Πρότυπη μεθοδολογία τεκμηρίωσης υλικών και επεμβάσεων συντήρησης με έμφαση στην ταυτότητα της ευρωπαϊκής πολιτιστικής κληρονομιάς

Abstract

The objective of the current thesis is the design, development and implementation of an Integrated Documentation Methodology of materials and interventions, focusing on the European cultural heritage identity. The proposed methodology concerns systematic and based on standards and guidelines collection, documetnation, classification and storage of information regarding a historic building or/and monument’s entire lifetme. This methodology is an upgrade of the existing documentation methodologies, it responds to criteria and risk indicators, advanced diagnostics and data management. At the same time it supports systematic monitoring and documentation of all changes that take place throughout a cultural heritage building’s lifespan. It contributes to the knowledge and understanding of immovable cultural heritage and its particular values and it can serve as a knowledge background in scientific support of the decision-making process for establishing priorities to protection, through a multidisciplinary approach. At the first stage, the Integrated Documentation Protocols are being developed, as specific tools of this methodology. Their development was based on extensive research and evaluation of information systems regarding documentation, risk assessement and evaluation of the particular methods, techniques and tools applied in European countries but also from international bodies and organizations in this field. Their design incorporates quality control principles and is harmonised with existing European, international standards and guidelines of documentation. The data structure follows eight (8) main Classification Categories, two (2) levels of increasing information analysis, covering all the scales of a monument (microscale, medium scale, macroscale) and all the levels of protection (monitoring - diagnosis - intervention). The Classification Categories include as well individual Parameters and Data for a holistic documentation and suggest the most efficient, in terms of time, cost and difficulty in application Methods, Techniques and Tools for data collecting, recording and storage, based on specifications and standards where they exist. In the framework of the integrated diagnosis and based on guidelines, the Protocol of Integrated Diagnostics as well as the Protocol of Non Destructive Testing are developed, in order to create the necessary knoweledge background on historic building’s/ monument’s vulnerability. Moreover, directions regarding the integrated diagnostic investigation and documentation of decay and damage are provided. For the implementation of these Protocols, Application Datasheets are designed based on the Protocols structure and a pilot application of integrated documentation is taking place in two historic buildings of the City of Athens, Villa Klonarides at Patissia area and Dourouti residence in Metaxourghio, in situ as well as in laboratory scale. This application was implemented within the framework of the educational process of the Postgraduate Program: "Monuments Protection, Second Direction: Materials and Conservation Interventions" and relates to the characterization of building materials and diagnosis of the building’s pathology. In this way it was made possible to test and evaluate the functionality and the efficiency of the Protocols in real conditions, to validate their effectiveness, as well as to review and optimize them and subsequently upgrade the Integrated Documentation Methodology specifications. At a next step the development of Knowledge Semantic Databases is performed for the classification and storage of information relating to building materials and their decay based on the classification provided by the respective Protocol of builidng materials and the directions for the systematic investigation and documentation of Decay. Their structure is built as non-relational (NoSQL) database and using the free open source software MongoDB, which constitutes a branch of the Protocol JavaScript Object Notation (JSON). This provides possibilities of semantic description and analysis of the stored information as well as data interoperability in order to be accessible, interchangeable, portable in other storage components and all types of devices. These databases support the submission of complex queries and the storage of multimedia information based on MPEG. Following, with the contribution of the Protocol of Integrated Diagnosis and through the identification and registration of all risk factors related to the degradation processes of building materials and elements of a historic building/ monument due to physicochemical processes, specific risk indicators regarding decay are developed: Microstructure parameters variation (%), Total soluble salts TSS%, Anions type and concentration Cl, SO4, NO3, Decay patterns mapping, Ultrasonic velocity propagation US, Environment characterization, Type and working treatment of architectural surface. Finally, the possibility of calculating an overall risk index, as a decision support tool, is being considered.At the final stage, the contribution of the Integrated Documentation Methodology in scientific decision support is investigated, through the supply of intelligent systems and advanced computational tools with reliable standardized data and multiple criteria. Design and development of a System for Scientific Support in Decision Making for the consolidation intervention is implemented. Two applications were performed: the first one relates to consolidation materials widely used and the adjustment of intelligent systems and the second relates to advanced innovative and widely used consolidation materials and the adjustment of advanced computational tools. The purpose of these applications is the verification of the contribution of the Integrated Documentation Methodology, as a prerequisite knowledge background, for the scientific support to decision making for monuments interventions, corresponding to the criteria of compatibility and sustainability.It is, therefore, proved that integrated, based on standards and guidelines, documentation is a valuable tool for diagnosis, conservation, management and strategic planning for the protection and promotion of cultural heritage.

