Diagnostica per il Restauro

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1 Università di Genova - Facoltà di Architettura Corso di Laurea in Restauro Architettonico Anno accademico Diagnostica per il Restauro arch. Luisa De Marco

2 Che cos è l architettura? Rispondere a questa domanda una volta per tutte è impossibile, in quanto il significato dell architettura non può essere racchiuso entro i confini di una definizione. E però sempre utile confrontarsi con l idea che se ne sono fatta coloro che l hanno costruita, in quanto apre orizzonti di riflessione che arricchiscono il nostro pensare e il nostro fare. «Anzitutto abbiamo rilevato che l edificio è un corpo e, come tutti gli altri corpi consiste di disegno e materia: il primo elemento è in questo caso opera dell ingegno, l altro è prodotto dalla natura; l uno necessita di una mente raziocinante, per l altro si pone il problema del reperimento e della scelta». (Leon Battista Alberti, De re aedificatoria, 1484)

3 L architettura, quindi, può essere vista come un connubio di geometrie e di materiali- manufatti, ottenuti per trasformazione più o meno spinta di materie presenti in natura, assemblati e disposti nello spazio. Dal momento in cui un architettura è edificata, entra in gioco anche il tempo, dimensione in cui hanno luogo le trasformazioni delle forme e dei materiali che la compongono e la sedimentazione di segni e di significati. Quindi, anche se sono moltissimi i punti di vista che possono essere presi in considerazione, in base ai numerosi significati e/o valori di cui un edificio antico è portatore e di cui lo investiamo, i principali aspetti sotto cui l architettura costruita può essere indagata sono: lo spazio e le forme; la materia; il tempo.

4 A che servono le indagini sull architettura costruita? Lo studio del costruito può porsi obiettivi diversi e condurre ad altrettanti risultati. Esso infatti: può favorire un progresso della conoscenza, può portare ad un miglioramento della capacità di intervenire in modo corretto sul patrimonio costruito, può far nascere nuove domande che innescano nuovamente il processo conoscitivo.

5 lo spazio e le forme; dimensioni e geometrie «...la lettura geometrica dell architettura ha come oggetto tanto le semplici figure che governano la regolarità del disegno, quanto le deformazioni e le trasgressioni che negano quella regolarità, aprendo nuovi interrogativi sulle ragioni intenzionali o accidentali che possono averle provocate». B.Paolo Torsello, La materia del restauro, 1988 Il rilievo delle geometrie di un architettura rappresenta la prima indagine su e il primo contatto prolungato con la fabbrica e richiede di essere condotto con rigore, in quanto gli elaborati di rilievo costituiscono il telaio di riferimento su cui si ancorano ulteriori analisi e, quindi, le ipotesi di intervento. Esso inoltre può fornire indizi estremamente utili per chiarire le vicende della fabbrica, le alterazioni subite e i fenomeni di degrado/dissesto che la investono.

6 lo spazio e le forme; dimensioni e geometrie La forma di un edificio, le sue proporzioni, l organizzazione degli spazi e degli ambienti ci consentono di riconoscere: L epoca di costruzione La civiltà di appartenenza

7 lo spazio e le forme; dimensioni e geometrie Gli operatori intervenuti Gli scopi e gli usi

8 lo spazio e le forme; dimensioni e geometrie La geometria interviene nella costruzione di un edificio e nella produzione dei materiali.

9 lo spazio e le forme; dimensioni e geometrie Le irregolarità di forma e dimensioni segnalano accorgimenti costruttivi o eventi accidentali. Le loro variazioni possono dare indicazioni circa il degrado che investe l edificio.

