Integrated investigation and documentation methodologies for the protection and safeguarding of masonry towers with ceramic roof covering [Metodologie integrate di indagine e documentazione per la tutela e la salvaguardia delle torri in muratura con coperture ceramiche]

The present doctoral research addresses masonry towers with ceramic coverings in Sicily, with particular reference to spires constructed using wedge-shaped glazed bricks. These architectural elements represent a significant yet still underexplored component of cultural heritage, characterised by distinctive constructive, material, and decorative features. Despite their historical and architectural value, these monuments have received only limited documentation, and are frequently subject to processes of decay and loss. The research therefore adopts an integrated and multiscalar approach aimed at improving their documentation, understanding, and conservation, relating the architectural scale of the individual artefact to the territorial dimension of production systems, raw material supply, and patterns of diffusion. The research develops a methodological framework combining architectural survey, cataloguing practices, digital modelling, relational database design, and Geographic Information Systems (GIS) in order to structure, manage, and analyse heterogeneous datasets. This text focuses on the definition of a relational database that has been normalised and which has been implemented in PostgreSQL/PostGIS. The database has been designed to encode the relationships between towers, spires, production centres, quarries and municipalities. The database has been integrated within a Geographic Information System (GIS) environment (QGIS), thus enabling spatial queries and territorial analyses, including proximity assessments and distance-based evaluations. The latter are aimed at identifying potential production centres for artefacts lacking documented attribution. At the architectural scale, an integrated survey protocol has been defined and applied to a selected set of case studies located in the province of Catania. These include the towers of the Cathedral of Acireale, the Basilica of Santa Caterina in Pedara, the Church of Santa Maria delle Grazie in Tremestieri Etneo, and the Church of San Pietro in Adrano. The survey combines Terrestrial Laser Scanning (TLS), Mobile Laser Scanning (MLS), and Structure-from-Motion (SfM) photogrammetry, ensuring the acquisition of accurate and comprehensive geometric data. The resulting point clouds facilitate the generation of two-dimensional drawings, three-dimensional models, and simplified geometries for structural analysis. The integration of survey-derived models and finite element modelling is explored as a tool for improving understanding of structural behaviour and supporting conservation strategies. The documentation of the analysed towers is supported by the development of a cataloguing record structured in accordance with the standards of the Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione (ICCD), within the framework of a broader collaboration aimed at defining an ontological model dedicated to towers. The record is organised into thematic sections addressing identification, location, functional and relational aspects, as well as geometric, morphological, architectural, and material characteristics. This configuration is intended to guarantee the uniformity of data documentation and enable the subsequent comparison of case studies. As a complement to the methodological framework, a compendium of cataloguing forms was compiled for the analysed towers. By way of example, the documentation of the south bell tower of the Cathedral of Acireale is presented herein. The analysis of the Valencian dome of the Church of the Escuelas Pías in Valencia is introduced as a comparative reflection, and is considered as a different typology of ceramic covering. This case offers an opportunity to discuss survey approaches and conservation issues in relation to a distinct constructive tradition, without constituting a direct application of the proposed methodological framework. The primary outcome of the research is the establishment of an integrated and transferable methodological model for the documentation, analysis, and interpretation of architectural heritage characterised by ceramic coverings. The research contributes to the development of advanced knowledge systems oriented towards the conservation and valorisation of cultural heritage by establishing connections between architectural, material, and territorial data, and by integrating cataloguing tools with digital survey and spatial information systems.

