorgis. La leggenda vuole che Lalibela sia stata costruita in una notte, da angeli muniti di attrezzi tradizionali. Nessuno conosce la vera storia di come queste chiese siano state costruite e non esiste, purtroppo, documentazione scritta che ne testimoni la nascita. Gli archeologi ritengono che il lavoro avrebbe richiesto 40.000 uomini per scavare le chiese e le cavità dalla roccia madre. Nel corso degli anni, le chiese sono state esposte al vento, pioggia, cambiamenti del clima come pure alle attività umane. Ciò ha provocato degrado severo della roccia che costituisce i monumenti, la maggior parte di cui ora sono considerati in uno stato critico. La ragione vera del degrado della roccia non è mai stata ben chiara. Tuttavia, a causa del valore eccezionale e della natura dei monumenti, la conservazione delle chiese di Lalibela si è attratta lungamente fa l'interesse della Comunità internazionale. Un primo tentativo di restauro delle chiese roccia-rock-hewn di Lalibela è stato condotto nel 1920. Successivamente, negli anno ’50 e ’60 importanti lavori sono stati condotti dal restauratore italiano Angelici. Più recentemente, fra 1989-97 cinque chiese, (Bete Medhane Alem, Bete Maryam, Bete Masqal, Bete Emanuel e Bete Abba Libanos) sono state coperte dalla pioggia con strutture provvisorie. Tuttavia, i ripari attuali offrono una protezione insufficiente e la loro durevolezza e resistenza alle forze del vento è discutibile. Uno studio condotto dall’ENEA sulle 11 chiesa ha rivelato una elevata complessità ed articolazione dei fenomeni attivi nella zona. Le cause principali inizialmente si sono attribuite alla percolazione dell'acqua, senza avere dati molto chiari sul meccanismo genetico reale. I risultati di analisi diffrattometriche, petrografiche e di anioni/cationi effettuata sui laboratori italiani, sui campioni prelevati in 2004 hanno rivelato una presenza importante di montmorillonite (minerale argilloso con formula chimica: (Na, Ca)(Al, Mg)6(Si4O10)3(OH)6 - nH2O). Si tratta di un prodotto di alterazione che si forma in rocce povere di silice, come i basalti di Lalibela, per circolazione di acque calde. La montmorillonite è un membro del gruppo minerale più generale delle argille. Principale caratteristica e l’assorbimento idrico che può portare ad espansioni volumetriche pari a 10 – 20 volte il volume originale, da cui il degrado e la disgregazione che oggi si osserva sui monumenti.

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Tali fenomeni inducono anche un degrado dei caratteri meccanici della roccia per cui, chiese originariamente stabili, oggi tendono a crollare per una diminuzione della portanza delle strutture. Tutti le chiese sono state classificate secondo lo stato di conservazione e vulnerabilità (Burland ed altri 1977). In tal modo sono state identificate le priorità di intervento in base all’assetto statico strutturale. Secondo la ricerca il risultato è abbastanza critico, poiché una chiesa è a rischio molto elevato (Biet Amanuel) e tre chiese sono al rischio elevato (Biet Medhane-Alen, Biet aba Libanos, Biet Mercurius).

Fenomeni di alveolizzazione in Lalibela

Assetto statico strutturale delle 11 Chiese di Lalibela e modellazione matematica del comportamento strutturale della Chiesa di Biet Amanuel

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3.44 Conservazione delle tombe di Koguryo (North Korea) (C. Margottini)