10 la materia, le componenti costruttive, il loro stato «E necessario che l Architetto sappia la generatione e natura, e mistione in genere, & in specie, e la temperatura più e meno delle materie, e massime delle principali, e più atte alla costruttione de gli edifici: e vada filosofando per conoscer, e saper le cause della loro qualità & effetti, [ ] acciò possi disporle à parte à parte, e con ragione nelle fondamente e nelle mura, ò per gli ornamenti dentro, e fuori, e non confonda l una specie con l altra [ ]» (V. Scamozzi, Dell Idea dell Architettura Universale, 1615) Così come occorre conoscere le qualità dei materiali da costruzione per poter erigere un edificio, analoga competenza è necessaria quando ci si accinga alla conservazione di un edificio. Negli edifici antichi però, i materiali e le strutture hanno spesso subito fenomeni di degrado che li hanno cambiati. Riconoscere questi fenomeni è fondamentale affinché l azione conservativa sia efficace.

11 la materia, le componenti costruttive, il loro stato Materia e materiali: lavorazione e proprietà Organizzazione di una cava Preparazione della malta con metodi tradizionali Segagione del legno stagionatura I materiali da costruzione sono, insieme, prodotti della natura e del lavoro umano. I processi di artificializzazione che li rendono utilizzabili influiscono sul loro comportamento agli agenti esterni e sulla loro durata.

12 la materia, le componenti costruttive, il loro stato Gli elementi costruttivi Forma, posizione, modi di costruzione, uso delle componenti costruttive e materiali impiegati incidono sulle modificazioni che nel tempo questi manufatti subiscono.

13 la materia, le componenti costruttive, il loro stato Il degrado dei materiali e dei manufatti

14 la materia, le componenti costruttive, il loro stato Il dissesto delle strutture

15 il tempo e le sue tracce Si cerca poi quasi sempre di scoprire quando é stato costruito o modificato l edificio. La domanda riguarda la storia della fabbrica e ancor prima, il nostro rapporto con essa, perché la risposta spesso condiziona la scelta di conservare o di eliminare i segni della vita trascorsa. (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 1999)

16 il tempo e le sue tracce Ma la storia passata non può rivivere e possiamo parzialmente ricostruirla solo a partire dalle tracce materiali che ha lasciato sul manufatto la risposta alla domanda deve essere cercata per via indiretta, agendo proprio sui segni della fabbrica Segni che è quindi opportuno conservare, per poter continuare a studiare e per capire, domani, ciò che appare ignoto o oscuro oggi. (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 1999)

17 Le indagini sul costruito: obiettivi, metodi e strumenti Ogni indagine parte da una domanda o più domande, che corrispondono ad obiettivi di ricerca. Da queste possono scaturirne altre nel corso del lavoro di conoscenza. Occorrerà saper dare priorità agli interrogativi e individuare i metodi e gli strumenti più adatti per rispondervi, in base agli obiettivi individuati e, anche, alle risorse disponibili (finanziarie, temporali, umane, ). Senza obiettivi infatti, la conoscenza rischia di ridursi ad una mera collezione di informazioni, inutile ai fini della reale comprensione della fabbrica, dei fenomeni che la investono e della loro evoluzione nel tempo.

18 Le indagini sul costruito: obiettivi, metodi e strumenti A queste domande possiamo rispondere attingendo a saperi antichi e a nuovi metodi di studio Il primo approccio al mondo è infatti di carattere empirico, tuttora insostituibile a patto che sia guidato da un metodo rigoroso e che le sue conclusioni siano attentamente vagliate La via empirica può peraltro rivelarsi insufficiente e, spesso, non consente una corretta registrazione e diffusione dei dati raccolti Disponiamo però anche di un grande numero di metodi e di strumenti di analisi scientifica che offrono risposte a quesiti un tempo irrisolvibili o addirittura ignoti. (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 1999)

