RESIMUS | Viti

a cura di

stefania viti

RESIMUS Un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali

La serie di pubblicazioni scientifiche Ricerche | architettura, design, territorio ha l’obiettivo di diffondere i risultati delle ricerche e dei progetti realizzati dal Dipartimento di Architettura DIDA dell’Università degli Studi di Firenze in ambito nazionale e internazionale.

Ogni volume è soggetto ad una procedura di accettazione e valutazione qualitativa basata sul giudizio tra pari affidata al Comitato Scientifico Editoriale del Dipartimento di Architettura. Tutte le pubblicazioni sono inoltre open access sul Web, per favorire non solo la diffusione ma anche una valutazione aperta a tutta la comunità scientifica internazionale.

Il Dipartimento di Architettura dell’Università di Firenze promuove e sostiene questa collana per offrire un contributo alla ricerca internazionale sul progetto sia sul piano teorico-critico che operativo.

The Research | architecture, design, and territory series of scientific publications has the purpose of disseminating the results of national and international research and project carried out by the Department of Architecture of the University of Florence (DIDA).

The volumes are subject to a qualitative process of acceptance and evaluation based on peer review, which is entrusted to the Scientific Publications Committee of the Department of Architecture.

Furthermore, all publications are available on an open-access basis on the Internet, which not only favors their diffusion, but also fosters an effective evaluation from the entire international scientific community.

The Department of Architecture of the University of Florence promotes and supports this series in order to offer a useful contribution to international research on architectural design, both at the theoretico-critical and operative levels.

ricerche | architettura design territorio

ricerche | architettura design territorio

Coordinatore | Scientific coordinator Saverio Mecca | Università degli Studi di Firenze, Italy Comitato scientifico | Editorial board Elisabetta Benelli | Università degli Studi di Firenze, Italy; Marta Berni | Università degli Studi di Firenze, Italy; Stefano Bertocci | Università degli Studi di Firenze, Italy; Antonio Borri | Università di Perugia, Italy; Molly Bourne | Syracuse University, USA; Andrea Campioli | Politecnico di Milano, Italy; Miquel Casals Casanova | Universitat Politécnica de Catalunya, Spain; Marguerite Crawford | University of California at Berkeley, USA; Rosa De Marco | ENSA Paris-LaVillette, France; Fabrizio Gai | Istituto Universitario di Architettura di Venezia, Italy; Javier Gallego Roja | Universidad de Granada, Spain; Giulio Giovannoni | Università degli Studi di Firenze, Italy; Robert Levy| Ben-Gurion University of the Negev, Israel; Fabio Lucchesi | Università degli Studi di Firenze, Italy; Pietro Matracchi | Università degli Studi di Firenze, Italy; Saverio Mecca | Università degli Studi di Firenze, Italy; Camilla Mileto | Universidad Politecnica de Valencia, Spain | Bernhard Mueller | Leibniz Institut Ecological and Regional Development, Dresden, Germany; Libby Porter | Monash University in Melbourne, Australia; Rosa Povedano Ferré | Universitat de Barcelona, Spain; Pablo RodriguezNavarro | Universidad Politecnica de Valencia, Spain; Luisa Rovero | Università degli Studi di Firenze, Italy; José-Carlos Salcedo Hernàndez | Universidad de Extremadura, Spain; Marco Tanganelli | Università degli Studi di Firenze, Italy; Maria Chiara Torricelli | Università degli Studi di Firenze, Italy; Ulisse Tramonti | Università degli Studi di Firenze, Italy; Andrea Vallicelli | Università di Pescara, Italy; Corinna Vasič | Università degli Studi di Firenze, Italy; Joan Lluis Zamora i Mestre | Universitat Politécnica de Catalunya, Spain; Mariella Zoppi | Università degli Studi di Firenze, Italy

a cura di

stefania viti

RESIMUS Un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali

Il volume è l’esito di un progetto di ricerca condotto dal Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi di Firenze.

La pubblicazione è stata oggetto di una procedura di accettazione e valutazione qualitativa basata sul giudizio tra pari affidata dal Comitato Scientifico del Dipartimento DIDA con il sistema di blind review.

Tutte le pubblicazioni del Dipartimento di Architettura DIDA sono open access sul web, favorendo una valutazione effettiva aperta a tutta la comunità scientifica internazionale.

La pubblicazione del presente volume, così come la ricerca RESIMUS, è stata finanziata dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze.

in copertina Particolare del Palazzo del Bargello

progetto grafico

didacommunicationlab Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze Susanna Cerri Gaia Lavoratti

didapress Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze via della Mattonaia, 8 Firenze 50121 © 2018 ISBN 978-88-3338-047-6

Stampato su carta di pura cellulosa Fedrigoni Arcoset

indice

Introduzione Stefania Viti Il progetto RESIMUS Stefania Viti La sicurezza sismica delle opere d’arte e dei loro allestimenti: il Museo del Bargello Architettura, allestimento e collezioni come site-specific museale Giacomo Pirazzoli Il disegno come strumento di ricerca: RESIMUS e il caso studio del Bargello Giada Cerri Approcci speditivi per la determinazione della vulnerabilità sismica dei manufatti museali Chiara Mattoni, Marco Tanganelli

9 13

21 23 37

47

La Fontana di Giunone di Bartolomeo Ammannati Laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale Giorgio Verdiani

61 63

La risposta sismica della statua di Cerere Tommaso Rotunno, Barbara Pintucchi

77

L’input sismico Sismicità e sismogenetica del suolo di Firenze Massimo Coli

91 93

Il contributo strumentale della sismologia alla preservazione del patrimonio storico costruito. Analisi preliminare delle misure sul Palazzo del Bargello Riccardo Azzara Esplorazione geofisica del sottosuolo: primi risultati nel centro storico di Firenze Vincenzo Sapia, Valerio Materni, Fabio Giannattasio, Marco Marchetti

101

109

a cura di stefania viti

RESIMUS Un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali

introduzione Stefania Viti

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze

RESIMUS: un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali La protezione sismica del territorio è sempre stato un tema centrale della ricerca scientifica in ambito sia ingegneristico che sociale. In Europa sono stati attivati numerose piattaforme (HFA, 2007, 2013; Sendai, 2015) volte a disciplinare ed uniformare le strategie di prevenzione del rischio del territorio. Malgrado la crescente sensibilità rivolta alla protezione sismica del patrimonio artistico e culturale, tuttavia, gli oggetti monumentali ed artistici continuano ad essere estremamente vulnerabili (ICOMOS, 2015). Essi, infatti, sono per loro natura (forma irregolare, snellezza, fragilità dei materiali, vetustà) particolarmente vulnerabili rispetto al rischio sismico, e quasi mai oggetto di una protezione adeguata.

Il progetto RESIMUS si inserisce in questo contesto, e si focalizza sulla valutazione dello stato di conservazione, della vulnerabilità sismica e della resilienza dei manufatti artistici contenuti ed esposti all’interno del Museo del Bargello di Firenze. L’analisi rivolge una particolare attenzione al ruolo dell’allestimento museale all’interno della sicurezza dei singoli manufatti, ed è orientato a definire una metodologia integrata di analisi di opere d’arte, a partire dal rilievo 3D effettuato attraverso laser scanner fino alla valutazione numerica della loro risposta sismica. Il Museo del Bargello costituisce un caso studio eccezionale e privilegiato, sia per l’importanza delle collezioni esposte, sia per la varietà degli allestimenti utilizzati, parte dei quali storicizzati o essi stessi opere d’arte.

La ricerca ha affrontato numerose tematiche, riguardanti rispettivamente: 1. la redazione di un metodo di analisi speditivo per la valutazione della vulnerabilità sismica delle opere; 2. la messa a punto di strumenti di calcolo atti a determinarne analiticamente la risposta sismica; 3. la definizione dell’input sismico di sito, da assumere come azione sollecitante nella valutazione della sicurezza delle opere.

Il primo tema affrontato è nato dalla volontà di mettere a punto uno strumento speditivo di agevole utilizzo per fornire una prima stima della vulnerabilità sismica di ogni singola opera

10

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

esposta. I metodi di tipo speditivo nascono dalla necessità, ricorrente nel caso delle pubbliche amministrazioni, di tenere sotto controllo un elevato numero di manufatti con un ridotto impegno economico. In Italia questo approccio, che consiste essenzialmente nell’individuazione di opportuni descrittori idonei ad una stima qualitativa della vulnerabilità, è stato largamente rodato per quanto riguarda gli edifici, sia come strumento di prevenzione (schede GNDT/CNR) che come metodo d’intervento post-sisma (schede AeDES). L’approccio qualitativo alla valutazione della vulnerabilità sismica è stato estensivamente adottato anche in riferimento a monumenti e beni culturali (GNDT, 2000; Goded et al., 2015; Ortiz et al., 2015).

Per quanto riguarda il secondo tema affrontato, lo stato dell’arte relativo all’analisi sismica di opere d’arte si articola in due approcci principali, caratterizzati da un diverso livello di approssimazione e onere computazionale: l’analisi ad elementi finiti (FEM) (Bagneris et al., 2015; Borri and Grazini, 2006; Berto et al., 2012), e la modellazione a blocchi rigidi (Ther, 2017; Kounadis, 2015). Il primo approccio, più complesso e capace di cogliere specificità di maggior dettaglio relativamente al comportamento dinamico degli oggetti, presuppone la preventiva messa a punto di modelli geometrici tridimensionali capaci di descrivere l’opera da rappresentare nel dettaglio, mantenendosi al contempo all’interno di una soglia gestibile di numero di nodi (Pintucchi et al., 2018).

L’ultimo tema riguarda infine la definizione dell’input sismico di sito. Questo, infatti, è fornito dalla Normativa Tecnica sulla base della collocazione geografica del Museo e del suo terreno fondale, che — ad oggi — non è definito con certezza; specifici studi condotti sul suolo del centro storico di Firenze (Coli e Rubellini, 2013), infatti, evidenziano che la velocità delle onde di taglio dei 30 metri sottostanti al piano di calpestio variano sensibilmente da punto a punto, in funzione del livello di costipazione degli strati superficiali del terreno, di tipo alluvionale. L’assenza di dati sperimentali relativi al suolo si giustifica con l’estrema difficoltà operativa nell’eseguire le indagini, vista la particolare ubicazione del Museo, collocato nel cuore del centro storico di Firenze, che rende di difficile attuazione le prove geologiche solitamente utilizzate per la caratterizzazione del suolo, quali la down-hall o la rifrazione sismica.

12

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

il progetto resimus Stefania Viti

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze

Introduzione La protezione sismica del territorio è sempre stato un tema centrale della ricerca scientifica in ambito sia ingegneristico che sociale. In questi anni la comunità scientifica ha prodotto degli importanti contributi sulla riduzione e sulla gestione del rischio. Uno degli aspetti essenziali che ne è emerso riguarda l’importanza di creare piattaforme condivise di ricerca, che stabiliscano degli obiettivi e delle strategie di intervento accettate da tutti gli interlocutori coinvolti. In Europa sono stati attivati numerose piattaforme (HFA, 2007, 2013; Sendai, 2015) volte a disciplinare ed uniformare le strategie di prevenzione del rischio del territorio. Malgrado la crescente sensibilità rivolta alla protezione sismica del patrimonio artistico e culturale, tuttavia, gli oggetti monumentali ed artistici continuano ad essere estremamente vulnerabili (ICOMOS, 2015). Anche in Italia, i recenti fenomeni sismici (Emilia 2012, Centro Italia 2016) hanno tragicamente messo in evidenza la vulnerabilità del nostro patrimonio artistico.

I manufatti artistici, infatti, sono per loro natura (forma irregolare, snellezza, fragilità dei materiali, vetustà) particolarmente vulnerabili rispetto al rischio sismico, e quasi mai oggetto di una protezione adeguata. La loro elevata vulnerabilità li rende potenzialmente “a rischio” anche per effetto di eventi tellurici di entità modesta, che non mettono a repentaglio l’incolumità delle persone o l’integrità delle costruzioni. La Normativa Tecnica vigente (NTC, 2018; Direttiva del PCM, 2011) evidenzia l’importanza di questa tematica, non fornendo tuttavia dei requisiti quantitativi per valutarne la sicurezza.

Il progetto RESIMUS Il progetto si inserisce in questo contesto, e si focalizza sulla valutazione dello stato di conservazione, della vulnerabilità sismica e della resilienza dei manufatti artistici contenuti ed esposti all’interno del Museo del Bargello di Firenze. L’analisi rivolge una particolare attenzione al ruolo dell’allestimento museale all’interno della sicurezza dei singoli manufatti, ed è orientato a definire una metodologia integrata di analisi di opere d’arte, a partire dal rilie-

•

Vetrine utilizzate per l’esposizione di maioliche e bronzi

pagina a fronte Teche e vetrine usate per l’allestimento

vo 3D effettuato attraverso laser scanner fino alla valutazione numerica della loro risposta sismica.

Il Museo del Bargello costituisce un caso studio eccezionale e privilegiato, sia per l’importanza delle collezioni esposte, sia per la varietà degli allestimenti utilizzati, parte dei quali storicizzati o essi stessi opere d’arte, come nel caso del basamento del Marzocco.

Gli allestimenti utilizzati per l’esposizione delle opere, che saranno descritti più dettagliatamente nelle sezioni seguenti, si differenziano per epoca di realizzazione, materiale, geometria e ancoraggio al pavimento e alle pareti, oltreché per la loro valenza espressiva e per il loro rapporto con le opere contenute. Nelle immagini sono riportati alcuni esempi degli allestimenti presenti nel museo, allo scopo di fornire un quadro complessivo della loro varietà.

La ricerca ha affrontato numerose tematiche, che all’interno di questo volume sono state raggruppate in tre aree distinte, riguardanti rispettivamente: 1. la redazione di un metodo di analisi speditivo per la valutazione della vulnerabilità sismica delle opere; 2. la messa a punto di strumenti di calcolo atti a determinarne analiticamente la risposta sismica; 3. la definizione dell’input sismico di sito, da assumere come azione sollecitante nella valutazione della sicurezza delle opere.

Il primo tema affrontato è nato dalla volontà di mettere a disposizione del Museo uno strumento semplice e di agevole utilizzo capace di fornire una prima stima della vulnerabilità sismica di ogni singola opera esposta. I metodi di tipo speditivo nascono dalla necessità, ricorrente nel caso delle pubbliche amministrazioni, di tenere sotto controllo un elevato numero di manufatti con un ridotto impegno economico. In Italia questo approccio è stato largamente rodato per quanto riguarda la sicurezza sismica degli edifici sia come strumento di prevenzione (schede GNDT/CNR) che come metodo d’intervento post-sisma (schede AeDES), in applicazione a classi “omogenee” di edifici (resi-

il progetto resimus • stefania viti

denze, scuole, ospedali, etc.). La valutazione della vulnerabilità sismica di un manufatto mediante schedatura consiste essenzialmente nell’individuazione di opportuni descrittori, che consentano una semplice classificazione della qualità dell’oggetto analizzato in riferimento a vulnerabilità specifiche. L’introduzione di idonei coefficienti numerici definiti sulla base dei giudizi attribuiti ad ogni singolo descrittore consente poi la determinazione di un indice di vulnerabilità “quantitativo” — e quindi confrontabile — del manufatto. L’approccio qualitativo alla valutazione della vulnerabilità sismica di popolazioni numerose di oggetti è stato estensivamente adottato anche in riferimento a monumenti e beni culturali (GNDT, 2000; Goded et al., 2015; Ortiz et al., 2015). Al pari di quanto avviene nelle applicazioni al patrimonio edilizio, infatti, le valutazioni qualitative del patrimonio artistico consentono di pervenire facilmente ad una forma di controllo di ampi campioni di manufatti (Romãoa et al., 2016); anche se non pervengono ad un giudizio certo sulla sicurezza sismica delle singole opere, esse consentono infatti di stabilire quali siano i casi più critici della campionatura esaminata, demandando a più specifiche ed approfondite analisi una valutazione più puntuale della loro sicurezza sismica (Rausand, 2013).

Per quanto riguarda il secondo tema affrontato, lo stato dell’arte relativo all’analisi sismica di opere d’arte si articola in due approcci principali, caratterizzati da un diverso livello di approssimazione e onere computazionale: l’analisi ad elementi finiti (FEM) (Bagneris et al., 2015; Borri and Grazini, 2006; Berto et al., 2012), e la modellazione a blocchi rigidi (Ther, 2017, Kounadis, 2015). Il primo approccio, più complesso e capace di cogliere specificità di maggior dettaglio relativamente al comportamento dinamico degli oggetti, presuppone la preventiva messa a punto di modelli geometrici tridimensionali capaci di descrivere l’opera da rappresentare nel dettaglio, mantenendosi al contempo all’interno di una soglia gestibile di numero di nodi (Pintucchi et al., 2018).

L’ultimo tema affrontato riguarda infine la definizione dell’input sismico di sito. Questo, infatti, è fornito dalla Normativa Tecnica (NTC, 2018) sulla base della collocazione geografica

15

16

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

del Museo e del suo terreno fondale, che — ad oggi — non è definito con certezza; specifici studi condotti sul suolo del centro storico di Firenze (Coli e Rubellini, 2013), infatti, evidenziano che la velocità delle onde di taglio dei 30 metri sottostanti al piano di calpestio variano sensibilmente da punto a punto, in funzione del livello di costipazione degli strati superficiali del terreno, di tipo alluvionale. L’assenza di dati sperimentali relativi al suolo si giustifica con l’estrema difficoltà operativa nell’eseguire le indagini, vista la particolare ubicazione del Museo, collocato nel cuore del centro storico di Firenze, che rende di difficile attuazione le prove geologiche solitamente utilizzate per la caratterizzazione del suolo, quali la down-hall o la rifrazione sismica.

I risultati raggiunti Il primo obiettivo perseguito è stato la messa a punto di un criterio speditivo di valutazione delle opere del museo. Si è quindi partiti dalla ricognizione generale delle opere esposte nel museo, con la contestuale classificazione delle stesse in classi di risposta sismica, definite sulla base del comportamento strutturale di ciascun oggetto, considerato unitamente al rispettivo allestimento, e dei conseguenti meccanismi di collasso in caso di sisma. Alla classificazione dei manufatti è seguita una successiva fase in cui per ciascun tipo di opera sono stati individuati dei descrittori idonei a rappresentarne la risposta sismica. È quindi stata redatto un sistema di schedature volto alla definizione della vulnerabilità sismica di ciascuna opera in modo semplice e sintetico, così da poter essere eseguito dalle singole amministrazioni competenti anche in assenza di specifici finanziamenti dedicati, utilizzando il personale già presente all’interno degli istituiti museali, previo breve training preliminare. La stima della vulnerabilità degli oggetti d’arte cui si perviene è ovviamente di tipo qualitativo e comparativo, non arrivando a sostituire specifiche verifiche numeriche. La schedatura proposta, tuttora in fase di perfezionamento, è stata approntata sulla base delle precedenti esperienze condotte dal GNDT (GNDT, 2000), in modo da costituirne un naturale step di affinamento. La schedatura è stata, ad oggi, applicata soltanto ad alcune opere del Museo, per valutarne l’efficacia e favorirne la messa a punto.

Per quanto riguarda le analisi numeriche, all’interno della ricerca sono state applicate sia le analisi ad elementi finiti (FEM) che quelle a blocchi rigidi. Entrambi gli approcci analitici sono stati applicati ad un caso studio, costituito dal gruppo statuario dell’Ammannati collocato nel cortile del Museo. La scelta del caso-studio è da ricondurre sia alla rilevanza artistica dell’opera (Heikamp, 1978; Zikos, 2011), che alla sua collocazione.

Le opere collocate nelle sale del primo piano del Museo, infatti, in caso di sisma saran-

il progetto resimus • stefania viti

no soggette ad accelerazioni di entità dipendente dalla risposta sismica dell’edificio; la loro prestazione sismica, pertanto, potrà essere determinata soltanto in seguito all’analisi dinamica dell’intero edificio. Le statue costituenti la “Fontana”, inoltre, erano state oggetto di un attento rilievo geometrico, eseguito con laser scanner (Verdiani et al., 2012a), all’interno di una precedente convenzione di ricerca (Verdiani et al., 2012b; Pirazzoli, 2012). I modelli geometrici ottenuti attraverso il rilievo sono stati attentamente elaborati, al fine da ottenere un modello numerico compatibile, per caratteristiche e complessità (Cerri et al., 2018a), con i software utilizzati per le analisi.

Le analisi condotte, presentate in dettaglio nei contributi raccolti nel presente volume, hanno consentito di evidenziare il ruolo dell’approccio di calcolo utilizzato (FEM/blocco rigido) nella valutazione della sicurezza sismica delle opere, nonché di cogliere gli effetti delle ipotesi di calcolo assunte per rappresentare importanti aspetti di dettaglio (Cerri et al., 2018b, c; Pintucchi et al., 2018) come l’attrito tra basamento e suolo e tra statua e basamento nei risultati ottenuti.

La definizione dell’input sismico è stata condotta eseguendo delle indagini sperimentali di tipo non invasivo (Cara et al., 2011; Milana et al., 2011; Di Giulio et al., 2014). In particolare, è stata eseguita una tomografia elettrica capacitativa, che sarà presentata nel dettaglio nella parte finale di questo volume.

Gli sviluppi futuri La ricerca condotta ha consentito di raggiungere dei traguardi importanti in termini di valutazione qualitativa della vulnerabilità sismica delle opere contenute ed esposte all’interno del Museo del Bargello. Un auspicabile sviluppo della ricerca è rappresentato dal passaggio dalla valutazione qualitativa della vulnerabilità a quella della sicurezza sismica delle collezioni esposte. Questo importante upgrade di risultato presuppone la quantificazione esatta dell’entità di accelerazione sismica cui ogni oggetto esposto sarà soggetto in funzione non soltanto della sismicità dell’area, ma anche della sua esatta collocazione all’interno del Museo e dall’allestimento utilizzato.

In questa prima fase della ricerca, infatti, siamo riusciti ad ottenere risultati estremamente soddisfacenti per quanto riguarda la vulnerabilità delle opere, fornendo degli strumenti efficaci sia per la sua valutazione in via speditiva ed approssimata, sia per una più affidabile quantificazione per via analitica. Al contrario, la ricerca non si è ancora confrontata con la corretta definizione delle azioni sollecitanti. La sollecitazione cui ciascuna opera risulta soggetta in caso di sisma, infatti, dipende dall’entità dell’accelerazione sismica al suolo e dalla conseguente risposta sismica dell’edificio, che propagherà tale accelerazione in modo e

17

18

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

in misura diversa ai diversi punti dell’edificio. La valutazione della prestazione sismica delle opere, e quindi del loro livello di sicurezza, non può prescindere da un approfondimento di conoscenza dell’effettivo input sismico al suolo, determinato dalla stratigrafia del terreno, e della risposta sismica dell’edificio.

Le analisi geofisiche finora condotte, presentate all’interno di questo volume, hanno fornito un’affidabile descrizione degli strati più superficiali del terreno, senza tuttavia riuscire a raggiungere una soddisfacente caratterizzazione del suolo per tutta la profondità (30 mt) necessaria a determinarne una chiara classificazione sismica. Sarebbe quindi necessario proseguire le indagini sul terreno, integrandole con successive indagini di tipo geo-elettrico 3d.

