Diagnostica strutturale di edifici storici con tecniche di accesso e posizionamento mediante funi

L’utilizzo delle funi per la diagnostica strutturale

Gli interventi di ispezione e diagnostica strutturale su edifici storici richiedono spesso di operare in situazioni logistiche difficili, per esempio per accedere alle superfici esterne di un edificio alto oppure per accedere all’intradosso di un ponte dove talvolta non è possibile utilizzare una piattaforma by-bridge.

In alcuni casi sono state per questo efficacemente applicate tecniche di accesso e posizionamento mediante funi. Nel seguito verranno presentati alcuni esempi operativi che bene esemplificano gli scopi delle attività ed i risultati che è possibile raggiungere con questa tecnica.

Operare con funi significa utilizzare modalità tali che la sicurezza sia perseguita unicamente attraverso l’ancoraggio e le due funi a cui si è collegati, escludendo esplicitamente tutti i lavori che possono essere ricondotti all’utilizzo di DPI di III categoria (per esempio in aggancio ad una linea vita). Le conseguenti pratiche operative sono regolate dall’Art. 116 del D. Lgs. 81/2008, che prevede tra l’altro la specifica formazione degli operatori.

Si rileva che, oltre al rischio prevalente, conseguente alla caduta che viene efficacemente contrastato con le modalità operative definite dalla norma, sussistono ulteriori rischi concorrenti derivanti dall’esposizione alle condizioni ambientali, da possibili malori dell’operatore oppure, in particolare su edifici monumentali, dalle possibili cadute di materiali dall’edificio. Proprio per questo la norma prevede che ogni squadra sia integrata con la presenza di un preposto e che per ogni intervento debba essere prevista una specifica procedura di evacuazione (Fig. 1) idonea tra l’altro a consentire di recuperare nel più breve tempo possibile un operatore che non è più in grado di muoversi autonomamente.

La normativa che regola le operazioni con funi dispone che ogni lavorazione debba essere realizzata minimizzando il rischio complessivo. Questa circostanza deve essere accuratamente analizzata in quanto tale rischio risulta dalla sommatoria del rischio connesso all’operazione in sé e del rischio connesso alle operazioni al contorno (p.e. il montaggio delle opere provvisionali).

Come si determina il livello di rischio complessivo? Un esempio pratico

A titolo di esempio possiamo considerare un’attività diagnostica della durata di due giorni da realizzare alla sommità di una torre accessibile solo dall’esterno.

Il rischio che può essere determinato analiticamente è conseguente alla presenza per due giorni di due tecnici diagnosti (adeguatamente formati) che operano su funi. Occorre tenere conto anche dei rischi sull’ambiente esterno, che comportano l’adeguata protezione degli spazi accessibili al piede della torre. Operando invece con l’ausilio di ponteggi il rischio consegue al montaggio del ponteggio stesso (diciamo 5 giorni per tre operatori) a cui si somma il tempo dei due tecnici diagnosti che a questo punto non devono utilizzare sistemi di accesso e posizionamento con funi.

È chiaro che in queste condizioni il rischio complessivo (diagnosti + ponteggiatori) risulta minore nel primo caso che nel secondo. Poiché la sicurezza deve sempre essere considerata un aspetto prioritario, con questo esempio si vuole mettere in evidenza come la scelta della modalità operativa non possa assolutamente essere demandata ad una valutazione economica, ma debba essere conseguente alla valutazione del rischio complessivo.

Dall’esempio precedentemente esposto si può desumere che le operazioni diagnostiche, tipicamente operazioni di breve durata, possono essere in molti casi realizzate con funi comportando un minor rischio complessivo. È invece più difficile che interventi edilizi più lunghi e complessi realizzati con queste modalità comporti effettivamente un minor rischio. Anche per questo l’associazione tra lavori di edilizia ed acrobazia, ultimamente molto in voga, sebbene mediaticamente efficace risulta fuorviante: il lavoro su funi presuppone metodo e sistema, non certo acrobazia e spettacolo.

Ispezioni visuali nell’ambito di piani di conservazione ed interventi di urgenza

Un esempio significativo di applicazione delle modalità operative in esame riguarda il supporto alle ispezioni visuali. Tali attività dovrebbero essere realizzate con periodicità predefinita nell’ambito di un ben codificato piano di manutenzione, ma in mancanza di questo (come avviene nella quasi totalità dei casi) molte volte vengono effettuate a fronte di specifici accadimenti che mettono in risalto il pericolo di crolli, cadute e distacchi.

