Il progetto

Questa attività nasce nel contesto del progetto ArTeSalVa, finanziato nella linea POR-FSE 2007-2013 della Regione Toscana, portato avanti dal laboratorio LARTTE della Scuola Normale Superiore di Pisa e dal Visual Computing Lab di ISTI-CNR. In questo progetto, finalizzato all'analisi di edifici storici in stato di degrado, ci si è interessati alla Badia Camaldolese di Volterra (Pisa).
Sorto intorno al 1030, il complesso della Badia Camaldolese è stato ampliato ed abbellito tra il XVI e il XVII secolo. Abbandonato alla metà dell’Ottocento a causa di un terremoto e della instabilità del terreno circostante, oggi è stato in parte recuperato.

Il lavoro svolto ha riguardato per lo più la chiesa del complesso, dedicata ai Santi Giusto e Clemente. Anche se priva del tetto e di gran parte della struttura, è un luogo affascinante e adatto ad azioni di recupero e riutilizzo come area per eventi all'aperto. Per meglio comprendere la storia dell'edificio e le vicende che hanno portato al suo crollo, in questo studio, partendo da un rilievo tridimensionale dello stato attuale della chiesa, si è arrivati alla ricostruzione virtuale dello stato pre-crollo della chiesa.
Maggiori informazioni sull'edificio, e sulla documentazione storica raccolta nel progetto sono disponibili sulla pagina del progetto ArTeSalVa dedicata alla Badia

La digitalizzazione 3D

Lo stato corrente della chiesa è stato documentato attraverso un rilievo digitale 3D, effettuato con uno scanner da edifici a interferenza, il FARO Photon 120. La chiesa è stata ripresa da 25 diversi punti, sia dall'esterno che dall'interno, con una risoluzione di circa 2 cm. Le varie riprese sono state allineate, usando la ridondanza geometrica, in una unica nuvola di punti composta da più di 23 milioni di vertici. La nuvola è stata poi elaborata per ottenere un modello 3D con superfice triangolata da circa 8 milioni di triangoli. Da questo modello 3D sono stati generati altre versioni, adatte alla visualizzazione interattiva, alla documentazione metrica ed alla stampa 3D.
Tutta l'elaborazione è stata effettuata utilizzando MeshLab, il software opensource per la visualizzazione ed editing di modelli 3D complessi, realizzato da ISTI-CNR.


Dal modello 3D alla documentazione metrica

Il modello 3D della chiesa è già una documentazione metrica dello stato attuale della chiesa; in molti casi si ha però l’esigenza di produrre una documentazione tradizionale, integrabile cioè in una normale procedura di rilievo e di restituzione cartacea. Utilizzando la misurazione diretta sulle superfici 3D, viste ortografiche dalle direzioni cardinali e sezioni, è stato possibile create le tavole di documentazione e ottenere le informazioni metriche necessarie allo studio della situazione attuale dell'edificio ed alla sua ricostruzione.

Lo studio delle fonti

Per la ricostruzione dell'ultimo stato agibile della chiesa, ci si è appoggiati alle fonti storiche raccolte dal progetto ArTeSalVa. La combinazione di queste fonti con la documentazione metrica dello stato attuale, mediate dal contributo di ingegneri edili, ha permesso di ottenere una ricostruzione scientificamente valida della struttura della chiesa.
Le differenti fonti comprendevano le cronache dei monaci, che descrivono tutte le fasi di costruzione e ampliamento della chiesa, il rilievo del 1888 a cura del Genio Civile e foto storiche di fine '800 e inizio '900, che mostrano la struttura più completa di come è oggi.

La ricostruzione

La ricostruzione tridimensionale mostra la struttura della chiesa al momento del suo abbandono, alla fine dell'800. Il modello 3D, realizzato con strumenti CAD, permette di apprezzare l’architettura della chiesa sia all’esterno che all’interno, ed è adatto al rendering ed allo studio architetttonico.
La ricostruzione ha evidenziato le peculiari scelte costruttive della struttura, specialmente per quello che riguarda il locale granaio aggiunto nel XVI secolo per esigenze di spazio aggiuntivo della Badia, che ha con ogni probabilità determinato buona parte dei problemi strutturali e di infiltrazione che hanno minato la solidità dell'edificio.

Bibliografia

Credits

Gruppo di Lavoro:

The project

This activity was carried out in the framework of the ArTeSalVa project, financed in the line POR-FSE 2007-2013 of Regione Toscana, involving the LARTTE laboratory of Scuola Normale Superiore of Pisa and the Visual Computing Lab of ISTI-CNR. In this project, focused on the analysis and study of historical buildings currenly in an endangered state, we worked on the old Badia Camaldolese in Volterra (Pisa).
Founded around 1030, the monastery complex of the Badia Camaldolese It was enlarged and embellished between the sixteenth and seventeenth century. Abandoned in the mid-nineteenth century as a result of an earthquake and the instability of the surrounding terrain, today has been partially recovered.

The work was mostly focused on the church of the complex, dedicated to the Saints Giusto and Clemente. Although it is now devoid of the roof and much of the structure, it is nevertheless a fascinating place and suitable for reuse and recovery actions as an area for outdoor events. To better understand the history of the building and the events that led to its collapse, in this study, starting from a three-dimensional survey of the current state of the church, we created a virtual reconstruction of pre-collapse of the church.
More information on the building and on the historical documentation gathered during the project are available on the ArTeSalVa webpage describing the Badia.

3D digitization

The current state of the church was documented through a 3D digital survey, carried out with a 3D laser interference scanner, the FARO Photon 120. The church was surveyed from 25 different points, both inside and outside, with a resolution of about 2 cm. The various shots were aligned, using the geometric redundancy, in a single point cloud consisting of more than 23 million vertices. The cloud was then processed to obtain a 3D model with triangulated surface of about 8 million triangles. From this 3D model were generated other versions, suitable for interactive visualization, for metric documentation, and for 3D printing.
All processing was done using MeshLab, an open-source software for the visualization and editing of complex 3D models, created by ISTI-CNR.


From the 3D model to metric documentation

The 3D model of the church is already, by itself, a metric documentation of the current state of the church; in many cases there is, however, the need to produce a more traditional documentation, based on annotated orthographic drawings, that can be integrated into a standard surveying and 2D restitution procedure. Using direct measurement on 3D surfaces, orthographic views from the cardinal directions and sections, it was possible to create documentation drawings and obtain the metric information necessary to the study of the current situation of the building and its virtual reconstruction.

The study of historical sources

The reconstruction of the last standing stage of the church was heavily based on the historical sources collected by the project ArTeSalVa. The combination of these sources with the metric documentation of the present state, mediated by the contribution of structural engineers, has made possible to obtain a scientifically- and historically-valid reconstruction of the structure of the church.
The various sources used included the chronicles of the monks, describing all phases of construction and expansion of the church, the survey of 1888 by the Civil Engineering and historic photos of the end '800 and begin of '900, which show a more complete picture of the structure with respect to its state today.

The Reconstruction

The three-dimensional reconstruction shows the structure of the church at the time of his abandon by the monks, at the end of '800. The 3D model, created with CAD tools, allows the user to appreciate the architecture of the church both inside and outside, and is suitable for interactive rendering and the study of architectural features. The reconstruction shows the peculiar choice of construction of the structure, especially for what concerns the granary added in the sixteenth century, which was probably the source of most of the structural problems of water infiltration that have undermined the solidity of the building.

Bibliography

Credits

Work group:

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