La determinazione della risposta sismica dell’edificio, con la contestuale quantificazione dell’accelerazione agente su ciascuna opera esposta, richiede una complessa analisi strutturale del Museo, da effettuarsi in linea con le indicazioni previste dalla Normativa Tecnica corrente, e pertanto un preventivo rilievo geometrico dell’edificio e la successiva messa a punto di un idoneo modello strutturale.

Anche per quanto riguarda gli sviluppi futuri, così come già osservato per la ricerca sin qui condotta, occorre sottolineare come l’ampiezza e la complessità dei temi da affrontare imponga lo sviluppo del progetto in ambito multidisciplinare. In particolare, l’estensione dell’indagine al Museo, inteso come contenitore e parte integrante dell’esposizione, presuppone un’analisi storica dell’edificio, un suo rilievo condotto secondo le tecnologie più avanzate, una elevata competenza in termini di modellazione strutturale e ingegneria sismica, oltre alle competenze fino ad ora utilizzate relative alla comprensione del valore intrinseco delle singole opere e delle caratteristiche dell’allestimento museografico utilizzato.

Bibliografia Bagnéris M., Cherblanc F., Bromblet P., Gattet E., Gügi L., Nony N., Mercurio V., Pamart A. (2017). A complete methodology for the mechanical diagnosis of statue provided by innovative uses of 3D model. Application to the imperial marble statue of Alba-la-Romaine, Journal of Cultural Heritage 28: 109-116.

Berto L., Favaretto T., Saetta A., Antonelli F., Lazzarini L. (2012). Assessment of seismic vulnerability of art objects: The “Galleria dei Prigioni” sculptures at the Accademia Gallery in Florence, Journal of Cultural Heritage 13: 7-21.

il progetto resimus • stefania viti

Borri A., Grazini A. (2006). Diagnostic analysis of the lesions and stability of Michelangelo’s David, Journal of Cultural Heritage 7: 273-285.

Cerri G., Pirazzoli G., Verdiani G., Tanganelli M., Rotunno T. and Viti S. (2018a). Role of the new technologies on the artifacts seismic vulnerability. Proceedings of the XIII Cultural Heritage and New Technologies (CHNT), Wien.

Cerri G., Pirazzoli G., Verdiani G., Tanganelli M., Rotunno T., Pintucchi B. and Viti S. (2018b).

Seismic assessment of artefacts: the case of Juno’s Fountain of the National Museum of Bargello.

Proceedings of the Florence Heri-Tech Conference, Florence.

Cerri G., Pirazzoli G., Verdiani G., Tanganelli M., Cardinali V. and Viti S. (2018c). The Bartolomeo Ammannati’s Fontain: an artifact in progress. Proceedings of the XIV Congresso Internacional sobre patologia e recuperação de estruturas (CINPAR 2018), Florence.

Dimitrakopoulos E.G., Dejong M.J. (2012). Revisiting the rocking block: closed-form solutions and similarity laws. Proceedings R. Soc. A, dx.doi.org/10.1098/rspa.2012.0026.

GNDT (2000). Vulnerabilità dei beni archeologici e degli oggetti esibiti nei musei, Liberatore D. (ed.), Roma.

Goded T., Irizarry J., Buforn E. (2012). Vulnerability and risk analysis of monuments in Málaga city’s historical centre, Bull. Earthquake Eng 10(3): 839-861.

Guidi G., Russo M., Beraldin J. (2010). Acquisizione 3D e modellazione poligonale, McGraw-Hill Companies, Milano.

Heikamp D. (1978). Bartolomeo Ammannati’s Marble Fountain for the Sala Grande of the Palazzo Vecchio in Florence, in MacDougall and Miller (eds.), Fons Sapientiae: Renaissance Garden Fountains, Washington: Dumbarton Oaks, Trustees for Harvard University.

HFA (2013). Synthesis report on consultations on a post-2015 framework on disaster risk reduction. International strategy for disaster reduction, United Nations, Geneva, Switzerland.

HFA (2007). Hyogo Framework for Action 2005-2015: Building the resilience of Nations and Communities to Disasters. Extract from the final report of the World Conference on Disaster Reduction (A/CONF.206/6).

ICOMOS (2014). Heritage at risk: World report 2011/2013 on monuments and sites in danger, in Machat, Petzet, Ziesemer (eds.), Int. council on monuments and sites, Hendrik Bäßler.

Kounadis A.N. (2015). New findings in the rocking instability of one and two rigid block systems under ground motion, Meccanica 50: 2219-2238.

Lanciotti A. (2016). Cultural Heritage Law Looking for a Definition, in Baroncini (ed.), Unesco Cultural Heritage between education and Economy. A Legal Analysis, Bononia University Press.

Lowry M.K., Farrar B.J., Armendariz D., Podany J. (2007). Protecting Collections in the J. Paul Getty Museum from Earthquake Damage. WAAC Newsletter 29.

19

20

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Milana G., Azzara R.M., Bertrand E., Bordoni P., Cara F., Cogliano R., Cultrera G., Di Giulio G., Duval A.M., Fodarella A., Marcucci S., Pucillo S., Regnier J., Riccio G. (2011). The contribution of seismic data in microzonation studies for downtown L’Aquila, Bulletin Earthquake Engineering (9): 741-759.

Ortiz P., Antunez V. Martín J.M., Ortiz R., Vázquez M., Galán E. (2014). Approach to environmental risk analysis for the main monuments in a historical city, Journal of Cultural Heritage 15 (4): 432-440.

Pintucchi B., Rotunno T., Tanganelli M., Viti S. (2018). Bartolomeo Ammannati’s Fountain: comparisons between different numerical models. Proceedings of the International Conference on Structural Analysis of Historical Constructions (SAHC).

Podany J. (2015). An overview of Seismic Damage Mitigation for Museums. International Symposium on Advances of Protection Devices for Museums Exibits. April 13-17, Beijing & Shanghai.

Rausand M. (2013). Risk assessment: theory, methods, and applications, John Wiley& Sons.

Romãoa X., Paupério E., Pereira N. (2016). A framework for the simplified risk analysis of cultural heritage assets, Journal of Cultural Heritage (20): 696-708.

Sendai framework for disaster risk reduction 2015-2030 (2015). United Nations international strategy for disaster reduction, 1st ed., Geneva, Switzerland.

Ther T., Kollàr L.P. (2017). Overturning of rigid blocks for earthquake excitation, Bulletin Earthquake Engineering doi.org/10.1007/s10518-017-0238-z.

Toschi I.S., Capra A., De Luca L., Beraldin J.A., Cournoyer L. (2014). On the evaluationof photogrammetric methods for dense 3D surface reconstruction in a metro-logical context, Remote Sensing Spatial Information Sciences, Riva del Garda, Italy, 371-8.

Verdiani G., Fantini F., (2012). The Geometry behind the “Fontana di Sala Grande” a Case Study of Reverse Modeling, in Progress in Cultural Heritage Preservation 4th Int. Conf., EuroMed, Limassol, Cyprus.

Verdiani G., Pirazzoli G., Cerri G. (2012). The Reconstruction of the “Fontana di Sala Grande” and some hypothesis about its original layout, in Act of counsil Virtual Systems and Multimedia (VSMM) Virtual Systems in the Information Society, Milano.

Zikos D. (2011). Fontana di Sala Grande 1556-1561, in Paolozzi Strozzi and Zikos (eds.), L’acqua, la Pietra, il fuoco. Bartolomeo Ammannati Scultore, Giunti, Firenze.

architettura, allestimento e collezioni • giacomo pirazzoli

La sicurezza sismica delle opere d’arte e dei loro allestimenti: il Museo del Bargello

21

22

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

architettura, allestimento e collezioni come site-specific museale Giacomo Pirazzoli

•

Forte Pozzacchio foto di Anna Positano

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze FAU-Mackenzie, São Paulo, Brasil

Architettura, Allestimento, Opera sono i tre livelli che assumiamo, con le tre relative parole chiave, per indagare in modo progettuale il tema della resilienza — ed in particolare il rischio sismico — nel Museo Nazionale del Bargello a Firenze, caso-studio di primaria importanza per la museografia internazionale.

Come riferimento costante, per la speciale visione dialettica tra luogo e museo, sostanziano queste riflessioni i contenuti e gli apparati — anche di tipo normativo — sviluppati nel progetto interdisciplinare Site-specific Museums e nelle applicazioni di questo1.

Dunque Architettura identifica l’edificio e la sua storia ricca e complessa.

Tra le testimonianze dell’interesse per l’edificio del Bargello vale almeno citare ad esempio — rapidissimamente — gli schizzi realizzati dal giovane Le Corbusier, che lo visitò nel 1907 in occasione del suo primo Voyage d’Italie (Talamona, 2011; Pirazzoli, 2003). È bene ricordare altresì che il Bargello non è una casa-museo, quindi — a differenza del fiorentino Museo Stibbert, del John Soane Museum a Londra o della Goethehaus di Weimar — non c’è la storia di qualche particolare vita da raccontare; perciò è utile almeno per un attimo fare esercizio di astrazione dall’uso e dalla condizione (museale) di oggi. Accompagnati dalla lettura di un valido testo è perfino facile immaginare quanto in effetti sia possibile costruire un ulteriore percorso museale basato sull’architettura dell’edificio e delle sue trasformazioni, per un nuovo piano narrativo centrato sul racconto delle vicende costruttive proprie della straordinaria fabbrica del Bargello (Giorgi, Matracchi, 2006, pp. 125-174).

Come caso di riferimento per lo sviluppo di questa idea ci riferiamo al Site-specific Museum che abbiamo progettato ed eseguito al forte ex-austriaco di Pozzacchio (Provincia Autonoma di Trento) un lavoro di solo scavo nella roccia sul quale siamo intervenuti interpretando i disegni originali conservati al Kriegsarchiv di Vienna (Ferrari, 2016). Il manufatto, che 1 Site Specific Museums è un progetto coordinato dal Prof. Giacomo Pirazzoli (Architettura, Università di Firenze), con prof. Alessandra Lanciotti (Contesto legislativo, Università di Perugia) e prof. Guido Guerzoni (Economia, Università Bocconi Milano). Sito web: <www.sismus.org>.

•

in alto Forte Pozzacchio foto di Anna Positano in basso CONCEPT TECA Forte Pozzacchio

pagina a fronte Manuale Kavernenbau su foto di Anna Positano

non ospita alcuna collezione, diviene occasione per raccontare le vicende costruttive ed umane che l’hanno attraversato a partire dalla Prima Guerra Mondiale, quando lì combatterono Eugenio Montale e Robert Musil, e oltre, assumendo ad esempio la vicenda del film “I recuperanti” di Ermanno Olmi (Bierrenbach, Calabrese, 2017)2. In quell’intervento, con una decisa mossa di riconcettualizzazione interpretiamo la teca — il dispositivo museale ed espositivo per eccellenza — rovesciandola e dilatandola dalla scala dell’oggetto alla scala dell’architettura, appunto per esporre l’intradosso scavato delle gallerie nella roccia. Perciò il Forte di Pozzacchio è ora Site-specific Museum, con le medesime pareti perimetrali della “teca-sala” che divengono confini percettivi, descrivendo agli occhi del visitatore l’ingombro delle perdute “case nella grotta” lignee di cui ai disegni del manuale Kavernenbau — che rendevano simili a baraccamenti militari quegli spazi artificiali rubati alla natura.

Tornando al Bargello, è chiaro che gli studi, le scoperte o magari i lavori conseguenti alla presente ricerca su resilienza e rischio sismico potranno implementare in modo significativo — per innovativi approcci e scoperte — il piano narrativo dell’architettura dell’edificio qui proposto, ad oggi assente.

2 L’intervento ha avuto il Premio Trentino Architettura 2017 ed è nominato per la Medaglia d’oro della Triennale 2018.

Passando al termine Allestimento, con questo individuiamo l’apparato espositivo museale, compresi le teche, le vetrine, i piedistalli etc. Nel caso del museo fiorentino si tratta di vari allestimenti talvolta disegnati specificamente per la categoria di materiali (bronzetti, avori, ceramiche etc.) da esporre, con un rapporto evidentemente casuale con le pareti perimetrali della sala e sovente stipati di oggetti. In termini di resilienza si tratta di due condizioni critiche: • la prima perché finisce con creare un equivoco di tipo domestico, perché lo spazio (museale) è stato “arredato” anziché allestito, riproducendo tipologicamente e tragicamente il salottino borghese con vetrinetta — eredità perversa della wunderkammer ovvero sede deputata per custodire le “buone cose di pessimo gusto” (Gozzano, 1983) di cui già scrisse Guido Gozzano. Del resto, altrettanto addossata alla parete e fitta di oggetti, la presenza della vetrinetta è stata rilevata sia in abitazioni-cult, quale quella di Cristiano Ronaldo nella Trump Tower, sia in cataloghi di fake-antique.

• la seconda perché in caso di sisma, la perfida vetrinetta è pure causa di “effetto domino” per cui gli oggetti che di solito vi si trovano ben fitti cascano l’uno addosso all’altro. Ne consegue almeno un criterio generale: per una effettiva leggibilità del testo architettonico è opportuno esporre teche (ed opere) in modo da lasciare libere le pareti, in particolare con le opere sempre in condizioni mutuamente isolate all’interno delle teche.

26

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Museo del Bargello a sinistra Sala Armeria a destra Sala degli Avori

L’applicazione di questo criterio, unitamente al dimensionamento efficace degli spazi di fruizione per i gruppi ed al rispetto delle via di fuga, comporta una sostanziale rarefazione (diminuzione) numerica delle opere esposte3; richiamando la definizione di resilienza come capacità di un sistema di adattarsi al cambiamento vedremo tra poco un paio di esempi utili per affrontare vantaggiosamente tale tipo di mutazione.

pagina a fronte a sinistra Appartamento di Cristiano Ronaldo nella Trump Tower a destra Vetrina finto-antico da catalogo in rete

Per quanto riguarda il nostro terzo termine, l’Opera al Museo del Bargello può intendersi pittura, scultura, arte applicata; tra tutte forse la più intrigante — anche per essere una volta in più caso-limite, per la scala ibrida tra Opera ed Architettura — ed esemplarmente difficile è la Fontana di Giunone di Bartolomeo Ammannati (Acidini, 2011; Ferretti, 2011, pp. 135-155). È dunque con particolare gioia che partecipiamo alla presente ricerca sulla resilienza con un rinnovato gruppo di colleghi implementando la riflessione su questo esemplare ed allora disperso lavoro di Bartolomeo Ammannati che abbiamo ricomposto parallelamente al Monumento Nari con l’allestimento della mostra Bartolomeo Ammannati scultore curata da Beatrice Paolozzi Strozzi e Dimitrios Zikos prodotta dal Bargello per il 500º Anniversario della nascita del grande artista — assieme a Giorgio Vasari principale collaboratore di Michelangelo (Paolozzi Strozzi, Zikos, 2011). Fu un onore, al tempo, coordinare competenze e maestranze diverse per incrociare la apposita ricerca storica curata da Amedeo Belluzzi (Belluzzi, 2011), Detlef Heikamp (Heikamp, 1978) ed altri con lo schizzo congetturale di tradizione rinascimentale, con i modelli esplorativi in creta, con l’allora innovativo rilievo tridimensionale con laser-scanner curato da Giorgio Verdiani (Verdiani, Fantini, 2012); nessuna delle quali tecniche, da sola, avrebbe garantito il risultato che è dovuto al loro impiego simultaneo, al paragone con i 3 Vale sottolineare al riguardo l’occasione dovuta alla revisione del catalogo scientifico del museo, attualmente in corso a cura della Unità di Ricerca PRIN coordinata dal prof. Andrea De Marchi, Dipartimento SAGAS, Università di Firenze.

architettura, allestimento e collezioni • giacomo pirazzoli

rarissimi casi comparabili, e infine all’esecuzione in cantiere (Pirazzoli, 2001)4. Che fu serratissima per allineare a scarto millimetrico i due pezzi principali — che pesano circa 2.500 kg ciascuno — con le altre sculture e con la porzione di tronco di cono (l’arcobaleno) che a sua volta tiene assieme il prospetto frontale con quello laterale in un modo che mai s’era visto prima nel Rinascimento. Una relazione questa studiata a lungo, infine risolta in scala 1:1, nella verità delle ultime quattro ore di montaggio tradendo consapevolmente le modellazioni in scala, per restituire questa “invenzione” che è brillante ora come allora, con lo spostamento in avanti di cinque centimetri della Cerere dettato appunto dall’evidenza del cantiere e dai paragoni studiati. È straordinario, oggi, che questo inedito “concerto di statue” di fontana allora disegnata per l’interno di Palazzo Vecchio — originariamente per la “Sala Grande”, che proprio in quel frangente fu rialzata di sette metri per divenire “Salone dei 500” determinando il fuori scala della fontana stessa, perciò accantonata prima della collocazione in situ (Pirazzoli, 2011, pp.

66-84; Cerri, 2011) — insieme agli studi, alle ricerche, ai files e ad alcune delle risorse umane di allora, divenga punto di inizio per lavorare all’evoluzione del tipo di conservazione sin qui raggiunta. In ambito accademico questo è un atteggiamento improntato alla sostenibilità, premessa di ragionevolezza e risultato certo.

Per tutto ciò, per tale accertata prassi sistemica, vale ribadire che, dal punto di vista museale, la fontana ammannatiana è tuttora in attesa di poter offrire ai visitatori, rendendola comprensibile, la propria intrigantissima storia — includendo infine le presenti ricerche per diffonderle attraverso media tradizionali, innovativi o misti5.

4 È opportuno notare che per quel che riguarda l’allestimento e la ricostruzione della Fontana e del Monumento Nari quel testo è stato scritto, come di prassi, per la inaugurazione della mostra; è quindi privo dei contenuti relativi alla esecuzione dei lavori, terminati a poche ore dall’apertura.

5 Ad oggi l’unico prodotto documentario risale al 2011 ed è stato realizzato da Mediateca Toscana per la regia di Massimo Becattini.

27

28

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

pagina a fronte in alto Bartolomeo Ammannati, Resti della fontana di Giunone Arno Terra Arbia in basso Bartolomeo Ammannati, Fontana di sala grande ricomposizione 2011

Veniamo dunque al senso progettuale strategico in tema di resilienza, per la capacità di un sistema di adattarsi ad un cambiamento quale quello del rischio sismico.

Ricorriamo intanto al riferimento di un museo senza vetrine a parete, con fruizione fluida delle opere e privo di potenziale “effetto domino” tra le opere stesse: pietra miliare della museografia del ‘900 ed isola coloniale di arte europea in America del Sud, il MASP-Museu de Arte de Sao Paulo fu progettato e realizzato tra il 1957 ed il 1968 da Lina Bo Bardi per la direzione di Pietro Maria Bardi6. Dopo una fase di ritorno borghese, per cui il grande spazio della galleria fu grottescamente ridiviso in stanze con quadri alle pareti — come del resto accadde al Centre Pompidou parigino per intervento di Gae Aulenti e Italo Rota — il MASP ha recentemente riguadagnato i “cavalates de vidro da dona Lina” (gli espositori di vetro di Lina Bo Bardi) (Pirazzoli, 2016). Al di là della coincidenza di questioni strutturali da monitorare, analogamente al Bargello — invero però questioni non dovute a sisma, tuttavia assistite dal prestigioso programma “Keeping It Modern” di The Getty Foundation7 — il MASP con la direzione di Adriano Pedrosa ha varato una strategia a suo modo resiliente, considerando la collezione del museo un “acervo em transformaçao”; per cui il vecchio concetto di collezione coincidente quanto più possibile con l’esposizione permanente è stato superato. Grazie al funzionamento dei depositi e ad accordi internazionali con musei altrettanto prestigiosi che prestano e ricevono opere a tempo, il MASP attua una rotazione periodica delle opere in mostra, garantendo così ottimi standard di conservazione — perché è noto che la conservazione nei depositi è migliore rispetto a quella che è possibile raggiungere nelle gallerie espositive. Inoltre in questo modo è possibile valorizzare qualitativamente un numero ragionevole di opere scelte, preferibile alla presenza contemporanea di un alto ed indifferenziato numero di lavori. Chiaro che una strategia simile applicata al Bargello consentirebbe anche di fare fronte alla diminuita quantità di spazio espositivo dovuto all’eliminazione delle ferali vetrinette a parete, ad esempio.

Un altro riferimento importante per l’interazione deposito/spazio espositivo è Schaulager Basel un edificio-deposito che garantisce ottime condizioni di conservazione e che per questo sta avendo grande successo tra i collezionisti8. La superficie espositiva è molto 6 Il contributo di Pietro Maria Bardi all’innovativa museografia del MASP disegnata da Lina Bo Bardi risale ragionevolmente al saggio Musée sans limites, in “O Diario de São Paulo” — dicembre 1946, poi pubblicato, in francese, sulla rivista «Habitat» n. 4, settembre 1951; qui online: <http://www.antithesi.info/vari/tentori/bardi6. htm>.

7 <http://www.getty.edu/foundation/initiatives/current/keeping_it_modern/>.

8 <https://www.schaulager.org/en/schaulager>.

•

MASP foto di Leonardo Finotti

pagina a fronte Acervo em transformaçao (archivio in trasformazione) dal website del MASP

esigua; è inoltre aperta solo alcuni mesi all’anno per ospitare esposizioni talvolta basate — col plauso dei collezionisti — sulle opere in deposito.

Per ciò che riguarda i costi: è evidente che per approntare e gestire un efficace deposito la spesa è molto minore di quella per realizzare uno spazio espositivo fruibile al pubblico; è altrettanto chiaro che — in caso di sisma — opere d’arte applicata particolarmente minute e delicate quali avori, porcellane, ma anche statue etc. negli appositi contenitori da deposito (invece che negli espositori da museo) avranno una conservazione molto migliore, al sicuro da effetto domino etc. È ancora da notare come nel caso specifico del Bargello — che ha un evidente doppio target di visitatori tra i locali e gli internazionali — la rotazione periodica delle opere offrirebbe sempre materiali “nuovi” sia per fruitori ordinari che per gruppi speciali quali Università e comunità di studiosi in genere. Accompagnata dall’adozione di una chiave espositiva post-coloniale di culture-crossing (ovvero interculturale) ed unita ad una buona comunicazione, essa favorirebbe senza dubbio la crescita del numero complessivo delle visite.

Per temporanea conclusione: abbiamo esemplificato come, lavorando col progetto attraverso un approccio sistemico tra valorizzazione dell’esistente — con la predisposizione del nuovo registro narrativo dedicato all’architettura — e selezione qualitativa dei materiali esposti è possibile implementare la conservazione, indirizzando l’evoluzione di un museo di primissimo piano quale questo del Bargello verso un migliore standard; ciò in particolare sia per mantenere proficue e vivaci relazioni di collaborazione con altri musei a livello nazionale e soprattutto internazionale, sia per diffondere conoscenza in modo più completo, variato e pervasivo, conformemente alla missione istituzionale del museo.

Con queste premesse gli adattamenti puntuali — strutturali e non — che questa nuova ricerca andrà delineando come esito della campagna conoscitiva per fronteggiare una eventuale crisi sismica, tutti insieme contribuiranno a raggiungere una nuova capacità di adattamento, o resilienza, per questo importantissimo museo fiorentino e del mondo.

