Analisi 4D del progresso di cantiere mediante tecniche TLS

Lo scopo di questa tesi è di creare una procedura che consenta di associare automaticamente dati reperiti in cantiere a un modello 3D e che, in tal modo, sia d’ausilio alla verifica “as built” e alla stesura dello Stato di Avanzamento dei Lavori. L’associazione di dati raccolti in tempi diversi ad un modello tridimensionale viene definita “Analisi 4D”, dove alla quarta dimensione è attribuita, per l’appunto, la variabile tempo.
Lo S.A.L. viene solitamente aggiornato mediante metodi manuali, basati su rapporti giornalieri, che richiedono notevoli investimenti di tempo e possono essere affetti da errori. Questa è una delle cause di ritardo nel progresso dei lavori e impedisce un’adeguata tempestività nell’assunzione dei provvedimenti necessari ad evitare ripercussioni negative su tempi e costi. Inoltre, solo recentemente la tecnologia ha consentito di associare le informazioni dello S.A.L. a dei modelli tridimensionali, poiché, in passato, una simile operazione sarebbe stata troppo onerosa sia in termini di tempo che di lavoro. Di conseguenza, oggi, si ha la possibilità di integrare informazioni di questo tipo anche all’interno di un contesto di Building Information Modeling. [...]
Con l’auspicio di poter corredare il Building Information Modeling di tali informazioni, si è proceduti attraverso due vie: l’imaging, ossia l’assemblaggio di fotografie bidimensionali che permette di ottenere un modello tridimensionale e il laser scanning. Mentre il primo tema è stato affrontato da alcuni tesisti guidati dal professor Angelo Ciribini, professore ordinario presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Architettura, Territorio e Ambiente dell’Università degli Studi di Brescia, la presente tesi, relata dal professor Giorgio Vassena, docente di Topografia e Cartografia presso l’Università degli studi di Brescia e presidente della spin off Gexcel s.r.l., è atta a sperimentare delle applicazioni tuttora inedite della tecnica Terrestrial Laser Scanning (TLS). La tecnologia di scansione laser 3D è già stata adottata come supporto nello sviluppo di modelli “as-built” di impianti industriali in costruzione, o in fase di manutenzione, ma ci sono delle limitazioni negli attuali software commerciali per quanto riguarda l’interpretazione automatica delle informazioni rilevate. Due software innovativi, uRegister e uControl, forniti dal dottor Frédéric Bosché, lettore presso l’Università Heriot - Watt di Edimburgo, Scozia, riescono per la prima volta ad associare i dati ottenuti dalle scansioni laser 3D, denominati “nuvole di punti”, a un modello tridimensionale, permettendo in tal modo una verifica diretta tra lo stato di fatto e lo stato di progetto del cantiere stesso.
Parallelamente a quanto esposto, si è pensato di procedere con una sperimentazione della stessa tecnica, ma per scopi diversi, ossia, non più finalizzata ad un monitoraggio dello stato di avanzamento dei lavori, ma per una verifica sull’ “as built”. Con tale termine si intende il rilievo di un’opera per come effettivamente la si sta costruendo, così da poter associare al progetto esecutivo un progetto costruttivo, comprendente tutte le eventuali modifiche che è necessario attuare nel corso dei lavori. [...] Attualmente viene effettuata una verifica a campione. Utilizzando invece la tecnica laser scanning, si può ricreare un modello virtuale dell’edificio ed eseguire una verifica puntuale. Più precisamente, si può organizzare una battuta di scansioni, allinearle le une con le altre ricreando quindi un unico modello della parte di edificio scansionata e, infine, andare a effettuare tutte le misure necessarie sulla riproduzione virtuale dell’edificio. Questa procedura era già fattibile prima d’ora, ma non conveniente. Infatti, dato che i rilievi non sono più finalizzati alla verifica dell’esistenza di elementi, ma delle loro geometrie, devono essere più precisi e detta- gliati rispetto a quelli ipotizzati nel caso precedente. In sostanza, per poter fare una verifica sull’ “as built”, c’è bisogno di un notevole numero di scansioni con un’alta densità di punti. Mentre l’esecuzione delle scansioni non richiede, solitamente, tempi molto lunghi, ciò che penalizza maggiormente la tempistica nella loro elaborazione è l’allineamento, il quale deve essere fatto manualmente, impedendo in tal modo una rapida verifica dei lavori eseguiti. Quindi la velocità e la dinamicità del metodo risulterebbero inficiate dalle operazioni di gestione dei dati, che sarebbero molto onerose sia in termini di hardware che di lavoro da parte di un operatore. Nuovi algoritmi per l’unione automatica di scansioni denominati AutoAlign rendono finalmente possibile l’acquisizione e l’allineamento automatici di più scansioni. Questa tecnologia, ancora inedita, potrebbe abbattere notevolmente i tempi necessari per l’elaborazione dei dati e permettere così di monitorare la qualità della costruzione con una tempestività che prima era impensabile.