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Renata Picone » 9.Il ruolo della diagnostica nel progetto di restauro architettonico


Concetti generali

  • La diagnostica applicata al restauro architettonico costituisce quell’insieme di prove ed indagini, nella maggior parte dei casi preliminari alle scelte di intervento e al cantiere, che consentono di approfondire la conoscenza della preesistenza e del suo stato di conservazione
  • Un corretto progetto della fase diagnostica può dunque condurre ad una definizione puntuale del più generale progetto di restauro evitando o limitando le varianti in corso d’opera e garantendo, al contempo, la conservazione dell’integrità materiale del manufatto
  • Nel progetto di restauro, la diagnostica assume una sua validità se rapportata agli altri ambiti di analisi (rilievo, ricerca storica, analisi dei meccanismi di degrado): solo in questo modo si può aumentare la soglia della conoscenza del manufatto su cui si interviene, ampliando i limiti dell’osservazione diretta, che resta comunque, una fase irrinunciabile
  • In tal modo è auspicabile modulare le indagini in relazione agli obiettivi del progetto di restauro e alle specifiche caratteristiche della fabbrica su cui si interviene
  • La diagnostica ha assunto anche una sua funzione nella fase successiva alla conclusione del cantiere, quando consente un monitoraggio continuo della fabbrica e la verifica degli interventi effettuati

L’architetto restauratore, dunque, è chiamato ad assumere un ruolo fondamentale nel rapporto con gli specialisti, essendo in grado di individuare la tipologia di indagine più adatta ai suoi obiettivi e di comprenderne i risultati, al fine di predisporre in maniera accurata il progetto degli interventi di restauro.

Tipologie di indagine

Le indagini possono essere effettuate direttamente sulle architetture oggetto di intervento, in situ, oppure in laboratorio mediante prelievo di campioni.

Un’indagine di laboratorio: la prova a compressione

Un'indagine di laboratorio: la prova a compressione


Tipologie di indagine

Secondo la tipologia e il livello di conservazione della materia, le indagini possono essere distruttive, parzialmente distruttive o non distruttive.

Le indagini distruttive comportano perdita di materia ma, allo stato delle conoscenze, tali prove consentono di ottenere dati quantitativi, rispetto alle prove non distruttive, ancora improntate all’ottenimento di risultati apprezzabili solo a livello qualitativo. Anche in tale ottica si inserisce la capacità dell’architetto restauratore di riuscire a comprendere ed elaborare, in base ai suoi studi e alle sue esperienze, le risultanze delle prove non distruttive.

Una prova parzialmente distruttiva: il martinetto piatto

Una prova parzialmente distruttiva: il martinetto piatto


I riferimenti normativi per l’utilizzo della diagnostica nel progetto di restauro architettonico

Dal punto di vista legislativo, relativamente ai lavori pubblici, la legge Merloni, confluita nel Codice degli Appalti (D. Lgs 163/2006) prevede la possibilità di stanziare delle somme per prove ed indagini nella fase di redazione del progetto preliminare. In tal modo il legislatore consente all’architetto restauratore di individuare alcune criticità nel progetto preliminare da approfondire mediante indagini e prove, i cui risultati confluiranno nella redazione dei successivi livelli di progettazione definitiva ed esecutiva.

“Gli studi e le indagini occorrenti quali quelli di tipo geognostico, idrologico, sismico, agronomico, biologico, chimico, i rilievi ed i sondaggi, sono condotti fino ad un livello tale da consentire i calcoli preliminari delle strutture e degli impianti e lo sviluppo del computo metrico estimativo”.

Il progetto delle indagini su un prospetto di un edificio oggetto di restauro


Il progetto delle indagini su un prospetto di un edificio oggetto di restauro

Fonte: grafici elaborati nell’ambito del Laboratorio di Restauro dell’Architettura prof. Renata Picone, A.A. 2005-2006

Fonte: grafici elaborati nell'ambito del Laboratorio di Restauro dell'Architettura prof. Renata Picone, A.A. 2005-2006


Schema riassuntivo delle indagini per il restauro architettonico

1. Indagini sui terreni di fondazione

  1. La prova penetrometrica
  2. Carotaggi
  3. Prove in laboratorio:
    • analisi granulometriche
    • analisi del contenuto d’acqua
    • analisi del peso specificio
    • prove a compressione e a taglio

Schema riassuntivo delle indagini per il restauro architettonico

2. Indagini sulle murature verticali fuori terra

  1. Il monitoraggio delle murature. Strumenti per la lettura del quadro fessurativo:
    • fessurimetri
    • deformometri
    • verifica di orizzontalità, verticalità e inclinazione
  2. Le indagini sulle murature:
    1. Indagini in laboratorio
    2. Indagini in situ:
      • martinetti piatti
      • endoscopia
      • prove soniche e ultrasoniche
      • prospezioni geoelettriche
      • magnetometria
      • termografia

Le indagini sui terreni di fondazione

Qualora il quadro diagnostico dell’edificio su cui si interviene orienta il progettista del restauro verso l’ipotesi di un cedimento fondazionale, relativo cioè ai terreni sui cui è fondato il manufatto o alle sue strutture di fondazione, si possono prevedere delle indagini specifiche.