Chiudo con un ricordo personale legato a Firenze ed alla sua storia di musei non-iconici ma significativamente Site-specific: la foto di Thomas Struth — parte di una serie di iniziative condivise tra Galleria dell’Accademia e Accademia di Belle Arti che abbiamo organizzato nell’ambito dei festeggiamenti per il 500mo anniversario del Davide — raffigura i visitatori davanti al capolavoro michelangiolesco (Corà, d’Afflitto, Faletti, 2004; Corà, Faletti, 2005).

Si tratta, a ben vedere, dell’opera d’arte più iconica al mondo, custodita in un museo del tutto an-iconico come è l’Accademia da fuori: un edificio come gli altri nel tessuto storico fiorentino.

A provata testimonianza di quanto sia necessario l’approccio Site-specific per i beni culturali

32

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali â&#x20AC;˘ stefania viti

â&#x20AC;˘

Schalulager BASEL in alto foto dalla rete a destra piante dalla rete

pagina a fronte Accademia di Firenze David foto di Thomas Struth

architettura, allestimento e collezioni • giacomo pirazzoli

in Italia, l’operazione di fruizione sistemica che abbiamo messo in piedi è stata la riconnessione fisica della Galleria dell’Accademia e dell’Accademia di Belle Arti, per una nuova ed inaspettata prospettiva dall’interno sul Davide modernamente antico (Pirazzoli, 2011)9.

Relazione tenuta in occasione della presentazione della ricerca RESIMUS, Firenze, 18 maggio 2018, quindi discussa presso la Facoltà di Architettura e Urbanistica dell’Università di San Paolo (Brasile) il 7 giugno 2018 su invito della prof.ssa Beatriz Mugayar Kuhl, per CAPES 2018.

9

Con il video di Jacopo Sbolci e Alessia Balducci: <http://www.sismus.org/ita/one>.

33

34

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Bibliografia Acidini C. (2011). La fontana di Giunone o di Sala grande, in Acidini C., Pirazzoli G. (eds.), Ammannati e Vasari per la città dei medici, Mauro Pagliai editore, Firenze.

Bardi P.M. (1946). Saggio Musée sans limites, in O Diario de São Paulo, Habitat 4, Settembre 1951.

Belluzzi A. (2011). Scultura e architettura nell’opera di Ammannati, in Paolozzi Strozzi B., Zikos D. (eds.), L’Acqua, La Pietra, Il Fuoco: Bartolomeo Ammannati scultore, Catalogo della mostra per il Cinquecentenario, Giunti, Milano e Firenze.

Bierrenbach A.N., Calabrese F., Francesco Collotti e Giacomo Pirazzoli: Guardare senza essere visti — Forte Pozzacchio a Trambileno (TN), COMPASSES 25-2017.

Cerri G. (2011). Bartolomeo Ammannati e Giorgio Vasari — dialoghi di acqua e di luce, tesi di laurea A.A. 2010-11, relatore prof. Pirazzoli G., correlatori proff. Belluzzi A., Verdiani G., Università di Firenze, Facoltà di Architettura.

Corà B., d’Afflitto C., Falletti F. (eds.) (2004). Forme per il David, Giunti, Firenze.

Corà B., Falletti F. (eds.) (2005). Forme a venire — Premio David di Michelangelo, Gli Ori, Pistoia.

Ferrari M. (2016). Francesco Collotti e Giacomo Pirazzoli, recupero e allestimento di Forte Pozzacchio, Rovereto, Italia, CASABELLA rivista internazionale di architettura 863-864, July/August: 57-64.

Ferretti C. (2011). Bartolomeo Ammannati, La Fontana di Sala Grande e le Trasformazioni del Salone dei Cinquecento da Cosimo I a Ferdinando I, in Paolozzi Strozzi B., Zikos B. (eds.), L’Acqua, La Pietra, Il Fuoco: Bartolomeo Ammannati scultore, catalogo della mostra per il Cinquecentenario, Giunti, Milano e Firenze: 136-155.

Giorgi L., Matracchi P. (2006). Il Bargello a Firenze. Da Palazzo del Podestà a Museo Nazionale, in G.Rocchi Coopmans de Yoldi (eds.), Santa Maria del Fiore. Teorie e storie dell’archeologia e del restauro nella città delle fabbriche arnolfiane, Alinea, Firenze, 125-174.

Gozzano G. (1983). L’amica di nonna Speranza, I colloqui (1911), v. 12, in A. Rocca, M. Guglielminetti (eds.), Guido Gozzano — tutte le poesie, Mondadori, Milano.

Heikamp D. (1978). Bartolomeo Ammannati’s Marble Fountain for the Sala Grande of the Palazzo Vecchio in Florence, in Mac Dougall E., Miller N. (eds.), Fons Sapientiae — Renaissance Garden Fountains, Dumbarton Oaks, The Trustees for Harvard University, Washington DC. Paolozzi Strozzi B., Zikos D. (eds.) (2011). L’Acqua, La Pietra, Il Fuoco: Bartolomeo Ammannati scultore, catalogo della mostra per il Cinquecentenario, Giunti, Milano e Firenze.

Pirazzoli G. (2003). Le Corbusier studente autodidatta e l’arte di vedere, Firenze Architettura 1-2.

architettura, allestimento e collezioni • giacomo pirazzoli

Pirazzoli G. (2011). Di Giorgio / mia — dal taccuino di Ammannati un appunto per gli Uffizi di Vasari, con una postilla sulla Fontana di Sala grande, in Acidini C., Pirazzoli G. (eds.), Ammannati e Vasari per la città dei medici, Mauro Pagliai editore, Firenze: 66-84.

Pirazzoli G. (2011). Note sull’allestimento della mostra del V° centenario di Bartolomeo Ammannati, in Paolozzi Strozzi B., Zikos D. (eds.), L’Acqua, La Pietra, Il Fuoco: Bartolomeo Ammannati scultore, Catalogo della mostra per il Cinquecentenario, Giunti, Milano e Firenze.

Pirazzoli G. (2016). Il nuovo allestimento del MASP, DOMUS 999.

Talamona M. (2003). L’Italia di Le Corbusier, Catalogo della mostra, MAXXI, Roma 2011.

Verdiani G., Fantini F. (2012). The Geometry Behind the Fontana di Sala Grande: a Case-Study of Reverse Modeling, in Ioannides M., Fritsch D., Leissner J., Davies R., Remondino F., Rossa Caffo (eds.), Progress in Cultural Heritage Preservation: 4th International Conference, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg.

Sitografia http://www.antithesi.info/vari/tentori/bardi6.htm http://www.getty.edu/foundation/initiatives/current/keeping_it_modern/ https://www.schaulager.org/en/schaulager www.sismus.org

35

il disegno come strumento di ricerca: resimus e il caso studio del bargello Giada Cerri

Architetto Ph.D.

•

Cresti, Studio per l’allestimento della Sala Michelangelo Credit: Paolozzi Strozzi 2011

Premessa Il museo è spesso considerato un prodotto della cultura occidentale (Desvallées e Mairesse, 2009). L’ICOM definisce il museo come “un’istituzione permanente senza scopo di lucro, al servizio della società e del suo sviluppo, aperta al pubblico, che effettua ricerche sulle testimonianze materiali e immateriali dell’uomo e del suo ambiente, le acquisisce, le conserva, le comunica e specificamente le espone per scopi di studio, istruzione e diletto.” La definizione, di riferimento internazionale, riesce a sintetizzare in poche righe la complessità dell’organismo museale e la sua relazione con la società. Studiare l’argomento museo vuol dire tenere in considerazione tutti gli elementi che lo caratterizzano, dalla storia dell’edificio e dell’istituzione allo chi vi lavora oggi.

Introduzione I primi musei sono residenze nobiliari o palazzi che si trasformano in gallerie aperte al pubblico, come la Galleria Pio Clementino a Roma e del Louvre a Parigi sono degli esempi. In seguito il museo diventa una tipologia architettonica, riprendendo quegli schemi compositivi che si rifanno alla tipologia del palazzo (es. i musei di Shinkel e von Klenze). Se fino alla prima metà del Novecento l’Europa è la protagonista della cultura, nel dopoguerra, tra gli anni ’50 e ’60, gli Stati Uniti diventano i principali attori della scena culturale, anche attraverso il cosiddetto “periodo dei musei” (Criconia, 2011); iniziano a sorgere i primi importanti musei privati, come il Guggenheim Museum di F.L. Wright e il Kimbell Museum di Kahn. Negli anni ’70, il Pompidou di Piano e Rogers è identificato come un elemento di rottura; la novità è legata sia al progetto architettonico che a quello museologico (museo come centro culturale). Nel 1997, con il Guggenheim di Bilbao di F. Gehry, inizia il museum-boom: da lì in avanti ogni città occidentale, grande o piccola, desidererà collezionare un edificio museale firmato da un Archistar (Ingersoll, 2013). Quando questo fenomeno è iniziato a ridursi in Europa, è migrato in altre aree geografiche come Cina e i paesi Arabi (Guerzoni, 2014), dove sono sorti edifici-scultura, contenitori spesso senza un programma museale alla

38

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Verico (incisore), Cortile del Bargello, prima metà XIX sec

base e senza collezioni; attualmente sta continuando a verificarsi per le grandi biblioteche cinesi (Fiandese e Lanteri, 2018). Il museo-brand diventa anche franchising come accaduto per il Louvre e il Gugghenheim Abu Dabi.

Dal museo universale al museo specializzato, dalla galleria alla casa-museo, dal museo scientifico al white-cube, l’edificio museale presenta caratteri peculiari, di tipo spaziali e organizzativi, che, in teoria, si legano alle collezioni, al luogo in cui sorge, alla mission e al programma di sviluppo strategico.

In Italia (ma in generale anche in Europa), sono le piccole strutture museali e i centri culturali a caratterizzare il panorama museale e i grandi musei sono delle eccezioni. In generale, lo scenario italiano è contraddistinto da edifici storici, spesso musei di se stessi, che ospitano collezioni d’inestimabile valore. L’Italia non è certo rimasta indifferente al fenomeno Guggenheim, ma le peculiarità culturali, urbane ed economiche hanno ridotto la portata di tale fenomeno rispetto ad altri paesi europei. La tradizione architettonica museale e espositiva italiana, d’altronde, ha riconoscimenti a livello internazionale, ed è caratterizzata dalle competenze, consolidate nel tempo, nel recupero ambienti architettonici complessi con soluzioni espositive che valorizzano opera e contenitore in un’ottica site-specific (Pirazzoli, 2011). Tale tradizione risale al dopoguerra, al periodo della ricostruzione. Il recupero delle architetture è operato secondo il Restauro Critico

il disegno come strumento di ricerca • giada cerri

(Carta di Venezia, 1968), inaugurando un nuovo approccio al tema del recupero. Gli esempi illustri che possiamo osservare in alcuni musei italiani sono il risultato di un dialogo tra curatori illuminati e architetti: BBPR e Costantino Baroni in Castello Sforzesco, Franco Albini e Caterina Marcenaro a Genova, Carlo Scarpa e Licisco Magagnato a Verona, Scarpa e Vigni a Palermo. Altri esempi degni di nota sono il rinnovo del padiglione PAC di Gardella, le numerose esposizioni temporanee di Albini e Scarpa, le Sale dei Primitivi agli Uffizi di Scarpa, Gardella e Michelucci. Come spiega Dalai Emiliani (1982), il successo di tali soluzioni è dato da allestimenti semplici e minimalisti, che curano dettagli e materiali e sostituiscono la ridondanza delle installazioni museali del passato. In un rapporto di reciproco scambio, il curatore trasferisce le conoscenze e le sue ricerche all’architetto che le interpreta secondo il linguaggio della sua disciplina. Gli allestimenti temporanei diventano luogo di sperimentazione per l’arredamento o per mostre permanenti. L’intuizione creativa di alcuni industriali fa sì che alcuni prototipi diventino oggetti di arredamento e prodotti di massa. Per esempio, la libreria LB7 di Albini fu disegnata per la mostra “Scipione e il bianco e nero” (1940), usata all’interno dei negozi Olivetti (1956), poi prodotta da Poggi (1956) e Cassina (2008). In generale, rispetto agli anni 60, l’approccio al progetto di allestimento, temporaneo e permanente, è ovviamente cambiato (Cerri, 2017). La programmazione delle mostre temporanee sono spesso molto serrate e numerose, questo insieme a budget sempre più ridotti che comprendono spesso anche restauri, campagne fotografiche e ricerche scientifiche, limitando lo spazio alla sperimentazione tradizionalmente intesa, ma lasciando aperte comunque altre e nuove possibilità. Il fenomeno delle mostre Blockbuster invece apre un altro capitolo, e dibattito, che rimandiamo ad altra sede.

Mostre temporanee e allestimenti permanenti vedono ormai protagonisti da alcuni anni l’inserimento di tecnologie digitali e interattive, su cui si è molto investito a livello internazionale e nazionale. La tecnologia è ormai protagonista, per moda e per necessità, nei musei. Se da una parte la possibilità di catalogare, registrare e poi consultare milioni di documenti (in situ e ex sito) è un vantaggio indiscusso, la scelta del digitale come sostituto dell’originale è invece una pratica molto discutibile (si nega al visitatore di poter godere dell’opera d’arte, obsolescenza rapida, necessità di manutenzione continua e specializzata).

Web e social media hanno fatto sì che l’esperienza di visita non si compia interamente all’interno dei musei ma che continui, con una modalità di fruizione diversa, grazie ai nuovi mezzi di comunicazione. Partito come trend oltreoceano, ormai anche l’Italia ha una buona presenza sulla rete, con esperienze eccellenti, nonostante investimenti irrisori rispetto alle grandi istituzioni museali internazionali (MiBACT-ICOM, 2018). Più complicato è invece trovare nei musei italiani servizi accessori considerati necessari dal pubblico internazionale. I

39

40

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

musei italiani, come abbiamo ricordato sopra, sono generalmente legati a sedi storiche e monumentali che difficilmente consentono grosse modifiche interne ed espansioni.

Le caratteristiche peculiari delle architetture storiche raramente possono ospitare nuovi caffè e bookshop senza togliere spazio ad altre funzioni, ed è spesso complicato anche solo ampliare la parte di accoglienza e bigliettazione (Uffizi, Bargello, Accademia, solo per citare alcuni casi fiorentini). L’unicità di questo connubio tra architettura e collezione rende il patrimonio italiano, e fiorentino, unico al mondo, e presenta per i museografi sfide progettuali difficili ma eccezionali.

Queste lunghe premesse sono quindi doverose quando si affronta un tema complesso come lo studio della resilienza di un museo, specialmente se si tratta del Museo Nazionale del Bargello. pagina a fronte Scarpa, Schizzo per Castelvecchio.

Credit: Fondazione Scarpa

Il Caso del Museo Nazionale del Bargello Come introdotto nella parte introduttiva (Viti, 2018) della presente pubblicazione, lo scopo della ricerca RESIMUS è la valutazione della resilienza del sistema museo Bargello in caso di un evento sismico. La valutazione della funzionalità del sistema museo deve necessariamente tener conto di moltissimi aspetti, tra cui quello museografico. A monte dell’applicazione delle metodologie di analisi sviluppate all’interno della ricerca, è necessario un inquadramento dell’oggetto di studio e l’analisi di tutti gli aspetti che compongono il “sistema museo”.

Il palazzo del Podestà risale al 1250 e, secondo la tradizione, l’architetto è Lapo Tedesco, maestro di Arnolfo di Cambio (Paolozzi Strozzi, 2014). La fabbrica del palazzo cresce e muta nel tempo, fino all’impostazione attuale. Da palazzo del Podestà, il Bargello diventa carcere. Con il trasferimento delle carceri alle Murate (1857) il palazzo è liberato e destinato ad accogliere la funzione museale, in seguito al recupero eseguito nella seconda metà dell’Ottocento, che risente ovviamente del gusto neogotico di quell’epoca. Nel 1865, con Firenze Capitale d’Italia, è aperto al pubblico il Museo Nazionale del Bargello. In quei locali liberati dalle partizioni delle celle si sviluppa il primo percorso museale, ed è inaugurato da una mostra dedicata a Dante. Le collezioni, provenienti in particolare da Palazzo Vecchio, gli Uffizi e Palazzo Pitti, sono acquisite e sistemate nel palazzo tra la fine dell’Ottocento e gli anni 20 del Novecento, facendo del Bargello uno dei più importanti musei italiani per la scultura. L’allestimento delle sale ha subito alcuni riordini museologici nel corso del tempo, mantenendo però un assetto sempre coerente con la missione del museo. In seguito all’alluvione del 1966, con lo spostamento dell’arme-

il disegno come strumento di ricerca • giada cerri

ria al secondo piano, la sala al piano terra del corpo di fabbrica più antico diventa la “Sala di Michelangelo e del Cinquecento”. L’ideazione dell’allestimento è sviluppata dall’architetto Carlo Cresti secondo l’impostazione museologica del direttore Luciano Berti. Il progetto concepito nel 1970 e sperimentato con modelli al vero in situ nel 1972, è realizzato solo nel 1975 con molte modifiche rispetto all’impostazione progettuale iniziale (Valenti, 2011). Nel tempo, l’allestimento della sala Michelangelo e del cortile ha subito varie modifiche ma senza alterare il progetto museologico.

Abbiamo ricordato come l’architettura museale muti nel tempo. Al Bargello, non potendo aggiungere o modificare gli spazi, se non in modo residuale, i servizi aggiuntivi sono stati ricavati nello spazio disponibile. Grosse sono invece le modifiche di tipo amministrativo e or-

41

42

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

ganizzativo, quindi intangibili, di recente attuazione. In seguito alla riforma Franceschini (MIBACT, 2014), il Museo Nazionale del Bargello è diventato il capofila del polo museale de “I musei del Bargello” composta anche da: Casa Martelli, Cappelle Medicee, Palazzo Davanzati e Orsanmichele. La riforma ha introdotto un riordino di tipo amministrativo e gestionale dei musei, a partire dalla nomina dell’attuale direttrice, Paola D’Agostino, selezionata attraverso il primo concorso pubblico internazionale indetto dal Ministero (Casini, 2015). L’aspetto visibile di tale ristrutturazione si ritrova nel nuovo logo, nell’identità grafica e nella comunicazione congiunta e coordinata dei musei e della programmazione (http://www.bargellomusei.beniculturali.it/).

pagina a fronte Cerri, Schizzi di studio del Museo del Bargello, 2018

Il disegno come strumento: lo studio del museo e degli allestimenti Ai fini della ricerca, un aspetto fondamentale è lo studio dell’edificio museo e degli allestimenti ivi realizzati. Al contrario dell’analisi della vulnerabilità sismica dell’edificio, la vulnerabilità degli allestimenti e delle collezioni non è un argomento che trova un adeguato spazio in letteratura (Mattoni, Tanganelli, 2018). L’approccio quantitativo ed empirico di tali ricerche, che si concentrano spesso su una o poche opere, considera lo studio del contesto museale e dell’allestimento dell’opera solo in modo introduttivo. Mancano infatti un’impostazione di studio complessiva rispetto al contesto museale, all’allestimento e alla complessità del museo. Sebbene un approccio di tipo analitico-compositivo non dia esiti misurabili, l’impostazione quantitativa deve necessariamente basarsi su una precedente ricerca qualitativa. La ricerca parte quindi dalla raccolta della documentazione sul Bargello (storia dell’edificio, storia dell’istituzione museale, storia della formazione delle collezioni, descrizione delle opere — schede OA).

Dal generale al particolare, lo studio procede per gradi. L’analisi museografica segue all’analisi a livello urbano (localizzazione e studio del contesto urbano) e a quella architettonica (studio dell’edificio); in essa si sviluppa poi lo studio delle sale e degli allestimenti.

A questo livello, lo strumento principale per lo studio museografico delle sale e degli allestimenti è il disegno. Per un architetto, infatti, il disegno è uno strumento di ricerca e di progetto; la rappresentazione veloce in situ serve a fermare concetti, il funzionamento di massima di uno spazio, idee e riflessioni. Il processo di rielaborazione dello spazio per il trasferimento su carta permette di evidenziare dettagli che dalla ripresa fotografica possono passare inosservati.

Immaginando questo tipo di lavoro come un primo step anche per un’eventuale riprogettazione degli spazi, il disegno permette un’analisi specifica di tipo spaziale e consente la comprensione dell’articolazione delle tre dimensioni. Come ripetuto più volte nel

corso di questo breve scritto, il museo è un sistema complesso e in continuo mutamento. Il disegno, poi coadiuvato dalla fotografia, aiuta ad approfondire alcuni aspetti morfologici che una descrizione scritta o una tabella non è in grado di sintetizzare e comunicare.

Lo studio delle sale e degli allestimenti Banalmente, lo studio inizia con la localizzazione della sala presa in esame all’interno di una planimetria generale per individuare dove è localizzata la sala nel museo e la relazione con l’intorno. Il passaggio successivo è il disegno dello stato di fatto: pianta e sezioni. Ogni sala ha proporzioni e dimensioni specifiche, al cui interno si articola l’allestimento. Il disegno potrà immediatamente comunicare come ci si muove all’interno di quegli spazi, come sono disposte le opere, dove sono i passaggi per i visitatori, il rapporto tra le dimensioni di architettura, allestimento, opera e visitatore. Ulteriori livelli di dettaglio, sempre attraverso la rappresentazione grafica, sono la descrizione e disposizione di corpi illuminanti e i dispositivi di sicurezza, le vie di fuga, tutti gli elementi mobili presenti nella sala (sedute, totem, pannelli mobili, distanziatori, ecc.).

Le informazioni raccolte saranno poi rielaborate e integrate con i report fotografici e i rilievi.

Il materiale grafico raccolto sarà integrato con quello documentario, come la ricostruzione cronologica della museologia (modifiche dell’ordinamento, del contenuto didascalico e del-

44

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

la narrativa) e museografia della sala. È fondamentale per esempio sapere che una sala è stata concepita e allestita in una certa data (es. 1896), se gli arredi e la sistemazione delle opere al loro interno sono coevi tale, o se un allestimento è da considerare musealizzato.

A completamento dello studio, si potranno rilevare delle informazioni sul campo, come la quantificazione dei visitatori e la presenza di guardiani, il tipo di fruizione degli allestimenti, la disponibilità di dati sui visitatori (es. indagini osservanti), le possibili attività che vengono svolte nelle sale (es. attività didattiche, conferenze, iniziative). Ogni aspetto ha implicazioni pratiche importanti rispetto allo studio, alla conservazione e alla progettazione.

La ricerca al Bargello ha dato modo di registrare anche le tante tipologie espositive installate nelle varie sale. Come una tassonomia delle soluzioni di allestimento, abbiamo verificato che possono esserci infinite varianti di una stessa tipologia di allestimento. Tale analisi è stata fondamentale per l’impostazione delle “schede RESIMUS” che dovevano essere univoche per i risultati ma comprensive di tutte le possibili varianti. È sempre attraverso questa impostazione, di disegno e studio, che è possibile identificare alcune tipologie di allestimento come musealizzate e quindi esse stesse pezzi della collezione museale.

