Ingegneria naturalistica: algoritmo procedurale per la corretta progettazione

L’Ingegneria naturalistica è una branca delle Scienze Naturali che utilizza un duale iter progettuale per la conseguente realizzazione di opere di consolidamento di versanti, di regimazione delle acque di fiumi o torrenti, di opere generali di strutturazione del terreno nella progettazione di aree verdi quali parchi e giardini pubblici. La progettazione di un’opera richiede conoscenze di ingegneria e di ecologia, botanica, scienze agroforestali. Il problema principale è rappresentato dalla integrazione delle parti e soprattutto quale opera scegliere per la perfetta o quasi congruita della stessa opera con il particolare sito. Dall’analisi dell’Autore, sembrerebbe che il principio del livello minimo proposto dall’AIPIN (Associazione Italiana Per l’Ingegneria Naturalistica) non è esaustivo e propone una metodologia algoritmica rappresentata da schede di identificazione di particolari indici che infine determinano l’Indice di Consolidamento Naturalistico.

1 - L'ingegneria naturalistica

Hugo Meinhard Schiechtl definì l’ingegneria naturalistica, come una disciplina tecnico-scientifica che studia la modalità d’utilizzo come materiali da costruzione di piante viventi, parti di loro ed intere biocenosi vegetali, spesso associate a materiali non viventi come pietrame, terra, legname ed acciaio.

Nel consolidamento di un versante si utilizzano palificate vive doppie che sono per l’appunto composte da tondame di varia pezzatura e diametro, chiodi, leganti in acciaio, pietre e pietrisco, terriccio di riporto e soprattutto da piante messe a dimora all’interno delle intercapedini della gabbia. Le piante sono utilizzate sia con zolla e quindi già radicate, che come talee che radicheranno in seguito.

Nel manufatto convivono, quindi, oggetti vivi, non vivi e materiali che mai lo sono stati.

L’opera in sé non è difficile da progettare in quanto essenzialmente è un muro a gravità e il progettista sa bene quali strumenti matematici utilizzare a tal proposito. Tuttavia non è un compito facile. Bisogna, infatti, coniugare sapientemente cemento e materiale vivente. E se il progettista è bravo in una materia potrebbe non esserlo nell’altra. A tutto questo si aggiunge l’ulteriore problema riguardante l’inserimento dell’ opera nel contesto dal quale l’opera, in special modo la sua componente vivente, deve trarre vantaggio e beneficio.

Il progettista ingegnere naturalistico è dunque un professionista complesso: è un ingegnere, un architetto, un naturalista agronomo e un biologo.

2 - L’Ingecologia

Da quanto detto, la stessa definizione di I.N. fornita dal Schiechtl risulta essere superata concettualmente. Infatti, la definizione più profonda di ingegneria naturalistica amplia questa semplice unione, e fa presagire che c’è molto altro da considerare, analizzare e ponderare se si vuole identificare l’opera come un’opera di I.N.

Proprio per queste mille sfaccettature, per queste diverse considerazioni progettuali, per la presenza di numerosi fattori di natura ecologica, secondo l’Autore è opportuno che invece del termine di I.N. oggi si parli di ingecologia naturalistica. Dove il termine ingecologia è verosimilmente e concettualmente più vicino all’esperienza teorica e pratica di un progettista (inteso come equipe di progettisti) chiamato a progettare e a far realizzare un’opera che appartenga nei suoi presupposti a questa disciplina.

3 - Livello di energia minimo in I.N.

Il progettista ingegnere naturalista può commettere professionalmente due tipi errori. Entrambi sono riconducibili alla mancanza di vere linee guida procedurali nella progettazione di opere di I. N. poiché fondamentalmente queste opere sono da considerarsi opere vive in sé. L’Autore nell’ambito di una ricerca-studio di una meto-dologia di approccio globale e sistemico alla problematica in questione, ha proposto una soluzione con una serie di deduzioni algoritmiche utilizzate per la compilazione di un possibile programma informatico che guidi il progetti-sta nelle varie fasi. Attraverso classi di input si arriva alla formulazione di un indice finale (indice di consolidamen-to naturalistico) che è un parametro valutativo globale dell’opera che tiene conto della congruenza progettuale sia della parte geotecnica che di quella naturalistica.

Oltre alla domanda: che tipo di opera progetto per questo problema particolare? il progettista si pone anche la domanda: quali piante sistemo in quest’opera?

Una prima risposta arriva dalla classificazione dell’utilizzo di questa o quell’opera a seconda dell’ ambito di intervento e dalla valutazione oggettiva del grado di pendenza del versante. Cosicché, come abbiamo visto, in un versante che si vuole consolidare si utilizzerà una palificata viva doppia, oppure in alternativa una semplice operazione di idrosemina, potrebbe risolvere il problema.