Titolo Koguryo

Obiettivo Protezione di tombe dall’umidità ed infiltrazione di acque di falda

Destinatari UNESCO, KCPC

Tecnologie Perforazioni, piezometri, GIS, topografia

Metodologie idrogeologia

Indicatori di successo Riduzione dell’umidità e dell’infiltrazione

L’impero di Koguryo è uno dei più antichi delle Corea, è durato circa 700 anni con 26 re. L’impero è stato fondato circa il 37 B.C. dalla tribù Maek, che risiedeva nell’area del fiume Yalu. L’impero si è sviluppato ininterrottamente dalla sua fondazione, con capitale Pyomgyang dal 427 A.D.; il territorio, nel momento di massima espansione si estese dal fiume Armur in Manchuria settentrionale sino al fiume Han, nell’attuale Corea del Sud. L’impero si caratterizzò particolarmente per la fusione di culture diverse quali quelle cinesi, quelle nomadi settentrionali e la religione Buddista. Rimangono oggi numerose evidenze di questo periodo anche attraverso la presenza di molte tombe a tumuli, che si localizzano in ben tre Nazioni. Queste tombe sono tipologicamente dei tumuli, con le camere di sepoltura costruite in blocchi di pietra di grandi dimensioni e coperte di terra. Le camere possono essere scavate al disotto del piano campagna, parzialmente scavate, totalmente esterne. In ogni caso la copertura in terra ne conferisce il caratteristico aspetto a tumulo. Le tombe sono particolarmente ricche di dipinti e pitture.

In una situazione geologico-stratigrafica quale quella sopradescritta descritta si notano numerose venute di acqua, principalmente a causa della saturazione del tumulo in terra, in occasione di precipitazioni molto intense. Inoltre, come nel caso di Yaksu-ri, la costruzione di un bacino artificiale per l’irrigazione ha portato all’insorgenza di una falda freatica che, seguendo le oscillazioni stagionali del lago, si è trovata ad essere a quote superiori a quelle della tomba. In sintesi, le tombe ed i relative dipinti murali soffrono di diversi problemi quali:

♦ 1. umidità;

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♦ 2. infiltrazioni di acque piovane dal tumulo; ♦ 3. risalita di acque di falda; ♦ 3. instabilità statico strutturale.

A questi fenomeni naturali si devono poi associare i restauri non appropriati condotti negli ultimi decenni, i quali hanno provocato la diminuzione della traspirabilità dei tumuli e l’appesantimento statico sui blocchi di roccia che costituiscono le pareti e soffitti delle tombe. La tomba di Yaksu-ri si trova oggi in una piccola penisola circondata dalle acque di un bacino lacustre artificiale adibito ad irrigazione delle coltivazioni di riso (riproduzione 3D nella figura seguente). La penisola è composta da diversi materiali quail, partendo dal basso, scisti biotitici molto alterati con vene quarzifere, limi argillo-sabbiosi e, a copertura del tumulo, un detrito, definito dagli esperti del KCPC, composto da limo ed argilla. La distribuzione dei trreni è riportata nella figura seguente.

La tomba di Yaksu-ri è stata interessata recentemente da numeroso venute d’acque. In seguito a tali fenomeni è stata installata una rete di piezometri per studiare la relazione tra le acque di falda ed il lago. Inoltre sono state investigate le relazioni dirette tra precipitazioni e venute di acque nella tomba, attraverso la raccolta di dati meteorologici e la formazione di personale locale in grado di quantificare i volumi di acque infiltrate. Tutti i dati geologici e topografici raccolti direttamente hanno permesso la costruzione di una sezione stratigrafica di dettagli che ha consentito di evidenziare:

♦ il rapporto tra la falda freatica ed il livello del lago; In alcuni periodi, quando il livello era ai massimi valori, la falda coinvolgeva la tomba;

♦ la presenza del limo argillo-sabbioso che, apparentemente impermeabile avrebbe dovuto garantire l’isolamento della tomba rispetto ala falda; ciononostante, al disotto del lato settentrionale il limo sembra aver spessori non superiori agli 80 cm, addirittura forse alterato nella compattezza da lavori di restauro eseguiti nel passato; inoltre la bassa permeabilità del materiale

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favorisce la risalita capillare, stimabile in alcuni metri in materiali con tali granulometrie.

♦ la possibilità che nel detrito di copertura si possa instaurare una falda effimera, in occasione di grandi precipitazioni (es. monsone estivo), capace di invadere l’interno della tomba stessa.

