Strutture in legno negli edifici storici: valutare lo stato di conservazione con ispezioni ed indagini strumentali
L’ispezione delle strutture lignee è una procedura diagnostica che si colloca nel contesto delle metodologie non distruttive, che consente di valutare lo stato di conservazione del legno attraverso indagini visive e strumentali, senza recare danno al materiale
Come spesso accade negli edifici storici in muratura, le strutture di copertura e gli orizzontamenti sono realizzati in legno. La conoscenza delle caratteristiche di questo materiale, così come appaiono a livello macroscopico e microscopico, risulta essenziale per comprendere i principali fenomeni di degrado che lo interessano e consentono di formulare un percorso diagnostico appropriato per valutarne lo stato di conservazione. I controlli e le indagini delle strutture legno rivestono, infatti, un ruolo cruciale nella valutazione della sicurezza delle costruzioni e nell'identificazione di problematiche non sempre evidenti, derivanti dal degrado delle componenti lignee.
L’ispezione delle strutture lignee è una procedura diagnostica che si colloca nel contesto delle metodologie non distruttive, poiché consente di valutare lo stato di conservazione del legno attraverso indagini visive e strumentali, senza recare danno al materiale.
La procedura di valutazione diagnostica delle strutture in legno, come eseguirla
Le modalità di ispezione in situ di una struttura lignea sono regolamentate dalla norma UNI 11119:2004 "Beni culturali. Manufatti lignei. Strutture portanti degli edifici - Ispezione in situ per la diagnosi degli elementi in opera". La norma stabilisce procedure e criteri per la valutazione dello stato di conservazione e la stima delle proprietà di resistenza di elementi lignei in opera, attraverso l’esecuzione di ispezioni visive e l’impiego di metodologie di indagini non invasive.
Per poter condurre le attività di analisi di qualsiasi struttura in legno occorre che vengano valutate tre condizioni, senza le quali non sempre è possibile condurre il lavoro in modo completo. In particolare occorre considerare:
- L’accessibilità della struttura. Tutti gli elementi lignei da ispezionare devono essere accessibili in ogni parte dai tecnici che eseguono l’ispezione.
- La pulizia delle superfici. Dal momento che la prima attività diagnostica che si esegue consiste nell’analisi visiva dell’opera è necessario che le superfici delle strutture lignee a vista non siano ricoperte da polvere o altri tipi di depositi.
- L’adeguata illuminazione. Sempre per le ragioni indicate nel punto precedente è necessario operare con una luce che, per intensità e qualità, permetta un corretto esame a vista delle superfici in legno.
La norma indica le due principali procedure di ispezione da adottare per condurre una completa valutazione dello stato di conservazione di una struttura lignea, particolare: l’ispezione visiva e le indagini strumentali.
L’ispezione visiva consiste nell’esaminare a distanza ravvicinata l’elemento ligneo in tutto il suo sviluppo e nel rilevare tutti gli i dettagli relativi alle caratteristiche geometriche, all’identificazione della specie, ai difetti e degradi in particolar modo nelle zone non a vista (es. appoggi murari). Questa fase di ispezione include anche valutazioni qualitative con un impatto minimo sulla struttura e sui materiali, come ad esempio l'uso di tecniche di percussione con martelli o l'inserimento di cacciaviti per sondare la consistenza del legno, oltre al rilievo geometrico e all'identificazione delle specie lignea. Questa prima ricognizione visiva consente di “catalogare” tutte le parti da ispezionare e di predisporre un base grafica su cui annotare tutti gli aspetti diagnostici utili alla valutazione tecnologica e strumentale della struttura.
Le indagini strumentali vengono eseguite per accertare l’eventuale presenza di degrado negli elementi lignei apparentemente sani, nelle parti che non permettono il regolare espletamento dell’ispezione visiva e per valutare la dimensione delle sezioni quando non sono rilevabili in altro modo. Le modalità di svolgimento delle prove dovranno essere stabilite in dipendenza della specie legnosa, delle dimensioni della sezione, delle eventuali manifestazioni visibili delle alterazioni o accertabili mediante l’ispezione visiva delle zone immediatamente adiacenti agli elementi indagati.
Tra i diversi strumenti e metodologie di prova a disposizione, quello della foratura semplice con resistograph è di gran lunga il sistema più efficiente per valutare lo stato di conservazione di un elemento ligneo. Lo strumento consiste in uno speciale trapano in grado di rilevare in continuità le variazioni dei parametri di rotazione e di avanzamento della punta nel legno. Si riesce quindi a ricavare informazioni sulla presenza di eventuali anomalie nascoste e zone di scarsa resistenza. Tali informazioni sono riportate in un grafico dove sull’asse orizzontale viene rappresentata la profondità progressiva della penetrazione della punta all’interno della sezione, mentre sull’asse verticale è mostrato l’indice delle resistenze riscontrato durante il percorso della punta all’interno della massa legnosa. Questi indici rilevati forniscono indicazioni sulle caratteristiche del legno come difetti, alterazioni (per esempio dovute ad attacchi silofagi fungini o da insetti) oppure nodi, spaccature, slittamento delle fibre, cipollature anulari, ampiezze anulari in punti specifici dell’elemento ligneo.