Το αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη μιας Πρότυπης Μεθοδολογίας Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης υλικών και επεμβάσεων συντήρησης, προσανατολισμένης στην ταυτότητα της Ευρωπαϊκής Πολιτιστικής Κληρονομιάς. Η προτεινόμενη μεθοδολογία τεκμηρίωσης αφορά στη συστηματική και βάσει προδιαγραφών και προτύπων συλλογή, καταγραφή, ταξινόμηση και αποθήκευση των δεδομένων που αφορούν σε όλο τον κύκλο ζωής ενός ιστορικού κτιρίου/ μνημείου της πολιτιστικής κληρονομιάς. Η Πρότυπη αυτή Μεθοδολογία Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης αποτελεί αναβάθμιση των ήδη υφισταμένων μεθοδολογιών τεκμηρίωσης, ανταποκρίνεται σε κριτήρια και δείκτες διακινδύνευσης, σε προηγμένη διάγνωση και διαχείριση δεδομένων και υποστηρίζει τη συστηματική παρακολούθηση και τεκμηρίωση όλων των αλλαγών που υφίσταται το ιστορικό κτίριο/ μνημείο στο χρόνο. Συμβάλει στην εις βάθος γνώση και την κατανόησή της πολιτιστικής κληρονομιάς και των αξιών της και μπορεί να λειτουργήσει ως γνωσιολογικό υπόβαθρο στην επιστημονική υποστήριξη της διαδικασίας λήψης αποφάσεων για τη θέσπιση προτεραιοτήτων στην προστασία της, μέσω της διεπιστημονικής προσέγγισης. Σε πρώτη φάση σχεδιάζονται και αναπτύσσονται τα Πρωτόκολλα Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης, ως επί μέρους εργαλεία της, υπό ανάπτυξη, Πρότυπης Μεθοδολογίας Ολοκληρωμένης Τεκηρίωσης. Η ανάπτυξη τους βασίστηκε σε εκτενή έρευνα και αποτίμηση των πληροφοριακών συστημάτων τεκμηρίωσης και αξιολόγησης της διακινδύνευσης καθώς και σε συγκριτική αξιολόγηση των μεθόδων, των τεχνικών και των εργαλείων που εφαρμόζονται σε Ευρωπαϊκές χώρες αλλά και από Διεθνείς Φορείς και Οργανισμούς στο πεδίο αυτό. Ο σχεδιασμός τους ενσωματώνει τις αρχές ελέγχου ποιότητας εφόσον οι προδιαγραφές τους εναρμονίζονται με ισχύοντα Ευρωπαϊκά, διεθνή πρότυπα και διεθνείς αρχές τεκμηρίωσης. Η δομή τεκμηρίωσης των δεδομένων ακολουθεί οκτώ (8) βασικές Κατηγορίες Ταξινόμησης, δύο (2) επίπεδα αυξανόμενης ανάλυσης της πληροφορίας, καλύπτει όλες τις κλίμακες ενός μνημείου (μικροκλίμακα, μεσαία κλίμακα, μακροκλίμακα) και όλα τα επίπεδα προστασίας του (παρακολούθηση - διάγνωση - επεμβάσεις). Οι Κατηγορίες Ταξινόμησης της πληροφορίας περιλαμβάνουν επί μέρους Παραμέτρους και Δεδομένα για ολοκληρωμένη τεκμηρίωση, ενώ υποδεικνύουν τις πλέον επαρκείς, από άποψη χρόνου, κόστους και δυσκολίας εφαρμογής Μέθοδους, Τεχνικές και Εργαλεία συλλογής, καταγραφής και αποθήκευσης, βάσει προδιαγραφών και προτύπων όπου εντοπίζονται. Στο πλαίσιο της ολοκληρωμένης διάγνωσης βάσει προδιαγραφών, σχεδιάζεται και αναπτύσσεται επίσης, το Πρωτόκολλο Ολοκληρωμένης Διάγνωσης, με σκοπό τη δημιουργία του απαραίτητου γνωσιολογικού υποβάθρου σχετικά με την τρωτότητα του ιστορικού κτιρίου/ μνημείου καθώς και το Πρωτοκόλλου Μη Καταστρεπτικού Ελέγχου και δίνονται οδηγίες για τη συστηματική διαγωστική διερεύνηση και τεκμηρίωση της Φθοράς και της Βλάβης.Για την πρακτική εφαρμογή των Πρωτοκόλλων, σχεδιάζονται με βάση τη δομή τους και αναπτύσσονται τα αντίστοιχα Δελτία Εφαρμογής και υλοποιείται πιλοτικά η τεκμηρίωση δύο ιστορικών κτιρίων του Δήμου Αθηναίων, της Βίλλας Κλωναρίδη στην περιοχή των Πατησίων και της οικία Δουρούτη στο Μεταξουργείο, επί τόπου αλλά και σε εργαστηριακή κλίμακα. Η πιλοτική αυτή εφαρμογή έλαβε χώρα στο πλαίσιο εκπαιδευτικής διαδικασίας του Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.): «Προστασία Μνημείων, Β’ Κατεύθυνση: Υλικά και Επεμβάσεις Συντήρησης» και αφορά στο χαρακτηρισμό των δομικών υλικών και τη διάγνωση