Il progettista è portato, in mancanza di precise linee guida, a commettere, come si diceva, due tipi di errori: uno deontologico e uno tecnico. La figura Fig. 3.1 illustra la cosiddetta legge del minimo di energia introdotta per la prima volta dall’AIPIN (Associazione italiana per l’ingegneria naturalistica).

Di fronte alla progettazione di un’opera di I.N. il progettista potrebbe commettere un errore di sopravvalutazione tecnica pensando ad un’opera molto più complessa di quella in effetti necessaria (e qui si ritorna al punto: chi lo dice? O come si valuta la necessarietà?) oppure ad un errore deontologico: meglio far di più che di meno!

Se la pendenza del versante indica la realizzazione di terre armate (rivestimento vegetativo) però il progettista (in seguito ad altre indicazioni o variabili) decide per opere tipo gradonate, molto probabilmente commette un errore di tipo tecnico (di valutazione). Allo stesso modo se il progetto richiede (?) la realizzazione di una palificata viva doppia ma il progettista decide per una terra rinforzata, allora sta commettendo un errore deontologico.

Secondo lo schema proposto dall’AIPIN la progettazione di un’opera di I.N. dovrebbe seguire quindi una valutazione che si attenga ad un giusto equilibrio tra la possibilità di incorrere nel primo piuttosto che nel secondo errore! Questo equilibrio è una condizione da ricercare soggettivamente e non oggettivamente e che è legata, in qualche modo, ad un livello minimo di energia.

Il concetto del livello minimo di energia è spessissimo richiamato quando si incarica il progettista di realizzare un’opera di I.N. Tuttavia, questo concetto, per come si diceva fa riferimento comunque a valutazioni progettuali di ordine soggettivo e non oggettivo. Insomma, non esistono parametri veri da poter applicare o semplicemente da tenere come riferimento.

D’altronde, questo concetto è richiamato nel codice deontologico e firme di tutela professionale dell’AIPIN che all’art.5 recita:

Fig. 3.1 – Livello minimo di energia (AIPIN)

Vale il principio di adottare nelle scelte di progetto le tecniche a minor livello di energia (complessità, tecnicismo, artificialità, rigidità, costo) a pari risultato funzionale/biologico come rappresentato per maggior chiarezza nello schema di figura Fig. 3.1.

Il principio è richiamato anche nel Regolamento per l’attuazione degli interventi di ingegneria naturalistica nel territorio della Regione Campania, allegato tecnico punto 3.8.3.1:

Nelle scelte delle tecniche di ingegneria naturalistica da adottare occorre basarsi sul principio del livello minimo di energia: occorre utilizzare la tecnica più semplice purché sufficiente a raggiungere lo scopo per cui la si progetta. Il sovradimensionamento di opere, la scelta di tecniche complesse laddove sufficienti tecniche elementari risulta essere in contrasto con i principi base di una corretta progettazione ambientale. La dimostrazione della corretta applicazione di tale principio progettuale deve risultare chiaramente dagli elaborati progettuali, ciò costituisce condizione per l’approvazione dei progetti.

Il cane che si morde la coda! Cosa si intende per corretta progettazione ambientale? Quella che utilizza un livello minimo di energia? E come si dimostra di aver utilizzato un corretto livello minimo di energia?

Bene, da quanto detto, occorre che il livello minimo di energia sia esteso e integrato in un concetto più profondo e completo: che giustifichi e che autorizzi la progettazione di un’opera piuttosto che di un’altra. Si deve parlare quindi di Principio di Energia Minima, PEM.

Fino ad ora il progettista aveva a disposizione come linea guida soprattutto nel giudizio della correttezza della progettazione (congruità) dell’opera lo schema propositivo e decisionale proposto dall’AIPIN e riepilogato nello schema di figura Fig. 3.1

Tuttavia lo schema proposto non è esaustivo. Non c’è un metodo procedurale che indichi la corretta interpretazione del problema e che soprattutto tenga conto dei diversi fattori in gioco. Oltre all’inclinazione del versante a cui si fa corrispondere una particolare opera, lo schema da solo indicazione ad equilibrare correttamente l’errore tecnico e quello deontologico gestito con soggettività dal progettista.

Ma l’analisi progettuale ha bisogno di considerare, come si diceva, numerosi parametri e molti dei quali di natura non strettamente tecnica, perché un’opera di I.N. è un’opera complessa che utilizza apparati di calcolo di tipo strutturale e considerazioni biotecniche e naturalistiche che fondamentalmente esulano da congetture matematiche.

