Contributo delle indagini sperimentali alla conoscenza degli edifici storici in muratura

Nel caso del singolo edificio monumentale, vista l’importanza e la possibilità di definire con
accuratezza tutte le situazioni di degrado e di dissesto, quindi le effettive condizioni
dell’edificio, la fase diagnostica ricorre con maggior frequenza alle indagini sperimentali,
spesso unitamente ad una modellazione di calcolo strutturale, con lo scopo di ricercare
informazioni di tipo quantitativo sullo stato di sicurezza della struttura. Come caso di studio
è stata considerata una torre campanaria: tra le molte tipologie edilizie monumentali, infatti,
quella delle torri permette, più di altre, di operare considerazioni generali, vista l’analogia
geometrico-costruttiva esistente tra i singoli casi. Nello specifico, è stata posta l’attenzione
sulle indagini sperimentali impiegate nella fase di calibrazione del modello di calcolo
interpretativo, ovvero le prove dinamiche. Il loro impiego si è rivelato indispensabile per
poter elaborare un modello realmente rappresentativo del comportamento dell’edificio.
Tuttavia, l’impiego del dato sperimentale come valore numerico ha posto alcuni quesiti,
legati proprio alle incertezze nell’acquisizione di dati sperimentali dall’edilizia storica in
muratura. Innanzitutto, si è voluto verificare se differenti procedure di identificazione del
dato sperimentale possano portare a valori differenti dello stesso e se differenti metodi di
calibrazione del modello di calcolo possano influenzare l’informazione finale che si ottiene
sullo stato di danneggiamento dell’edificio. E’ stato anche possibile verificare come debba
esistere un corretto rapporto tra dati sperimentali e modellazione strutturale: modelli di
calcolo eccessivamente raffinati, se calibrati con dati sperimentali ridotti, o comunque affetti
da incertezze, conducono a risultati inattendibili.
Ad integrare le informazioni ricavate dall’esame dei singoli casi di studio, è stata svolta la
raccolta delle indagini sperimentali condotte in situ dal gruppo di lavoro coordinato dalla
Prof. Luigia Binda, presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale del Politecnico di
Milano. I dati disponibili, raccolti ed organizzati in un vero e proprio data base,
appositamente realizzato, hanno costituito il materiale di base per un confronto delle indagini
applicate e dei risultati ottenuti nei diversi casi.
Confronti sono stati operati sui risultati delle prove con singolo e doppio martinetto piatto.
Le informazioni fornite da dette prove sono sembrate coerenti con la tipologia edilizia e
muraria alla quale sono state applicate, permettendo, così, di ipotizzare un’attendibilità dei
valori. I risultati sperimentali ottenuti da dette prove sono stati quindi paragonati ad analoghi
ottenuti analiticamente, attraverso le formule proposte dalle attuali normative, che
dovrebbero supportare il progettista in assenza di determinazioni sperimentali. Tuttavia, per
gli edifici storici in muratura, il tipo d’informazione, ottenibile sperimentalmente, è sembrato
non essere determinabile in altro modo, come, per esempio, attraverso formule normate; solo
l’indagine diretta ha permesso di tenere in considerazione le reali condizioni di
conservazione dell’elemento, quindi le sue reali caratteristiche, anche meccaniche.
Se l’indagine sperimentale è apparsa l’unico strumento in grado di fornire certe informazioni
sull’edilizia storica in muratura, sono stati comunque evidenziati i limiti, che si incontrano
nella sua applicazione a questa categoria di edifici.
La disponibilità di numerosi risultati di prove soniche, svolte su vari edifici, ha suggerito
alcune considerazioni su tale tecnica d’indagine, le potenzialità della quale sono emerse nel
totale rispetto delle esigenze della conservazione e nella possibilità di essere ripetibile su
estese porzioni del manufatto in esame. Il confronto dei risultati raccolti ha permesso di
concludere sull’attendibilità qualitativa delle prove soniche, che sono in grado di descrivere
la reale morfologia dell’elemento e di dare informazioni sulla qualità dei singoli materiali
componenti; rimangono ancora incertezze sull’utilizzo del dato sonico in maniera
quantitativa, correlandolo, cioè, a grandezze meccaniche.
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CAPITOLO 1 
 
 
 
 
INTRODUZIONE 
 
 
 
 
 
 
 
1.1 INTRODUZIONE 
 
L’argomento sviluppato nel corso di questa ricerca si colloca nel più ampio settore della 
diagnostica del costruito storico in muratura. 
Qualsiasi intervento finalizzato alla conservazione di detto costruito, sia esso un intervento di 
prevenzione o di riabilitazione, per essere corretto, deve scaturire da una profonda 
conoscenza del caso in esame. Tale conoscenza può essere acquisita solo attraverso una fase 
diagnostica accurata, che si avvalga di opportune indagini, anche di natura sperimentale. 
Al progettista, ovvero a colui che si occuperà, in un secondo tempo, dell’intervento di 
conservazione, spetta il compito di indicare quali indagini sperimentali svolgere, in situ ed in 
laboratorio, e di comprenderne ed interpretarne i risultati, per ricavarne eventualmente i 
parametri da utilizzare nell’analisi strutturale, da effettuarsi scegliendo appropriati modelli 
interpretativi del comportamento dell’edificio. 
 
Il fatto che sul “mercato” odierno vengano proposte numerose e svariate indagini 
sperimentali, mentre non esista ancora alcuna normativa o codice di pratica che guidi il 
progettista all’interno di questo settore, pone il problema di una scelta oculata delle 
procedure d’indagine da attuare. Tale scelta deve essere fatta, ovviamente, in vista dei 
problemi da risolvere ed in considerazione delle risorse disponibili, in termini economici e 
temporali. Proprio questi fattori determinano la necessità di ottimizzare di volta in volta, in 
base all’edificio da indagare, le operazioni che costituiscono la fase diagnostica. 
Gli edifici storici presentano, infatti, problemi diversi, che richiedono interventi risolutivi ad 
hoc, a monte dei quali occorrono indagini mirate: le indagini su edifici affetti da un diffuso 
degrado dei materiali non sono, evidentemente, quelle stesse che è necessario eseguire su 
edifici affetti da dissesti o gravi insufficienze della struttura. 
Gli edifici storici possiedono, inoltre, valori artistici differenti e questo comporta risorse 
economiche a disposizione variabili: le risorse disponibili per la fase diagnostica di un 
gruppo di edifici di un centro storico non sono della stessa entità di quelle a disposizione per 
un singolo edificio monumentale. 
Gli edifici storici si trovano, infine, in situazioni diverse, che richiedono soluzioni anche 
urgenti, e ciò comporta risorse temporali a disposizione molto diverse: l’indagine in presenza 
di rischio immediato deve essere indiscutibilmente più rapida di quella in assenza di tale 
rischio. 
Da queste, se pur brevi, considerazioni introduttive, risulta evidente come la fase diagnostica 
non sia univocamente definibile a priori, ma vari a seconda dei casi. Ne discende la necessità 
di analizzare criticamente limiti e vantaggi delle singole tecniche conoscitive a disposizione 
del progettista, in vista della predisposizione di apposite linee guida per orientarlo all’interno 
di questo settore. 
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L’argomento di questa ricerca, oltre a coinvolgere il problema della scelta delle più 
opportune indagini sperimentali da effettuare a seconda del caso in esame, si inserisce, poi, 
nell’ampio dibattito sull’attendibilità e significatività delle stesse. 
Tale dibattito accompagna da sempre il problema della sperimentazione, che è uno strumento 
d’acquisizione e di verifica di verità scientifiche basato sull’esperienza: il metodo 
sperimentale ha cioè nell’esperienza il suo principio e criterio direttivo. 
In passato, si riteneva che le procedure per apprendere dall’esperienza consistessero 
essenzialmente nell’annotare ciò che accadeva nella realtà. Col tempo si comprende, invece, 
che la realtà non va solo osservata, bensì interrogata: interrogare la realtà implica il progetto 
dell’indagine sperimentale, cui la si vuole sottoporre, in vista delle risposte attese. 
Questa operazione coinvolge innanzitutto un aspetto pratico, riguardante la strumentazione 
da utilizzare nelle varie fasi della prova: è fondamentale scegliere e controllare gli strumenti 
e le loro modalità di utilizzo, così da ottenere risultati, quanto più possibile accurati, 
significativi ed attendibili. 
Tuttavia, il progetto dell’indagine coinvolge anche un aspetto essenzialmente teorico: per 
porre una chiara interrogazione è necessario, infatti, avere preventivamente un’idea sulle 
risposte che si possono ottenere, ovvero possedere, in via ipotetica, una teoria che inquadri 
opportunamente il fenomeno indagato. Come sostiene Auguste Comte, uno dei padri 
fondatori del pensiero positivista: <Se da un lato ogni teoria positiva deve necessariamente 
essere fondata sulle osservazioni, è egualemente evidente, da un altro lato, che, per 
dedicarsi all’osservazione, il nostro spirito ha bisogno di una qualche teoria.> [COMTE A., 
Corso di Filosofia positiva, Edizioni Libreria UTET, Torino, 2 vol., 1967; edizione originaria 
Parigi, 6 vol., 1830-1842]. 
La teoria, alla base di un qualsivoglia fenomeno indagato, ha però il grosso limite di 
prendere sempre le mosse da un’astrazione; in altre parole, non considera mai il fenomeno in 
tutta la sua interezza, ma prescinde da alcuni suoi aspetti, per soffermarsi solo su altri, 
nell’ipotesi che questi siano isolabili dal tutto. Questa limitazione deve essere tenuta presente 
nell’interpretazione dei risultati ottenuti dall’indagine. 
Da tutto ciò discende che la conoscenza della realtà, ottenuta direttamente tramite indagini 
sperimentali, non è mai tale da esaurire completamente la descrizione dell’oggetto indagato; 
in tal senso è una conoscenza approssimata della realtà. Il fatto di disporre solo di una tale 
conoscenza approssimata - sebbene l’acquisizione di nuovi dati, procurati da sempre più 
complesse e sofisticate tecniche di osservazione, permetta di ampliare ed affinare 
ulteriormente quelli precedentemente ottenuti - pone evidenti limiti alla validità dei risultati 
acquisiti: alla loro generalizzazione, alla loro significatività, nonché alla loro riproducibilità, 
ovvero alla possibilità di ottenerne di analoghi ripetendo la stessa indagine. 
 