In conclusione, rimangono ancora alcune incertezze quali, ad esempio, la valutazione della permeabilità del limo argillo-sabbioso da cui la difficoltà di comprendere chiaramente il rapporto tra la falda freatica e la potenziale inondabilità della tomba. In questo caso, la installazione di un nuovo piezometro, nel settembre 2006, dovrebbe condurre a conclusioni esaustive. Nella zona di Koguryo sono inoltre presenti altri problemi come il cattivo assetto statico strutturale di alcune tombe (es. Annak n. 3) oppure l’infiltrazioni in altre tombe dove non si rinvengono falde freatiche (es. Susan-ri). In queste situazioni si è operato con un monitoraggio delle lesioni, per quanto attiene ad Annak n. 3 ed un rilevo geologico dettagliato in Susan-ri che ha portato ad evidenziare la possibile insorgenza di una aldina effimera tra il tumulo e l’originale livello topografico, parzialmente argillificato per pedogenesi. Questi esempi confermano il forte ruolo che le scienze della terra giocano nella salvaguardia dei monumenti e dei beni archeologici.

3.45 Studio di impatto ambientale: Aksum (Ethiopia) (C. Margottini,G. Delmonaco)

Titolo Aksum (Etiopia)

Obiettivo Studio di impatto ambientale (EIS) dell'intervento di ricollocazione della stele n.2 sul l'area archeologica di aksum, etiopia

Destinatari UNESCO, Governi italiano ed etiope, Comunità scientifica, Impresa responsabile del progetto esecutivo

Tecnologie Aerofotogeologia, tecniche di rilevamento geologico, geotecnico, strutturale, tecniche di analisi del rumore di fondo, analisi di laboratorio, sismica a rifrazione, tomografia elettrica, georadar

Metodologie Rilevamento delle caratteristiche geologiche, geologico-tecniche con strumenti portatili, analisi strutturali e cinematiche, analisi fotogeologica, implementazione di un nuovo metodo di valutazione impatto ambientale su aree archeologiche

Indicatori di successo Realizzazione dell'opera su base (EIS), consenso della comunità scientifica, consenso autorità e comunità locali, replicabilità su altri siti UNESCO

Le stele di Aksum segnavano la presenza di una tomba e sono di quattro tipi: il primo è un semplice blocco di pietra grezza, senza alcuna lavorazione, di forma allungata e schiacciata spesso appuntita; il secondo tipo mostra una parziale lavorazione; il terzo tipo comprende stele a sezione rettangolare dai fianchi lisci con estremità superiore

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spesso a semicerchio; il quarto tipo (a cui appartiene la stele "romana") è riccamente lavorato con motivi che ricordano edifici multipiano cosiddetti "a testa di scimmia".

Tutti questi tipi di stele sono presenti e visitabili nel Parco archeologico di Aksum, dove ancora rimane distesa a terra la stele più alta e maestosa (33,30 m) dell'antica capitale etiopica. Per il patrimonio architettonico etiope la stele romana di Aksum riveste un'importanza fondamentale, essendo uno dei pochi monumenti di grandi dimensioni di quel Paese completo in ogni sua parte. È alta 27 metri e rappresenta il secondo "colosso", che la civiltà aksumita costruì sull'altopiano etiopico nei pressi dell'antica capitale dopo l'altra stele di 33 metri. Le decorazioni architettoniche della stele di Aksum sono state incise su tutte e quattro le facciate alludono schematicamente a un edificio a undici piani, tipico del sistema costruttivo aksumita. Il parco archeologico di Aksum, è stato costruito nel 1963, modificando quello che era in origine il cimitero reale del regno aksumita. Il parco ha pertanto un valore storico inestimabile, dal momento che testimonia il momento di massimo splendore dei re di Aksum e consente di comprendere l’ideologia funeraria pre-cristiana del paese. Il mantenimento e lo studio del sito è quindi cruciale per ricostruire i momenti di maggiore splendore della storia dell’Etiopia. Per far si che la ri-erezione dell’obelisco all’interno dello stele Park fosse quindi quanto meno dannosa possibile per le altre strutture in esso contenute, ossia resti di altre tombe e altre stele presenti associate ad esse, si è provveduto, accanto ad uno studio accurato delle strutture già individuate (tipologia e distribuzione) e ad un’analisi geologico-geomorfologica dell’area, a svolgere analisi geofisiche del terreno, utilizzando in particolare strumenti come la tomografia elettrica e il georadar. I problemi principali che si sarebbero potuti presentare al momento della ri-erezione infatti, riguardavano, da una parte la capacità portante del terreno, dall’altra il rischio di danneggiare tombe e resti non ancora scavati e presenti all’interno del parco; metodi d’indagine non invasivi come il georadar e la tomografia elettrica si mostravano dunque stumenti particolarmente idonei a investigare il terreno prima della ricollocazione