19 Le indagini sul costruito: saperi coinvolti, professionalità richieste La natura degli oggetti e dei fenomeni indagati abbracciano l intero scibile e chiamano in causa, tra le altre: Le scienze naturali (chimica, fisica, biologia, botanica, zoologia, geologia, petrografia, cristallografia..) Le scienze matematiche (geometria, geometria analitica, matematica differenziale, informatica, cibernetica...) Le scienze dell ingegneria (meccanica strutturale, statica, dinamica.) Le scienze storiche (la storia, la storia dell architettura, la storia della cultura materiale..) L archeologia e l archeometria. Anche le domande e i metodi utilizzati richiedono d altra parte il possesso di simili conoscenze e di altrettanto vaste capacità operative Da questa circostanza nasce anche una domanda crescente di nuove professionalità per il campo del restauro (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 1999)

20 Il mondo delle tecniche analitiche non distruttive Per prima cosa, possiamo sottolineare come di fronte alle domande sollevate, esistano ormai numerose tecniche di analisi che consentono di studiare gli edifici senza distruggerli e senza disturbarne gli equilibri, spesso precari. Per orizzontarci in questo panorama in perenne espansione, possiamo raggruppare le analisi in alcune grandi famiglie che riguardano: L occhio e gli strumenti della visione La produzione e l analisi scientifica di immagini Le figure e le misure: l orizzonte delle geometrie Il vedere attraverso La materia e i materiali L acqua, l aria, la terra e gli organismi animali e vegetali Le strutture, le sollecitazioni e gli sforzi La materia e il tempo (Prof. A. Boato) (Arch. G. Garello) (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 1999)

21 Caratteristiche delle tecniche analitiche non distruttive Il panorama delle tecniche analitiche disponibili è vasto e diversificato, esso comprende infatti pratiche e sistemi empirici e metodi scientifici, questi ultimi spesso nati in ambiti disciplinari molto diversi dall architettura. Le tecniche analitiche sono basate su principi e procedure rigorose che forniscono risultati controllabili dalla comunità scientifica. I metodi analitici si differenziano in base ai principi, alle procedure e agli strumenti utilizzati, e alla natura dei risultati prodotti. La conoscenza delle caratteristiche e dei limiti delle tecniche a disposizione consente non solo di scegliere il sistema di analisi più appropriato in base al problema da indagare ma anche a porre nuovi interrogativi e a rivedere gli obiettivi dell indagine.

22 Caratteristiche delle tecniche analitiche non distruttive Esaminiamo quindi le caratteristiche più significative delle tecniche analitiche a disposizione per indagare l architettura costruita, rispetto alle conseguenze che il loro uso ha per la fabbrica e al tipo di risultati prodotti. In base a tali proprietà le analitiche si possono suddividere in: distruttive / non distruttive qualitative e quantitative continue / discrete e globali / puntuali dirette /indirette attive e passive

23 Caratteristiche delle tecniche analitiche non distruttive Distruttivo / non distruttivo I sistemi di indagine possono essere rigorosamente non distruttivi o causare limitate distruzioni o effetti invasivi localizzati. La corretta determinazione del grado di invasività di una tecnica consente la scelta del sistema più appropriato in base alla situazione. La distruttività di una indagine è comunque un parametro relativo, legato alle condizioni di conservazione del manufatto e alla quantità di materia superstite. Qualità / quantità Alcune analisi hanno come risultato descrizioni qualitative di fenomeni e sistemi fisici, mentre altre forniscono informazioni quantitative. Le indagini di tipo qualitativo hanno come esito proposizioni che devono in ogni caso essere controllabili dalla comunità scientifica. In genere, le analitiche quantitative forniscono invece risultati costituiti da numeri (n. cardinali, percentuali, sequenze, )

24 Caratteristiche delle tecniche analitiche non distruttive continuo / discreto e globale / puntuale Vi sono poi indagini che danno informazioni di carattere complessivo e la cui applicazione non incide su oggetti e fenomeni (fotografia, termografia). Altre invece danno informazioni puntuali, cioè riguardanti un punto specifico dell oggetto indagato, sottoposto ad analisi (analisi chimico-fisiche, p.es.). In questi casi, per poter disporre di dati più attendibili su un determinato fenomeno, occorre ripetere più volte l analisi in punti diversi e costruire modelli che possano approssimare la totalità dell oggetto e dei fenomeni. Non sempre però i risultati di analisi condotte per iterazioni successive, in condizioni che possono variare in modo non sempre controllabile, sono sufficientemente attendibili e generalizzabili alle parti non esplorate; occorrerà perciò trattare tali risultati con cautela e costruire la diagnosi mediante l incrocio e la valutazione delle informazioni raccolte attraverso altre indagini.