La presente ricerca di dottorato affronta il tema delle torri in muratura con coperture in ceramica in Sicilia, con particolare riferimento alle cuspidi realizzate con mattoni invetriati a cuneo. Tali elementi architettonici rappresentano una componente significativa, ma ancora poco indagata, del patrimonio culturale, caratterizzata da specifiche peculiarità costruttive, materiche e decorative. Nonostante il loro valore storico e architettonico, questi manufatti risultano ancora scarsamente documentati e sono frequentemente soggetti a processi di degrado, alterazione e progressiva scomparsa. La ricerca adotta pertanto un approccio integrato e multiscalare finalizzato a migliorarne la documentazione, la conoscenza e la conservazione, mettendo in relazione la scala architettonica del singolo manufatto con la dimensione territoriale dei sistemi produttivi, dell’approvvigionamento delle materie prime e delle dinamiche di diffusione. La ricerca sviluppa un quadro metodologico che integra rilievo architettonico, pratiche di catalogazione, modellazione digitale, progettazione di database relazionali e Geographic Information Systems (GIS), al fine di strutturare, gestire e analizzare insiemi eterogenei di dati. Il lavoro si concentra sulla definizione di un database relazionale normalizzato e implementato in PostgreSQL/PostGIS. Il database è stato progettato per codificare le relazioni tra torri, cuspidi, centri di produzione, cave e comuni. Esso è stato integrato in un ambiente Geographic Information System (GIS), mediante il software QGIS, consentendo l’esecuzione di interrogazioni spaziali e analisi territoriali, tra cui valutazioni di prossimità e analisi basate sulla distanza. Queste ultime sono finalizzate all’individuazione di potenziali centri di produzione per i manufatti privi di attribuzione documentata. Alla scala architettonica, è stato definito e applicato un protocollo di rilievo integrato a un insieme selezionato di casi studio localizzati nella provincia di Catania. Tra questi rientrano le torri della Cattedrale di Acireale, della Basilica di Santa Caterina a Pedara, della Chiesa di Santa Maria delle Grazie a Tremestieri Etneo e della Chiesa di San Pietro ad Adrano. Il rilievo combina Terrestrial Laser Scanning (TLS), Mobile Laser Scanning (MLS) e fotogrammetria Structure-from-Motion (SfM), garantendo l’acquisizione di dati geometrici accurati e completi. Le nuvole di punti ottenute consentono la generazione di elaborati bidimensionali, modelli tridimensionali e geometrie semplificate per l’analisi strutturale. L’integrazione tra modelli derivati dal rilievo e modellazione agli elementi finiti è considerata come strumento per migliorare la comprensione del comportamento strutturale e supportare le strategie di conservazione. La documentazione delle torri analizzate è supportata dallo sviluppo di una scheda di catalogazione strutturata in coerenza con gli standard dell’Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione (ICCD), nell’ambito di una più ampia collaborazione finalizzata alla definizione di un modello ontologico dedicato alle torri. La scheda è organizzata in sezioni tematiche relative all’identificazione, alla localizzazione, agli aspetti funzionali e relazionali, nonché alle caratteristiche geometriche, morfologiche, architettoniche e materiche. Tale configurazione è finalizzata a garantire l’uniformità della documentazione dei dati e a consentire la successiva comparazione tra i casi studio. A complemento del quadro metodologico, è stato predisposto un compendio di schede di catalogazione relative alle torri analizzate. A titolo esemplificativo, viene qui presentata la documentazione del campanile sud della Cattedrale di Acireale. L’analisi della cupola valenciana della Chiesa delle Escuelas Pías di Valencia è introdotta come riflessione comparativa ed è considerata quale diversa tipologia di copertura ceramica. Questo caso offre l’opportunità di discutere approcci di rilievo e problematiche conservative in relazione a una distinta tradizione costruttiva, senza costituire un’applicazione diretta del quadro metodologico proposto. Il principale esito della ricerca consiste nella definizione di un modello metodologico integrato e trasferibile per la documentazione, l’analisi e l’interpretazione del patrimonio architettonico caratterizzato da coperture ceramiche. La ricerca contribuisce allo sviluppo di sistemi conoscitivi avanzati orientati alla conservazione e alla valorizzazione del patrimonio culturale, attraverso la costruzione di connessioni tra dati architettonici, materici e territoriali e mediante l’integrazione di strumenti di catalogazione, rilievo digitale e sistemi informativi spaziali.