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dell’obelisco. Il risultato del lavoro è stato configurato in una zonazione delle aree suscettibili di lavorazione e non, condizionando, così, i contratti che l'UNESCO andava stipulando con le imprese esecutrici dei lavori. In generale, dal punto di vista geologico, all’interno del parco archeologico di Aksum, si trova un spesso (6-8 m) strato di sedimenti sabbioso-limosi che ricopre una formazione scistosa,dove probabilmente poggiava in origine la stele. Gli studi archeologici svolti in precedenza hanno messo in evidenza che le tombe e le catacombe sono scavate all’interno dello strato sabbioso, a circa 1 o 2 m di profondità dal piano campagna; i pavimenti si troverebbero pertanto a circa 4-6 m dalla superficie. L’utilizzo integrato dei due metodi ha permesso di notare come in buona parte del parco vi siano molte anomalie e cavità (in parte riempite di terra), interpretabili come strutture archeologiche non ancora investigate, quindi tombe e catacombe; i risultati ottenuti di fatto confermano e specificano quanto era già stato in parte evidenziato da Philippson (2000) e Chittick (1975). Non è detto tuttavia che tutte le cavità investigate abbiano un reale significato archeologico: è quindi necessario uno studio diretto del terreno, ossia una fase di scavo successiva, per determinare quelle culturalmente rilevanti. Da quanto esposto appare evidente quanto sia necessario porre grande attenzione all’area dove ri-ereggere definitivamente l’obelisco; nel ricollocamento è auspicabile anche un utilizzo di materiali simili a quelli dell’obelisco e il ricorso a tecniche tali da assicurarne la stabilità contro i fenomeni sismici (ad esempio unendo tra loro i blocchi, come era stato fatto in Italia, e rafforzando le fondazioni con malta).

Zonazione del parco delle steli di Aksum, in funzione delle diverse possibilità di

cantierizzazione (verde=totale,blue= cone mezzi leggeri,rosso= non cantierizzabile)

Non essendo tuttavia possibile ricollocare l’obelisco esattamente dove si trovava in origine, dal momento che l’area è stata fortemente modificata, e tutta la zona presenta una stratigrafia particolarmente complicata, caratterizzata dalla presenza di varie fasi di costruzione, per evitare inoltre il possibile danno alle strutture archeologiche presenti, alcuni autori (tra cui Fattovich) hanno proposto una collocazione non all’interno, ma all’esterno del parco, dal momento che inoltre una ri-erezione dell’obelisco all’interno

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dello stesso originerebbe qualcosa di archeologicamente artificioso, ancor più per il fatto che anticamente l’obelisco ha subito un fenomeno di crollo e pertanto dovrebbe trovarsi disteso a terra e frammentato in 5 parti e non in verticale. Inoltre, negli ultimi 1700 anni, il monumento ha cambiato più volte la sua funzione e il suo significato (da stele funeraria degli antichi re aksumiti a bottino di guerra dell’epoca fascista) e quindi, per gli stessi autori, una ri-erezione dell’obelisco sarebbe sbagliata anche culturalmente,dal momento che esso si troverebbe decontestualizzato, essendo nel frattempo venuto meno il contesto specifico in cui era stato edificato.