25 Caratteristiche delle tecniche analitiche non distruttive Diretto / indiretto Le analitiche di tipo diretto non frappongono un filtro tra oggetto e osservatore o che si avvalgono di strumenti che non interrompono il rapporto immediato tra i due. Le analitiche di tipo indiretto invece forniscono informazioni desunte sulla base di dati di natura diversa da quelli cercati (buona parte delle tecniche di datazione, ad es.) Attivo /passivo Si definiscono analitiche di tipo passivo quelle che per la loro applicazione non implicano l alterazione dello stato dell oggetto (ad esempio il rilievo delle geometrie, la fotografia). Le analitiche di tipo attivo, invece, richiedono di mutare lo stato dell oggetto su cui si esegue l indagine affinché l indagine possa dare risultati (ad es. la termografia, se condotta previo riscaldamento del manufatto, la fluorescenza UV o RX).

26 L occhio e gli strumenti della visione L occhio è il primo strumento di cui disponiamo per osservare e distinguere le cose. Possiamo riconoscere, a vista, una roccia (dal colore, dalla tessitura e dalla grana), un legno (dall andamento delle fibre, dai nodi e dalla consistenza) o un metallo (dal colore, dalla lavorazione). Altrettanto, è possibile distinguere a vista certe manifestazioni dei fenomeni di degrado che affliggono un materiale. L efficacia dell esame è però legata alla perizia dell osservatore e i suoi risultati non sempre possono essere dimostrati, registrati e comunicati. Possiamo allora utilizzare strumenti che espandono, amplificano e potenziano la visione oculare come avviene: nell esame in luce tangenziale o radente (per lo studio delle superfici, dei segni di lavorazione, del degrado) nella foto-macro e foto-micrografia (per la caratterizzazione mineralogico-petrografica dei materiali o del degrado biologico) nella endoscopia (per l ispezione di cavità nascoste e irraggiungibili) (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

27 L occhio e gli strumenti della visione L occhio è il primo strumento di cui disponiamo per osservare e distinguere le cose. Possiamo riconoscere, a vista, una roccia (dal colore, dalla tessitura e dalla grana), un legno (dall andamento delle fibre, dai nodi e dalla consistenza) o un metallo (dal colore, dalla lavorazione). Ugualmente, è possibile distinguere a vista certe manifestazioni macroscopiche dei fenomeni di degrado che affliggono un materiale. (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

28 Esame in luce radente - Endoscopia L esame in luce radente evidenzia le irregolarità superficiali di un manufatto e consente una prima identificazione dei fenomeni di degrado o di discontinuità nelle superfici, non percepibili con illuminazione normale L endoscopia è utilizzata nel rilievo delle caratteristiche geometriche e materiche elementi costruttivi non raggiungibili o visibili, come ad es. le strutture di un tetto o di un solaio, nell analis dello stato di conservazione delle travi in legno e nel rilievo di difetti macroscopici delle componenti costruttive e dei materiali nascosti.

