Da Italferr ecco il Digital Twin della Basilica di San Pietro

Italferr, la società di ingegneria del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane, è stata incaricata dalla Fabbrica di San Pietro di un lavoro complesso e davvero importante, forse unico in Italia per grandezza e rilevanza del luogo. Mappare e analizzare attraverso le più moderne tecnologie digitali la Basilica di San Pietro, con l’obiettivo di creare un vero e proprio gemello digitale (Digital Twin) dell’intera struttura e farne oggetto di un futuro costante monitoraggio a difesa della sua integrità. Un progetto che racchiude dentro di sé numerosi aspetti pratici e tecnologici estremamente all’avanguardia e che sfruttano al massimo le tecnologie più moderne in ambito di rilievo geometrico e modellazione BIM.

L’intervento di Italferr è iniziato con il rilievo geometrico della Basilica di San Pietro nel luglio 2022.
Sfruttando gli orari di chiusura al pubblico per non interferire con il normale svolgimento delle attività, in 2 mesi di rilievo delle aree interne ed esterne della Basilica si è arrivati ad ottenere oltre 3,1 terabyte di dati.
Un drone e un pallone aerostatico hanno scandagliato ogni angolo dell’imponente struttura consacrata nel 1626, ottenendo ben 15 mila foto per 630 Giga Pixel acquisiti. Successivamente, ci sono volute 2 settimane di post elaborazione delle nuvole di punti con svariati pc in parallelo e ulteriori 2 mesi di attività per lo sviluppo del modello informativo BIM e del Digital Twin.
A supporto del progetto, Italferr si è dotata di collaborazioni con società altamente qualificate come Italdron
Air Service Srl, supportata da CAD Connect, per le attività di rilievo in campo, e Sacertis Ingegneria s.r.l per la progettazione del sistema di monitoraggio.

Che cosa è il Digital Twin

Attualmente quindi, sui potentissimi computer di Italferr, esiste un modello digitale “vivente” della Basilica di San Pietro. “Vivente” perché la vera Basilica è stata dotata di svariati sensori che permettono di monitorare diverse caratteristiche della struttura e che dialogano in tempo reale con il Digital Twin. Così facendo, tramite la definizione di un progetto di monitoraggio e mediante specifici algoritmi di calcolo, è possibile investigare la capacità di risposta dell’opera alle sollecitazioni statiche e dinamiche, avere piena conoscenza dello stato di salute delle strutture e procedere alla progettazione di un sistema di monitoraggio strutturale permanente.

Il Digital Twin è una tecnologia ancora non molto conosciuta nel settore dell’edilizia. Originariamente
sviluppato per l’utilizzo in ambito aerospaziale e aeronautico, dove veniva utilizzato per simulare e analizzare il comportamento di aeromobili e veicoli spaziali, il Digital Twin è una rappresentazione digitale di un sistema o di un oggetto fisico. Questa rappresentazione viene utilizzata per analizzare e ottimizzare il funzionamento del sistema o dell’oggetto reale, nonché per prevedere eventuali problemi, malfunzionamenti o ad esempio, nel caso delle strutture, deformazioni e fessurazioni. Grazie allo sviluppo della tecnologia e l’aumento della disponibilità di dati, il Digital Twin si è diffuso in molte altre industrie, tra cui la filiera delle costruzioni.

Il caso unico di San Pietro

Come visto nel caso della Basilica di San Pietro, la creazione di un Digital Twin richiede la raccolta di numerosi dati sull’oggetto reale per poi passare alla creazione di un modello digitale che rappresenti fedelmente il sistema. Dal rilievo geometrico della struttura tramite droni o laser scanner, attraverso software specifici è possibile trasformare i dati raccolti in una nuvola di punti, la quale viene successivamente elaborata, ovvero pulita e dimensionata. La nuvola di punti elaborata viene quindi poi importata, tramite diversi metodi, all’interno del software BIM, dove si procede all’elaborazione del modello stesso tramite l’inserimento di tutti gli elementi essenziali alla modellazione, come griglie, livelli ed elementi strutturali. Si ottiene così un modello BIM georeferenziato a valenza metrica di cui sono note le coordinate dei punti nello spazio. Una volta ottenuto il modello BIM è possibile, tramite software dedicati, “esportarlo” e attribuirgli esternamente algoritmi che processano una banca dati che deriva dalla sensoristica applicata sulla struttura reale. Ecco così creato il Digital Twin.

 

La differenza tra BIM e Digital Twin

Il modello BIM, quindi, rappresenta la base dati necessaria, in quanto contiene le informazioni geometriche e
dei materiali, per poter poi sviluppare un Digital Twin. Modello BIM e Digital Twin sono quindi differenti, pur essendo intrinsecamente legati tra di loro. Il BIM è un processo utilizzato per la progettazione, la costruzione e la manutenzione degli edifici, mentre il Digital Twin è una rappresentazione digitale di un oggetto o di un sistema fisico utilizzata per monitorare, analizzare e ottimizzare il suo comportamento e le sue prestazioni. Il Digital Twin, quindi, deriva dal modello BIM, ma si differenzia da esso perché richiede un’interfaccia di dati proveniente da un sistema di monitoraggio presente sulla vera struttura. Mentre il modello BIM è principalmente una metodologia di progettazione, il Digital Twin ha come scopo l’analisi di dati in tempo reale.

Il futuro delle costruzioni

Seppur ancora poco utilizzato nel settore delle costruzioni, l’utilizzo del gemello digitale porterebbe la progettazione delle nuove strutture e la manutenzione e salvaguardia di quelle esistenti ad un livello altissimo, soprattutto grazie al supporto dell’Internet of Things. Tramite l’utilizzo di sensori e dispositivi connessi ad internet applicati alle strutture, la mole di dati che potrebbe essere gestita dal Digital Twin attraverso l’IoT è potenzialmente enorme. Dal monitoraggio della sicurezza nei cantieri, fino all’analisi delle accelerazioni e delle frequenze della struttura, passando per l’analisi energetica e il controllo del comfort ambientale, termico e acustico degli appartamenti, il Digital Twin è un vero e proprio parente vivente della struttura reale che fornisce una quantità di informazioni preziosissime a costruttori, progettisti, committenti e inquilini.