Restauro delle statue apicali della chiesa del SS. Salvatore a Bologna: indagini diagnostiche preliminari agli interventi
Le indagini diagnostiche degli edifici storici e monumentali, spesso propedeutiche agli interventi di restauro, conservazione e manutenzione, sono il cuore del servizio di Arch-Indagini
La chiesa del SS. Salvatore a Bologna è stata oggetto di un intervento di restauro completo che ha coinvolto le superfici esterne e le tre statue poste sulla sommità del timpano della chiesa: un progetto sfidante, che ha visto l'applicazione di tecniche d'indagine diverse, come le prove soniche e quelle con il georadar.
Sviluppare un adeguato percorso conoscitivo: perché partire dall'analisi diagnostica
Il primo passo, precedente all'inizio dei lavori di restauro, è stato la messa in atto di una serie di indagini diagnostiche sulle strutture e sui materiali delle statue, al fine di studiare le modalità costruttive impiegate e l'entità di degradi e dissesti. Infatti, l'esposizione delle statue agli agenti atmosferici e, soprattutto, alle correnti d'aria, ha contribuito ad accelerare fenomeni di degrado sia delle parti in metallo che delle murature.
La struttura portante delle statue è composta da un'intelaiatura in ferro, innestata in un basamento in muratura di mattoni pieni, rinforzata ulteriormente da un tirafondo, atto a trattenerla alla parete interna del timpano. I drappeggi e gli elementi anatomici delle statue sono costituiti di lamine di rame rivettate tra loro e connesse alla struttura metallica. Gli spazi interni e le intercapedini sono stati riempiti con materiale sciolto composto da laterizi e malta.
Già dai primi sopralluoghi, è emerso un quadro fessurativo diffuso in tutti i basamenti delle statue. Al contempo, la muratura di riempimento interna a ciascuna statua presentava una forte decoesione. Non solo: il materiale sciolto utilizzato per il riempimento ha anche causato diffuse lacerazioni dei modellati in rame.
Ultima, ma non per importanza, una problematica di sicurezza e stabilità: le statue avevano la necessità di essere assicurate, attraverso il rinforzo delle strutture metalliche che le ancorano alla muratura. La difficoltà maggiore, in questo senso, è stata la totale assenza di rilievi dello stato di fatto di queste armature: non eravamo a conoscenza né della loro posizione né della dimensione, dati essenziali nell'ottica di progettare l'intervento di rinforzo.
La scelta delle prove non distruttive: indagini soniche e georadar
Come fare, quindi, a sondare strutture e materiali per ottenere dati utili a procedere?
Per rispondere a queste incognite abbiamo applicato una combinazione di differenti tecniche di indagine diagnostica non distruttiva, con il fine di valutare lo stato di conservazione delle murature e di rilevare la distribuzione delle parti metalliche costituenti lo scheletro delle statue.
Sono state eseguite principalmente due tipologie di prove:
- Indagini soniche, per valutare lo stato di aggregazione delle murature;
- Rilievi con georadar sulle superfici prive di rivestimento in rame, per localizzare le staffe metalliche celate all'interno dei basamenti e delle statue.
Indagini soniche
Tra le tecniche di indagine non distruttive, le prove soniche vengono molto spesso impiegate per lo studio delle strutture murarie: la prova sonica, infatti, si basa sulle relazioni che legano la velocità di propagazione delle onde elastiche attraverso un mezzo materiale alle proprietà elastiche del mezzo stesso. La velocità di propagazione delle suddette onde è direttamente correlabile alle caratteristiche meccaniche e fisiche del materiale oggetto d'esame: a maggiore velocità corrisponde una migliore qualità costruttiva del solido murario.
La strumentazione utilizzata si compone di un martello strumentato che, colpendo la superficie del manufatto, produce un'onda sonora; l'onda attraversa il materiale indagato fino a raggiungere una sonda ricevente, posizionata sul lato opposto del manufatto. Dall'analisi dell'impulso, registrato dalla centralina di acquisizione, si risale al tempo di volo impiegato dall'onda sonora per raggiungere la sonda ricevente.
Per analizzare il basamento in muratura delle statue, abbiamo scelto una griglia di punti a passo regolare, posizionati alla stessa altezza sui due lati opposti della muratura; questo, per far sì che la loro congiungente ipotetica fosse perpendicolare alle superfici.