Conclusioni È evidente che l’approccio di studio qui descritto, procedere per gradi e analizzare i vari aspetti prima di procedere alla fase di progettazione (che sia un’architettura o una ricerca), dovrebbe essere prassi per un architetto ma non lo è per chi non appartiene a questo campo. Lo studio di un luogo attraverso il disegno dell’ambiente è possibile solo con i sopralluoghi in situ, in cui l’elemento immersivo, termine ora tanto di moda in campo museale, è fondamentale.

Il processo di analisi permette il controllo della ricerca e nell’acquisizione dei dati e può fare luce su eventuali vuoti nella documentazione, e semmai aiutare a riempirli. Il carattere inclusivo e multidisciplinare della ricerca coinvolge tutti gli aspetti di un museo e di conseguenza tutte le persone che ruotano intorno al sistema museo sono resi partecipi alla ricerca in vario modo (richiesta di informazioni, collaborazioni, ricerche).

I risultati della fase di studio preliminare sono necessari anche per programmare i rilievi geometrici, fotografici e 3d, sono appunti da cui si parte un’eventuale progettazione museografica, e sono l’antefatto allo sviluppo metodologico delle schede sviluppate all’interno del team di ricerca RESIMUS.

il disegno come strumento di ricerca • giada cerri

Bibliografia Casini L. (2014). I musei: organizzazione e gestione. Il “nuovo” statuto giuridico dei musei italiani, Aedon.

Cerri G. (2017). Towards Museum-Like Sites: the Cases of Florence, Rio de Janeiro, and New York City, Ph.D. Thesis, IMT Lucca.

Criconia A. (2011). L’architettura dei musei, Carocci editore, Roma.

Dalai Emiliani M. (2008). Per una critica della museografia del Novecento in Italia. Il «saper mostrare» di Carlo Scarpa, Marsilio editori, Padova.

Desvallées A., Mairesse F. (2009). Dictionary of Museology. ICOM. Guerzoni G. (2014). Museums on the Map 1995 – 2012. Fondazione di Venezia e Umberto Allemandi editore, Torino.

Fiandese F., Lanteri S. (2018). Cina è tempo di biblioteche! Il Giornale dell’architettura, Torino.

Ingersoll R., Kostof S. (2013). World Architecture: A Cross-Cultural History, Oxford University Press.

Mattoni C. Tanganelli M., (2018). Approcci speditivi per la determinazione della vulnerabilità sismica dei manufatti museali, in Viti S., RESIMUS. Un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali, Didapress, Firenze: 47-60.

MiBACT (2014). Verso un nuovo MIBACT. La riorganizzazione del Ministero dei Beni e delle Attività Culturali e del Turismo.

MIBACT – ICOM (2018). Sondaggio Web Strategy 2017.

Paolozzi Strozzi B. (2014). Museo Nazionale del Bargello. Guida ufficiale. Giunti, Firenze.

Paolozzi Strozzi M., Zikos D. (eds.) (2011). L’acqua, la Pietra, il fuoco. Bartolomeo Ammannati Scultore, Giunti, Firenze.

Pirazzoli G. (2011). Site Specific Museum_ONE, Gli Ori, Pistoia.

Valenti C. (2011). 1970-1975, La nuova sala di Michelangelo e del Cinquecento, in Paolozzi Strozzi B., Zikos D. (eds.), L’acqua, la Pietra, il fuoco. Bartolomeo Ammannati Scultore. Giunti, Firenze.

Viti S. (2018). Il progetto RESIMUS, in Viti S., RESIMUS. Un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali, Didapress, Firenze: 12-20.

Sitografia http://ilgiornaledellarchitettura.com/web/2018/05/07/cina-e-tempo-di-biblioteche/ http://www.beniculturali.it/mibac/multimedia/MiBAC/documents/feed/pdf/Testo%20in%20formato%20PDF-imported-46099.pdf http://www.icom-italia.org/gruppo-ricerca-digital-cultural-heritage/

45

approcci speditivi per la determinazione della vulnerabilità sismica dei manufatti museali Chiara Mattoni, Marco Tanganelli

•

Prospetto frontale e laterale del Marzocco e del suo basamento

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze

La necessità di proteggere e conservare il nostro patrimonio artistico, dall’opera d’arte mobile a quella immobile fino al paesaggio, richiede approcci e metodologie che permettano valutazioni speditive e su vasta scala in modo da giungere alla definizione di scale di priorità.

In questi ultimi anni sono state sviluppate diverse metodologie volte alla determinazione della vulnerabilità del patrimonio culturale ma in pochi casi si è posta l’attenzione agli oggetti mobili. Il progetto di ricerca RESIMUS intende fornire uno strumento di catalogazione-analisi degli oggetti d’arte mobili avvalendosi di un approccio multidisciplinare, attraverso lo sviluppo di un sistema di schedatura per la definizione della vulnerabilità-sicurezza sismica, comprensivo degli aspetti legati alla musealizzazione, distribuzione e fruizione dei luoghi.

Nel presente lavoro si descriverà in modo sintetico i contenuti della scheda proposta e se ne presenterà un’applicazione riferita ad una specifica opera attualmente esposta al Museo del Bargello.

Introduzione Le problematiche legate alla conservazione dei beni culturali alla loro tutela sono particolarmente rilevanti nel nostro Paese. Tra gli eventi che inducono perdite o danni ingenti il terremoto riveste un ruolo particolarmente importante, come testimoniato dagli ultimi eventi sismici occorsi. In Italia, come negli altri Paesi interessati dal rischio sismico, si sono verificate moltissime perdite di beni culturali immobili e mobili. I recenti eventi sismici quali Assisi (1997), L’Aquila (2009), Emilia (2012) fino all’ultimo del Centro Italia (2016), ribadiscono la necessità di potenziare le attività di prevenzione. La definizione della vulnerabilità o sicurezza sismica dei beni mobili contenuti all’interno dei musei o presenti in aree archeologiche risulta di vitale importanza, visto il ruolo che tali oggetti rivestono sia nella nostra identità e memoria storica, sia nella nostra economia. La messa in sicurezza delle opere d’arte esposte all’interno dei musei presuppone di intervenire sia sul “contenitore” (edificio-Museo), che nell’allestimento dei singoli oggetti. È da osservare che, mentre gli interventi sugli edifici richiedono l’impiego di risorse ingenti,

•

Una sala del Museo Nazionale d’Abruzzo in seguito al sisma

sia in termini economici che di tempo e complessità computazionale, quelli sulle singole opere d’arte mobili possono essere effettuati attraverso semplici accorgimenti legati alle tecniche espositive. L’impiego di approcci speditivi di valutazione della vulnerabilità delle opere mobili, quindi, si inserisce in un contesto di potenziale messa in sicurezza a basso costo del nostro patrimonio artistico e culturale.

La nascita di metodologie o approcci speditivi è legata alla necessità di effettuare degli screening rapidi economici per ottenere graduatorie di priorità di intervento, come previsto dall’approccio LV1 contenuto nelle linee guida per i beni monumentali del 2011 del MIBACT (Linee Guida BBCC, 2010). Tale metodologia si avvale di strumenti di semplice applicazione, generalmente costituiti dalla compilazione di schede opportunamente predisposte per specifiche tipologia di opere (palazzi, chiese, torri-campanili e ponti); la compilazione della scheda conduce alla definizione di un indice di sicurezza, introdotto come rapporto tra la capacità-vulnerabilità della costruzione e la domanda di sito rappresentata dall’azione sismica di riferimento per lo stato limite considerato.

Alcuni di questi sistemi di schedatura (schede GNDT, AeDES, etc.) sono confluiti nelle procedure ufficialmente adottate nelle campagne di prevenzione sismica, ovvero di monitoraggio post-sismico del patrimonio edilizio finalizzato all’ottimizzazione del suo recupero.

Questo tipo di approccio metodologico si è dimostrato di grande utilità ed efficacia, tanto che la sua adozione è stata estesa a molti ambiti non prettamente strutturali, come ap-

determinazione della vulnerabilità sismica • chiara mattoni, marco tanganelli

punto le opere d’arte. I primi contributi significativi in questa direzione sono stati introdotti da Getty Museum (Podany, 1987) ed in altri lavori (Nigbor, 1989; Agbabian et.al., 1991); in Italia la definizione più evoluta e sistematica di questo approccio di valutazione è stata riportata nel volume a cura di Liberatore (Liberatore et.al., 2000; Ciampoli, Augusti, 2000), anche se non mancano interessanti contributi su singoli aspetti significativi di questa problematica (Parisi e Augenti, 2013). Va inoltre ricordato il software in ambiente Matlab (ENEA, 2001) sviluppato all’interno del progetto di ricerca dell’ENEA, incentrato sul comportamento delle opere d’arte, che raccoglie gli studi precedenti agli anni 2000.

La ricerca in oggetto si inserisce in questo framework, cercando di mettere a punto un approccio speditivo per la catalogazione e definizione della vulnerabilità-sicurezza sia sismica che ambientale delle opere mobili contenute nei Musei. Il sistema di schedatura proposto, ancora in fase di implementazione, non considera il singolo oggetto slegato dalla sua sede espositiva e dal tipo di esposizione ma cerca di raccogliere tutte quelle informazioni che ne consentono una lettura esaustiva ed organica, sia dal punto di vista museografico che comportamentale.

La schedatura proposta parte dalla descrizione del Museo (scheda-edificio), inteso come organismo strutturale, raccogliendo tutte quelle informazioni ad esso relative, per giungere ad una scheda edificio o libretto dell’edificio; in questo percorso descrittivo le informazioni raccolte sono selezionate sulla base delle indicazioni fornite dalle “Linee guida” (Linee Guida BBCC, 2010) nella definizione “percorsi di conoscenza”.

Il successivo step descrittivo (scheda-sala) riguarda le singole sale espositive; per ciascuna sala vengono raccolte le informazioni relative allo sviluppo espositivo, alla tipologia e al numero di opere esposte, fino alla descrizione dei percorsi espositivi e di tutti gli elementi (dispositivi anti-incendio, apparecchi informativi, etc.) che presenti nelle sale. Queste informazioni risultano molto importanti per quanto riguarda gli edifici storico monumentali, vista la delicata relazione intercorrente tra i percorsi museali obbligati e le vie di sicurezza in caso di evacuazione, che devono essere attentamente valutate per evitare interferenze con le opere esposte o con gli arredi.

L’ultimo livello informativo previsto dal sistema di schedatura proposto (scheda-opera) è rivolto alla singola opera d’arte, e raccoglie le informazioni relative alle sue caratteristiche geometriche, al tipo di allestimento, includendo gli eventuali dispositivi antisismici presenti e gli ancoraggi dell’opera o del suo sistema di allestimento con le strutture orizzontali o verticali del contenitore. Questa sezione della scheda, debitamente compilata, consente di pervenire all’attribuzione di una classe di comportamento dell’opera e alla valutazione della sua vulnerabilità e sicurezza sismica.

49

50

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

La necessità di redigere una scheda così articolata nasce da una visione multidisciplinare all’approccio della salvaguardia del nostro patrimonio culturale che non può prescindere dalle competenze relative ai vari settori coinvolti. Chi scrive è fermamente convinto che letture mono disciplinari, e/o eccessivamente specialistiche portano a risultati acefali e privi di quella organicità indispensabile alla complessità intrinseca alla problematica affrontata. Valutare la vulnerabilità o sicurezza sismica di un bene mobile come una statua non può prescindere dall’analisi dei dettagli costruttivi legati alla sua musealizzazione, al sistema espositivo, alle tecniche di conservazione e alla fruizione degli spazi.

Descrizione della scheda Come riportato nel precedente paragrafo, la scheda si compone di più sezioni, partendo dalla scala più grande (il contenitore, edificio o area archeologica, ovvero il luogo fisico che ospita le opere d’arte) fino ad arrivare alle singole opere d’arte.

La compilazione della “scheda-edificio” presuppone di raccogliere tutte le informazioni necessarie per una valutazione di sicurezza condotta secondo le linee guida MIBACT (Linee Guida BBCC, 2010). Le informazioni raccolte possono essere riassunte nei seguenti punti: 1. Breve descrizione dello stato di fatto del museo; 2. Valutazioni di sicurezza sismica precedentemente effettuate ed eventuali risultati ottenuti in precedenti campagne diagnostiche, che consentono di raccogliere le informazioni inerenti alla definizione dell’azione sismica da impiegare nelle analisi e del comportamento dinamico della struttura; 3. Storia dell’edificio, in termini di trasformazioni e cambiamenti d’uso e danni subiti durante la sua vita; 4. Rilievo geometrico, se presente, e verifica della sua attendibilità; 5. Informazioni sul sottosuolo orientate alla sua caratterizzazione ai fini sismici; 6. Descrizione dell’apparato strutturale (materiali e singoli elementi costruttivi) per valutare le eventuali interazioni con i beni esposti; 7. Descrizione della suddivisione degli spazi museali, delle collezioni e degli allestimenti presenti, mediante piante o tutte quei strumenti necessari per una descrizione dello stato attuale dei luoghi oggetto di mostra.

L’ultimo punto risulta particolarmente importante, poiché consente di definire il numero di schede-sala che devono essere compilate, che dipendono, dal numero di sale o luoghi di esposizione. Le informazioni raccolte in ciascuna “scheda-sala” possono essere sintetizzate nei punti sotto riportati:

determinazione della vulnerabilità sismica • chiara mattoni, marco tanganelli

1. Schema della sala con la sua localizzazione nell’edificio in pianta e in sezione; 2. Planimetria della sala con ingombri delle opere e numerazione progressiva delle stesse con indicazione della tipologia; 3. Sezioni prospettiche con indicazione dell’ingombro delle opere e loro numerazione; 4. Documentazione fotografica che descrive l’allestimento della sala e le peculiarità più evidenti, con schema delle riprese fotografiche in planimetria; 5. Descrizione dell’allestimento, comprensiva di anno, responsabile curatore e relativa cronologia, nonché dei dettagli tecnici (materiali, schizzi, ecc.) necessari alla descrizione dell’allestimento; 6. Descrizione sintetica delle collezioni, inclusiva di nome, numero e tipologia degli oggetti esposti; 7. Descrizione del contesto espositivo, inclusiva di illuminazione e videosorveglianza, tipologia degli ancoraggi e loro disposizione, così da poter valutare tutte le possibili interazioni con le opere. Queste informazioni saranno restituite attraverso elaborati grafici e testo; 8. Descrizione mediante elaborati grafici e testo delle vie di fuga, degli elementi mobili con relativa data di esecuzione del rilevamento, dei percorsi di visita, nonché dei periodi e degli orari di apertura.

Tutte queste informazioni consentono di valutare tutte le vulnerabilità secondarie o indotte sulle singole opere d’arte. Ultima, ma non di minore importanza, è la “scheda-opera” relativa alle singole opere d’arte che deve contenere tutte quelle informazioni sui singoli oggetti per valutarne la vulnerabilità e la sicurezza sismica. Queste valutazioni saranno riferite sia alla singola opera presa individualmente, ovvero estrapolata dal suo contesto espositivo, sia all’opera integrata con il suo allestimento museale. La scheda si compone delle seguenti parti: 1. Carta d’identità dell’opera, dove vengono riportate tutte le principali informazioni “anagrafiche”: nome, epoca di realizzazione, autore, tipologia, materiale, tipo di allestimento presenza o meno di scheda OA, ecc.; 2. Planimetrie e sezioni della sala con indicazione della posizione dell’opera e delle relazioni con le altre opere o elementi; 3. Descrizione dell’opera mediante prospetti e piante e materiale fotografico; 4. Specificazione dei descrittori indicati per ciascuna tipologia individuata, ovvero raccolta delle informazioni geometriche e materiche che consentano la descrizione del tipo di comportamento qualitativo dell’opera e/o la determinazione del suo indice di sicurezza. Tra le informazioni raccolte saranno incluse: le dimensioni dei due prospetti principali, i relativi schemi di concentrazione delle masse, le superfici di contatto leggero o pesante, la tipologia dei vincoli, la presenza o meno di dispositivi antisismici e la tipologia di allestimento;

51

52

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

a sinistra Planimetria della Sala di Donatello dove sono presenti l’ingombro delle opere e i loro identificativi a destra Sezione longitudinale della Sala di Donatello

5. Identificazione della tipologia dell’allestimento, che sarà distinto in “musealizzato” o “opera d’arte”, e descritto nei suoi connotati dimensionali e materici, in modo da poterne prevedere il comportamento sismico, così come già fatto per le singole opere d’arte.

L’inserimento delle informazioni indicate all’interno della scheda consente un’elaborazione automatica, in cui i singoli parametri inseriti verranno opportunamente “pesati” e valutati, che condurrà all’individuazione del principale meccanismo critico di riferimento (Ciampoli, Augusti,. 2000) e alla quantificazione di un indice di vulnerabilità.

Esempio scheda sala e Opera Si riporta di seguito un esempio applicativo della schedatura proposta applicato al Marzocco di Donatello e al suo basamento, entrambi contenuti nella Sala di Donatello. La redazione della scheda qua illustrata, eseguita dalla studentessa Chiara Mattoni, risale al 28 marzo 2018 (specificazione importante, visto il carattere fortemente dinamico dell’allestimento museale).

Scheda-sala La prima informazione fornita riguarda l’ubicazione della Sala di Donatello, indicata attraverso schemi generali sia planimetrici che di sezione. Successivamente si è passati alla rappresentazione della sala attraverso la planimetria e le sezioni princi-

determinazione della vulnerabilità sismica • chiara mattoni, marco tanganelli

pali in scala, riportanti gli ingombri delle opere presenti e i relativi identificativi, oltre a un report fotografico che aiuti a cogliere la spazialità dell’ambiente in relazione. La sala, a doppia altezza, è costituita da due campate non regolari e non uguali tra loro, coperte da volte a crociera. Le opere presenti sono disposte principalmente lungo le pareti, mentre l’area centrale è occupata prevalentemente nella parte nord da sculture su piedistallo, disposte in modo da creare quattro canali di passaggio in direzione longitudinale.

Dalle informazioni reperite l’allestimento attuale è da attribuirsi all’architetto Maria Cristina Valente, anche se non si hanno indicazioni riguardo alla datazione e al curatore. La cronologia di allestimento di questa sala ha la sua origine con l’apertura del museo, quando nel 1865 fu allestita una copia della statua del David di Michelangelo, tolta poco dopo. Il primo vero allestimento risale al 1886, in onore del Cinquecentenario di Donatello, quando venne realizzata una mostra a lui dedicata costituita dalle opere dell’artiste che furono reperite, tra cui il Marzocco (il basamento sarà ricondotto solo nel 1999). Da quel momento l’allestimento della sala non ha subito dei grandi cambiamenti se non a livelli di ammodernamento e disposizione soprattutto durante la direzione di Giovanna Gaeta Bertelà e Beatrice Bartolozzi Strozzi.

La scheda riporta inoltre indicazioni circa l’accesso alla sala, in questo caso possibile da entrambi i fronti (nord e sud-est), grazie al flusso circolare privo di direzione preferenziale, del piano in cui si trova la sala.

La disposizione parietale delle opere, nei tratti interposti alle aperture, segue una logica piramidale che coinvolge diverse tipologie di opere, come quelle appese a parete, su mensole e su piedistallo. In particolare le opere appese sono sostenute grazie a delle staffe metalliche poste nella parte superiore e inferiore, che ne impediscono l’oscillazione; le opere disposte su mensole sono fissate al supporto e alla parete tramite perni metallici e malte in gesso; le sculture sono allestite su piedistalli in legno o marmo (anche colonne di spoglio), in alcuni casi esse sono fissate al supporto, mentre in nessun caso c’è un collegamento solidale tra il supporto e il piano di appoggio poiché siamo in presenza di un edificio sottoposto a tutela.

Le opere che occupano la parte centrale della sala sono concentrate tra la mezzeria e la parte nord per lasciare spazio per eventuali congressi nella parte sud. Attualmente non sono presenti nella sala totem o dispositivi temporanei, mentre si ricorre a pannelli a leggio in metallo a scopo orientativo in prossimità degli ingressi e in alcuni casi anche presso le opere. Le opere principali sono dotate di un pannello descrittivo rettangolare con supporto metallico a piantana, mentre le restanti sono dotate di un cartellino plastificato con lo stesso scopo.

Per proteggere alcune opere da collisioni accidentali e delimitare un’area di rispetto intorno ad esse, sono utilizzati cordoni sorretti da paletti metallici; inoltre le opere esposte lungo

53

54

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

a sinistra Esempio di composizione parietale di opere a destra Esempio di pannello e cartellini descrittivi

pagina a fronte Esempio planimetria che riporta la disposizione dei sistemi mobili presenti nella Sala di Donatello

la parete nord sono delimitate da una ringhiera metallica. Il numero totale delle opere d’arte presenti nella Sala di Donatello è di 84, di cui: 39 sculture tra statue e rilievi in marmo o bronzo, 18 ceramiche intese come opere in terracotta, 19 opere catalogate come arti decorative tra cui mobili e cassoni in legno, oltre a sedie antiche in legno utilizzabili dai visitatori.

La scheda-sala fornisce inoltre indicazioni relative alla presenza e disposizione di sistemi mobili presenti nella sala. L’illuminazione è realizzata attraverso la luce naturale che penetra dalle monofore e bifore del primo e secondo livello, e da faretti a luce calda in corrispondenza delle aperture del secondo livello e dei pilastri centrali. La videosorveglianza è realizzata attraverso due postazioni speculari, posizionate nelle pareti trasversali, costituite da videocamera e sensore. Gli estintori sono collocati presso le aperture esterne della parete est della sala mentre ai quattro angoli sono installate le aperture di emergenza. L’uscita di emergenza è posta in direzione sud-est verso il verone e le scale di collegamento al cortile interno. Oltre alle sedie in legno, sono presenti anche delle sedie di fattura attuale, disposte come le precedenti, in prossimità delle aperture e l’impianto audio è realizzato con l’utilizzo di quattro casse a piantana posizionate presso le aperture della zona nord della sala. Il percorso di visita risulta essere libero e non essendo effettuate indagini osservanti, non si ha certezza sull’affollamento massimo della sala e degli orari di maggior affollamento, infatti è stato riferito dagli agenti di sorveglianza del museo che tali orari sono concentrati nella parte centrale della mattina e del pomeriggio.

Scheda-opera Si è compilata un’iniziale “carta d’identità” dell’opera da cui si apprende che il Marzocco realizzato da Donatello tra il 1418 e il 1420 in pietra arenaria, è inventariato col numero 133 sezione Sculture, presso il Bargello; di tale opera, non appartenente a nessuna collezione specifica, è attualmente disponibile una scheda OA in for-

determinazione della vulnerabilità sismica • chiara mattoni, marco tanganelli

Sedia antica in legno Sedia Distanziatori in corda Distanziatore a ringhiera Attrezzatura del personale Pannello mobile Sistema audio a piantana

ma cartacea (dove sono indicate tali informazioni). L’opera, disposta su un basamento, si trova al centro della sala, come documentato nella planimetria e dalla sezione che ne indicano la posizione. La rappresentazione dell’opera è stata eseguita sulla base di un apposito rilievo fotografico, utilizzando la tecnica del fotoraddrizzamento. La documentazione fotografica dell’opera nel suo allestimento è volta a descriverne il volume nel rispetto dello spazio, oltre a mettere in evidenza i difetti dovuti alle carenze nel loro stato di conservazione. Sia la statua che il basamento sono state descritte nelle loro caratteristiche geometriche, fornendo infor-

55

56

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Rappresentazione della concentrazione delle masse della statua del Marzocco

Prospetto frontale opera

pagina a fronte Dettaglio del collegamento, in malta di gesso, del Marzocco al basamento

Prospetto laterale opera

mazioni circa il tipo di materiale e di superficie di appoggio. Attraverso una rappresentazione semplificata della dislocazione della massa in pianta e in elevazione, eseguita utilizzando la griglia appositamente predisposta, si è potuto individuare la posizione approssimativa del suo baricentro.

Lo stato di conservazione del Marzocco risulta essere buono, pur presentando delle consunzioni in corrispondenza delle zampe e del muso, oltre a una limitata caduta di materiale lapideo presso la criniera anteriore e in nell’estremità della coda. Anche il basamento risulta avere un discreto stato di conservazione, fatta eccezione per alcune consunzioni, macchie e piccole mancanze di materiale.

La scultura non è vincolata in modo solidale al suo basamento, in quanto è fissata ad esso attraverso l’utilizzo di malta di gesso e non prevede l’utilizzo di dispositivi antisismici. Il suo basamento in marmo è un oggetto musealizzato, costituisce anche esso un’opera d’arte e per questo è prevista la compilazione di una sua carta d’identità. Esso fu realizzato da Benedetto da Maiano intorno al 1480 per essere posto a sostegno del leone di piazza della Signoria e successivamente del Marzocco. Inventariato col numero 530 bis presso l’inventario delle Sculture del Museo del Bargello, si ha la sua Scheda OA in forma cartacea presso il museo.

Anche per il supporto sono stati riportati i prospetti, ed una sommaria indicazione (in questo caso pressoché esatta) del baricentro. Il basamento, nonostante sia collegato al Marzocco, non è in alcun modo collegato a sua volta al piano di appoggio; per questo motivo è necessario specificare il coefficiente di attrito tra le due superfici di contatto, che dipende dai rispettivi materiali (il marmo del basamento e il cotto del pavimento) ed è stato assunto variabile tra 0,60 e 0,80.

Infine, nell’ultima sezione della scheda si arriva ad una classificazione dell’opera sulla base della sua tipologia e del tipo di risposta sismica prevista, funzione (Ciampoli, Augusti, 2000) del meccanismo di collasso individuato. La scultura in oggetto (classificata in categoria T3), poggia su una superficie piana (categoria A2) ma non fissata solidalmente ad essa e per questo in caso di sisma si incorrerebbe ad una possibile oscillazione della statua, con conseguente ribaltamento della stessa rispetto al basamento (categoria R4).

58

•

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Tabelle che riportano rispettivamente: la categoria di opera, di supporto e di comportamento in caso di sisma

categoria descrizione

sigla esempi

T1 T2

Piccoli oggetti a base piana Piccoli oggetti privi di base piana

VASE BUST

T3

Statue, sculture e grandi vasi

STAT

T4 T5 T6

Quadri e dipinti Lampadari e oggetti sospesi Altro

QUAD LAMP MISC

gruppo

categoria descrizione A1

Oggetti A2 poggianti su superficie piana A3 A4 Oggetti fissati su un piano o un piedistallo Oggetti appesi o sospesi

B C

t1 t2 t3 t4 t5 t6

Sul pavimento Su un piedistallo

X

All’interno di vetrine Su mensole o dentro bacheche

B

Fissati su un piano o un piedistallo

C1

Appesi a una parete

C2

Sospesi al soffitto

categoria modalità di risposta A

Vasi, piatti, ceramiche, calici Busti, gioielli, corredi Sculture, vasi grandi, lastre in pietra, colonne, cassoni Dipinti su tela e su legno Oggetti appesi al soffitto Ciò che non rientra in T1-T5

meccanismo di danno

sigla

Moto attaccato Scivolamento

Sollecitazioni eccessive Spostamenti eccessivi

R1 R2

Oscillazione

Urti ripetuti

R3

Oscillazione Moto attaccato Oscillazione

Ribaltamento Sollecitazioni eccessive Spostamenti eccessivi

R4 R1 R5/R6

Conclusioni La necessità di disporre di uno strumento che consenta sia la descrizione delle opere d’arte che la definizione della loro vulnerabilità e sicurezza sismica è stato il principale scopo che ha guidato il gruppo di ricerca in questi mesi. Il carattere interdisciplinare del gruppo ha consentito di affrontare i molteplici aspetti legati alla lettura dell’opera integrata al suo contesto espositivo, individuando tutti i parametri utili a comprenderne la valenza e a determinarne la sicurezza. Il risultato di questo lavoro, presentato in modo sintetico, è una scheda articolata e completa, che — partendo dall’edificio — giunge alla singola opera esposta. In questo percorso di catalogazione e raccolta di informazioni, gli apporti delle varie discipline si sono coniugati per predisporre uno strumento che non

determinazione della vulnerabilità sismica • chiara mattoni, marco tanganelli

è volto solamente alla determinazione della vulnerabilità-sicurezza sismica dell’oggetto, ma fornisce una lettura dello stato musealizzato dei luoghi, valutando la qualità dell’allestimento sia sul piano espositivo che sismico. La scheda si propone inoltre di diventare uno standard di archiviazione digitale di tutte le informazioni legate alla conoscenza dell’edificio e delle opere, in modo da consentirne una conservazione ottimale, e da costituire uno strumento ausiliario per la valutazione dei necessari interventi di manutenzione o di miglioramento-adeguamento, per ottemperare alle specifiche prestazionali disposte dalle normative di riferimento. La scheda qui presentata, una volta terminata la fase sperimentale, sarà sviluppata mediante applicazioni automatiche appositamente predisposte (app compatibili con i principali dispositivi di telefonia mobile) così da divenire uno strumento agevolmente applicabile a tutto il nostro patrimonio culturale. L’esempio riportato mostra quali informazioni sono necessarie per la compilazione della scheda “SALA” e per la scheda “OPERA D’ARTE”, e consente di individuare i settori disciplinari che hanno collaborato per la sua elaborazione, e le diverse competenze che vi sono confluite. Da sottolineare che la redazione delle schede è stata appositamente predisposta per un’agevole compilazione anche da parte di personale non prettamente formato, purché dotato di familiarità con il lessico dei Beni Artistici.

Ringraziamenti Il presente lavoro è il risultato della collaborazione all’interno del gruppo di ricerca del Progetto RESIMUS, la responsabile Stefania Viti e i vari collaboratori, in particolare Tommaso Rotunno e Giada Cerri hanno collaborato alla stesura della scheda.

Bibliografia Agbabian M.S., William S. Ginell, Masri S.F., Nigbor R.L. (1991). Evaluation of earthquake damage mitigation methods for museum objects, Studies in Conservation 36 (2): 111-120.

Ciampoli M., Augusti G. (2000). Vulnerabilità sismica degli oggetti esibiti nei Musei: Interventi per la sua riduzione, in Liberatore D. (ed.), Vulnerabilità dei beni archeologici e degli oggetti esibiti nei musei, CNR — Gruppo Nazionale per la difesa dai terremoti, Roma.

ENEA (2001). MUSEUM, Applicativo contenuto in “Linee guida per la salvaguardia dei Beni Culturali dai rischi Naturali”, Fascicolo III, Linee guida per la protezione dei beni culturali dal rischio sismico. <http://www.afs.enea.it/protprev/www/lineeguida3/fascicolo3_homepage.htm>.

59

60

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Liberatore D., Spera G., Claps A., Larotonda A. (2000). Tipologie dei Beni archeologici, in Liberatore D. (ed.), Vulnerabilità dei beni archeologici e degli oggetti esibiti nei musei, CNR — Gruppo Nazionale per la difesa dai terremoti, Roma.

Linee Guida BBCC 2010 (2011). Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti del 14 gennaio 2008, Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 9 febbraio 2011, G.U. n. 47 del 26/02/2011 suppl. ord. n. 54.

Nigbor R.L. (1989). Analytical/experimental evaluation of seismic mitigation measures for art objects, Ph.D. thesie in Civil Engineering, University of Southern California.

Parisi F., Augenti N. (2013). Earthquake damages to cultural heritage constructions and simplified assessment of artworks, Engineering Failure Analysis, 34: 735-760, doi.org/10.1016/j. engfailanal.2013.01.005.

Podany J. (1987). Advances in the reassembly of large stone sculpture at the J. Paul Getty Museum, in Recent Advances in the Conservation and Analysis of Artifacts, Institute of Archaeology, London: 375-381.

determinazione della vulnerabilitĂ sismica â&#x20AC;˘ chiara mattoni, marco tanganelli

La Fontana di Giunone di Bartolomeo Ammannati

61

62

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali â&#x20AC;˘ stefania viti

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale Giorgio Verdiani

•

Statua della Fontana di Sala Grande foto di Giorgio Verdiani

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze

Qualunque indagine conoscitiva sul Patrimonio costruito e artistico necessita di una base certa, uno stato dell’arte e delle conoscenze aggiornato e condivisibile, ben strutturato, ma anche versatile ed editabile, che permetta in maniera agevole di indirizzare questa base ai nuovi utilizzi. Gli strumenti del rilievo digitale e l’elaborazione dei prodotti descrittivi della forma e dell’aspetto geometrico delle statue del Bargello hanno, nel caso del progetto RESIMUS costituito un perfetto caso di buone pratiche nel definire una sostenibilità delle operazioni, beneficiando del riutilizzo dei materiali digitali precedentemente prodotti e integrando un processo tra reale e virtuale che sembra quanto mai pertinente per molte delle opere esposte nel Museo del Bargello.

Introduzione L’operazione del misurare è da sempre un atto fondamentale per l’indagine, si opera su un’architettura o uno specifico Bene Culturale di cui in primis si vogliono conoscere le caratteristiche geometriche e materiche. Si tratta di un metodo di ricerca che pone l’operatore a contatto con l’oggetto di studio, che necessita di una comprensione delle forme, prima percettiva, poi accurata e finalizzata alla pianificazione delle successive operazioni di intervento. Nel 2010, all’inizio del processo di definizione del nuovo assetto della “Fontana di Sala Grande” al Museo del Bargello, il processo di rilevamento di questo insieme di opere di Bartolomeo Ammannati è stato l’occasione per creare un modello digitale tridimensionale caratterizzato da un livello di dettaglio commisurato alle esigenze di indagine e investigazione di quella specifica operazione, in grado allora, di costituire la base essenziale di un’impegnativa operazione di ricostruzione, ma che nel tempo si è rivelato, come già al tempo auspicato, un valido patrimonio documentativo di pronto reimpiego per successive esperienze e studi.

Infatti, già da principio, con l’intervento sullo scompaginato gruppo statuario della Fontana, si richiedeva la realizzazione di un insieme di elaborati capaci di svelare anche nuovi indizi, che fosse integrabile con studi precedenti e rispondesse, in modo realistico, alle necessità operative e di verifica sui risultati relativi alle ipotesi di riposizionamento e ricostruzione. L’e-

64

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Il gruppo delle statue della Fontana di Sala Grande prima del loro riallestimento del 2011 foto di Giorgio Verdiani

laborazione dei dati acquisiti durante quelle campagne di rilevamento era stata condotta seguendo tre differenti linee operative: la realizzazione di un modello tridimensionale digitale composto da superfici poligonali derivato dal rilievo con laser scanner, adatto a rappresentare il gruppo statuario con sufficiente realismo e a fornire dati e informazioni metriche in merito alla posizione e alla forma di ogni elemento; la realizzazione di una serie di elaborati bidimensionali finalizzati alla lettura e alla comunicazione degli aspetti museografici relativi al nuovo allestimento; la realizzazione di modelli tridimensionali digitali adatti alla realizzazione, mediante sistemi di stampa 3D, di un modello in scala in grado di fornire una verifica finale in merito alle ipotesi di ricostruzione prima che questa si concretasse con l’effettivo intervento sull’intero gruppo statuario.

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

Le condizioni operative nel 2010 Quando, nel 2010, venne ipotizzata la possibilità di dare una ricomposizione più fedele al progetto originario della Fontana, Il gruppo statuario della fontana si trovava disposto lungo uno dei lati del chiostro del Bargello. I singoli elementi, distanziati tra loro, non permettevano una immediata lettura del complesso. Tuttavia le figure godevano di una buona condizione di visibilità e, per quanto concerneva la possibilità di una ispezione e rilievo avevano una buona raggiungibilità di tutte le parti frontali e laterali. I dorsi delle statue, al contrario, essendo addossati alla parete risultavano non facilmente rilevabili. Le scelte operative prevedevano la produzione di un modello digitale di studio, comprensivo sia di tutte le statue componenti la Fontana che della campata in cui il gruppo principale, con la Cerere e le due allegorie dei fiumi Arno ed Arbia già si trovava, luogo entro cui si sarebbero tutte spostate, ma con una movimentazione unica, attuata solo al momento della riconfigurazione finale. Il Rilievo doveva quindi essere basato su un dato dettagliato, ma che si potesse raccogliere in tempi brevi, senza impegnare l’area del museo per un lungo periodo, in base a queste condizioni la fase di acquisizione dei dati venne condotta in due sessioni distinte. La prima campagna dedicata al rilievo delle statue è stata eseguita con l’impiego di una strumentazione laser scanner a variazione di fase in grado di acquisire dati utili fino ad una distanza elevata dalla posizione dello strumento, secondo un campo panoramico e capace di offrire un’accuratezza per ogni punto misurato sufficiente per la rappresentazione in scala ridotta del complesso statuario (una unità Cam/3 Faro Photon 80, nominalmente capace di offrire una accuratezza di 2mm per ogni punto rilevato a dieci metri di distanza su materiali normalmente riflettenti). Sulla base della “mappa” delle parti risultate irraggiungibili o documentate con dettaglio non soddisfacente, venne quindi pianificata una seconda campagna di rilievo laser scanner, attuata con uno strumento ad alta precisione, di ingombro minore e capace di raggiungere, in virtù delle sue dimensioni molto contenute, le parti più difficoltose di ogni statua (in questa seconda fase venne impiegata una unità NextEngine a proiezione di pattern e triangolazione, capace di una accuratezza ben inferiore al millimetro, ma con un raggio operativo limitato a poche decine di centimetri in condizioni di penombra/oscurità). Una terza ed ultima campagna di rilievo venne quindi programmata, ancora una volta utilizzando questa seconda unità, dopo lo spostamento delle statue, in modo da poter documentare tutti gli elementi rimasti fino a quel momento nascosti. Se le statue fossero state da subito portate al centro della campata tutte le operazioni si sarebbero probabilmente svolte in maniera differente e con unica strumentazione, oggi a quasi dieci anni di distanza, si sarebbe probabilmente preferito un intervento combinato tra laser scanner 3D e fotogrammetria, ma all’epoca del-

65

66

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

le operazioni, il concretarsi della trasformazione finale del gruppo era ancora in corso di definizione e le operazioni condotte in maniera concorde alle molteplici necessità di un museo attivo e vitale permisero non solo di conseguire il risultato finale, ma anche di crearne un percorso certo via via che questo andava a svilupparsi. pagina a fronte Operazioni di rilievo laser scanner 3D del gruppo statuario 2011 foto di Giorgio Verdiani

Dal reale al virtuale: le operazioni di rilievo digitale La prima campagna di rilievo digitale laser scanner aveva come scopo principale la creazione di un modello digitale tridimensionale il più completo possibile da realizzare nel minor tempo possibile di acquisizione dei dati. Per questa ragione si è scelto di utilizzare uno scanner laser Cam2 Faro Photon 80 con tecnologia a variazione di fase. Una volta impostate le caratteristiche del campionamento in maniera adeguata al livello di dettaglio del gruppo statuario, il tempo necessario per una scansione è risultato di circa dieci minuti. Le caratteristiche di questo strumento permettono un campo di acquisizione pari ad un angolo orizzontale di 360° e ad un angolo verticale di 320°; questo ha permesso di acquisire i dati metrici non solo delle statue, ma anche — automaticamente — del contesto in cui queste sono posizionate. In questo modo le misure utili per le fasi di allestimento sono state immediatamente acquisite senza la necessità di una ulteriore campagna di misurazioni. Il rilievo è stato condotto con l’ausilio di riferimenti fissi (mire di tipo piano e di tipo sferico) temporaneamente posizionate lungo le campate del chiostro del Bargello al fine di costituire un solido sistema di riferimento per la successiva operazione di allineamento delle scansioni necessaria ad ottenere un unico modello digitale.

Durante la fase di elaborazione dei dati è apparso evidente che in alcune parti delle statue, le caratteristiche superficiali del marmo avevano sensibilmente alterato la qualità della lettura metrica operata dallo scanner, inducendo così un livello di rumore significativamente alto. Il primo allineamento delle scansioni ha permesso di individuare tutte le aree soggette al fenomeno del rumore e tutte quelle prive di informazioni (lacune) a causa delle occlusioni prodotte dalla vicinanza al muro di fondo del chiostro o ai sottosquadri propri delle figure. Per tutte le parti di maggior importanza ai fini della ricerca è stata quindi programmata un’ulteriore campagna di rilievo, operata nelle successive fasi.

Le successive campagne di rilievo, condotte con l’ausilio di strumentazione laser scanner a triangolazione (sistema MLT, Multi-Lines Triangulation), hanno avuto come oggetto le tre figure principali che compongono la fascia inferiore del gruppo scultoreo.

L’intervento si è reso necessario al fine di colmare le lacune presenti nel modello digitale tridimensionale in seguito alla prima campagna di rilevamento. Le dimensioni ridotte e l’alta manovrabilità della strumentazione utilizzata hanno permesso di acquisire per

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

ogni statua le informazioni relative alle parti sommitali e a quelle a ridosso del muro del chiostro. La superficie superiore della testa e del drappo di Cerere, originariamente a contatto con un ulteriore elemento marmoreo — oggi purtroppo andato disperso — è stato oggetto di una indagine approfondita da parte del team di lavoro. Per ogni scansione il campionamento, eseguito con un livello di accuratezza pari a circa 0,5 millimetri, ha prodotto una “nuvola di punti strutturata” (matrice di punti) rappresentata attraverso una superficie poligonale a facce triangolari in grado di descrivere le caratteristiche formali delle statue fino ai più piccoli elementi di dettaglio decorativo. In questa ottica si è ritenuto utile estendere il rilievo anche a quelle parti del gruppo scultoreo caratterizzate da una abbondante ricchezza decorativa come i volti delle figure e le ghirlande floreali.

La ricomposizione del dato e il trattamento di modellazione I dati prodotti con le campagne di rilievo erano, come si è detto, di natura diversa: da un lato era stato realizzato un modello digitale costituito da una nuvola di punti ottenuta con apparecchiatura laser scanner a variazione di fase, e dall’altro un modello digitale costituito da una rete di poligoni ottenuto mediante triangolazione. Il dettaglio geometrico fornito da queste due tecnologie risultava molto diverso; ed è stato necessario adottare un sistema in grado di integrare i differenti dati in accordo al duplice obiettivo di fornire da un lato una documentazione accurata delle opere, rispettandone il valore artistico, ma al tempo stesso avendo in evidenza ogni spunto possibile che potesse aiutare e supportare il processo di ricostruzione. La procedura adottata per conseguire tale finalità si basa su di una serie di passaggi consequenziali che vengono realizzati in programmi informatici differenti, ciascuno dei quali pro-

67

•

Ricomposizione in computer grafica 3D del complesso delle statue della Fontana prima ipotesi operativa, febbraio 2011 (G. Verdiani, F. Fantini, S. Di Tondo, M. Pucci)

viene da campi applicativi anche molto distanti: dal reverse modeling ai modellatori geometrici per il design e l’entertainment. I passaggi necessari alla generazione dei modelli numerici delle statue sono stati costantemente monitorati, affinché la semplificazione geometrica apportata ai modelli informatici tridimensionali non superasse l’accuratezza garantita dalle strumentazioni laser scanner. Su questo, in fase di restituzione ha giocato un ruolo molto avverso una particolare risposta del materiale marmoreo delle statue, che si è rivelato piuttosto difficile nella risposta del segnale dello scanner a variazione di fase.

Infatti, probabilmente per dispersione sotto superficiale del segnale laser, il livello di “rumore” presente nella nuvola di punti in varie parti delle statue è risultato maggiore rispetto a quello atteso. Questa condizione ha richiesto un attento trattamento e una particolare cura nelle operazioni di editazione delle superfici, filtrando ed elaborando in maniera opportuna i modelli poligonali, e riportando infine la superficie risultante come giusto

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

compromesso tra l’aspetto effettivo e il margine di errore strumentale. Così facendo si è garantito che l’estrazione delle curve caratteristiche e delle sezioni utili alla progettazione del riassemblaggio dei vari soggetti, fosse controllato sotto il profilo dell’accuratezza del risultato.

Già in queste fasi i modelli virtuali prodotti vennero concepiti affinché il loro impiego fosse possibile in un’ampia gamma di programmi informatici e in maniera appropriata per ridurne il rischio di rapida obsolescenza (semplicemente archiviandone versioni di esportazione in formati di facile scambio): in questo modo già al tempo delle operazioni di restituzione è stato possibile passare quanto era in fase di realizzazione dagli applicativi di progettazione assistita, a quelli dedicati al processo di prototipazione (stampa 3D, stereolitografia), mentre ad otto anni di distanza è stato immediato ed agevole riprendere quegli stessi modelli ed utilizzarli per ulteriori studi nel progetto RESIMUS. Dal virtuale al virtuale: la modellazione delle parti mancanti Una volta ottimizzati i singoli modelli numerici di ogni elemento del gruppo statuario (integrazione lacune, correzione di errori topologici della maglia di triangoli, eliminazione elementi non pertinenti, ecc.) si è passati ad una fase di valutazione dell’ingombro complessivo del gruppo che si intendeva ricomporre grazie ad un nuovo arco in grado di ristabilire l’unità narrativa della composizione originaria. A tale scopo, gli spigoli degli estradossi dei monconi di arco ancora presenti nelle statue che rappresentano i fiumi Arno e Arbia sono stati impiegati come elementi guida a cui raccordarsi nel progettare nel dettaglio le curvature da conferire all’arco. La definizione dell’arco ha richiesto un attento studio delle geometrie presenti nelle statue e un’accurata analisi di molteplici indizi da queste provenienti. Il confronto continuo con gli studiosi e gli storici del gruppo di ricerca al lavoro sul progetto ha permesso una continua verifica dei risultati raggiunti, indirizzandoli e validandoli. Da principio il processo di ricostruzione è stato attuato per via bidimensionale, con una procedura di definizione sia intuitiva che effettuata anche “per esclusione” dove l’arco perduto è stato ipotizzato sia con curvatura circolare che con curvatura ellittica. Il modello è stato quindi indagato anche applicando procedure di regressione matematica, estraendo serie di coordinate da punti estratti lungo i bordi delle rimanenze dell’arco presenti nel rilievo digitale, un processo complesso, che ha portato all’esclusione di possibili forme non circolari per la parte mancante. Via via che la ricostruzione virtuale procedeva i modelli digitali si sono fatti sempre più completi e al consolidarsi delle ipotesi, le versioni tridimensionali di verifica si sono fatte sempre più articolate. L’ultima versione decisa come certa e atta a costituire la base per la realizzazione delle ricostruzioni presenta un arco a tre centri, sviluppato secondo una superficie conica, con vertice posto alle spalle del gruppo statuario. La superficie rigata che costituisce l’estra-

69

70

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Il modello in stampa 3D prima della ricomposizione effettiva della Fontana.

In Studio con G. Pirazzoli e al Bargello con B. Paolozzi Strozzi, 2011 (foto di Giorgio Verdiani)

dosso di quest’ultimo, doveva rispondere a numerosi requisiti, fra cui: la continua di tangenza e curvatura rispetto ai monconi sopra citati, doveva essere generata a partire da archi di cerchio (e non rami di ellisse), lo spessore dell’arco doveva variare (dato che le basi di appoggio fornite dalle statue sono differenti), l’arco complessivamente non poteva essere simmetrico, poiché gli appoggi forniti dalle due statue giacciono a quote diverse e presentano, come se ciò non bastasse, giaciture diverse e spezzate. L’operazione eseguita a questo punto, un accurato lavoro di allineamento e riassemblaggio, una vera e propria “anastilosi” digitale delle forme geometriche, ha beneficiato dell’estrema flessibilità fornita dai modellatori geometrici, ma ha anche richiesto un notevole e sapiente lavoro di controllo e verifica, che ha preferito evitare o comunque limitare le operazioni automatiche di raccordo fra curve e superfici, optando a favore della costruzione di curve policentriche proiettate sul piano di giacitura della testa dell’arco. Questo, nella sua versione definitiva, si presenta inclinato di 85,4019° esadecimali rispetto al piano orizzontale, risulta compatibile sia con una ricca logica progettuale e simbolica e al tempo stesso risolve esigenze pratiche di composizione delle singole statue. A completamento delle operazioni di ricostruzione, una versione nuovamente bidimensionale del modello dell’arco, una

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

rappresentazione frontale ed una laterale, è stata quindi sovrapposta e confrontata con il disegno precedentemente ricostruito dal prof. Detlef Heikamp, un elaborato significativo, ma che nelle fasi di ricostruzione era stato volutamente lasciato in disparte, considerandolo un elemento necessario per comprovare il risultato, ma che non si voleva come presenza troppo influente nei passaggi di nuova modellazione. A modello completato, ripreso questo elaborato fondamentale, il risultato è apparso subito come significativamente coincidente sia nella curvatura frontale che caratterizzato dalla stessa inclinazione di circa cinque gradi, le maggiori differenze sono apparse quelle legate al dimensionamento e proporzionamento delle parti statuarie, specie per la statua di Giunone, più difficile e complessa alla rappresentazione tradizionale, mentre la logica compositiva e la soluzione geometrica a cui il metodo digitale è pergiunto è risultata assolutamente congruente e compatibile.

Dal virtuale al reale: la ricomposizione della Fontana di Sala Grande Una volta trovata una forma soddisfacente dell’arco, dopo che questa aveva avuto il riscontro da parte del coordinamento scientifico del progetto, si è passati ad una fase di preparazione dei modelli delle singole statue, dell’arco e di un set di nuovi basamenti, non ancora una pro-

71

72

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

gettazione architettonica, ma un semplice studio dei volumi, fatto al fine di realizzare mediante stampa 3D una modello fisico che illustrasse il progetto di riassemblaggio. Questo, a tutti gli effetti, avrebbe poi costituito anche una prima verifica “costruita” dell’insieme. La tecnologia di stampa 3D adottata, di tipo additivo, ha permesso la creazione di un modello fisico attraverso la sedimentazione progressiva di strati compatti di polveri successivamente solidificate mediante il passaggio di un raggio laser che ricalca le sezioni orizzontali del modello digitale. Il modello complessivo, realizzato in un materiale sintetico bianco composto prevalentemente da nylon e vetro, è stato sviluppato esattamente nelle stesse parti proprie del gruppo statuario, ottenendo una versione in scala 1:10 di tutta la fontana e permettendo un riscontro visivo e materico di quanto ottenuto sicuramente più efficace di qualunque immagine di rendering bidimensionale. La materializzazione fisica, sul tavolo di lavoro, di questo modello in scala è stata indubbiamente un momento determinante per tutto il gruppo al lavoro sul progetto. È stato il primo concretizzarsi della consapevolezza che quanto ideato “si poteva fare” e che quando visto fino a quel punto per disegni e modelli virtuali poteva passare ad una nuova fase operativa. Le fasi successive hanno quindi visto il modello digitale dell’arco essere ulteriormente trattato ed approntato in versioni specifiche per poter essere utilizzato per la realizzazione dell’elemento di ricostruzione in scala reale e per l’analisi all’interno di software di analisi strutturale per definire con certezza il comportamento statico della nuova struttura. pagina a fronte Operazioni di semplificazione delle superfici poligonali per la preparazione dei modelli per analisi strutturale progetto RESIMUS 2017-2018

Dal reale al virtuale: i modelli entrano nelle simulazioni del progetto RESIMUS L’articolato processo di elaborazione attuato per il riallestimento della Fontana di Sala Grande ha reso possibile, attraverso di modelli per questa realizzati, un proseguo nel progetto RESIMUS, con un agevole riuso di quelle stesse superfici poligonali al fine dello studio di vulnerabilità sismica del complesso statuario. Le statue oggi hanno ripreso una posizione che di fatto replica le condizioni precedenti al 2011, con le statue originali di Cerere, Arbia, Arno, Prudenza e Fiorenze, significativamente a ridosso della parete, in condizioni di non agevole rilievo per le parti tergali di tutto il gruppo. L’esistenza dei rilievi e la loro piena compatibilità con le esigenze di studio e simulazione ha permesso di compiere un’operazione altamente sostenibile, beneficiando a pieno di quanto fatto nel 2010, riutilizzando ed ottimizzando quegli stessi modelli, senza la necessità di un nuovo rilievo, oneroso e di fatto non latore di significative novità circa la morfologia di queste statue. I modelli già esistenti sono stati significativamente elaborati, dovendo essere convertiti in modelli molto semplificati e idonei ad entrare nel processo di simulazione

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

strutturale. Il buon livello di dettaglio di partenza ha comunque permesso di attuare alcune valutazioni circa le strategie di ottimizzazione e di tentare un insieme di strade ben articolate prima di definire un unico processo di significativa riduzione. Grazie all’operazione di esportazione in formati di scambio universali e aperti (e quindi utilizzabili da una miriade di applicativi) come il formato OBJ (Wavefront Technologies Object) fatta già nel 2011 per permettere un più agevole “futuro” al dato raccolto, le operazioni di ripristino e riuso dei dati sono state quanto mai agevoli e rapide. Le successive operazioni sono state quindi attuate in versioni attuali di software di elaborazione ed editing delle mesh poligonali. I modelli così ottenuti hanno proseguito il proprio iter all’interno dei software di simulazione per il calcolo strutturale.

Un risultato multidisciplinare La ricostruzione della Fontana di Sala Grande di Bartolomeo Ammannati è stata e prosegue ad essere, più di ogni altra cosa un’operazione di ricerca e di confronto che ha visto coinvolti studiosi e ricercatori operanti in settori diversi: ciascuno di essi, pur affrontando il problema dal punto di vista del proprio ambito scientifico-tecnico, ha apportato a questa collaborazione un tassello indispensabile al conseguimento del risultato complessivo, oggi visibile a tutti. Occorre tuttavia ricordare che proprio per la sua natura interdisciplinare, il gruppo di lavoro ha potuto individuare e suddividere in categorie i numerosi problemi che la ricostruzione comportava. Ogni volta che emergevano risultati rilevanti per tale ricostruzione, si sono

73

74

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

effettuate revisioni di gruppo in cui gli storici dell’arte, i conservatori e gli architetti, hanno affinato poco a poco il risultato che oggi è presente presso il Museo del Bargello. Pur nella sua forma apparentemente elementare, questo arco racchiude in sé la storia di una esperienza di collaborazione che è stata ricca ed efficace, proprio perché incentrata alla restituzione del significato originale dell’opera di Ammannati. Le successive operazioni del progetto RESIMUS, hanno quindi creato una particolare chiusura di un percorso, in cui nel 2010 si è lavorato per ricreare il passato di un’opera d’arte che risultava non pienamente conosciuta, garantendole quindi un presente vitale e di efficace comunicazione della sua vicenda realizzativa; nel 2018, con le operazioni condotte nel progetto RESIMUS si è iniziato un percorso orientato a garantire a quest’opera un miglior futuro, anche a fronte di possibili eventi disastrosi e il tutto in una articolazione di trattamento accurato del dato digitale che ha permesso di volta in volta di perfezionare lo stato delle conoscenze di questo capolavoro.

La ricostruzione della Fontana di Sala Grande, le operazioni 2010-2011 Le operazioni di ricostruzione e il nuovo allestimento sono state realizzate in occasione del quinto centenario della nascita di Bartolomeo Ammannati, celebrato con la mostra “L’acqua, la pietra, il fuoco — Bartolomeo Ammannati Scultore” curata da B. Paolozzi Strozzi, D. Zikos. Comitato Scientifico: B. Paolozzi Strozzi, A. Belluzzi, I. Ciseri, D. Zikos, E. Ferretti, G. Pirazzoli, G. Verdiani, D. Heikamp. Progetto della mostra a cura di G. Pirazzoli con G. Cerri/CrossingLab, E. Medri. Curatrice delle operazioni: M. C. Valenti. Coordinamento dei rilievi: G. Verdiani. Gruppo operativo per il trattamento del dato digitale: G. Verdiani, F. Fantini, S. Di Tondo; Unità per la prima campagna di rilievo: G. Verdiani, Alessandro Peruzzi, G. Corsaro, N. Caccetta, G. Guccini. Unità per la seconda e terza campagna di rilievo: G. Verdiani, S. Di Tondo, G. Corsaro. La prima campagna di rilievo è stata condotta in collaborazione con Area3D s.r.l. Livorno (www.area3d.com). Elaborazione del dato digitale, modellazione, rendering, studio delle forme a cura di G. Verdiani, F. Fantini, S. Di Tondo, M. Pucci. Stampa 3D a cura di PMD Promo Design Calenzano (www.consorziopromodesign.it) sviluppo e preparazione modello stampa 3D: F. Fantini, processo di stampa e ottimizzazione modello a cura di F. Susca. Analisi strutturale e calcolo della struttura del nuovo arco a cura di G. Aliboni, G. Tempesta. Movimentazione statue operata da Arterìa s.r.l. (www.arteria.it). La copia a dimensione reale della statua di Giunone è stata realizzata a cura dello Studio Techne, Firenze.

laser scanner 3d e modelli geometrici: dal reale al virtuale, al reale • giorgio verdiani

Bibliografia Acidini Luchinat C. (1995). Bartolomeo Ammannati Artefice di Fontane, in Del Turco N., Salvi F. (eds.), Bartolomeo Ammannati. Scultore e Architetto. Atti Del Convegno, Alinea, Firenze: 1511–1592.

Acidini C. (2011). La Fontana di Giunone o di Sala Grande, in Acidini C., Pirazzoli G. (eds.) Ammannati e Vasari per la città dei Medici, Pagliai, Firenze.

Belluzzi A. (2011). Scultura e architettura nell’opera di Ammannati, in Paolozzi Strozzi B., Zikos D. (eds.) L’acqua, la pietra, il fuoco. B. Ammannati Scultore, Giunti, Firenze.

Heikamp D. (1978). Bartolomeo Ammannati’s Marble Fountain for the Sala Grande of the Palazzo Vecchio in Florence, in MacDougall E., Miller N. (eds.), Fons Sapientiae: Renaissance Garden Fountains. Dumbarton Oaks, Trustees for Harvard University, Washington (Dumbarton Oaks colloquium on the history of landscape architecture, 5).

Kiene M. (1995). Bartolomeo Ammannati, Electa, Milano.

Pirazzoli G., Verdiani G., Cerri G. (2011). Di GioRGio / MiA, con una postilla sulla Fontana di Sala Grande, in Acidini C., Pirazzoli G. (eds.), Ammannati e Vasari per la città dei Medici, Pagliai, Firenze.

Pirazzoli G., Verdiani G. (2013). Bringing back the “Fontana di Sala Grande” to its original setup according to Bartolomeo Ammannati’s project, in Electronic Imaging & the Visual Arts: EVA 2013 Florence, Firenze, 15-16 Maggio 2013, FUP Firenze University Press, 1: 116-121.

Verdiani G., Pirazzoli G., Cerri G. (2012). The Reconstruction of the “Fontana di Sala Grande”and some hypothesis about its original layout, in 18th International Conference on Virtual Systems and Multimedia (VSMM), VSMM 2012 Virtual Systems in the Information Society, Milano, Italia, 2-5 Settembre 2012, IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1: 384-390.

Verdiani G., Fantini F., Di Tondo S. (2011). Il rilievo 3D della Fontana di Sala Grande, in B. Paolozzi Strozzi, D. Zykos (eds.), L’acqua, la pietra, il fuoco, Bartolomeo Ammannati scultore: 470474.

Verdiani G., Fantini F. (2012). The Geometry behind the “Fontana di Sala Grande” a Case Study of Reverse Modeling, in Progress in Cultural Heritage Preservation 4th International Conference, EuroMed 2012, Limassol, Cyprus, Ottobre 29 - Novembre 3, 2012, Springer Science+Business Media, 1: 469-476.

75

la risposta sismica della statua di cerere Barbara Pintucchi

•

Componente verticale dello sforzo

Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università degli Studi di Firenze

Tommaso Rotunno

Dipartimento di Architettura Università degli Studi di Firenze

Introduzione Le opere d’arte costituiscono un patrimonio di inestimabile valore e contribuiscono a definire l’identità di un popolo; pur tuttavia, non sempre sono custodite con l’adeguata cura soprattutto per quanto riguarda la loro salvaguardia nei confronti di possibili eventi sismici (Parisi, Augenti, 2013; Spyrakos et al., 2008, 2017). Infatti, gli ingenti e spesso rovinosi danneggiamenti subiti durante recenti terremoti hanno mostrato la grande vulnerabilità di questo prezioso patrimonio culturale, evidenziandone l’importanza della prevenzione (Agbadian et al., 1988; Lowry et al., 2007).

Lo studio del rischio sismico di un manufatto artistico deve necessariamente essere condotto attraverso una corretta analisi. Particolare cura deve essere dedicata alla scelta del modello e del metodo di analisi da utilizzare, che non può prescindere da una preliminare individuazione della tipologia del manufatto artistico e da una valutazione qualitativa del suo comportamento meccanico. Facendo riferimento alla classificazione proposta da Ciampoli et al.

(Ciampoli, Augusti, 2000), il problema della valutazione della vulnerabilità sismica assume particolare rilevanza per gli oggetti classificati come categoria T3, ovvero tutte le opere snelle con grande massa, come le sculture, le statue o i grandi vasi, collocati quasi sempre direttamente a terra o su piedistallo (Wittich et al., 2016; Pascale, Lolli, 2015).

Per tutti i manufatti artistici di questa categoria, il comportamento meccanico risulta influenzato dalle condizioni di vincolo. Il manufatto, infatti, può essere ancorato a terra (o su basamento) attraverso un vincolo bilatero, oppure posizionato senza ancoraggio, stabilendo così una condizione di semplice vincolo unilatero. Queste due differenti condizioni di vincolo determinano un diverso comportamento meccanico del manufatto soggetto all’azione sismica, con immediate ricadute sulla scelta del modello e metodo di analisi. Nel primo caso, l’azione sismica viene trasferita direttamente al manufatto, generando stati tensionali interni che potrebbero danneggiarlo; pertanto, le caratteristiche meccaniche del materiale del manufatto assumono un’importanza essenziale. Nel secondo caso, quello del vincolo unilatero, l’azione sismica genera prevalentemente spostamenti e rotazioni relative, in corrispon-

•

Classificazione degli oggetti d’arte in base alla tipologia

categoria

descrizione dell’oggetto

T1 T2 T3 T4 T5 T6

piccoli oggetti a base piana piccoli oggetti privi di una base piana statue, sculture in genere e grandi vasi quadri e dipinti in genere lampadari ed oggetti sospesi altri

COLLEGAMENTO AL SUOLO/BASAMENTO

Appoggiato vincolo unilatero

Senza attrito

Scivolamento

Ancorato vincolo bilatero

Con attrito

Danneggiamenti o rottura del manufatto

Rocking Moto oscillatorio Ribaltamento

•

a sinistra Comportamento meccanico qualitativo di manufatti T3 a destra Modellazioni per manufatti T3

pagina a fronte La Cerere della Fontana di Giunone di Bartolomeo Ammannati

Appoggiato vincolo unilatero

Senza attrito

Modellazione FEM con superfici di contatto

Ancorato vincolo bilatero

Con attrito

Modellazione FEM con materiale non lineare

Modellazione FEM con superfici di contatto Blocchi rigidi

denza della zona di contatto tra il manufatto e la superfici di appoggio (terra o piedistallo), generando, rispettivamente, scivolamento e moto oscillatorio o ribaltamento; pertanto, saranno le caratteristiche meccaniche della superficie di contatto ad assumere una maggiore rilevanza rispetto a quelle del materiale.

Queste valutazioni preliminari suggeriscono di utilizzare per manufatti di tipo T3, con appoggio senza ancoraggio, una modellazione agli elementi finiti con superficie di contatto, o alternativamente una modellazione a blocchi rigidi, nel caso di un elevato coefficiente d’attrito tra le superfici del manufatto e basamento. Per manufatti ancorati, invece, è indispensabile una modellazione agli elementi finiti e una descrizione appropriata del comportamento del materiale.

Entrambe le modellazioni possono essere utilizzate per eseguire analisi dinamiche al passo. Il modello a blocchi rigidi, nato negli anni ’60 e ancora ampiamente utilizzato co-

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi

me dimostrano le numerose pubblicazioni scientifiche sull’argomento (Housner, 1963; Monaco et al., 2014; Kounadis, 2015; Bakhtiary, Gardoni, 2016; Ther, Kollàr, 2018; Dimitrakopoulos, Dejong, 2012), è un approccio di analisi semplificato, in grado solo di descrivere il moto dell’oggetto. Il metodo agli elementi finiti consente di analizzare (oltre al moto dell’oggetto) anche lo stato tensionale. L’utilizzo del metodo agli elementi finiti per lo studio dei manufatti artistici è un conquista recente, resa possibile dalla sempre più diffusa applicazione del rilievo digitale (laser scanner 3D) e dalla crescente disponibilità di risorse computazionali dei PC (Borri, Grazini, 2006; Berto et al., 2012; Pintucchi et al., 2018).

Si riportano di seguito i risultati delle analisi condotte su Cerere, studiata attraverso un modello agli elementi finiti, prima con superficie di contatto, poi con materiale non lineare, assumendo le due situazioni limite di vincolo della statua al basamento, di semplice appoggio e di ancoraggio perfetto.

La statua di Cerere: caratteristiche e modellazioni Cerere è la figura centrale della composizione della Fontana di Giunone, recentemente riassemblata ed esposta nel cortile del Museo del Bargello (Pirazzoli, 2011).

Caratteristiche La statua, alta circa 231 cm con una impronta di base di circa 56x63 cm, è realizzata in marmo di Carrara, che ad un’ispezione visiva non mostra imperfezioni del marmo o particolari deterioramenti dovuti al trascorrere del tempo.

79

80

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Caratteristiche meccaniche dei materiali

Densità ρ [kg/m3] Modulo Elastico E [MPa] coefficiente di Poisson ν resistenza a compressione σo [MPa] resistenza a trazione σt [MPa] coefficiente d’attrito marmo/muratura

marmo (statua)

muratura (piedistallo)

2700

1700

50000

5000

0,2

0,2

50

5

5

0.5

0,8

Nell’attuale allestimento la statua è posizionata su un basamento in muratura di mattoni, con base 56x64 cm e altezza 100 cm circa, di recente realizzazione.

pagina a fronte Modello del contatto (da ADINA, 2012)

Modellazioni Il modello tridimensionale agli elementi finiti della statua e piedistallo utilizzato nelle analisi è stato elaborato a partire dal modello acquisito tramite un rilievo laser scanner (Verdiani, Fantini, 2012): Cerere è discretizzata in 34592 elementi isoparametrici a 4 nodi (tetraedri), ed il piedistallo in 9337 elementi.

In mancanza di indagini specifiche finalizzate a determinare le proprietà meccaniche dei materiali, i valori assunti nelle analisi e riportati in Tabella sopra sono stati scelti in base ad indicazioni bibliografiche e test effettuati su statue con caratteristiche analoghe al caso studiato (Berto et al., 2012; Bagnéris et al., 2017).

Non avendo potuto accertare l’effettivo grado di vincolo, si analizzano entrambe le circostanze e di conseguenza entrambe le modellazioni FEM, con superficie di contatto e con materiale non lineare.

Modellazione con superficie di contatto Nell’ipotesi di semplice appoggio, il vincolo tra la statua e il basamento è di tipo unilatero, e le forze che i due oggetti si scambiano sono solo di contatto. Allo scopo di riprodurre questa particolare condizione di vincolo, il modello agli elementi finiti è stato realizzato lasciando la statua indipendente dal basamento e introducendo, sulle superfici di accoppiamento, specifici elementi di contatto. Questo modello consente ai due corpi di entrare in contatto, generando così stati tensionali interni, oppure di distaccarsi liberamente,

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi Contact surface 1 (surface of cylinder) Body 1

Contactor surface

Contact surface 2 (top surface of body 2)

Target surface Body 2

senza generare un trasferimento di forze. Nel corso delle analisi, l’alternanza del contatto e del distacco dei due corpi può ripetersi più volte.

Una delle due superfici di contatto è la superficie principale (chiamata contactor) mentre l’altra è la superficie secondaria (chiamata target). L’attivazione del vincolo di contatto dipende dalla distanza g (con g ≥ 0) tra i nodi della superficie contactor e la superficie target: quando g = 0, le due superfici sono a contatto e una forza λ (con λ ≥ 0) viene scambiata tra i due corpi; invece, quando g > 0, i due corpi risultano staccati e la forza λ è nulla. Pertanto, la condizione di vincolo unilatero viene imposta mediante la seguente relazione g λ =0.

Il modello e le relative analisi sono stati svolte con il codice di calcolo ADINA (ADINA, 2012).

Tra le due superfici di contatto è stato ipotizzato un coefficiente d’attrito pari a 0.8, giustificato dal fatto che le due superfici, una in marmo e l’altra in muratura, non sono levigate.

Modellazione non resistente a trazione Le analisi con modello FEM e materiale non lineare sono state svolte con il codice di calcolo MADY, un programma appositamente sviluppato da un gruppo di ricerca dell’Università degli studi di Firenze per svolgere analisi statiche e dinamiche di costruzioni in muratura ed applicato in questi anni a numerose e differenti tipologie strutturali (Lucchesi, Pintucchi, 2007; Pintucchi, Zani, 2009, 2014; Lucchesi et al., 2017). In particolare, il modello costitutivo usato è quello dei materiali cosiddetti masonry-like, non resistenti a trazione (NRT) e con limitata resistenza a compressione. Il materiale viene assunto omogeneo, elastico non-lineare con un vincolo sullo stato di sforzo, che risulta definito una volta siano stati assegnati il tensore C dei moduli elastici ed il dominio di resistenza K. Lo stato di sforzo T, corrispondente ad un certo stato di deformazione E, è la proiezione di CE su K rispetto al prodotto dell’energia interna. In questa maniera, la deformazione è naturalmente decomposta nella somma di una parte elastica Ee, tale che T=CEe, e una parte inelastica Ea. La natura della deformazione inelastica dipende dal tipo di vincolo attinto (in trazione e in compressione) e può rappresentare la formazione di fessurazioni nel materiale o il suo schiacciamento (Lucchesi et al., 2017).

81

82

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

1.766651e+002

Componente verticale dello sforzo σzz [in mN/mm2]

6.630366e+001 -4.405778e+001 -1.544192e+002 -2.647807e+002 -3.751421e+002 -4.855035e+002 -5.958650e+002 -7.062264e+002 -8.165879e+002

pagina a fronte in alto Forme modali di Cerere in basso Accelerogramma utilizzato per le analisi dinamiche al passo

•

Frequenze naturali e fattori di partecipazione

La statua di Cerere: analisi e risultati Preliminarmente sono state svolte due analisi statiche della statua-basamento soggetta al peso proprio, utilizzando i due modelli non lineari (contatto e NRT), ed un’analisi dinamica modale, utilizzando un modello elastico-lineare senza contatto.

Analisi statiche Coerentemente con la posizione protesa in avanti della statua e la esigua area della sezione orizzontale in prossimità delle caviglie di Cerere, le analisi mostrano delle concentrazioni di tensioni in questa zona, di compressione nella parte anteriore della statua e di trazione nella parte posteriore. L’entità di tali tensioni è tuttavia molto contenuta rispetto alla resistenza del materiale e le superfici di contatto non si distaccano mai. Pertanto in condizioni di peso proprio la statua esibisce un comportamento elastico lineare, e le due modo

frequenza (hz)

pf-x (%)

pf-y (%)

pf-z (%)

1 2 3 4

1.762e+01 2.031e+01 1.014e+02 1.100e+02

57.1 0.1 22.3 0.2

0.1 58.0 0.2 13.2

0.1 0.0 5.6 0.0

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi

2° modo

3° modo

4° modo

ax [m/sec2]

1° modo

time [s]

modellazioni fornisco lo stesso risultato. Si noti che i risultati ottenuti sono coerenti con l’assenza di lesioni visibili o danneggiamenti di alcun genere nella statua.

Analisi modale L’analisi modale ha fornito le frequenze naturali e i relativi fattori di partecipazione, che per i primi quattro modi di vibrazione sono elencati nella seguente tabella.

L’analisi modale si è inoltre resa necessaria per definire la matrice di smorzamento del sistema, in accordo alla classica formulazione proposta da Rayleigh (Chopra, 1995). In particolare, è stato utilizzato un coefficiente di smorzamento viscoso pari al 4% per i primi due modi di vibrare.

83

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

ux [mm]

84

uy [mm]

time [s]

uy [mm]

a.

ux [mm]

b.

•

Spostamenti in sommità della statua: confronto tra le risposte dei due modelli

c. pagina a fronte Superficie di contatto del basamento al tempo t=2.11 s (status e gap)

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi

Analisi dinamica al passo Input sismico Al fine di valutare la possibile risposta dell’insieme statua-piedistallo, sono state eseguite diverse analisi dinamiche al passo considerando diversi accelerogrammi registrati durante eventi sismici reali, compatibili con lo spettro di progetto proposto dalla normativa per il sito di interesse e considerando un suolo di tipo B (NTC, 2008). A titolo di esempio, si riportano nel seguito i risultati ottenuti applicando, in direzione +x, un’accelerogramma registrato a Gemona il 15/9/1976, di Magnitudo 5.8, PGA 0.298g e durata 9.98s.

Risultati La figura nella pagina precedente illustra la risposta nel dominio del tempo in termini di spostamento in sommità della statua, in corrispondenza del nodo evidenziato (c), ottenuta con i due modelli. Più precisamente, (a) mostra, rispettivamente, il diagramma dello spostamento in direzione x e y in funzione del tempo, mentre in (b) le due componenti ux e uy (a ciascun istante di tempo) sono riportate sugli assi cartesiani. In quest’ultimo caso, la figura fornisce una rappresentazione del moto della sommità della statua su un piano orizzontale.

Come atteso, le figure evidenziano che l’ampiezza dei picchi di spostamento ottenuta con il modello a contatto è risultata più significativa. Infatti, sotto l’azione applicata il moto del modello a contatto è di tipo oscillatorio con ripetuti distacchi ed impatti tra la base della statua e la superficie di appoggio del basamento.

Con riferimento all’istante di tempo t=2.11 s in cui si è registrato lo spostamento massimo negativo in direzione x, la figura in alto mostra una delle superfici di contatto, in cui sono evi-

85

86

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

4.580369e+002 2.568938e+002 5.575071e+001 -1.453924e+002 -3.465355e+002 -5.476786e+002 -7.488216e+002 -9.499647e+002 -1.151108e+003 -1.352251e+003 -1.553394e+003

•

Componente verticale dello sforzo σzz al tempo t = 2.11 s ottenuta con a) Mady [mN/mm2], b) Adina [MPa]

denziate le zone attive (nodal contact status) e l’ampiezza del gap tra le due superfici (nodal contact gap).

Osservando lo stato tensionale dei due modelli mostrato nella figura in alto, si può notare che la concentrazione delle tensioni di compressione è localizzata in corrispondenza della parte anteriore delle caviglie, come già riscontrato nell’analisi per peso proprio.

Tuttavia, i valori massimi sono ampiamente al di sotto della resistenza dei materiali.

Inoltre, come mostrato nella figura alla pagina seguente, il modello a contatto mostra delle significative concentrazioni di tensioni anche in corrispondenza delle zone di impatto tra i due corpi.

Infine, le analisi condotte con il modello NRT hanno evidenziato la formazione di fessurazioni piuttosto significative nel piedistallo, come evidenziato dalle consistenti deformazioni anelastiche di trazione mostrate nella figura conclusiva.

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi

•

Risposta del modello a contatto al tempo t = 2.11 s: tensioni principali negative

Conclusioni Il caso studio analizzato ha confermato l’incidenza del vincolo alla base di un manufatto artistico di categoria T3 (statue, sculture e grandi vasi) sulla sua risposta dinamica. Infatti, l’analisi dinamica al passo condotta con un modello a contatto, che simula la condizione di vincolo unilatero, evidenzia una tipologia di moto oscillatorio della statua rispetto al basamento e conseguenti concentrazioni di tensioni nelle zone di impatto. Qualora il manufatto sia saldamente ancorato al basamento, è importante invece che il modello utilizzato, come per le analisi del caso studio condotte con modello NRT, possa tener conto della non linearità dei materiali.

87

88

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali â&#x20AC;˘ stefania viti

â&#x20AC;˘

Deformazione anelastica del piedistallo al tempo t=2.11s

2.247240e-004

2.022516e-004

1.797792e-004

1.573068e-004

1.348344e-004

1.123620e-004

8.988959e-005

6.741720e-005

4.494480e-005

2.247240e-005

0.000000e+000

la risposta sismica della statua di cerere • tommaso rotunno, barbara pintucchi

Bibliografia Agbadian M.S., Masri S.F., Nigbor R.L., Ginell W.S. (1988). Seismic damage mitigation concepts for art objects in museums. Proc. IX World Conference on Earthquake Engineering, Tokyo-Kyoto, Japan.

ADINA (2012). Theory and Modeling Guide, vol. 1: ADINA Solids & Structures. Report ARD: 12-8.

Bagnéris M. et al. (2017). A complete methodology for the mechanical diagnosis of statue provided by innovative uses of 3D model. Application to the imperial marble statue of Alba-la-Romaine (France), JCH 28: 109-116.

Bakhtiary E., Gardoni P. (2016). Probabilistic seismic demand model and fragility estimates for rocking symmetric blocks. Engineering Structures 114: 25-34.

Berto L., Favaretto T., Saetta A., Antonelli F., Lazzarini L. (2012). Assessment of seismic vulnerability of art objects: The “Galleria dei Prigioni” sculptures at the Accademia Gallery in Florence, JCH, 13: 7-21.

Borri A., Grazini A. (2006). Diagnostic analysis of the lesions and stability of Michelangelo’s David, JCH 7: 273-285.

Chopra A.K. (1995). Dynamics of Structures, Theory and applications to earthquake engineering, Prentice Hall.

Ciampoli M., Augusti G. (2000). Vulnerabilità sismica degli oggetti esibiti nei musei: interventi per la sua riduzione, in D. Liberatore (ed.), Vulnerabilità dei beni archeologici e degli oggetti esibiti nei musei, CNR-GNDT. Dimitrakopoulos E.G., Dejong M.J. (2012). Revisiting the rocking block: closed-form solutions and similarity laws. Proc. R. Soc. A 468, 2294-2318.

Housner G.W. (1963). The behavior of inverted pendulum structures during earthquakes. BSSA, 53(2): 404-17.

Kounadis A.N. (2015). New findings in the rocking instability of one and two rigid block systems under ground motion. Meccanica 50: 2219-2238.

Lowry M.K., Farrar B.J., Armendazriz D., Podany J. (2007). Protecting Collections in the J. Paul Getty Museum from Earthquake Damage. WAAC Newsletter 29: 16-23.

Lucchesi M., Pintucchi B. (2007). A numerical model for non-linear dynamics analysis of masonry slender structures, Eur. J. Mech. A/Solids, 26: 88-105.

Lucchesi M. Pintucchi B., Zani N. (2017). Influence of the modelling approach in the dynamic analysis of masonry towers, in Convegno ANIDIS XVII, Pistoia.

Lucchesi M., Pintucchi B., Zani N. (2017). Bounded shear stress in masonry-like bodies, Meccanica, 53(7): 1777-1791.

89

90

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Monaco M., Guadagnuolo M., Gesualdo A. (2014). The role of friction in the seismic risk mitigation of freestanding art objects. Nat Hazards 73: 389-402.

NTC (2008) Norme tecniche per le costruzioni, D.M. Ministero Infrastrutture e Trasporti 14 gennaio 2008, G.U.R.I. 4 Febbraio 2008, Roma.

Parisi F., Augenti N. (2013). Earthquake damages to cultural heritage constructions and simplified assessment of artworks. Engineering Failure Analysis 34: 735-760.

Pascale G., Lolli A. (2015). Crack assessment in marble sculptures using ultrasonic measurements: Laboratory tests and application on the statue of David by Michelangelo. JCH 16 (6): 813-821.

Pintucchi B., Zani N. (2009). Effects of material and geometric non-linearities on the collapse load of masonry arches, Eur. J. Mech. A/Solids, 28: 45-61.

Pintucchi B., Zani N. (2014). Effectiveness of nonlinear static procedures for slender masonry towers, Bull Earthquake Eng, 12: 2531-2556.

Pintucchi B., Rotunno R., Tanganelli M., Viti S. (2018). Bartolomeo Ammannati’s Fountain: comparisons between different numerical models. Proc. International SACH Conference.

11-13 September, Cusco (Peru).

Pirazzoli G. (2011). L’acqua, la Pietra, il fuoco. Bartolomeo Ammannati Scultore. Note sull’allestimento della mostra per il V centenario, in Paolozzi Strozzi M., Zikos D. (eds.), L’acqua, la Pietra, il fuoco. Bartolomeo Ammannati Scultore, Firenze, Giunti.

Spyrakos C.C., Maniatakis C.A., Taflampas I.M. (2008). Assessment of seismic risk for museum artifacts. The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China.

Spyrakos C.C., Maniatakis C.A., Taflampas I.M. (2017). Application of predictive models to assess failure of museum artifacts under seismic loads. JCH 23: 11-21.

Ther T., Kollàr L.P. (2018). Overturning of rigid blocks for earthquake excitation. Bull Earthquake Eng 16:1607-1631.

Verdiani G., Fantini F. (2012). The Geometry behind the “Fontana di Sala Grande” a Case Study of Reverse Modeling. In Progress in Cultural Heritage Preservation 4th Int. Conf., EuroMed 2012, Limassol, Cyprus.

Wittich C.E., Hutchinson T.C., Wood R.L., Seracini M., Kuester F. (2016). Characterization of Full-Scale, Human-Form, Culturally Important Statues: Case Study, J. Comput. Civ. Eng., 30(3).

la risposta sismica della statua di cerere â&#x20AC;˘ tommaso rotunno, barbara pintucchi

Lâ&#x20AC;&#x2122;input sismico

91

92

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilitĂ sismica delle opere museali â&#x20AC;˘ stefania viti

sismicità e sismogenetica del suolo di firenze Massimo Coli

Dipartimento di Scienze della Terra Università degli Studi di Firenze

Introduzione Firenze è una delle città più conosciute al mondo, il centro storico sin dal 1982 è stato riconosciuto dall’UNESCO come Bene Culturale di interesse mondiale. Qui vi sono edifici monumentali quali: Cattedrale di Santa Maria del Fiore con la Cupola del Brunelleschi, il Battistero e il Campanile di Giotto, Palazzo Vecchio, Uffizi, Bargello, Santa Croce, Santa Maria Novella, Ponte Vecchio, Palazzo Pitti, Palazzo Strozzi, etc.

Per città come Firenze ubicate in pianure alluvionali l’assetto del sottosuolo e la tipologia e caratteristiche dei suoli presenti è di fondamentale importanza per assicurare agli edifici stabilità e durabilità, anche in riferimento ai risentimenti sismici locali.

Negli ultimi venti anni il territorio fiorentino è stato ed è oggetto di indagini conoscitive per la redazione del nuovo Piano Strutturale e relativo Regolamento Urbanistico del Comune di Firenze, ed anche delle indagini e della progettazione di svariate opere infrastrutturali (penetrazione urbana A.V./A.C. del Nodo Fiorentino; linee tranviarie 1, 2, 3 e 4; III Corsia autostrada A1 attorno a Firenze; bypass del Galluzzo; circonvallazione Nord della città; nuova pista aereoportuale).

Molte di queste indagini conoscitive sono state svolte nell’ambito di un protocollo generale di collaborazione tra Università degli Studi di Firenze, DST — Dipartimento di Scienze della Terra, ed Amministrazione Comunale di Firenze, Ufficio Geologia e Valutazione Impatto Ambientale della Direzione Nuove Infrastrutture del Comune; altre nell’ambito dei progetti infrastrutturali, in primis quello della penetrazione urbana A.V./A.C. del Nodo Fiorentino. Altri contributi sono derivati da progetti scientifici e dalla nuova Carta Geologica Regionale in scala 1:10.000 che la Regione Toscana ha sviluppato con la collaborazione del DST. I risultati di questi studi, compresi i dati di 2.200 sondaggi litostratigrafici e 50 down-hole, sono stati inseriti in un GDB implementato in GIS, gestito dal DST, che ha portato allo sviluppo di un modello interattivo 3D del sottosuolo fiorentino.

94

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

pagina a fronte Ricostruzione virtuale dell’evoluzione geo-morfica Plio-Quaternaria dell’area fiorentina (il tracciato delle mura del XIV secolo è riportato quale riferimento).

Celeste: aree palustri; marroncino: aree emerse; verdino: aree palustri; puntinato blu su blu chiaro: aree alluvionali e di conoide; blu: alveo fluviale dell’Arno; linee nere: faglie inattive; linee rosse: faglie attive; linee blu: idrografia.

S-C: faglia Scandicci-Castello; M-B: faglia Maiano-Bagno a Ripoli

Geologia Firenze è posta all’estremità sud-orientale di un bacino tettonico intermontano appenninico (Briganti et al., 2003; Coli & Rubellini, 2007, 2013) il cui sviluppo è legato all’attività della gradinata di faglie normali di Fiesole a partire dal tardo Pliocene.

Nel Pliocene Inferiore l’area era solcata dal Mugnone che sfociava in mare nella zona di San Casciano; nel Pliocene Superiore, la riattivazione di queste faglie portò all’individuazione del bacino di Firenze-Prato-Pistoia, che fino al Pleistocene Inferiore divenne area di sedimentazione fluvio-palustre. Nel Pleistocene medio la riattivazione delle faglie trasversali di Castello-Scandicci e Maiano-Bagno a Ripoli portò al sollevamento ed erosione dell’area fiorentina, nella quale il sopraggiunto fiume Arno, ed i suoi affluenti laterali, Mugnone in primis, crearono un solco erosivo con formazione di una ampia conoide clastica nel rimanente bacino Prato-Pistoia ad ovest della faglia di Castello-Scandicci. A partire dal Pleistocene Superiore i depositi d’alveo dell’Arno colmarono questo solco erosivo; nell’Olocene l’Arno erose i fianchi meridionali del bacino fino alla posizione attuale e l’intera pianura fu coperta da un materasso alluvionale costituito da depositi d’alveo e di esondazione dell’Arno e dei suoi tributari.

La ricostruzione dell’assetto geologico della pianura fiorentina è stata effettuata in base all’analisi dei 2.200 log stratigrafici, la cui distribuzione arriva a dare un quadro conoscitivo affidabile e coerente.

Dall’analisi di questi dati è stato possibile effettuare un raggruppamento dei principali corpi sedimentari sulla base dell’evoluzione geologica in termini di UBSU (Unità Stratigrafiche a Limiti Inconformi), secondo tre situazioni ambientali-paleogeografiche diverse e distinte nel tempo: Sintema di Firenze-Pistoia, Depositi Antichi, Depositi Recenti; ognuna di queste Unità è a sua volta internamente organizzata in sub-unità e litologie, secondo i vari ambienti fluvio-palustri o corsi fluviale di afferenza.

Caratteristiche peculiari di questi terreni sono un’accentuata varietà di facies verticale e laterale e frequenti discontinuità stratigrafiche, spesso corrispondenti a fenomeni erosivi, nell’ambito di un processo sedimentario prevalente; altrettanto rilevante è la complessità dei rapporti stratigrafici che nella maggior parte dei casi non sono di semplice sovrapposizione, ma di incastro ed accostamento laterale secondo superfici sedimentarie eteropiche o secondo superfici erosive anche complesse e ripetute. Di secondaria importanza, ma non per questo trascurabile, è il problema dello spessore frequentemente modesto o comunque variabile, sia per un’originaria discontinuità od episodicità delle aree di accumulo, sia in conseguenza di intercorsi fenomeni erosivi.

Il substrato litoide è rappresentato da una successione flyschioide costituita da alternan-

sismicità e sismogenetica del suolo di firenze • massimo coli

ze di argilliti, siltiti e marne con livelli litoidi arenacei o calcarenitici e da arenarie. Tali terreni sono attribuibili rispettivamente alla Formazione di Sillano e alla Pietraforte dell’Unità Ligure di Monte Morello.

Dai dati litostratigrafici analizzati è stato possibile avere anche un’idea dell’andamento del tetto del substrato pre-pliocenico che nella zona del centro storico di Firenze appare poco profondo (< 20 dal p.c.) e con resti di una morfologia pre-lacustre (valle del paleo-Mugnone).

Verso ovest il brusco scalino della faglia Castello-Scandicci lo ribassa con un gentile raccordo di circa un centinaio di metri; ancora più ad ovest il substrato sprofonda decisamente verso la pianura sestese-pratese, raggiungendo e superando i 600 m dal p.c. nella zona di Campi Bisenzio. A NE, nella zona dei viali e pedecollinare, il substrato si approfondisce ed è segmentato da faglie trasversali e parallele alla gradinata di faglie di Fiesole, raggiungendo la massima profondità (> 110 m) dal p.c. La faglia di Bagno a Ripoli-Maiano ha determinato un abbassamento dell’area più sud-orientale del bacino di circa 10-20 m.

95

•

Ricostruzione virtuale del tetto del substrato litoide e dei limiti di deposizione dei Depositi Antichi del paleoArno e dei Depositi Recenti dell’Arno e dei suoi affluenti

L’ampia disponibilità di dati di sottosuolo ha anche consentito di ricostruire l’assetto dei Depositi Antichi nell’area fiorentina, depositi la cui natura e distribuzione hanno una rilevante influenza sui parametri sismici ed idrogeologici.

Impatto Antropico Nell’area fiorentina l’impatto dell’azione antropica è molto forte (Coli et al., 2004) e trova le sue radici nella storia stessa dell’evoluzione storico-urbana della città, in cui però il forte accrescimento urbano degli ultimi 50 anni ha messo in crisi l’equilibrio tra azione antropica e processi naturali spostando la bilancia verso un paesaggio monotematico di tipo urbano.

In tempi proto-storici l’Arno presentava un alveo libero di divagare lungo il margine meridionale e di alluvionare nell’area fiorentina, mentre gran parte della restante pianura era a prevalente regime palustre; solo i torrenti maggiori quali il Mugnone ed il Terzolle arrivavano a buttarsi direttamente in Arno, gli altri si perdevano nelle zone acquitrinose della piana. La colonizzazione romana, prima con la centuriazione, e dopo con la fondazione di Florentia, portò a grandi bonifiche ed alle prime variazioni antropiche sul territorio; dal XVIII secolo in poi si è andata sviluppando la sistemazione idraulica attuale della pianura fiorentina che poi è stata inglobata nello sviluppo stesso della città di Firenze.

Questa forte impronta antropica rende difficile immaginare i luoghi come una volta do-

sismicità e sismogenetica del suolo di firenze • massimo coli

vevano essere, nel loro divenire naturale legato all’azione di erosione e deposizione dei vari corsi d’acqua che solcano il territorio, e che sono stati per millenni i veri plasmatori dell’aspetto geomorfico; l’area fiorentina ha così perso i suoi caratteri naturali.

Il riconoscimento e la definizione dei caratteri naturali propri di un territorio e delle mutazioni ad esso indotte dall’attività umana nei secoli e non è solo fine ad un accademico sviluppo delle conoscenze, ma ha dirette ed importanti ricadute sul contesto sociale ed organizzativo di una città, come drammaticamente dimostrato dalle ricorrenti piene d’Arno, che in tali occasioni, superando il suo alveo antropico, si riprende quello che era il suo naturale territorio di divagazione. Lo stesso vale per le ex aree palustri che, in occasioni di piogge particolarmente intense e concentrate, mostrano tuttora tendenza al ristagno delle acque mettendo a dura prova i vari sistemi fognari, forse costruiti con una conoscenza non completa della situazione.

Sismicità storica La sismicità dell’area fiorentina è legata principalmente alle zone sismogenetiche del Mugello e della Garfagnagna, e secondariamente a quella minore dell’Impruneta, ma quest’ultima più vicina alla città (Coli et al., 2008a).

La città di Firenze, in base alle ubicazioni da catalogo, risulta epicentro di importanti terremoti avvenuti in epoca storica, la cui magnitudo stimata è risultata sempre comunque inferiore a 5 ML; storicamente, nella città di Firenze solo occasionalmente sono stati risentiti terremoti con effetto locale maggiore del grado VII della scala Mercalli-Cancani-Sieberg, che è il livello soglia oltre il quale sono possibili danni strutturali diffusi agli edifici; anche se si possono aver avuti danni puntuali dovuti essenzialmente a problemi strutturali del singolo edificio.

Numerosi terremoti di piccola intensità sono stati registrati anche nella pianura alluvionale di Firenze-Prato-Pistoia. Le soluzioni focali disponibili evidenziano nell’area appenninica attorno a Firenze un’attività sismica legata a meccanismi principalmente estensionali ed in parte di tipo trascorrente.

I terremoti avvenuti nelle aree sismiche del Mugello e della Garfagnagna hanno portato a risentimenti nell’area fiorentina fino ad una Imax=VII-VIII grado della scala MCS; in particolare l’area centro-settentrionale fiorentina mostra una Imax=VIII grado della scala MCS, mentre l’area della pianura verso Scandicci tende a Imax=VII grado della scala MCS; tali valori, derivando da fonti storiche o strumentali macrosismiche appaiono comunque conservativi di almeno un ordine di grandezza.

I principali eventi sismici che hanno provocato danneggiamenti nell’area fiorentina han-

97

98

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Variazioni geomorfiche indotte nell’area fiorentina dallo sviluppo storico di Firenze (il tracciato delle mura del XIV secolo è riportato quale riferimento).

Linea bianca/ nera: limite comunale di Firenze; le aree palustri (maculato blu) e l’andamento dell’idrografia evidenziano le principali variazioni sul territorio legate alle fasi storiche della città negli ultimi 20 secoli.

A) Paesaggio naturale preRoma; B) bonifiche della centuriazione e Florentia; C) Città Matildea, circa X secolo; D) Città rinascimentale e le sue mura del XIV secolo; E) XIX secolo, Firenze è ancora racchiusa nelle mura del XIV secolo; F) XX secolo, Firenze si espande nella pianura obliterando definitivamente i caratteri naturali del territorio

no avuto origine all’Impruneta (1895-M5,1 Imax MCS VII-VIII) e nel Mugello (1919M6,2 Imax MCS VII); da rammentare per Firenze anche il terremoto del 1453 (M stimata 5,4 Imax MCS VII).

In particolare il terremoto dell’Impruneta del 1895 è storicamente quello più forte che ha colpito l’area fiorentina, arrivando a provocare danni riferibili ad un’intensità stimata e corretta pari al VIII grado della scala MCS. In base alla OPCM 3274/2003 e DGRT 421/ 2014 Firenze cade in Zona sismica 3: Zona con pericolosità sismica bassa, che può essere soggetta a scuotimenti modesti e per la quale si prevede una PGA al suolo rigido = 0,13g, con probabilità di superamento del 10% in 50 anni.

sismicità e sismogenetica del suolo di firenze • massimo coli

dr

dr

da

coesivi

granulari coesivi

granulari coesivi

granulari

340

380

660

750

530

da

sb 550

sb

• Vs (m/s) di ancoraggio delle varie Unità Litotecniche In base ai dati derivanti da 36 prove down-hole è stata calcolata la velocità sismica di ancoraggio per ogni Unità Litotecnica (cfr. tabella) (Coli et al., 2008a, 2008b, 2016).

Su questa base è stato ricavato il Fattore di Amplificazione atteso al suolo negli intervalli di periodo di interesse per l’edificato di 0,1-0,5 s.

Da notare come la fascia centrale a maggior amplificazione sia legata alla presenza dei Depositi Antichi di riempimento del solco del paleo-Arno ed alla zona apicale della sua conoide nel bacino Prato-Pistoia, con ciottolami calcarei ben addensati Quadri conoscitivi acquisiti in riferimento sismico La Legge Regionale 5/1995, prevedeva che gli atti di pianificazione comunali siano riferiti ad opportuni quadri conoscitivi e che questi costituissero il riferimento conoscitivo fondamentale per la definizione degli stessi e per la verifica dei loro effetti. Le normative successive (L.R. 1/2005 e L.R. 65/2014) hanno confermato tali prescrizioni e sono state in aggiunta affiancate da regolamenti quali il DPGR 26/R/2007 e l’attuale DPGR 53/R/2011.

In riferimento a questa normativa, ed alle NTC2008/2018, sulla base dei dati conoscitivi acquisiti, nell’ambito della collaborazione tra DST e Comune, sono stati sviluppati, andando in alcuni casi anche oltre quanto richiesto dalla normativa, i seguenti quadri conoscitivi, disponibili al pubblico tramite internet sul sito del Comune: • Carta Geologica • Carta Litotecnica • Carta ZMPSL (Zone a Maggio Pericolosità Sismica Locale) ex DPGR 26/R • Carta Geologico-Tecnica per la Microzonazione Sismica ex DPGR 53/R • Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica (MOPS) ex DPGR 53/R • Carta delle categorie di suolo ex NTC2008/2018 • Carta del Fattore di Amplificazione Sismico Locale (F.A. Calcolato).

Conclusioni L’insieme di studi e ricerche svolti riguardo alla Geologia Urbana di Firenze hanno avuto come obiettivo lo sviluppo e la divulgazione di una Conoscenza Condivisa delle caratteristiche geologiche del territorio fiorentino.

99

100

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

La realizzazione di tali studi e ricerche ha permesso il raggiungimento dell’obiettivo di avere a disposizione diversi tematismi conoscitivi inerenti numerosi aspetti del suolo e sottosuolo fiorentino tale da portare alla caratterizzazione mitigazione delle pericolosità e dei rischi territoriali, consentendo di superare la fase dei rimedi in emergenza.

Bibliografia Briganti R., Ciufegni S., Coli M., Polimeni S., Pranzini G. (2003). Underground Florence: Plio-quaternary evolution of the Firenze area, Boll. Soc. Geol. It., 122: 435-445.

Coli M., Rubellini P. (2007). Note di geologia fiorentina, SELCA. Coli M., Rubellini P. (2013). Geological anamnesis of the Florence area, Italy. Z. Dt. Ges. Geowiss. (German J. Geosci.), Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, Germany: 581-589.

Coli M., Agili F., Pini G., Coli N. (2004). Firenze: il suo impatto sull’evoluzione geomorfica dell’area, Il Quaternario, 17: 195-211.

Coli M., Ripepe M., Rubellini P. (2008a). Sismicità dell’area fiorentina, SELCA. Coli M., Dinoi G., Lacanna G., Marchetti E., Pini G., Ripepe M., Rubellini P. (2008b). Firenze: Carta Sismica del territorio comunale. Comune di Firenze, SELCA, Firenze.

Coli M., Ripepe M., Lacanna G. (2016). Geological setting and seismic hazard for Florence (Italy), a UNESCO Cultural Heritage site. Proceedings of the 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (as an issue of Japanese Geotechnical Society Special Publication), Kathmandu, Nepal.

il contributo strumentale della sismologia alla preservazione del patrimonio storico costruito analisi preliminare delle misure sul palazzo del bargello Riccardo M. Azzara

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Sezione di Sismologia e Tettonofisica Osservatorio Sismologico di Arezzo

Introduzione Fin dal 1997, quando il terremoto dell’Umbria-Marche del 26 Settembre produsse seri danni agli affreschi di Giotto e Cimabue e sulla volta nella Basilica superiore di San Francesco in Assisi, è stato evidente quanto fosse urgente intervenire sulle criticità della vulnerabilità dell’edificato storico.

A 20 anni di distanza i recenti eventi sismici che hanno colpito l’Italia Centrale nel 2016 e 2017 hanno ulteriormente e drammaticamente mostrato, se ce ne fosse stato bisogno, l’estrema criticità delle condizioni in cui versa il nostro immenso patrimonio di costruito storico.

Proprio con tale finalità, nel corso degli ultimi decenni sono stati sviluppati numerosi interventi mirati alla conoscenza delle caratteristiche dinamiche degli edifici storici e alla pianificazione di interventi per la riduzione della loro vulnerabilità.

L’attivazione di efficaci piani di salvaguardia dell’edificato storico non può prescindere dalla conoscenza dettagliata delle sue caratteristiche strutturali e delle proprietà meccanico-fisiche dei materiali che lo compongono, in modo da poter modellare in maniera efficace la risposta sismica delle strutture per valutare in anticipo quali potranno essere gli effetti prodotti dallo scuotimento del suolo causato da un terremoto. È da sottolineare come, quando si tratta di edifici di interesse storico, non sia possibile operare prescindendo dalle condizioni locali. Le informazioni devono, infatti, essere attentamente calate su ogni singola struttura, non essendo possibile ricorrere a considerazioni generali che non possono essere sufficientemente rappresentative di situazioni in cui le caratteristiche strutturali, le condizioni di usura, le tecniche costruttive utilizzate, la risposta dei siti, possono essere sensibilmente differenti da una struttura all’altra. È quindi necessario aver modo di produrre informazioni dirette dei parametri strutturali (frequenze dei modi normali di oscillazione, forme dell’oscillazione, fattori di smorzamento) e delle proprietà dei materiali di singoli edifici che, se di interesse storico richiedono anche la minima invasività. Tali informazioni saranno quelle che consentiranno di vincolare i modelli numerici per dare una rappresentazione dinamica delle strutture in studio.

102

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Esempio di rumore sismico ambientale: un’ora di registrazione effettuata durante le ore notturne dalla stazione sismica installata nello scantinato del Liceo Classico Petrarca di Arezzo.

Dall’alto verso il basso componeti EW, NS e verticale

Ground displacement [um]

•

time [s]

In aggiunta però, bisogna tener conto che l’immagine dinamica ottenuta attraverso i modelli è in realtà una istantanea del comportamento dinamico che è stata scattata nel momento in cui è stata valutata. Per poter procedere a una reale prassi di protezione della struttura, bisogna essere in grado di prevenire eventuali effetti di danneggiamento prima che essi avvengano, bisogna cioè passare a una seconda fase di conoscenza quella che consente di fornire una valutazione dell’evoluzione dello stato di salute della struttura.

In entrambe le due fasi il contributo della sismologia è estremamente significativo. Strumenti, metodi e risultati sismologici sono in grado di fornire informazioni sia per la definizione quantitativa dei parametri strutturali che forniscono vincoli sperimentali ai modelli numerici che, attraverso il monitoraggio continuo e di lunga durata, di valutare la variazione nel tempo dei principali parametri dinamici e di riconoscere se le condizioni di salute di un edificio si evolvono verso condizioni che possono lasciar presagire possibili conseguenze di danneggiamento.

Il rumore sismico ambientale e il monitoraggio sismico degli edifici Il rumore sismico ambientale (RSA), la continua vibrazione del terreno che in sismologia negli anni passati è stato considerato come un disturbo limitante il contenuto informativo di un sismogramma, costituisce un tesoro di preziose informazioni sia per la co-

il contributo strumentale della sismologia • riccardo azzara

noscenza della risposta sismica degli strati superficiali della crosta terrestre che per il monitoraggio strutturale degli edifici.

Tutto ciò che interagisce con il suolo comportandosi come sorgente artificiale o naturale di oscillazioni contribuisce alla genesi del rumore sismico ambientale.

La natura del RSA è stata oggetto di indagine, dai lavori pionieristici di Gutemberg (1958) o Caloi (1950, 1951) fino alle più recenti interpretazioni di numerosi autori (ad es. Bonnefoy-Claudet, 2004, 2006). La classificazione delle sorgenti del rumore sismico ambientale individua contenuti in frequenza diversi a seconda degli autori. In genere essi sono unanimi nel distinguere due sezioni spettrali che hanno come punto di separazione la frequenza di 1 Hz. Il rumore sismico ad alta frequenza (F > 1 Hz), il microtremore, è associato all’attività antropica: motori, traffico veicolare o ferroviario, movimenti di individui producono vibrazioni che vengono percepite dai sismometri come onde elastiche.

La parte a bassa frequenza (F < 1 Hz), i microsismi, è associata a sorgenti naturali di tipo ambientale: legate alla circolazione delle acque (negli oceani, nei mari, nei fiumi o nei laghi), al vento o all’effetto della temperatura.

All’interno di un contesto urbano, il rumore sismico nella banda di frequenze di interesse ingegneristico (0.1-20 Hz) è prevalentemente caratterizzato dagli effetti di fonti ambientali locali o artificiali antropiche che rappresentano la causa più rilevante e frequente di stress per gli edifici. Lo studio dell’effetto prodotto dal rumore sismico ambientale sugli edifici di una città può giocare un ruolo specifico sia nella definizione dei parametri che descrivono il comportamento dinamico delle strutture sia nella valutazione del loro stato di salute.

La sismologia urbana, quel settore della sismologia che si occupa di descrivere le sorgenti e gli effetti dello scuotimento del terreno che si registra all’interno di aree edificate, come evidenziato da recenti pubblicazioni scientifiche (es. Diaz, 2017), ha acquisito uno status di campo di ricerca indipendente. Negli ultimi anni il monitoraggio sismico applicato allo studio degli edifici, è diventato inoltre un fonte d’informazione estremamente utile per calibrare i modelli numerici che consentono di descrivere il comportamento dinamico degli edifici e per seguire l’evoluzione del loro stato di salute.

L’installazione di sensori sismometrici all’interno di edifici, per registrarne le oscillazioni sotto l’effetto del rumore sismico ambientale o determinata direttamente dall’azione di sorgenti ambientali (vento, pioggia, variazioni di temperatura), consente di ricavare segnali che forniscono misure sperimentali dei parametri dinamici.

Il monitoraggio sismometrico presenta numerosi vantaggi: è innanzitutto una tecnica di tipo non invasivo che presenta una interferenza scarsa o addirittura nulla con l’uso della struttura

103

Displacement [um] a.

•

a) Disposizione delle stazioni sismiche installate all’interno della Torre Volognana, b) forme d’onda registrate lungo una delle componenti orizzontali dal basso verso l’alto secondo la disposizione mostrata in a)

time [s]

in esame. Inoltre, esso consente di ricavare informazioni senza bisogno di introdurre segnali artificiali e, grazie alla natura stessa del rumore sismico ambientale, di individuare con un unico segnale gran parte delle frequenze dei modi normali di oscillazione dell’edificio. L’insieme di queste caratteristiche ne fanno uno strumento particolarmente efficace nello studio di strutture di interesse monumentale.

Frequenti sono state le applicazioni in questo campo, come testimoniato dalle numerose pubblicazioni di cui si danno alcuni esempi tutt’altro che esaustivi in bibliografia (Azzara et al., 2014, 2017, 2018; Baraccani et al., 2016; Bongiovanni et al., 2017; Lacanna et al., 2016; Riccio et al., 2017; Ubertini et al., 2017). Le vibrazioni naturali degli edifici, in ultima analisi, si sono rivelate uno straordinario strumento di indagine per la definizione dei vincoli sperimentali ai modelli numerici che forniscono una stima indiretta delle caratteristiche meccanico-fisici delle strutture edificate.

L’esperimento di monitoraggio al Palazzo del Bargello Durante il mese di Ottobre 2017 sono state effettuate alcune misure di monitoraggio all’interno della Torre Volognana, posta nell’angolo del Palazzo del Bargello fra Via Ghibellina e Via del Proconsolo.

La strumentazione utilizzata era costituita da cinque stazioni sismiche di produzione Sara Electronics, un sistema di conversione A/D SL06 (24 bit), accoppiato a un sensore

b.

il contributo strumentale della sismologia • riccardo azzara

Spectral amplitude [m/s/Hz]

•

Spettri di Fourier medi di una delle componenti orizzontali. La scala è diversa per ogni stazione per evidenziare come si registra un diverso contenuto spettrale in funzione della posizione della stazione sismica

SS20 (frequenza propria 2 Hz). Le cinque stazioni sismiche, orientate secondo gli assi geografici, sono state disposte lungo un profilo verticale all’interno della Torre. La durata della registrazione, sincrona su tutte le stazioni sismiche, è stata di circa 4 ore.

Lo schema a. alla pagina precedente mostra l’ubicazione delle stazioni sismiche all’interno della Torre. Alla sommità della Torre sono state installate due stazioni disposte su angoli opposti della terrazza per poter discriminare le frequenze associate con i modi torsionali. La figura b. a pagina precedente mostra un intervallo di registrazione delle oscillazioni della Torre.

L’immagine in alto mostra il risultato dell’analisi spettrale. Gli spettri di Fourier medi sono stati calcolati suddividendo la registrazione totale in intervalli consecutivi di 120 s, su ognuno di essi sono state calcolate le FFT dalle quali è stato ricavato lo spettro medio per ogni componente dell’oscillazione. La stazione posta a 28 m, il limite al di sopra del quale la Torre Volognana non è più vincolata al Palazzo del Bargello, rappresenta dal punto di vista spettrale il luogo dove si distingue una diversa modalità di oscillazione della parte vincolata e di quella libera della Torre.

Al di sopra di tale quota si riconosce la presenza di due picchi che dominano lo spettro, uno a circa 1.0 Hz, l’altro a circa 1.48 Hz che costituiscono le due frequenze principali di oscillazione della sezione libera della Torre. Le due frequenze corrispondono ai due assi principali di oscillazione, la loro separazione avviene per una rotazione degli assi geografici di 63° in direzione N. Al di sotto del limite dei 28 m tali picchi non sono più chiaramente visibili, men-

105

106

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

I rapporti spettrali fra le parti in opposizione di fase del segnale registrato dalle due stazioni di sommità e il verticale di una delle due mostrano il picco associato con il moto torsionale, centrato su una frequenza di circa 3.6 Hz

Spectral ratio

•

Frequency [Hz]

tre si evidenziano picchi al di sopra di 2 Hz che potrebbero essere plausibilmente ascrivibili sia a modi di ordine superiore della parte libera della Torre, sia a frequenze di oscillazione del Palazzo del Bargello.

Le due stazioni installate nella terrazza della Torre consentono di individuare la frequenza associata al moto torsionale. A tale fine è stata innanzitutto effettuata la differenza fra i segnali registrati dalle due stazioni in modo da mettere in evidenza il moto in opposizione di fase che corrisponde alla componente torsionale. Lo spettro dei segnali ottenuti per le due componenti orizzontali è stato diviso per il corrispondente spettro del segnale verticale registrato da una delle due stazioni. Il rapporto nel dominio spettrale rappresenta una deconvoluzione del segnale verticale da quello orizzontale in opposizione di fase. In tal modo, nell’ipotesi che la componente verticale sia quella meno sensibile all’effetto rotazionale, il rapporto spettrale ottenuto riesce a evidenziare il picco relativo alla frequenza associata alla torsione.

La figura in alto mostra il rapporto spettrale medio fra le differenze delle componenti omologhe e il verticale di una delle due stazioni di sommità. I segnali utilizzati erano già stati ruotati nella direzione degli assi principali dell’oscillazione individuata precedentemente. La curva rossa mostra che sulla componente verticale non è presente alcun contributo dovuto al moto torsionale.

il contributo strumentale della sismologia • riccardo azzara

Considerazioni finali Il monitoraggio sismico delle strutture edificate rappresenta un potente strumento di indagine per la misura sperimentale delle frequenze dei modi normali di oscillazione. Tali valori sono di estrema importanza per porre vincoli sperimentali ai modelli numerici e fare in modo che essi siano quanto più aderenti alle reali caratteristiche mecccanico-fisiche dei materiali di costruzione, la cui conoscenza è in genere difficilmente accessibile. Strumenti, metodi e risultati della sismologia sono un valido ausilio ai modelli ingegneristici per la descrizione delle caratteristiche dinamiche delle costruzioni.

I risultati preliminari ottenuti dall’esperimento effettuato nella Torre Volognana al Palazzo del Bargello mettono in luce come anche un monitoraggio di breve durata riesca a dare informazioni utili alla definizione del comportamento dinamico della struttura.

I risultati ottenuti necessitano di essere integrati da un campagna di monitoraggio all’interno del Museo del Bargello in modo da poter indagare più approfonditamente il comportamento ad alta frequenza (al di sopra di 2 Hz) e poter discriminare quali delle frequenze individuate sia relativa ai modi superiori di oscillazione della Torre e quali siano ascrivibili ai modi di oscillazione del Palazzo del Bargello.

Bibliografia Azzara R.M., Zaccarelli L., Morelli A., Trombetti T., Dallavalle G., Cavaliere A., Danesi D. (2014). Seismic monitoring of the Asinelli and Garisenda medieval towers in Bologna (Italy), an instrumental contribution to engineering modeling direct to their protection, in F.M. Mazzolani, G. Altay (eds.), Proceedings of the 2nd International Conference on Protection of Historical Constructions, Boğaziçi University Publishing, Istanbul.

Azzara R.M., De Falco A., Girardi M., Pellegrini D. (2017a). Ambient vibration recording on the Maddalena Bridge in Borgo a Mozzano (Italy): data analysis, Annals of Geophysics, 60, 4, 2017, S0441, doi: 10.4401/ag-7159.

Azzara R.M., De Roeck G., Girardi M., Padovani C., Pellegrini D., Reynders E. (2018). The influence of environmental parameters on the dynamic of the San Frediano bell tower in Lucca, Engineering Structures vol. 156, 1 February 2018: 175-187, doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.10.045.

107

108

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Baraccani S., Palermo M., Gasparini G., Silvestri S., Trombetti T., Azzara R.M. (2016). The Static and Dynamic monitoring of the Asinelli tower in Bologna, Italy, Proceedings of 8th European Workshop On Structural Health Monitoring (EWSHM 2016), 5-8 July 2016, Spain, Bilbao www.ndt.net/app.EWSHM2016.

Bongiovanni G., Buffarini G., Clemente P., Rinaldis D., Saitta F. (2017). Dynamic characteristics of the Amphitheatrum Flavium northern wall from traffic-induced vibrations, Annals of Geophysics, 60, 4, 2017, S0439, doi: 10.4401/ag-7178.

Bonnefoy-Claudet S. (2004). Nature du bruit de fond sismique : implication pour les études des effects de site, Ph.D. thesis Université Joseph Fourier (LGIT), Grenoble, France.

Bonnefoy-Claudet S., Cotton F., Bard P.Y. (2006). The nature of noise wavefield and its applications for site effects studies A literature review, Earth-Science Reviews 79: 205-227.

Caloi P. (1950). Due caratteristici tipi di microsismi, Annali di Geofisica III, 3.

Caloi P. (1951). Sull’origine dei microsismi con particolare riguardo all’Alto Adriatico, Largo riassunto di una comunicazione presentata alla IX Assemblea Generale dell’U.G.G.I., Bruxelles 19-31 agosto 1951.

Díaz J., Ruiz M., Sánchez-Pastor P. S., Romero P. (2017). Urban Seismology: on the origin of earth vibrations within a city, <www.nature.com/scientificreports>, DOI:10.1038/s41598017-15499-y.

Gutemberg B. (1947). Microseisms and weather forecasting, J. Meteorol., 4: 21-28.

Gutenberg B. (1958). Microseisms, Advan. Geophys, 5: 53-92.

Lacanna G., Ripepe M., Marchetti E., Coli M., Garzonio C.A. (2016). Dynamic response of the Baptistery of San Giovanni in Florence, Italy, based on ambient vibration test, Journal of Cultural Heritage 20 (2016): 632-640.

Riccio G., Cogliano R., Di Giulio G., Fodarella A., Pucillo S., Rovelli A. (2017). A study of building vibrations induced by weak motions: effects of earthquake excitation, ambient noise and wind speed, Annals of Geophysics 60, 4, 2017, S0446, doi: 10.4401/ag-7149.

Ubertini F., Comanducci G., Cavalagli N., Pisello N., Materazzi A.L., Cotana F. (2017). Environmental effects on natural frequencies of the San Pietro bell tower in Perugia, Italy, and their removal for structural performance assessment, Mecha Syst Signal Process, 82: 307-22.

esplorazione geofisica del sottosuolo: primi risultati nel centro storico di firenze Vincenzo Sapia, Valerio Materni Fabio Giannattasio, