Sviluppo di un workflow HBIM per l’interpretazione delle fasi costruttive e il restauro del vano scala di Villa Forni Cerato a Montecchio Precalcino (VI)

Understanding the transformations that affect historic buildings represents one of the most complex aspects of architectural restoration, particularly in cases where material evidence, documentary sources and the current configuration of the building yield partial or conflicting information. In this context, Historic Building Information Modeling (HBIM) can play a role that extends beyond the geometric representation of the built fabric, positioning itself as a tool for organising and critically interpreting stratigraphic information. This thesis develops a methodological workflow and a computational system for the integration of stratigraphic analysis and HBIM modelling, applying it to the case study of the staircase of Villa Forni Cerato, a late sixteenth-century Venetian villa whose design is attributed to Andrea Palladio. The staircase constitutes one of the most problematic areas of the building: its current configuration, consisting of straight flights, stands in clear contrast with the eighteenth-century historical surveys by Francesco Muttoni and Ottavio Bertotti Scamozzi, the latter depicting a spiral staircase no longer in existence. The proposed workflow integrates historical research, direct observation, photogrammetric survey and information modelling, and is grounded in a central methodological principle: the separation between the geometric model, developed in Blender using the Bonsai plugin and classified according to the IFC 4x3 standard, and an external relational database in SQLite, dedicated to managing stratigraphic relationships and constructional interpretations. The two levels are connected through a system of five Python scripts, developed to automate the registration of masonry stratigraphic units (USM), the input of physical relationships between them, the assignment of constructional and design actions, and the computational generation of the Harris matrix. Applied to the case study, the stratigraphic analysis of the staircase's masonry surfaces, carried out through orthorectified photo-planes produced in Agisoft Metashape and verified by means of a targeted exploratory investigation campaign, made it possible to formulate well-founded hypotheses concerning the probable historical existence of a spiral staircase consistent with Bertotti Scamozzi's survey, while at the same time identifying an inconsistency between this configuration and some of the openings detected, suggesting the existence of an earlier, still unidentified, distributive phase. The research demonstrates how the integration of ontological classification according to IFC, external relational management of stratigraphic data, and automatic generation of the Harris matrix, applied to the systematic analysis of a single building, allows the HBIM model to evolve from a geometric archive into an active knowledge tool, open to the progressive updating of interpretation and transferable to other contexts within the built heritage.

La comprensione delle trasformazioni che interessano gli edifici storici rappresenta uno degli aspetti più complessi nell'ambito del restauro architettonico, soprattutto nei casi in cui le evidenze materiali, le fonti documentarie e la configurazione attuale dell'edificio restituiscano informazioni parziali o discordanti. In questo contesto, l'Historic Building Information Modeling (HBIM) può assumere un ruolo che va oltre la rappresentazione geometrica del costruito, configurandosi come strumento di organizzazione e interpretazione critica dell'informazione stratigrafica. La tesi sviluppa un workflow metodologico e un sistema computazionale per l'integrazione tra analisi stratigrafica e modellazione HBIM, applicandolo al caso studio del vano scala di Villa Forni Cerato, villa veneta di fine Cinquecento la cui progettazione è attribuita ad Andrea Palladio. Il vano scala costituisce uno degli ambiti più problematici dell'edificio: la sua configurazione attuale, a rampe rettilinee, è in evidente contrasto con i rilievi storici settecenteschi di Francesco Muttoni e Ottavio Bertotti Scamozzi, quest'ultimo raffigurante una scala a chiocciola oggi non più esistente. Il workflow proposto integra ricerca storica, osservazione diretta, rilievo fotogrammetrico e modellazione informativa, fondandosi su un principio metodologico centrale: la separazione tra il modello geometrico, sviluppato in Blender tramite il plugin Bonsai e classificato secondo lo standard IFC 4x3, e un database relazionale esterno in SQLite, dedicato alla gestione delle relazioni stratigrafiche e delle interpretazioni costruttive. I due livelli sono messi in comunicazione da un sistema di cinque script Python, sviluppati per automatizzare la registrazione anagrafica delle unità stratigrafiche murarie (USM), l'inserimento dei rapporti fisici tra di esse, l'assegnazione delle azioni costruttive e progettuali e la generazione computazionale della matrice di Harris. Sul caso studio, l'analisi stratigrafica delle superfici murarie del vano scala, condotta tramite fotopiani ortorettificati prodotti in Agisoft Metashape e verificata attraverso una campagna di indagini esplorative mirate, ha permesso di formulare ipotesi motivate sulla probabile esistenza storica di una scala a chiocciola coerente con il rilievo di Bertotti Scamozzi, individuando al contempo un'incongruenza tra questa configurazione e alcune aperture rilevate, che suggerisce l'esistenza di una fase distributiva ancora precedente e non identificata. La ricerca dimostra come l'integrazione tra classificazione ontologica IFC, gestione relazionale esterna dei dati stratigrafici e generazione automatica della matrice di Harris, applicata all'analisi sistematica di un singolo edificio, consenta di trasformare il modello HBIM da archivio geometrico a strumento attivo di conoscenza, aperto all'aggiornamento progressivo dell'interpretazione e trasferibile ad altri contesti del patrimonio storico.