29 Produzione e analisi scientifica di immagini La visione diretta può essere aiutata anche dalla produzione di immagini che registrano gli esiti dell esame e consentono di conservarli e diffonderli. Altre tecniche permettono di elaborare queste immagini, somiglianti al reale, trasformandole in immagini digitali, veri archivi di informazioni, fonte di possibili scoperte e preziosi strumenti diagnostici Con la fotogrammetria digitale, normali fotografie possono essere raddrizzate e divenire strumenti di conoscenza metrica degli oggetti Con la fotogrammetria analitica si rilevano gli edifici rispettandone la continuità e la tridimensionalità, senza quasi toccarli con l olografia si creano modelli tridimensionali per simulazioni e sperimentazioni di varia natura Con fotografie e riflettografie in luce UV o IR si studiano natura, composizione, stratificazione e conservazione dei manufatti pittorici Con l equidensimetria o con programmi di elaborazione delle immagini si possono riconoscere materiali e fenomeni di degrado o simulare interventi (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

30 Riflettografia ai raggi infrarossi (IR) La ripresa di un dipinto di L.Signorelli in Riflettografia IR (a destra) permette di rilevare un sottostante dipinto non visibile nella foto in luce normale (a sinistra)

31 Riflettografia agli ultravioletti (UV) Dettaglio degli affreschi del Garofalo (Ferrara). A sinistra ripresi alla luce normale, a destra, la Fluorescenza UV evidenzia ritocchi (sui toni del blu) e la presenza di leganti a base grassa (toni gialli)

32 Figure e misure: l orizzonte delle geometrie L architettura è pensata e realizzata su basi geometriche, perciò può essere analizzata e rilevata con metodi fondati sulla geometria. Le geometrie che caratterizzano l architettura possono essere regolari e disordinate, intenzionali e accidentali. Esse hanno accompagnato la nascita e la trasformazione della fabbrica, e molto possono dirci anche rispetto al suo futuro (ad esempio sulla sua stabilità). Con i metodi e le tecniche di rilievo longimetrico, topografico e fotogrammetrico si misurano e restituiscono le forme generali e minute delle fabbriche, le lesioni, le deformazioni, i fuori piombo (dati utili anche per la diagnosi strutturale); Con la dilatometria si controllano le deformazioni di elementi costruttivi quali, ad esempio, catene e tiranti; L estensimetria consente di studiare il comportamento degli elementi strutturali attraverso i loro movimenti e le loro deformazioni; Altre tecniche consentono di misurare rotazioni e spostamenti di punti specifici delle fabbriche per operare controlli di stabilità. (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

33 Vedere attraverso Non sempre è sufficiente fermarsi alla superficie degli oggetti per comprendere i fenomeni che li investono e che spesso hanno luogo all interno dei materiali e dei manufatti. Alcune tecniche consentono di superare questo ostacolo e di vedere attraverso la opacità dei corpi penetrando al loro interno: La magnetometria rileva la presenza di corpi metallici annegati in corpi e masse inerti (catene, tiranti, perni, grappe, zanche, armature o tubature) La radiografia, la gammagrafia e la betagrafia, con diverso potere, registrano una traccia della costituzione interna di oggetti di varia composizione e consistenza Con la riflettografia infrarossa lo sguardo si spinge oltre la pellicola pittorica dei dipinti, per riconoscere ritocchi, antichi restauri e integrazioni Indagini soniche e ultrasoniche, rilevando i modi di propagazione di onde elastiche nei corpi, danno informazioni sulla loro natura, consistenza e integrità La termografia può svelare ciò che si nasconde sotto strati di intonaco uniformi (aperture occluse, fratture, materiali diversi) ma anche la presenza e la diffusione di umidità di varia origine (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

34 Radiografia Apparecchiatura per radiografie RX (a sinistra), lastra radiografica di Madonna con bambino - dipinto fiammingo del XVI secolo (a destra)