3.46 Messa in sicurezza del minareto: Jam (Afghanistan) (C. Margottini,G. Delmonaco)

Titolo Jam (Afghanistan)

Obiettivo Messa in sicurezza del minareto di jam (Afghanistan)

Destinatari UNESCO, Governo afghano, Comunità scientifica

Tecnologie Tecniche di consolidamento in aree ad elevato rischio geologico e ambientale, codici di calcolo a differenze finite, analisi di laboratorio, sismica a rifrazione, georadar, tomografia elettrica, strumentazione di monitoraggio strutturale

Metodologie Rilevamento delle caratteristiche geologico-tecnico con strumenti portatili, analisi strutturali e cinematiche, analisi fotogeologica, tecniche di ingegneria per il consolidamento di versanti in roccia instabili, analisi e modellazione di pendio in roccia, metodi indiretti di analisi delle caratteristiche fisiche dei materiali

Indicatori di successo Implementazione delle indagini e della fase di progetto esecutivo per il recupero del minareto in un contesto socio-politico critico (conflitto bellico), integrazione delle tecniche da parte di UNESCO per replicabilità futura, consenso della comunità scientifica, consenso della comunità afghana

Il minareto di Jam è ubicato nel centro dell'Afghanistan, 200 km ad est di Herat, ad una altezza di 1904 m s.l.m., alla conflueza tra l'hari rud e lo jam rud. Le montagne

161

circostanti arrivano alla quota di 2300 m. Il minareto è stato costruito probabilmente tra il 1163 ed il 1203, probabilemnte per celebrare importanti vittorie dei sultani della dinastia Ghuride. Dopo il passaggio di Gengis Kan ed una o più tremende alluvioni rimane l'unica traccia importante delle originaria città. Il minareto soffre attualmente per una serie di problematiche geotecniche connesse alla stabilità delle fondazioni. Questo sono state presumibilmente scalzate e sifonate dall'hari rud, che ne ha provocato l'inclinazione di 3,5° verso il fiume stesso. Tale inclinazione, con l'altezza di circa 63 m, conferisce al monumento un aspetto particolarmente inquietante. L'UNESCO ha avviato, da molti anni indagini per comprendere: la causa dell'inclinazione, la tipologia delle fondazioni, i possibili interventi. L'ENEA è stato attivato per sviluppare gli interventi nel settore geotecnico, in modo da pervenire ad un possibile progetto di consolidamento.. Il minareto ha un peso totale di 31810 kN e, assumendo una fondazione circolare, scarica al suolo circa 4.12 kg/cmq. La distribuzione del carico in profondità, per le condizioni attuali è riportato nella seguente figura, costruita con le ipotesi di scarico tensionale di Boussinnesq.

Distribuzione stress originali (sinistra) e a seguito delle deformazioni del terreno (destra)

I rilievi geologici e geofisici condotti nell'area hanno evidenziato la presenza di una cotre sedimentaria con spessori fino a circa 20 m. Al disotto è presente la formazione delle granodioriti che affiora in tutto il circondario. L'inclinazione è probabilemnte posteriore in quanto non si rinvengono correzioni all'assetto strutturale tipico di situazioni di crisi occorse durante la costruzione (es. ultimi piani della torre di Pisa). In queste condizioni lo stress in profondità va assumendo una configurazione quale quella della figura successiva, con valori di scarico tensionale che passa da 0 kg/cmq sino a 8.24 kg/cmq nel lato più compresso. Da un punto di vista teorico ci sono differenti condizioni che possono portare ad un cedimento asimetrico della struttura:

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♦ azioni sismiche ♦ liquefazioni del terreno in condizioni sismiche ♦ asimmetria stratigrafica di strati compressibili ♦ erosione laterale del fiume alla base del minareto; ♦ modificazione delle proprietà geotecniche da condizione drenate a condizioni

non drenate, ad esempio in caso di fenomeni alluvionali; ♦ fondazioni non adeguate; ♦ abbassamento della falda che potrebbe aver prodotto un aumento delle

pressioni totali. In seguito alle indagini condotte è presumibile ascrivere il fenomeno dell'inclinazione del minareto nella sotto-escavazione del fiume, che potrebbe aver asportato parte del materiale fine producendo una diminuizione della capacità portante. Inseguito a tali osservazioni diviene fondamentale procedere con una campagna geotecnica di perforazioni e caratterizzazione geomeccanica in grado di stabilire il diverso co portamento geomeccanico dei terreni prossimi all'alveo rispetto a quelli più distali. le indagini in corso dovrebbero risolvere tali aspetti ancora non perfettamente definiti.