Ovviamente le ispezioni possono essere attuate anche più semplicemente utilizzando un drone, tuttavia questo strumento non consente di acquisire alcune informazioni fondamentali, p.e. relative all’effettiva connessione tra blocchi di pietra apparentemente distaccati, che possono essere valutate solamente dal contatto “tattile” possibile nel corso di un’ispezione ravvicinata.

Un esempio rilevante è costituito dall’attività realizzata scriventi presso il castello di Arco di Trento. Questa fortificazione (documentata dal XII secolo e rappresentata dal Durer in un magnifico acquerello del 1495) sorge in posizione molto scenografica, sulla sommità di uno sperone roccioso che emerge dalla piana alluvionale immediatamente a nord del Lago di Garda. Le sue murature sono costruite sull’orlo di pareti rocciose strapiombanti per oltre 100 m sopra la piana sottostante. L’ispezione delle murature perimetrali, il cui lato esterno risulta sostanzialmente inaccessibile, è stata dapprima realizzata in modo speditivo con drone e poi integrata utilizzando sistemi di accesso diretto con funi (Fig. 2).

È stato così possibile compilare schede di rilievo che hanno consentito di descrivere la situazione attuale delle strutture, classificare e individuare puntualmente i fenomeni di degrado e soprattutto priorizzare gli interventi sulla base di una scala di gravità e di urgenza. Si osserva che scale di questo tipo non sempre coincidono in quanto p.e. fenomeni molto gravi possono evolvere con tempi lenti e quindi non risultano urgenti, per contro fenomeni urgenti, quali la caduta di blocchi che coinvolgono direttamente aree pubbliche mettendone in pericolo i fruitori, in assoluto non possono essere considerati gravi in quanto talvolta dal punto di vista strutturale e conservativo producono effetti solo localizzati.

Questa considerazione può essere chiaramente esemplificata con riferimento a quanto riscontrato nel corso dell’intervento realizzato sul campanile della chiesa pievana di S. Stefano a Mazzo di Valtellina; in questo caso l’ispezione era stata sollecitata dalla parrocchia in quanto la caduta di alcuni frammenti aveva danneggiato alcune auto parcheggiate in prossimità della sua base. L’osservazione ravvicinata della sommità della torre ha messo in evidenza il completo distacco degli intonaci delle quattro cuspidi dei pennacchi della copertura (Fig. 3), di estensione inattesa e oltretutto di elevata pericolosità in quanto le lastre instabili erano disposte in modo tale da scivolare verso il basso cadendo direttamente nella strada sottostate.

In questo caso nel corso dell’ispezione gli elementi pericolosi sono stati rimossi immediatamente e ne è stata data immediata segnalazione alla Soprintendenza, consentendo di attivare un successivo intervento di consolidamento puntuale, che è stato anch’esso realizzato operando con funi.

Prove non distruttive realizzate in aree di difficile accesso

Le prove non distruttive implicano in genere l’utilizzo di strumentazione leggera e maneggevole per cui si prestano in modo particolare ad essere effettuate utilizzando sistemi di posizionamento ed accesso con funi. In due articoli pubblicati in precedenza sulla presente rivista abbiamo già accennato ad indagini realizzate con l’utilizzo di sistemi di posizionamento con funi su elementi strutturali in legno.

Per approfondire leggi anche
Indagini diagnostiche per la comprensione delle tecniche costruttive dei ponti storici
Per la conoscenza di questi manufatti è fondamentale perseguire un approccio diagnostico finalizzato ad acquisire le informazioni necessarie a definire la loro esatta conformazione, il loro stato di degrado e le caratteristiche dei materiali. Nell'articolo tre esempi di applicazione di attività diagnostiche su ponti con strutture molto differenti: in legno, ad arco in muratura ed in ferro.