Se da un lato le indagini sperimentali forniscono risultati con evidenti limiti, dall’altro, 
spesso, come nel caso degli edifici storici in muratura, tali risultati sono, allo stato attuale, gli 
unici che possono essere a disposizione. 
Non esistono, infatti, tracce di progetti che descrivano tutte le specifiche tecniche ed i calcoli 
alla base della realizzazione di un edificio storico, come avviene per uno moderno. Inoltre, 
mentre la costruzione di quest’ultimo è, o almeno dovrebbe essere, basata su tecniche 
costruttive codificate e schemi di funzionamento noti, le costruzioni storiche in muratura 
sono state realizzate con tecniche differenti e con materiali il cui comportamento è spesso 
sconosciuto. Per comprendere il comportamento di una muratura è necessario conoscerne la 
geometria, le caratteristiche della tessitura, che influenza fortemente la sua capacità portante, 
e le caratteristiche fisiche e meccaniche dei componenti, in quanto materiale composito. 
Sebbene possano essere suggerite alcune leggi di comportamento, soprattutto per la muratura 
in mattoni pieni, nella maggior parte dei casi, tutto quello che si può sapere discende 
necessariamente da un esame diretto, accompagnato da indagini sperimentali specifiche. 
 
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Il progettista, che si vede coinvolto nella conservazione di un edificio storico in muratura, 
deve, dunque, in primo luogo, essere a conoscenza degli strumenti d’indagine a sua 
disposizione; la sua perizia consiste nel saper individuare fra questi quelli più idonei e nel 
saperne “spendere” i risultati ottenuti in maniera corretta. 
 