Foto storica del minareto di Jam. Il fiume scorre molto prossimo all'area di fondazione

(Foto A. Bruno)

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Glossario

ANIDIS Associazione Nazionale Italiana di Ingegneria Sismica ANMS Associazione Nazionale dei Musei Scientifici ASSISi Anti-Seismic Systems International Society CEO Centre for Earth Observation CIDM Centro Internazionale di Documentazione sul Mosaico CRICD Centro Regionale per l'Inventario, la catalogazione e la documentazione grafica,

fotografica, aerofotografica, fotogrammetrica e audiovisiva dei beni culturali ed ambientali

CRUI Conferenza dei Rettori delle Università Italiane CNIPA Centro Nazionale per l’Informatica nella Pubblica Amministrazione CUTGANA Centro Universitario per la Tutela e la Gestione degli Ambienti Naturali e degli

Agroecosistemi di Catania DET Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni EDI ENEA Digital Imagery EDS Microanalisi elettronica EOBEM Earth Observation for grassland, shrubland and woodland Biomass Estimate And

Management GIANO Progetto per la Grafica Innovativa per il patrimonio Artistico Nazionale e per

l’Occupazione giovanile GIS Geographic Information System GIS-ILA Geographic Information System – Italian Logistics in Antarctica GLIS Gruppo di Lavoro Isolamento Sismico GPS Global Positioning System IA Intelligenza Artificiale ICCD Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione ICR Istituto Centrale per il Restauro ICTP International Centre of Theoretical Physics IIES International Intitute of Earhquake Engineering and Seismology INOA Istituto Nazionale di Ottica Applicata IST Information Society Technologies dell’Unione Europea ITR Imaging Topologic Radar LCI Laboratorio Comunicazioni e Immagini LIBS Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIF Laser Induced Fluorescence MAR Museo d’Arte della città di Ravenna MiBAC Ministero per i Beni e le Attività Culturali MIUR Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca O.P.C.M. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri OT Osservazione aerospaziale della Terra PNRA Programma Nazionale di Ricerche in Antartide PST Patrimonio Scientifico e Tecnologico SEM Microscopio Elettronico a Scansione SIGEC Sistema Informativo Generale del Catalogo SIT Sistema Informativo Territoriale ed ambientale SITAC Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano SMAD Shape Memory Alloy Device (dispositivo in lega a memoria di forma) TRIDENT Three-dimensional Restitution via Internet of Digital Elevation Networks in Towns

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4 CONVEGNI E MOSTRE (2000-2006)

2006 Seminario ed Esposizione Applicazioni delle moderne tecnologie antisismiche progettate con la nuova normativa Gorizia 6 Ottobre 2006 Workshop: First European Workshop on Intelligent Technologies for Cultural Heritage Exploitation The 17th European Conference on Artificial Intelligence - Riva del Garda – Italia 28 agosto 2006 Convegno: Convegno Nazionale “Crolli e affidabilità delle strutture civili” Università degli studi di Messina, Messina 20-22 aprile 2006 Corso di formazione: erogazione del corso e-learning e-SIGEC Laboratorio “Informatica applicata ai beni culturali” corso di Laurea in Lettere - Università degli studi di Bari Corso di formazione: erogazione del corso e-learning e-SIGEC Corso Operativo per le Soprintendenze MiBAC-ICCD EXRS 2006, European Conference on X-Ray Spectrometry, Parigi 19-23 giugno Ferrara Fiere Restauro 2006, marzo-aprile 2006 IV Congresso Nazionale di Archeometria, Scienza e Beni Culturali, Pisa 1-3 febbraio 2006 Giornata di studio Nel profondo della superficie pittorica- Incontro sulla riflettografia all’infrarosso: esperienze di lavoro e criteri di archiviazioni Scuola Normale Superiore, Pisa 16 e 17 maggio 2006 Convegno dal titolo: Costruire e intervenire sugli edifici in zona sismica Centro Servizi Fiera – Blocco B – Sala Melodia Bologna 17 marzo 2006 Il recupero, la manutenzione e il consolidamento degli edifici, Convegno Mapei, Roma 23 maggio2006 9° Convegno Nazionale Strumentazione e metodi di misura elettroottici, Frascati (Roma) 6-8 giugno 2006. SAIE2 – “Salone Internazionale dell’Architettura, delle Finiture d’Interni, del Recupero e delle Tecnologie per l’Edilizia” Bologna Fiera 14 – 18 marzo 2006 Expo del capitale umano e dell’innovazione 2006