1. Indagini sui terreni di fondazione

1.1 La prova penetrometrica

  • Per l’analisi dei terreni di fondazione, un tipo di indagine abbastanza diffuso è la prova penetrometrica, che consente di conoscere la resistenza a compressione del terreno
  • Attraverso l’uso di un maglio a percussione o a rotazione viene infissa un’asta metallica nel terreno: la profondità raggiunta dall’asta in funzione della pressione o dei colpi del maglio consente di ottenere un diagramma che permette di definire la resistenza del terreno
Schema di funzionamento del maglio a percussione per la prova penetrometrica

Schema di funzionamento del maglio a percussione per la prova penetrometrica

Diagramma della prova

Diagramma della prova


Le indagini sui terreni di fondazione

1.2 Il prelievo di campioni mediante carotaggio

Questo tipo di indagine sui terreni consente, attraverso una carotatrice, di estarre cilindri di terreno che permettono di definirne con precisione la stratigrafia.

Tali prelievi possono essere esaminati in situ da geologi o analizzati in laboratorio.

Più numerosi sono i prelievi effettuati, maggiore sarà l’attendibilità della ricostruzione della sezione stratigrafica.

Macchina per il prelievo di carote

Macchina per il prelievo di carote

Ricostruzione della sezione stratigrafica

Ricostruzione della sezione stratigrafica


Le indagini sui terreni di fondazione

1.3 Le analisi di laboratorio sui terreni

  • La possibilità di estrarre carote (cosiddette) indisturbate, nel senso che non devono essere influenzate da fattori esterni quali temperatura e umidità, consente anche di effettuare analisi di laboratorio più approfondite
  • L’analisi granulometrica consente di conoscere il diametro medio degli inerti
  • L’utilizzo di bilance ad alta precisione permette di conoscere il peso specifico e del contenuto d’acqua dei terreni
  • Con apposite strumentazioni di laboratorio possono essere eseguite sui campioni di terreno prove a compressione e a taglio
Le carote di terreno

Le carote di terreno

Strumentazione per l’esecuzione di prove meccaniche in laboratorio

Strumentazione per l'esecuzione di prove meccaniche in laboratorio


Le indagini sulle murature

2. Le indagini sulle murature verticali fuori terra

Qualora il quadro fessurativo faccia presumere la presenza di dissesti riconducibili a cause esterne o alle caratteristiche intrinseche delle compagini murarie costituenti il manufatto oggetto di restauro, possono essere condotte indagini direttamente sulle murature.

2.1 Il monitoraggio delle murature: strumenti per la lettura del quadro fessurativo

Un fessurimetro angolare in plexiglass per il controllo delle lesioni

Un fessurimetro angolare in plexiglass per il controllo delle lesioni


Le indagini sulle murature

2.1 Il monitoraggio delle murature: i fessurimetri

Il monitoraggio viene eseguito direttamente sulla fabbrica, senza prelievo e perdita di materiale.

Il controllo delle lesioni consente di valutare se il quadro fessurativo che caratterizza l’edificio – e, conseguentemente, le sue condizioni statiche – è fermo oppure in evoluzione.

Tale controllo può essere effettuato in maniera approssimativa con l’incisione della data del sopralluogo sulle cuspidi delle lesioni.

Un metodo meno empirico è costituito dall’utilizzo di fessurimetri graduati che vengono collocati sulla lesione: in caso di movimenti, è possibile leggere l’intensità e la direzione dello spostamento.

Il controllo delle lesioni con l’incisione della data sulle cuspidi

Il controllo delle lesioni con l'incisione della data sulle cuspidi

Il controllo delle lesioni con fessurimetri graduati

Il controllo delle lesioni con fessurimetri graduati


Le indagini sulle murature

2.1 Il deformometro

  • Per una misurazione accurata degli spostamenti tra i lembi delle lesioni si può ricorrere al deformometro, di cui il tensotest rappresenta una variazione
  • Si applicano due piastrine in materiale indeformabile alle variazioni di temperatura e umidità (basette deformometriche) sui lati della lesione e ad intervalli si verifica la distanza con lo strumento
  • Posizionando tre basette deformometriche si può anche conoscere lo spostamento in direzioni differenti
Controllo delle misure con il deformometro

Controllo delle misure con il deformometro

Lo schema di applicazione di tre basette deformometriche a cavallo della lesione

Lo schema di applicazione di tre basette deformometriche a cavallo della lesione


Le indagini sulle murature

2.1 I controlli di orizzontalità, verticalità, inclinazione

Un controllo degli spostamenti, sempre attraverso le caratteristiche geometriche del manufatto, può essere ottenuto anche con verifiche di orizzontalità, verticalità e inclinazione: disponendo di una stazione totale e di punti noti sul manufatto è possibile verificare tali condizioni nel tempo.

