A Firenze sono iniziati i lavori per l’aggiornamento e l’ampliamento del sistema di monitoraggio della Cupola del Brunelleschi, con l’obiettivo di garantire una sempre maggiore comprensione del comportamento strutturale del monumento. L’intervento prevede l’implementazione di nuove tecnologie che si affiancheranno al sistema già attivo, permettendo di rilevare con maggiore precisione deformazioni, spostamenti e accelerazioni della struttura.
L’intero sistema sarà operativo entro la fine del 2025, con un investimento complessivo di 662mila euro. I fondi sono stati stanziati attraverso il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e provengono dall’Unione Europea e da Nowtech Solutions srl. Il progetto di ricerca, a base dell’intervento, è stato elaborato dal Dipartimento di Statistica, Informatica, Applicazioni dell’Università degli Studi di Firenze in collaborazione con l’Opera di Santa Maria del Fiore. Il progetto esecutivo, sviluppato da Nowtech Solutions srl e IP Ingegneria srl, si intitola “Gestione Smart dello Structural Health Monitoring del Heritage Italiano: il caso Brunelleschi” e sarà realizzato con la direzione dei lavori dell’Opera di Santa Maria del Fiore. Collaborano alla realizzazione anche i Dipartimenti DiSIA, DiCEA e DST dell’Università degli Studi di Firenze, sotto l’Alta Sorveglianza della Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per le province di Firenze, Prato e Pistoia.
La Cupola, simbolo architettonico della città, fu completata nel 1436 e rappresenta ancora oggi la più grande cupola in muratura del mondo. Progettata e realizzata senza l’uso di centine, costituisce un unicum nella storia dell’architettura e dell’ingegneria, ma proprio per le sue particolari caratteristiche costruttive ha necessitato sin dalla sua origine di attenzione e controllo costante, in particolare per quanto riguarda le sue condizioni strutturali. In questo contesto, il monitoraggio rappresenta una delle attività principali svolte dall’Opera di Santa Maria del Fiore, che dal 1987 ha affiancato al tradizionale rilievo manuale dei dati un sistema automatizzato, oggi esteso anche agli altri principali monumenti del complesso: la Cattedrale, il Campanile e il Battistero di San Giovanni.
Rispetto al sistema già attivo, orientato soprattutto alla misurazione dei comportamenti delle principali lesioni, il nuovo impianto prevede una distribuzione più omogenea dei sensori su tutta la struttura architettonica. Verranno utilizzati accelerometri triassiali per la rilevazione di accelerazioni e vibrazioni anomale, inclinometri biassiali collocati in punti mirati per il controllo delle deformazioni angolari e trasduttori di posizione lineare sistemati sui costoloni angolari, capaci di registrare con precisione gli spostamenti. Il sistema sarà integrato da sensori di temperatura, che permetteranno di analizzare l’influenza delle variazioni termiche sulla muratura, e da un laser scanner in grado di produrre una mappatura tridimensionale della Cupola, utile a comprendere con maggiore chiarezza le caratteristiche geometriche e strutturali dell’opera.
La finalità del nuovo sistema è raccogliere dati esaustivi per facilitare analisi approfondite, creando una piattaforma digitale condivisa tra tecnici e ricercatori. L’obiettivo è quello di mettere a disposizione strumenti di indagine avanzati capaci di supportare strategie efficaci per la conservazione del monumento. Il progetto rappresenta quindi una sintesi tra innovazione tecnologica e attenzione alla tradizione, finalizzata alla prevenzione dei rischi e alla protezione contro il degrado, mantenendo nel tempo la fruibilità e la sicurezza della Cupola. Inoltre, il modello sviluppato potrà essere applicato anche ad altre strutture storiche di analoga complessità.
