Prove in situ su edifici storici: quali indagini scegliere in base alla tipologia costruttiva

La conoscenza di un edificio storico non può prescindere dall’osservazione diretta della costruzione e dall’analisi delle sue caratteristiche materiche e strutturali. Quando le informazioni disponibili attraverso il rilievo, la documentazione storica e l’ispezione visiva non sono sufficienti, le prove in situ permettono di approfondire la conoscenza direttamente sulla costruzione esistente, raccogliendo dati utili a comprenderne caratteristiche costruttive e lo stato di conservazione.

Non tutte le costruzioni, però, richiedono le stesse indagini. Una muratura storica in mattoni o in pietra presenta caratteristiche profondamente diverse da quelle di una struttura in calcestruzzo armato. Anche all'interno della stessa tipologia costruttiva possono cambiare le esigenze conoscitive: individuare una discontinuità interna, valutare le proprietà meccaniche, caratterizzare un materiale o verificare l'efficacia di un consolidamento sono obiettivi differenti, che richiedono metodologie specifiche.

Per questo la campagna diagnostica deve essere progettata caso per caso, integrando tecniche diverse e calibrando il livello di approfondimento sulle caratteristiche dell’edificio e sulle finalità dell’indagine.

Cosa sono le prove in situ

Con il termine prove in situ si indica un insieme di rilievi, misurazioni e indagini eseguiti direttamente sull’edificio, senza trasferire necessariamente il materiale in laboratorio. Il loro obiettivo è acquisire informazioni che non possono essere ricavate dalla sola osservazione superficiale, contribuendo alla definizione dello stato di conservazione della struttura e delle sue proprietà fisico-meccaniche.

Nel caso degli edifici storici, queste informazioni assumono un valore particolare. La costruzione è, infatti, il risultato di trasformazioni avvenute nel tempo: ampliamenti, modifiche distributive, sostituzioni di materiali, riparazioni e interventi di consolidamento possono aver prodotto una struttura estremamente eterogenea, nella quale ciò che appare uniforme in superficie può nascondere caratteristiche costruttive differenti.

Le prove in situ aiutano a leggere ciò che non è immediatamente visibile e a mettere in relazione le caratteristiche materiche con il comportamento della costruzione.

La scelta delle indagini deve tenere conto anche del rapporto tra conoscenza e invasività. In un edificio sottoposto a tutela, ad esempio, l’obiettivo non è semplicemente ottenere il maggior numero possibile di dati bensì acquisire le informazioni necessarie limitando, per quanto possibile, l’alterazione della materia storica.

Prove non distruttive e prove semi-distruttive

Le metodologie diagnostiche possono essere distinte, in prima approssimazione, in funzione del loro grado di invasività.

• Le prove non distruttive non comportano asportazioni o alterazioni significative del materiale. Si basano, ad esempio, sulla propagazione di onde, sulla risposta termica delle superfici o sull’interazione con campi elettromagnetici. Rientrano in questa categoria tecniche come la termografia, le indagini soniche e ultrasoniche, il georadar, la prova pacometrica e, in determinati contesti, le prove per la valutazione della durezza superficiale. Il principale vantaggio di queste metodologie è la possibilità di analizzare porzioni estese della costruzione senza modificarne la consistenza. Il dato restituito, tuttavia, è generalmente indiretto: una determinata velocità di propagazione delle onde o una variazione della risposta termica, per esempio, deve essere interpretata alla luce delle caratteristiche del materiale e, quando necessario, confrontata con i risultati derivanti da altre indagini.

• Le prove semi-distruttive o moderatamente distruttive comportano invece una limitata alterazione locale della costruzione. È il caso, per esempio, dei martinetti piatti, delle prove penetrometriche sulle malte, delle indagini endoscopiche e delle prove di pull-out. Il vantaggio è che possono fornire informazioni quantitative su specifiche caratteristiche meccaniche o costruttive. La loro applicazione deve però essere attentamente pianificata, soprattutto quando si opera su materiali originali o su superfici di particolare valore storico e artistico.

La distinzione tra le due categorie non deve interpretarsi come una contrapposizione: in una campagna diagnostica efficace, tecniche non distruttive e prove localmente invasive possono essere utilizzate in modo complementare, così da ottenere un quadro conoscitivo più affidabile riducendo al minimo i saggi necessari.

Edifici in muratura: leggere una costruzione eterogenea

La muratura rappresenta uno dei casi più complessi dal punto di vista diagnostico. A differenza di materiali omogenei, infatti, una muratura storica può essere composta da pietre di diversa natura, laterizi, malte differenti e materiali di riempimento, spesso organizzati secondo tecniche costruttive che variano anche all’interno dello stesso edificio.

In questi casi, una prima conoscenza della tessitura muraria può essere ottenuta attraverso l’ispezione visiva e, quando necessario, mediante saggi locali. L’endoscopia consente invece di osservare la sezione interna della muratura attraverso piccoli fori, fornendo informazioni sulla presenza di vuoti, cavità, materiali di riempimento e discontinuità non visibili dalla superficie.