Storicamente, il controllo di verticalità veniva effettuato mediante un filo a piombo calato dalla parte più alta del manufatto. Misurazioni di questo tipo sono utilizzate, implementate da strumentazioni tecnologicamente avanzate, nel monitoraggio della torre di Pisa.


Le indagini sulle murature

2.2.1 Le analisi di laboratorio sulle murature

  • Alla stregua di quanto accade per i terreni, è possibile effettuare un prelievo di campioni anche per le murature, con una carotatrice di ridotte dimensione
  • Si ottiene il campione che può essere utilizzato in laboratorio per eseguire tutte quelle indagini finalizzate alla comprensione, in termini quantitativi, delle sue caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche
  • In particolare si possono effettuare prove a compressione e prove di taglio
Il prelievo di una carota di muratura

Il prelievo di una carota di muratura

Le carote estratte per essere utilizzate in laboratorio

Le carote estratte per essere utilizzate in laboratorio


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini in situ: i martinetti piatti

Le indagini in situ possono anche essere parzialmente distruttive, ma consentono di conoscere le caratteristiche meccaniche delle murature: è il caso delle prove con i martinetti piatti.

Tali prove utilizzano piastre metalliche regolate da un meccanismo oleodinamico a pistone.

In funzione della pressione esercitata dalla pompa oleodinamica e degli spostamenti ottenuti, è possibile conoscere lo stato tensionale della muratura e il suo modulo di elasticità E.

Operativamente

Fase a

Si dispone prima un sistema di controllo degli spostamenti mediante deformometri, quindi si esegue uno o due tagli nella muratura con una sega tagliamuro.

Si inserisce il martinetto che ha uno spessore di circa 1 cm e un diametro di circa 20 cm.

La realizzazione di tagli con sega tagliamuto

La realizzazione di tagli con sega tagliamuto

L’inserimento del martinetto

L'inserimento del martinetto


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini in situ: i martinetti piatti

Fase b

Si collegano i martinetti a una pompa oleodinamica dotata di manometro per il controllo della pressione.

I collegamenti alla pompa oleodinamica

I collegamenti alla pompa oleodinamica

I manometri per il controllo della pressione

I manometri per il controllo della pressione


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini in situ: i martinetti piatti

Fase c

Il sistema si basa su alcuni concetti fondamentali: conoscendo la distanza iniziale e finale tra le basi deformometriche e la pressione esercitata dalla pompa, si ottiene il modulo elastico E della muratura e la tensione di compressione a cui è sottoposta, con l’utilizzo di alcuni coefficienti dati dalle caratteristiche del martinetto e dal rapporto tra la sua superficie e quella del taglio nella muratura.


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini in situ: le prove da sfilamento

Sui medesimi principi, ma con una attrezzatura differente si può eseguire anche una prova di sfilamento di barre per conoscere le tensioni tangenziali.


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: l’endoscopia

  • Un tipo di indagine che non distruttiva (o parzialmente distruttiva nel caso in cui debbano essere effettuate delle perforazioni nella muratura) è l’endoscopia
  • L’endoscopio è costituito da una telecamera montata all’estremità di un cavo flessibile che consente di ispezionare le cavità della muratura o le lesioni e di registrarne le immagini o il filmato su un supporto digitale
  • In tal modo è possibile ispezionare zone altrimenti inaccessibili (l’intradosso di un solaio non ispezionabile per la presenza di un cassettonato ligneo, ad esempio) oppure definire la sezione della muratura o la presenza di eventuali discontinuità
  • In definitiva l’endoscopia consente di conoscere i materiali che costituiscono la compagine muraria e il loro stato di conservazione attraverso una restituzione di immagini
La strumentazione per l’endoscopia

La strumentazione per l'endoscopia

Indagine endoscopica nell’intradosso di un solaio con cassettonato

Indagine endoscopica nell'intradosso di un solaio con cassettonato


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: le prove soniche e ultrasoniche