In un “profilo integro”, ottenuto con la prova penetrometrica, la successione ravvicinata di picchi massimi e minimi è legata alla densità degli anelli che costituiscono la struttura indagata. Il picco più alto è dovuto alla resistenza che la punta incontra nell’attraversare la parte di accrescimento autunnale dell’anello, mentre il picco più basso indica la penetrazione nella zona formatasi in primavera.
Va ricordato che la valutazione di questi risultati sono di tipo unicamente comparativo; lo strumento, infatti, non restituisce un valore assoluto, ma l’indice di un parametro adimensionale. L’interpretazione dei risultati deve essere eseguita con il criterio del confronto, tra i molti profili che presentano lo stesso profilo densiometrico in funzione dell’elemento e della specie legnosa.
Un caso pratico: le strutture in legno della cascina Abbadia sita a Trescore Balneario (BG)
Il complesso architettonico chiamato “Cascina Abbadia” rappresenta un significativo esempio di fabbricato agricolo tipico dell’area bergamasca. L’edificio presenta una disposizione a L, con il braccio disposto su via Abbadia, sviluppato su 2 livelli, mentre l’altro su tre livelli. Le strutture verticali sono interamente realizzate con paramenti in ciottoli di varie dimensioni e si rilevano talvolta pareti i cui elementi sono disposti a spina di pesce. L’epoca di costruzione dell’immobile si pone tra il XIII° - XIV°. Le strutture orizzontali e la copertura sono realizzate interamente in legno sia originale che di riuso.
L’ispezione visiva e le indagini sulle strutture in legno hanno interessato tutti i solai e le travi orizzontali dei ballatoi al piano terra e al primo piano. Tutti i solai delle stanze e dei ballatoi sono a semplice orditura: trave principale, travetti e assito. I ballatoi rivolti sul cortile interno sono sostenuti da colonne di pietra sopra le quali si collocano le travi in legno che sorreggono i relativi travetti. Soprattutto queste strutture sono state esposte agli agenti atmosferici per decenni.
La struttura è stata oggetto di un primo intervento di consolidamento mediante irrigidimento dei solai con rete annegata nel cls ed ancorata mediate connettori verticali alle travi intradossali sottostanti. Molte di queste travi presentavano numero difetti anatomici per la presenza soprattutto di nodi e deviazione della fibratura. Spesso si è riscontrato anche degrado di tipo biologico in corrispondenza di tali difetti a seguito di un’esposizione continua all’umidità ambientale.
Alla luce di queste criticità è stata perciò progettata un piano di indagine sulle strutture in legno principali e secondarie che fornisse al progettista la localizzazione degli elementi degradati e/o difettosi per i quali scegliere la migliore strategia conservativa. Per ogni elemento costituente le capriate e per gli arcarecci è stata eseguita:
- l’identificazione delle specie legnose e il rilievo geometrico delle sezioni;
- la valutazione delle difettosità del materiale e attribuzione della classe di qualità resistente;
- la localizzazione e quantificazione delle carenze strutturali rilevanti;
- le analisi resistografiche in corrispondenza degli appoggi e di ogni altra sezione in luce dove sia stato ritenuto necessario accertare strumentalmente lo stato di conservazione interno all’elemento.
I risultati dell'ispezione visiva e strumentale hanno evidenziato che le travi principali poste lungo il perimetro dell’edifico e quindi più esposte all’ambiente presentano problemi di degrado agli appoggi ed in luce. Molto ammalorati sono anche i travetti a sbalzo dei ballatoi al primo e secondo livello del corpo di fabbrica più lungo.
Il degrado risulta più grave in corrispondenza delle difettosità del materiale, come nei nodi e nei rimargini dove si son create le condizioni ideali per lo sviluppo e il progredire del degrado biologico ad opera della carie.
Anche in luce è stato rilevato degrado e solo grazie all’impiego delle prove resistografiche si è potuto determinarne l’estensione. Le alterazioni ad opera degli insetti xilofagi negli elementi in quercia hanno interessato soprattutto l’alburno, senza recare reali problemi di conservazione all’elemento.
La raccolta di tutte queste informazioni è avvenuta mediante l’impiego di schemi grafici rappresentativi delle travi principali, mentre per la valutazione dei travetti è stata adottata la formula tabellare. La restituzione dei risultati sotto forma tabulare e grafica rappresenta un efficace strumento a disposizione del progettista per riconoscere subito le situazioni critiche sulle quali intervenire.
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