35 Materia e materiali Per comprendere il comportamento dei materiali e la loro propensione a degradarsi occorre conoscere le proprietà fisiche dei materiali e la loro composizione chimica, nel caso dei materiali lapidei è inoltre necessario determinarne la caratterizzazione mineralogico- petrografica. Tra le analitiche utili per individuare le proprietà fisiche dei materiali troviamo: le misure di assorbimento d acqua, la determinazione della massa volumica reale e apparente, la porosimetria, le analisi granulometriche, o le misure di resistenza all abrasione superficiale, ecc. alla caratterizzazione chimico-fisica sono dirette molte analisi di base (titolazione, turbidimetria, volumetria, conducimetria, conduttometria, cromatografia, termogravimetria ) o più sofisticate (fluorescenza RX, diffrattometria RX, analisi spettrali, microscopia elettronica a scansione...) La caratterizzazione mineralogico-petrografica avviene mediante la catodo-luminescenza, il metodo delle cross-section e delle sezioni sottili, la microscopia ottica e mineralogica, le analisi petrografiche, la diffrattometria RX...) (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

36 Cross- section e sezioni sottili Si tratta di due metodi di preparazione dei campioni da sottoporre ad osservazione al microscopio. Da esse è possibile ottenere informazioni sulla composizione mineralogica di una roccia, determinare numero e morfologia degli strati di un dipinto o di una stratificazione di coloriture. L indagine mediante osservazione al SEM permette di individuare la struttura cristallina del materiale ed eventuali alterazioni riconducibili a fenomeni di degrado conclusi o in atto.

37 Acqua, aria terra, organismi animali e vegetali I materiali dell architettura possono contenere elementi chimici di natura organica, costitutivi, derivati da lavorazioni e trattamenti o dalla presenza di micro- e macro-organismi vegetali e animali Argille, rocce sedimentarie o metamorfiche, ad esempio, inglobano spesso organismi fossili Nel passato erano inoltre frequenti trattamenti protettivi o di finitura eseguiti con le più disparate sostanze (caseina, grassi, latte di fico...) Inoltre, anche le interazioni con il suolo e con l ambiente determinano spesso fenomeni di degrado o concorrono a spiegare i caratteri del manufatto: le indagini sul biodegrado ricercano micro e macro-flora, micro e macro-fauna, muffe e licheni e studiano gli effetti che esercitano sui diversi supporti indagini geotecniche e geologiche, prospezioni idrogeologiche, rilevazioni di inquinamento atmosferico, metodi di invecchiamento artificiale, misure del grado di solfatazione delle superfici e rilevazioni termoigrometriche analizzano le interazioni tra manufatto e ambiente (Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, 199

38 Il Georadar Questo metodo di indagine rende possibile fornire dati utili nel settore dei beni architettonici per: ricerche archeologiche non invasive ricerche geologiche, da abbinarsi alle tecniche standard di carotaggio il rilievo della consistenza delle fondazioni, di falde acquifere e strutture interrate la mappatura di sotto-servizi, tubazioni e cavidotti analisi di anomalie ed eterogeneità nei materiali da costruzione monitoraggio di umidità nelle murature

39 Riferimenti bibliografici questa lezione è stata preparata sulla base delle seguenti fonti: Stefano F. Musso, Le analitiche non distruttive per il restauro della città antica, comunicazione per il convegno Rassegna di proposte e di idee per il restauro del centro urbano e storico di Venaria Reale, settembre 1999; T. Mannoni, A. Cagnana, Corso breve di Cultura dei Materiali Storici. Genesi, caratteri naturali, cause di degrado, storia della cultura materiale per architetti, archeologi, storici dell arte, AA G. Torraca, Porous Building Materials. Materials and science ofr architectural Conservation, ICCROM, 1982 S.A., Le Cause del Degrado del materiale lapideo. Appunti dalle lezioni di G. Alessandrini, Degrado e diagnosi dei materiali dell edilizia storica. Contributo al Laboratorio di Restauro, AA Aurora Cagnana, Archeologia dei materiali da costruzione, Editrice S.A.P. srl, 2000; S.A., Appunti sul deterioramento e il restauro della pietra. Da una lezione del prof. C. Manganelli del Fà, Materiali didattici Facoltà di Architettura, AA ; Stefano F. Musso, Recupero e restauro degli edifici storici. Guida pratica al rilievo e alla diagnostica, EPC libri, Roma, 2004