  • Le prove soniche consentono di percepire le discontinuità (vuoti) all’interno dei materiali attraverso la percussione e la propagazione di onde soniche
  • Tali prove richiedono che l’architetto restauratore sia in grado di comprendere le condizioni della muratura o degli elementi lignei soggetti a percussione in funzione della qualità della risposta sonora
  • Un’indagine più approfondita è rappresentata dalle prove ultrasoniche che si basano sulla velocità con la quale le onde attraversano un solido
  • Tale tipo di indagine è particolarmente adatto per verificare la presenza di discontinuità nella sezione muraria in quanto la velocità con la quale le onde attraversano un solido varia in funzione delle caratteristiche del solido stesso
Schema del principio di funzionamento delle prove ultrasoniche

Schema del principio di funzionamento delle prove ultrasoniche


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: le prove ultrasoniche

  • Il sistema di funzionamento si basa su un trasmettitore di onde e un ricevitore e un oscilloscopio che registra i segnali, in funzione dei quali è possibile individuare le discontinuità nelle sezioni murarie
  • Questo tipo di indagine è particolarmente adatto anche nella verifica degli interventi di consolidamento già effettuati sulle murature, ad esempio nel caso di rigenerazione delle malte, dove, dopo una registrazione preliminare, è possibile verificare l’efficacia dell’intervento
Strumentazione per l’indagine ultrasonica. Fonte: Studio Tecnico Pariset

Strumentazione per l'indagine ultrasonica. Fonte: Studio Tecnico Pariset

Un diagramma con la verifica di un intervento di rigenerazione delle malte

Un diagramma con la verifica di un intervento di rigenerazione delle malte


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: le prospezioni geoelettriche

Una prova non distruttiva che si basa su un trasmettitore, un ricevitore di segnale e un elaboratore è quella delle prospezioni geolettriche.

Utilizzate fino a pochi anni fa solo per effettuare indagini nei terreni, oggi, le prospezioni geolettriche consentono di leggere le discontinuità tra materiali basandosi sulle variazioni di capacità di conduzione elettrica.

Strumentazione per le prospezioni geoelettriche

Strumentazione per le prospezioni geoelettriche

Il diagramma che si ottiene con la prospezione geolettrica

Il diagramma che si ottiene con la prospezione geolettrica


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: la magnetometria

Un tipo di indagine non distruttiva è la magnetometria, che attraverso l’uso di un pachometro, consente di rilevare la presenza di metalli all’interno delle murature.

L’utilità di tale indagine risulta evidente quando siano presenti degli elementi metallici ossidati, ferri di armatura, ma anche grate o serrature di infissi tamponati, o vecchie tubazioni impiantistiche, generando lesioni nella muratura altrimenti inspiegabili nel quadro fessurativo generale del manufatto.

Un magnetometro

Un magnetometro

Metodo di utilizzo del magnetometro

Metodo di utilizzo del magnetometro


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: la termografia

  • Un’indagine non distruttiva, interessante per i risultati che riesce ad offrire nel campo della conservazione dei beni architettonici è la termografia
  • La termografica consente di conoscere i materiali che compongono gli strati superficiali di una sezione muraria e di verificare la presenza di umidità all’interno di essa
  • Essa si basa sulla emissività radiante dei materiali: un materiale, sottoposto alla esposizione ad una fonte di calore, emette delle radiazioni termiche in funzione delle sue caratteristiche chimico fisiche
Il principio di funzionamento della termografia

Il principio di funzionamento della termografia


Le indagini sulle murature

2.2.2 Le indagini sulle murature in situ: la termografia

  • Con l’ausilio di una strumentazione termografica, costituita da una telecamera e da un elaboratore dello spettro termografico (oggi esistono anche strumentazioni portatili di questo tipo), è possibile leggere l’infrarosso dell’immagine reale, restituita attraverso uno spettro cromatico variabile dal blu al bianco in funzione delle temperature
  • Nel campo del restauro architettonico, pertanto, la termografia consente di individuare differenze tra materiali non visibili ad occhio nudo (ad esempio sotto uno strato di intonaco) come differenze di apparecchiature murarie, tamponature, archi di scarico, sarciture, elementi annegati nella muratura
  • Poiché l’emissività radiante è funzione del contenuto d’acqua delle murature, la termografia può essere utilizzata anche a tale scopo. Va però sottolineato che la termografia richiede sempre l’eccitazione al calore dei materiali, ossia l’irraggiamento diretto preventivo dell’area di muratura sulla quale effettuare l’indagine
Immagine a colori

Immagine a colori

Ripresa termografica

Ripresa termografica


I materiali di supporto della lezione

P. Rocchi – C. Piccirilli, Il manuale della diagnostica, edizioni Kappa, Roma 1999, dal quale sono tratte alcune immagini della lezione

L. M. Monaco – A. Santamaria, Indagini, prove e monitoraggio nel restauro degli edifici storici, ESI, Napoli 1998

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