Le indagini soniche permettono di estendere questa lettura a porzioni più ampie della struttura. La propagazione delle onde elastiche attraverso la muratura viene influenzata dalla sua continuità e compattezza: variazioni significative della velocità possono quindi segnalare discontinuità, vuoti, fessurazioni o fenomeni di decoesione interne alle sezioni murarie.

Anche la termografia può offrire informazioni importanti, soprattutto quando la superficie è rivestita da intonaci. Le anomalie termiche possono infatti contribuire a individuare tessiture murarie differenti, tamponamenti, aperture preesistenti, distacchi o altre discontinuità.

Quando è necessario determinare parametri meccanici locali, possono essere utilizzati i martinetti piatti. Il martinetto singolo permette di valutare lo stato tensionale della muratura, mentre il doppio martinetto consente di studiarne il comportamento deformativo e di ricavare parametri come il modulo elastico e la resistenza a compressione.

Le diverse tecniche rispondono quindi a domande differenti: dove sono le discontinuità? Come è costruita la muratura al suo interno? Quali sono le sue condizioni meccaniche? Una campagna diagnostica efficace nasce dalla combinazione di queste informazioni.

Strutture in legno: conoscere la consistenza degli elementi

Le strutture lignee richiedono un approccio ancora diverso: travi, capriate, solai e altri elementi possono presentare fenomeni di degrado localizzati, spesso non immediatamente riconoscibili dall'esterno.

L’ispezione visiva rappresenta il primo livello di conoscenza: consente di identificare la specie legnosa, la tecnica costruttiva, la geometria degli elementi e i principali difetti o fenomeni di degrado. A questa può essere affiancata una diagnostica strumentale puntuale.

Tra le tecniche utilizzate rientra la prova di penetrazione, che permette di valutare la resistenza opposta dal legno alla penetrazione di una punta sottile. La registrazione continua della resistenza restituisce un profilo che può evidenziare variazioni della densità e individuare zone interessate da degrado interno.

La natura puntuale di queste prove su legno rende particolarmente importante la loro pianificazione: un singolo punto di misura non può rappresentare necessariamente le condizioni dell’intero elemento ligneo. È quindi necessario definire una maglia di prove penetrometriche coerente con la geometria, l’accessibilità e le criticità riscontrate durante l’ispezione.

Strutture in calcestruzzo armato: materiali e armature

Nel caso delle costruzioni in calcestruzzo armato, la diagnostica deve prendere in considerazione sia il calcestruzzo sia le armature metalliche contenute al suo interno.

• La prova pacometrica consente di individuare la posizione delle barre di armatura e di ottenere informazioni sulla loro disposizione e, in determinate condizioni, sul loro diametro e sul copriferro. Si tratta di un’informazione essenziale quando non sono disponibili elaborati progettuali affidabili o quando la costruzione ha subito modifiche nel tempo.

• Lo sclerometro misura invece la durezza superficiale del calcestruzzo e può essere utilizzato per ottenere indicazioni sull’omogeneità superficiale del materiale. Le prove invece ultrasoniche analizzano la velocità di propagazione delle onde attraverso il calcestruzzo e possono contribuire alla valutazione della sua omogeneità e all'individuazione di anomalie interne.

• L’utilizzo combinato di sclerometro e ultrasuoni, secondo metodologie note come SonReb, permette di migliorare la stima delle caratteristiche meccaniche rispetto all'impiego isolato delle due tecniche, soprattutto quando i risultati vengono correlati con dati ottenuti da prove più direttamente quantitative.

• A queste indagini possono aggiungersi prove di pull-out, verifiche della profondità di carbonatazione e, quando necessario, il prelievo di carote da sottoporre a prove di laboratorio. Anche in questo caso, l’obiettivo non è applicare indiscriminatamente tutte le tecniche disponibili, ma individuare la combinazione più efficace in relazione alle caratteristiche della struttura e alle informazioni necessarie al progetto.

  
  

La scelta della prova dipende dalla domanda diagnostica

La corretta progettazione di una campagna diagnostica non parte, dunque, dalla domanda “quale prova possiamo eseguire?”, ma da “quale informazione vogliamo ottenere?”.

A seconda dell’obiettivo e del dato più corretto da raccogliere per comprendere un particolare fenomeno, si definisce poi quali prove in situ su edifici storici mettere in campo.

È proprio questa capacità di correlare obiettivi, materiali, tecniche costruttive e strumenti a rendere efficace una campagna di indagine. Le prove in situ non sono infatti procedure autonome, ma componenti di un percorso conoscitivo più ampio che comprende rilievo, analisi storica, osservazione diretta, diagnostica e interpretazione dei risultati.

Per questo, a maggior ragione negli edifici storici, scegliere la prova più adatta non significa semplicemente selezionare uno strumento. Significa costruire una strategia diagnostica calibrata sulle caratteristiche costruttive del bene, capace di integrare tecniche diverse e di trasformare il dato strumentale in conoscenza utile alla conservazione.