Un esempio interessante, sia relativo alla tipologia di prova che alla sua esecuzione, è costituito dalle analisi UPV (Ultrasonic Pulse Velocity) effettuate sulla rocca del ponte Lungo di Valeggio. Poiché attualmente tale manufatto è ridotto alle sole pareti esterne, la mancanza di tutti gli impalcati interni non ne consentiva un agevole accesso. È stato quindi possibile operare solamente grazie all’utilizzo di sistemi di posizionamento con funi (Fig. 4). Sono state effettuate, tra le altre, prove successivamente elaborate con metodi tomografici. In sostanza dette prove sono state ripetute in corrispondenza di sezioni orizzontali delle murature sulla base di un reticolo predefinito di punti di acquisizione. I risultati sono poi stati interpolati secondo una griglia piana ottenendo un contour a colori, ovvero un disegno che rappresenta la variazione nel piano della sezione della velocità delle onde. Questa grandezza può essere associata alle caratteristiche meccaniche del materiale: a parità di materiale, la maggiore velocità delle onde segnala la maggiore densità e quindi migliori caratteristiche strutturali.

Dalla Fig. 4, che rappresenta alcune tra le sezioni analizzate, si osserva come è stato possibile identificare un paramento di qualità migliore rispetto al nucleo interno (il colore blu indica valori più bassi di velocità). È significativo anche osservare che la qualità del materiale non si mantiene costante in quanto in alcuni casi il contrasto è meno evidente, il che significa che il paramento è meno compatto o in alternativa risulta degradato. Quale notazione tecnica a margine si osserva che le murature sono in genere costituite da un materiale poco compatto; per questo, in alternativa alle prove ultrasoniche, esse vengono usualmente testate utilizzando onde soniche generate mediante percussione con un martello strumentato. Infatti tali onde si propagano in modo del tutto analogo alle onde ultrasoniche ma sono provviste di maggiore energia e quindi possono essere rilevate in modo più preciso nel caso di strutture realizzate con materiali disomogenei.

Anche l’analisi delle superfici esterne della torre di accesso al castello di Vigevano (Fig. 5) ha comportato l’utilizzo di funi. Tale struttura è stata costruita a partire dal 1198 e soprelevata sul finire del XV° sec. su commissione del Duca di Milano con intervento di Donato Bramante. In questo caso è stata effettuata una campagna conoscitiva completa, sviluppata a partire dal rilievo laser scanner e dall’ispezione visiva delle superfici interne ed esterne, fino all’esecuzione di specifiche prove non distruttive, tra cui quelle magnetometriche che hanno consentito di localizzare i capochiavi dei tiranti collocati sottosquadra nell’intonaco della facciata.

Efficacia del posizionamento con funi per installare sensori di monitoraggio

Il monitoraggio, ovvero la misura dell’evoluzione nel tempo delle grandezze quasi-statiche e dinamiche che caratterizzano il comportamento strutturale, costituisce una delle tecniche diagnostiche fondamentali per controllare la stabilità delle strutture e per acquisire informazioni che possono essere utilizzate allo scopo di implementare e validare modelli strutturali previsionali affidabili. Questa attività viene realizzata in genere attraverso sensori posizionati a contatto con la struttura che trasmettono il loro segnale ad un sistema che consente l’acquisizione, il salvataggio e la successiva elaborazione dei dati.

Uno degli aspetti operativi fondamentali è costituito dall’installazione dei sensori di misura che molte volte devono essere ubicati in posizioni difficilmente accessibili (si pensi alle lesioni su una facciata o su una torre). Anche in questo caso, se non è possibile operare attraverso presidi collettivi, ovvero con ponteggi o con PLE, vengono utilizzate tecniche di accesso e di posizionamento mediante funi.

Sono stati installati con questa modalità i sensori utilizzati per la caratterizzazione dinamica della facciata e dei due campanili del Tempio Ossario di Bassano del Grappa. Lungo allineamenti verticali predefiniti sono state posizionate catene di accelerometri che hanno consentito, nell’ambito di una giornata di acquisizione, di misurare le vibrazioni delle strutture soggette ad eccitazioni ambientali (vento, traffico e suono delle campane) e di pervenire all’ identificazione dei principali modi di vibrare delle due torri (Fig. 6).

I dati ottenuti hanno evidenziato un comportamento dinamico significativamente differente tra i due campanili “gemelli”; tale osservazione ha indotto ad approfondire le analisi diagnostiche e documentali riconoscendo come, nell’ambito delle lunghe vicende costruttive dell’edificio, essi non siano stati realizzati contestualmente, ma la parte inferiore della torre Est sia stata costruita alcuni decenni prima dell’altro, utilizzando modalità costruttive differenti che ne determinano il peculiare comportamento.

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L'articolo prosegue con la descrizione di un ultimo esempio d'intervento che riguarda il monitoraggio della copertura della Loggia di Brescia.