Il monitoraggio della Cupola ha radici storiche profonde. I primi fenomeni fessurativi furono osservati già in prossimità del completamento dell’opera, ma un’attenzione strutturale sistematica si sviluppò solo nel 1639, quando l’architetto dell’Opera del Duomo, Gherardo Silvani, redasse una relazione che descriveva le lesioni passanti e proponeva soluzioni per contenerle. Un primo rilevamento organico del quadro fessurativo fu realizzato nel 1756 da Leonardo Ximenes, gesuita e ingegnere, che avviò una raccolta di dati funzionale allo studio della stabilità della struttura per garantire la precisione dello Gnomone presente nella Cattedrale.
Nel XX secolo il monitoraggio divenne più rigoroso grazie all’azione della Prima Commissione Ministeriale (1934–1937), istituita dopo la nomina di padre Guido Alfani, direttore dell’Osservatorio Ximeniano. L’attività fu interrotta dalla Seconda Guerra Mondiale ma riprese nel 1950 con la Seconda Commissione. La Terza Commissione Ministeriale (1975–1976) introdusse un nuovo sistema di rilevamento, estendendo i punti di osservazione da 22 a 50. Fu però solo tra il 1986 e il 1987 che venne implementato un sistema automatizzato, realizzato dall’ISMES (oggi divisione di Cesi), che ancora oggi gestisce e mantiene l’impianto con l’Opera di Santa Maria del Fiore.
Il sistema attualmente in funzione utilizza 72 sensori tra cui trasduttori di posizionamento, telecoordinometri, livellometri, sonde piezometriche e termometri. Recentemente sono stati integrati anche sismometri per il rilevamento delle vibrazioni e dei micro eventi sismici. Questo complesso insieme di strumenti ha permesso negli anni di acquisire una vasta quantità di dati, oggi alla base delle analisi svolte dall’Ufficio Tecnico dell’Opera per la programmazione degli interventi di manutenzione e conservazione.
Il nuovo progetto nasce all’interno del più ampio quadro di finanziamenti destinati alla Fondazione ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data and Quantum Computing (CN1), finanziata con il codice progetto CN00000013, CUP H93C22000450007 per lo Spoke 5 “Environment & Natural Disasters” dell’Università di Bari. Il progetto è stato selezionato tramite un bando aperto, promosso dal Prof. Bruno Bertaccini del Dipartimento di Statistica, Informatica, Applicazioni DiSIA “G. Parenti” dell’Università di Firenze, in partnership con l’Opera di Santa Maria del Fiore. Il bando è stato vinto da Nowtech Solutions srl, in collaborazione con IP Ingegneria srl, con il progetto “Gestione Smart dello Structural Health Monitoring del Heritage Italiano: il caso Brunelleschi”.
“Mi sento di poter dire”, commenta il presidente dell’Opera di Santa Maria del Fiore, Luca Bagnoli, “che la Cupola di Brunelleschi risulta essere così attentamente monitorata, perseguendo finalità sia di tutela e conservazione sia di ricerca scientifica”.
“L’aggiornamento del sistema di monitoraggio permetterà di affinare l’identificazione delle anomalie e di implementare strumenti predittivi per l’evoluzione strutturale del monumento, anche grazie all’impiego di specifiche tecniche di intelligenza artificiale”, dice Bruno Bertaccini, Professore di Statistica del Dip.to DiSIA “G. Parenti” dell’Università degli Studi di Firenze e proponente del progetto.
“Rilevare, monitorare, indagare”, spiega la Soprintendente Antonella Ranaldi, “aiuta a capire e a tenere sotto controllo il comportamento nel tempo della cupola, nell’ottica della prevenzione e conoscenza con l’ausilio di strumenti avanzati di raccolta ed elaborazione dei dati, che si aggiungono a quelli esistenti”.
“Siamo veramente onorati”, afferma Giulio Delitala, Direttore di Nowtech Solutions e delegato di IP Ingegneria, “di essere stati prescelti dagli organi deputati per eseguire questa attività di implementazione dei sistemi di monitoraggio della Cupola di Brunelleschi; la nostra esperienza, maturata in anni di studio e di attività sul campo, sarà messa a disposizione per la tutela di uno tra i più straordinari beni architettonici esistenti al mondo”.
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