165

Fiera di Milano 15 – 18 Marzo 2006 SASP 2006 - XV International Symposium on Atomic, Cluster and Surface Physics February 4-9, Obergurgl (Austria). Mostra di arte contemporanea Techne 05 (II ed.): Opera KISS ME 7-26 febbraio 2006 Milano. CULTURE 2000 Worshop and on site laboratory “Saving Sacred Relics of European Medieval Cultural Heritage” July 16-29, Suceava (Romania) IV Congresso Nazionale di Archeometria Scienza e Beni Culturali Polo Carmignani Pisa 1- 3 Febbraio 2006 Seminario ENEA/GLIS su “Protezione del Patrimonio Storico-Artistico mediante Tecniche e Metodologie Innovative”, Direzione Regionale per i Beni Culturali e Paesaggistici dell’Emilia-Romagna, Bologna, 12-13 gennaio 2006.

2005

Seminario Presentazione del “Protocollo d’Intesa fra ENEA, Università di Perugia ed ALGA per un Programma Comune di Ricerca Finalizzato alla Valutazione del Rischio Sismico e allo Studio dell’Intervento di Messa in Sicurezza del David di Michelangelo”, Centro di Ricerche ENEA della Casaccia, 24 novembre 2005. Workshop “Catastrofi Naturali e Loro Conseguenze sul Patrimonio Culturale ed Ambientale Italiano. Mitigazione e Previsione di Alcune Tipologie di Eventi”, ENEA, Roma, 17-18 novembre 2005 Workshop: AI*IA Workshop for Cultural Heritage 9th Congress of the Italian Association for Artificial Intelligence - Milano – Italia 20 settembre 2005 Corso di formazione: erogazione del corso e-learning e-SIGEC Laboratorio “Informatica applicata ai beni culturali” corso di Laurea in Lettere - Università degli studi di Bari 8th International Conference on Non Destructive Investigations and Microanalysis for the Diagnostics and the Conservation of the Cultural and Environmental Heritage, Lecce, 15-19 maggio 2005. La tecnologia al servizio dei Beni Culturali. Nuovi sistemi di catalogazione, visualizzazione e salvaguardia, Ferrara, 7 aprile 2005. Seminario ENEA/ASSISi-Italy/GLIS “Protezione Sismica del Patrimonio Culturale mediante Tecniche Innovative”, Ateneo Pontificio Regina Apostolorum, Roma, 17-18 marzo 2005. Sviluppo sostenibile e radiazioni. Un’alleanza possibile,

166

Bologna, 21 giugno 2005. Chemya colorum bibliae, Modena, 18 novembre 2005. Seminario sulla Diagnostica del restauro ligneo, Anghiari, 30 aprile 2005. LI Rencontre.Assyriologique Internationale, Chicago 18-22 Luglio 2005 Innovazioni tecnologiche per i bei culturali in Italia. Convegno Nazionale A.I.Ar. Caserta 16-18 febbraio 2005 Lecce Art 05, 8th International Conference on “Non-Destructive Testing and Microanalysis for the Diagnostics and Conservation of the Cultural and Environmental Heritage” Lecce, 15 – 19 maggio III Congresso Nazionale IGIIC - Lo Stato dell’Arte Palermo 22- 24 Settembre 2005 Biennale Prove Non Distruttive Milano 13 – 15 ottobre 2005 LAT 2005 International Conference on Lasers, Applications, and Technologies May 11-15, St. Petersburg (Russia). Workshop “Artwork conservation by Laser” associato al meeting COST G7 May 19-21, Tulcea (Romania). Mostra Arte & CoScienza 8-27 giugno, Arezzo. International Conference “Optical methods for Arts and Archaeology” June 13-17, Munchen (Germany). Conference Optics & Photonics August 13-17, San Diego (CA, USA). EMSLIBS III - Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy September 6-9, Aachen (Germany). LACONA VI - International Congress on Lasers in the Conservation of Artworks September 21-25, Vienna (Austria). Strategic workshop “COST and Cultural Heritage: crossing borders” October 20-22, Firenze. COST G7 Workshop “Use of Lasers in Conservation and Conservation Science” November 17-19, Ljubljana (Slovenia). Simposio Italo-Giapponese “Nuove Tecnologie sulle Vie della Cultura” December 2-3, Tokyo (Japan). Kyoto (Giappone). 4th International Symposium on Landslide Risk Mitigation and Protection of Cultural and Natural Heritage (Gennaio 2005).