La prova fornisce un risultato puntuale, quindi non estendibile a tutto il solido murario oggetto di analisi: ecco perché sono state predisposte griglie di punti di prova ad una distanza reciproca di circa 10/15cm.
Quale output si ottiene dalla prova sonica? I dati ricavati dalla distribuzione delle velocità degli impulsi sonici sono di tipo qualitativo e attraverso particolari elaborazioni consentono di ricavare
mappe di omogeneità del mezzo indagato. Dalla lettura di tali mappe è possibile studiare la morfologia della sezione, attraverso la valutazione delle distribuzione dei vuoti (con velocità tipiche di poco superiori a 350m/s) e degli elementi trasversali collocati nella sezione (diatoni caratterizzati mediamente da velocità di 3000m/s). Rilevare presenza e distribuzione di vuoti e il livello di ammorsamento tra i componenti della muratura è fondamentale data l'influenza che tali fattori hanno sul comportamento strutturale della muratura
L'utilità di queste tecniche di indagine risiede anche nella possibilità di ripetere i controlli nel tempo, anche a distanza di anni, per valutare i processi di degrado progressivo oppure le condizioni successive alla messa in atto di azioni correttive e consolidamenti.
Indagini tramite georadar
Il rilievo mediante georadar è una metodologia che si basa sulla prospezione geofisica di tipo elettromagnetico, parte anch'essa delle cosiddette prove non distruttive. Il georadar è un particolare tipo di radar, utile a rilevare oggetti nascosti all'interno di strutture.
La prova sfrutta la ricezione delle onde elettromagnetiche riflesse, generate all'interfaccia tra materiali accoppiati con differenti proprietà fisiche. La strumentazione è composta da un'antenna, atta ad emettere e ricevere onde elettromagnetiche ad una determinata frequenza.
La dinamica della prova è analoga a quella delle indagini soniche descritte sopra ma, anziché utilizzare l'onda sonora, utilizza l'impulso elettromagnetico. Misurando il tempo di propagazione dell'onda emessa e dell'eco di ritorno, e conoscendo la velocità di propagazione nel materiale (cioè la sua costante dielettrica), siamo in grado di calcolare la profondità dell'interfaccia tra materiali differenti che ha generato la riflessione. Effettuando il test con il georadar su di un manufatto murario si ottengono delle sezioni o profili radar, una vera e propria radiografia del materiale stesso.
Nel caso specifico è stata adottata un'antenna ad alta frequenza e di piccole dimensioni, che si adattasse al meglio alla geometria complessa dei manufatti.
Per rendere il rilievo più preciso ed efficace, abbiamo utilizzato un tappetino di spugna posizionato tra il georadar e la statua, al fine di migliorare aderenza e scorrimento dell'apparecchio durante la prova. Questa accortezza ha permesso di rilevare porzioni di statua con superfici rese molto irregolari dalla muratura decoesa che, altrimenti, non avrebbe consentito il corretto passaggio dell'apparecchiatura.
I risultati dell'indagine diagnostica combinata
I risultati delle prove sono stati rielaborati graficamente, tenendo conto sia dei dati del test sonico sia del rilievo con georadar, per fornire alla committenza un quadro completo.
Le mappature derivanti dalle prove soniche hanno permesso ai progettisti di individuare porzioni di muratura disgregate, per le quali sono stati pianificati opportuni interventi di consolidamento.
Le mappe di distribuzione delle velocità soniche si basano su una data visualization di immediata comprensione: grafici in scala di colori dal blu al rosso scuro mettono a confronto zone dove la muratura è compatta, rappresentata in gradazioni di rosso, e zone con muratura decoesa, declinata in toni di blu.
I rilevi con georadar, dal canto loro, hanno consentito di ricostruire lo scheletro metallico intorno al quale sono state applicate le lamine di rame. L'elevata capacità del metallo di riflettere i segnali radar ha permesso di localizzare le armature delle statue, anche se situate in profondità.
In questo caso, i dati sono stati resi graficamente attraverso un profilo radar, che mostra sull'asse delle X, la distanza di avanzamento del georadar lungo la superficie su cui viene fatto scorrere, mentre sull'asse delle Y si trova la profondità dell'elemento riflettore delle onde elettromagnetiche interno al solido in esame. Questo genera delle particolari visualizzazioni con caratteristiche forme ad iperbole, che consentono di localizzare l'elemento.