Indagini soniche sulle murature storiche: criteri, limiti e buone pratiche di cantiere

Quando si interviene su edifici di valore storico, la conoscenza approfondita dello stato di conservazione delle murature è fondamentale per progettare interventi conservativi efficaci e rispettosi. 

Le prove soniche sulla muratura rappresentano oggi uno strumento diagnostico essenziale, capace di fornire informazioni preziose circa la qualità costruttiva della muratura senza comprometterne l'integrità strutturale.

Cosa sono le indagini soniche e come funzionano

Le indagini soniche si basano sul principio della propagazione delle onde elastiche attraverso i materiali. Un martello strumentato genera un impulso meccanico sulla superficie muraria, producendo onde che si propagano all'interno della struttura. Un accelerometro, posizionato a distanza nota, rileva l'istante di arrivo dell'onda e consente di misurarne il tempo impiegato ad attraversare la sezione del muro.

La velocità di propagazione del suono nelle murature di edifici storici varia significativamente in relazione alla qualità e all'omogeneità del materiale attraversato: 

• in una muratura compatta e ben ammorsata l'onda ha una velocità piuttosto elevata (fino a 3000-3500 m/s); 

• al contrario, in presenza di vuoti, lesioni o materiale degradato la velocità diminuisce drasticamente, avvicinandosi ai valori tipici dell'aria (circa 340 m/s).

Questa differenza costituisce il principio fondamentale della tecnica: mappando le velocità soniche su un'intera sezione muraria, è possibile individuare zone deteriorate, cavità nascoste e discontinuità strutturali, che sfuggirebbero a un esame visivo superficiale.

Metodologia di acquisizione: precisione e rappresentatività

Per ottenere risultati affidabili, la prova viene condotta secondo protocolli standardizzati. Tipicamente si predispone una griglia di 36 punti su una superficie di riferimento di 1 metro quadro, garantendo così un campione statisticamente rappresentativo dello stato di conservazione della parete oggetto di indagine.

Le indagini possono essere eseguite disponendo i sensori secondo tre configurazioni principali:

• Prova per trasparenza, con martello e accelerometro posizionati alla stessa altezza su facce opposte della muratura. Rappresenta la configurazione di prova più efficace per caratterizzare l'intero spessore murario;

• Prova radiale, con sensori collocati su facce adiacenti tipicamente in corrispondenza degli spigoli. La prova è meno sensibile e precisa rispetto alla configurazione per trasparenza, a distanza variabile;

• Prova superficiale, utilizzabile quando vi è accesso da un solo lato della parete. E’ la configurazione di prova meno sensibile e consente solo valutazioni superficiali.

La configurazione per trasparenza risulta generalmente la più efficace per la mappatura dei vuoti interni e per valutare il grado di ammorsamento della sezione, permettendo di identificare la presenza e la distribuzione dei diatoni, quegli elementi trasversali fondamentali per la stabilità delle murature a doppio paramento.

Applicazioni pratiche e controllo degli interventi

Le indagini soniche trovano applicazione in differenti fasi di intervento in un edificio storico. Nella fase diagnostica preliminare supportano la comprensione dello stato di fatto e guidano la progettazione degli interventi. Successivamente, permettono di verificare l'efficacia di tecniche di consolidamento mediante iniezioni di malta, attraverso il confronto tra le velocità rilevate prima e dopo l'intervento.

Questa capacità di monitoraggio nel tempo rappresenta un valore aggiunto significativo, che trasforma la prova da semplice fotografia istantanea a strumento di controllo dell'evoluzione strutturale dell'edificio.

Interpretazione dei risultati: oltre i numeri

I dati acquisiti vengono elaborati attraverso tecniche statistico-matematiche, che trasformano i valori di velocità in mappe cromatiche di immediata comprensione. Colori caldi (rosso, arancione) identificano porzioni ben connesse e strutturalmente efficaci, mentre i colori freddi (blu, verde) evidenziano zone con velocità ridotte, indicative di deterioramento o vuoti

Questa rappresentazione visiva permette di comprendere rapidamente la qualità complessiva della muratura e di individuare le criticità su cui concentrare eventuali interventi di consolidamento. 

È però essenziale ricordare che i risultati forniscono informazioni qualitative piuttosto che quantitative assolute: la variabilità intrinseca dei materiali storici richiede sempre un'interpretazione esperta che consideri il contesto costruttivo, la tipologia muraria e le condizioni ambientali.

Limiti e complementarietà con altre tecniche

È importante sottolineare che le indagini soniche, pur estremamente utili, presentano alcuni limiti. Non forniscono valori assoluti di resistenza meccanica e richiedono sempre una correlazione con prove più invasive, come i martinetti piatti, per uno studio completo della muratura. La presenza di intonaco sulle superfici può, inoltre, influenzare le misurazioni, rendendo necessaria una preparazione preliminare delle superfici di prova.

La competenza nell'esecuzione e, soprattutto, nell'interpretazione dei risultati rimane quindi fondamentale per trasformare i dati numerici in informazioni realmente utili alla conservazione del patrimonio costruito storico.