167

Kobe (Giappone). World Conference on Disasters Reduction. Organizzazione Workshop BBCC a rischio, International Consortium on Landslides (Gennaio 2005). Washington D.C. (USA). 1st International Conference of ICL (Ottobre 2005) Tuxtla Gutierrez (Chiapas, Messico) - Internacional: Desarrollo del Ecoturismo Rural en el Estado de Chiapas ((Marzo 2005) Workshop: Recupero Sostenibile del centro storico di Serravalle Sala Esposizioni Palazzo Piazzoni, Serravalle, Comune di Vittorio Veneto, 20 -29 giugno 2005.

2004

Ciclo di Seminari Accademia delle Belle Arti - Bologna 30 Novembre-20 Dicembre 2004 Tecnologie innovative per la cultura Accademia delle Belle Arti - Bologna, 30 Nov – 2 Dic 2004

Workshop su “Sistema Software che Consente l’Integrazione Automatica di Carte Tematiche sui Beni Culturali ed Ambientali con Scala, Riferimento e Grafia Diversi”, ENEA, Roma, 14 settembre 2004.

Scuola estiva: Intelligenza Artificiale nei Beni Culturali, Viterbo- Università della Tuscia 6-10 settembre 2004 Workshop: Interazione e Comunicazione Visuale nei Beni Culturali - Perugia – Italia 15 settembre 2004 Workshop: “Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza” Centro Ricerche ENEA “Casaccia” Roma 9 Luglio 2004 Meeting “Virtuality” Fiera di Torino 2004 Convegno su “La Stabilità delle Grandi Statue: il David di Michelangelo”, Galleria dell’Accademia, Firenze, 9 giugno 2004. Mostra: “Tecnologie per la cultura. Le attività dell’ENEA per la salvaguardia e la conservazione del patrimonio storico, artistico e monumentale”. In occasione della XIV Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica Centro Informazione Energia Brasimone, Camugnano (Bologna) 19-24 marzo 2004 Il monumento del Cardinale Guillaume de Braye di Arnolfo di Cambio dopo il restauro, Convegno internazionale, Roma-Orvieto, 9-11 dicembre 2004.

168

Tecnologie innovative per la cultura Brasimone, 24 Marzo 2004 Ferrara Fiere Restauro 2004, marzo 2004 III Congresso Nazionale di Archeometria, Bressanone, febbraio 2004 SASP 2004 - XIV International Symposium on Atomic, Cluster and Surface Physics February 1-6, La Thuile (Italia). Lezioni tenute presso il Centro Laser di Bari sul progetto di formazione parallelo al progetto di ricerca TECSIS “TECnologie diagnostiche e Sistemi Intelligenti per lo sviluppo dei parchi archeologici del Sud d’Italia” Marzo – Giugno, Bari. Workshop “Advanced on-site Laboratory for European Antique Heritage Restoration” April 16-29, Constanta (Romania). Workshop “La tecnologia laser per la pulitura di manufatti storico-artistici” 11 Maggio, Università di Roma “La Sapienza” Roma. 8° Convegno Nazionale “Strumentazione e Metodi di misura Elettroottici” 15-17 Giugno, Pavia. ALT’04 International Conference on Advanced Laser Technologies, September 10-14, Roma e Frascati. International Conference LIBS 2004 (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) September 28 - October 1, Malaga (Spain). Firenze. 32nd International Geological Congress (Agosto 2004).

2003

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