 
1.2 OBIETTIVI 
 
A conclusione di quanto esposto nella premessa, gli obiettivi di questa ricerca possono essere 
così riassunti: 
 
ƒ Analisi critica delle indagini sperimentali attualmente impiegate nella conoscenza degli 
edifici storici in muratura: loro complementarità, applicabilità, limiti, risorse necessarie al 
loro impiego e risultati da esse forniti. 
 
ƒ Valutazione del contributo alla conoscenza che possono offrire le indagini sperimentali, 
in rapporto alle differenti tipologie di edifici storici in muratura, ovvero in rapporto ai 
differenti problemi e comportamenti e, conseguentemente, in rapporto ai differenti 
modelli interpretativi utilizzati nella fase diagnostica. 
 
 
1.3 METODOLOGIA 
 
Per lo sviluppo di questa ricerca, fondamentale è stata la collaborazione con il gruppo di 
lavoro coordinato dalla Prof. Luigia Binda presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale 
del Politecnico di Milano (D.I.S.) che, da anni, si occupa di diagnostica del costruito. 
L’analisi critica delle indagini sperimentali e la valutazione del loro contributo richiede 
infatti, a premessa, la disponibilità di numerosi casi di studio, ovvero di edifici per i quali 
l’intervento di conservazione sia scaturito da una fase diagnostica preliminare. 
I risultati delle indagini sperimentali svolte, o in fase di svolgimento, presso tale 
Dipartimento, su edifici storici in muratura presenti sul territorio nazionale e non solo, 
raccolti ed organizzati in un vero e proprio data base, appositamente realizzato, costituiscono 
il materiale di base per un confronto delle indagini applicate e dei risultati ottenuti nei diversi 
casi. La quantità e qualità delle informazioni raccolte permette di trarre alcune conclusioni 
dall’esame approfondito di un’ampia, seppur non esaustiva, casistica. 
 
 
1.4 ORGANIZZAZIONE DELLA TESI 
 
La presente tesi si compone di sei capitoli, nei quali si affronta e sviluppa l’argomento in 
oggetto, tenendo presenti gli obiettivi della ricerca sopra esposti. 
 
Per quanto riguarda il primo obiettivo, si ritiene opportuno, in primo luogo, procedere ad un 
“excursus storico” sulle indagini sperimentali, anche per evidenziare tecniche antiche 
scomparse o sopravvissute e tecniche moderne importate da altri settori. 
L’attenzione si concentra, in seguito, sugli edifici storici in muratura, cui tali indagini si 
applicano. Constatata l’importanza di una classificazione all’interno del vastissimo 
panorama del costruito storico in muratura, ne viene proposta una, in base alla quale 
impostare la successiva analisi. Proprio su tale classificazione, vengono, infatti, esaminate le 
tecniche attualmente in uso, sia singolarmente, sia attraverso un confronto per classi di 
problemi con esse risolvibili. 
 
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Per il secondo obiettivo della ricerca, vengono proposte ed esaminate alcune applicazioni a 
singoli edifici campione, scelti tra quelli tipologicamente differenti in base alla 
classificazione di cui al precedente punto, così da evidenziare il diverso ruolo delle singole 
indagini sperimentali nella fase diagnostica, in relazione alle varie tipologie e problematiche. 
Ad integrazione delle applicazioni svolte, viene realizzata, su supporto informatico, la 
raccolta dei casi di studio disponibili presso il D.I.S., che permette una rapida ed ordinata 
consultazione di tutto il materiale a disposizione. 
Proprio l’esame critico dei risultati ottenuti nelle applicazioni proposte e dei dati raccolti 
permette di trarre le conclusioni di questa ricerca sul contributo delle indagini sperimentali 
alla conoscenza degli edifici storici in muratura. 
 
A supporto del progettista, coinvolto nella fase diagnostica di un edificio storico in muratura, 
viene, quindi, suggerito lo sviluppo delle indagini soniche, come possibile soluzione alle 
principali problematiche dell’applicazione delle indagini sperimentali, precedentemente 
messe in evidenza. Per una verifica dell’efficacia della tecnica e dell’affidabilità dei risultati 
da essa forniti, vengono svolte considerazioni su alcune prove effettuate in laboratorio su 
pannelli in muratura appositamente realizzati.