της παθολογίας τους. Καστέστη, έτσι, εφικτή η υλοποίηση και η αποτίμηση της λειτουργικότητας και της επάρκειας των Πρωτοκόλων Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης σε πραγματικές συνθήκες, η επαλήθευση της αποτελεσματικότητας τους και ταυτόχρονα η αναθεώρηση και βελτιστοποίησή τους, που οδήγησε, κατ επέκταση, σε αναβάθμιση των προδιαγραφών της Μεθοδολογίας Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης. Ακολουθεί ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη Γνωσιακών Σημασιολογικών Βάσεων Δεδομένων που αφορούν στην ταξινόμηση και αποθήκευση της πληροφορίας σε σχέση με τα δομικά υλικά και τη φθορά των ιστορικών κτιρίων /μνημείων, με βάση τo αντίστοιχo Πρωτόκολλο Δομικών Υλικών και τις κατευθύνσεις για τη συστηματοποίηση της διερεύνησης και τεκμηρίωση της Φθοράς. Το σχήμα τους χτίστηκε ως μη σχεσιακή βάση δεδομένων NoSQL ενώ χρησιμοποιήθηκε το ελεύθερο λογισμικό ανοικτού κώδικα MongoDB, παρακλάδι του Πρωτοκόλλου JavaScript Object Notation (JSON). Έτσι παρέχονται δυνατότητες σημασιολογικής περιγραφής και ανάλυσης της αποθηκευμένης πληροφορίας καθώς και διαλειτουργικότητας των δεδομένων, ώστε να είναι προσπελάσιμα, ανταλλάξιμα, φορητά σε άλλα αποθηκευτικά μέρη και συσκευές παντός τύπου. Οι βάσεις δεδομένων αυτές υποστηρίζουν την υποβολή σύνθετων ερωτημάτων και την αποθήκευση πολυμεσικής πληροφορία τύπου MPEG. Κατόπιν, με τη συμβολή του Πρωτοκόλλου Ολοκληρωμένης Διάγνωσης και μέσω αναγνώρισης και καταγραφής όλων των παραγόντων διακινδύνευσης που αφορούν στις διαδικασίες υποβάθμισης των δομικών υλικών και στοιχείων ενός ιστορικού κτιρίου/ μνημείου εξαιτίας φυσικοχημικών διεργασιών, αναπτύσσονται οι ακόλουθοι Δείκτες Διακινδύνευσης σχετικά με τη Φθορά: Μεταβολή των χαρακτηριστικών της μικροδομής (%), Ολικά διαλυτά άλατα TSS, Τύπος ανιόντων και συγκέντρωση τους Cl, SO4, NO3, Οπτικές παρατηρήσεις- επιφανειακή φθορά, Οπτικές ποιοτικές παρατηρήσεις, Ταχύτητα διάδοσης υπερήχων ΔU%, Περιβαλλοντικός χαρακτηρισμός και Είδος αρχιτεκτονικής επιφάνειας και μορφολογία. Τέλος, εξετάστηκε η δυνατότητα υπολογισμού ενός συνολικού δείκτη διακινδύνευσης ως εργαλείου υποστήριξης της λήψης αποφάσεων.Στο τελευταίο στάδιο διερευνήθηκε η συμβολή της Πρότυπης Μεθοδολογίας Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης στην επιστημονική υποστήριξη της διαδικασίας λήψης αποφάσεων, μέσω της τροφοδότησης προηγμένων υπολογιστικών εργαλείων με αξιόπιστα τυποποιημένα δεδομένα και πολλαπλά κρίσιμα κριτήρια. Πραγματοποιείται ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ενός Συστήματος Επιστημονικής Υποστήριξης στη Λήψη Αποφάσεων για την Επέμβαση της Στερέωσης με προσαρμογή διαφορετικών προηγμένων εργαλείων. Υλοποιήθηκαν δύο εφαρμογές: η πρωτη αφορά σε ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά στερέωσης με εφαρμογή σε ευφυή συστήματα και η δεύτερη σε προηγμένα καινοτόμα και ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά στερέωσης στα προηγμένα υπολογιστικά εργαλεία. Σκοπός των εφαρμογών αυτών είναι η επαλήθευση της Πρότυπης Μεθοδολογίας Ολοκληρωμένης Τεκμηρίωσης, ως προαπαιτούμενου γνωσιολογικού υποβάθρου για την λήψη επιστημονικά ορθών αποφάσεων για επεμβάσεις στα μνημεία, που να ανταποκρίνονται στα κριτήρια της συμβατότητας και αειφορίας. Αποδεικνύεται λοιπόν, ότι η ολοκληρωμένη και βάσει προδιαγραφών και προτύπων τεκμηρίωση αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο διάγνωσης, αποκατάστασης, διαχείρισης και στρατηγικού σχεδιασμού για την προστασία και την προώθηση της Πολιτιστικής Κληρονομιάς.