Insomma, il progettista non ha strumenti idonei che alla stessa stregua di un collega strutturista, gli indichi una procedura da seguire lasciando a lui solo il calcolo e la verifica.

4 - L’algoritmo decisionale dell’indice di consolidamento naturalistico

L’Autore, sono ormai anni che è alla ricerca di una simile procedura che possa essere anche informatizzata attraverso una serie di dati di input e di interazione con banche dati opportune. Secondo la sua ricerca i parametri da tenere in considerazione appartengono fondamentalmente a 4 classi di input le quali valutano opportunamente i diversi fattori da tenere da conto e che interagiscono tra loro scambiandosi opportune informazioni al fine di restituire alla fine un indice di congruità in base al quale l’opera è correttamente dimensionata oppure no.

Uno speciale algoritmo interpreta sia la tipologia che l’intervento e analizza tutta una serie di incroci predisposti a monte e attraverso una casistica di dati e progetti presenti in apposita banca dati, genera l’accoppiamento più idoneo. Ovviamente quest’ultimo output è seguito dall’operatore passo passo attraverso una serie di informazioni che il programma necessita per un corretto funzionamento.

A questo punto il progettista può determinare (ovviamente algoritmicamente) l’indice IN (indice naturalistico).

I dati della classe di input interventi restituiscono l’IG (indice geotecnico).

L’intera procedura ha infine restituito due indici: IN e IG. Ognuno di questi indici è un parametro adimensionale che assume valori pari che vanno da 0 a 1.

Il prodotto:

I_N * I_G = I_CN

Dove I_CN è l’indice di consolidamento naturalistico che valuta l’intera progettazione dell’opera attribuendogli un valore di congruità.

Più è alto I_CN e più il progetto è nel suo insieme, organicamente, funzionalmente e organicamente valido: le piante scelte sono OK, il tipo di intervento ipotizzato è confortato dai dati del sito, e la tipologia è corrispondente alla congruità del progetto.

Il dato I_CN è il parametro matematico che si richiedeva per la valutazione generale del progetto. I_CN è il valore determinato della legge del minimo di energia, anzi ne è la sua estensione!

Il dato I_CN è l’indice di congruità dell’opera di ingegneria naturalistica.

5 - Metodo speditivo per la determinazione di I_CN

Cosa fa dunque il progettista per determinare l’I_CN e quindi avere un valore di congruità dell’ opera?

Diversi sopralluoghi sul SITO per la determinazione:

• Più o meno del grado di pendenza del versante o se più di uno, della geometria altimetrica e della morfologia del suolo. Individua le diverse curve di livello e determina la zonizzazione di intervento, con localizzazione dell’eventuale zona di cantierizzazione.
• Analizza la composizione del suolo delineando tutte le eventuali zone di difformità di consistenza litologica. Se necessario, esegue indagini geologiche di profondità e determina la stabilità del o dei versanti interessati alla o alle opere.
• Reperisce se possibile o provvede alla determinazione dell’indice ombrometrico dai rilievi pluviometrici e termici. Questi dati serviranno per la correlazione delle specie vegetali da piantare.
• Rileva segni di smottamento in atto e ne valuta la tipologia.

Compilazione della SCHEDA I_G

• Nel frattempo, raccoglie tutti i dati possibili per condurre un’approfondita analisi fitosociologica, attraverso i dati floristici e degli indici biologici (di bioindicazione) o di Ellemberg.
• Questi dati servono per la compilazione di un’analisi multivariata dei dati raccolti che porterà alla realizzazione di speciali grafici chiamati dendrogrammi. Le informazioni che si ricavano dal dendrogramma permetteranno di scegliere le specie da inserire nel progetto.
• Le operazioni seguenti riguarderanno una serie di scelte e di confronti tra quello che si è trovato sul campo, l’opera che si è intenzionati a progettare e quindi realizzare e eventualmente capire se è possibile inserire altre specie vegetali con caratteristiche biotecniche superiori.

Compilazione della SCHEDA I_N

Conclude con la compilazione della SCHEDA I_CN.

A seguire le schede I_G e I_N e quindi la scheda la determinazione dell’indice I_CN.

Bibliografia

P. Martino, Manuale Tecnico di Ingegneria Naturalistica. Grafill, 2019

P. Martino, Opere di Consolidamento in Ingegneria Naturalistica: la palificata viva doppia. D.F., 2020

P. Martino, Progettare aree verdi: architettura, ingegneria del paesaggio, ecologia. Grafill, 2021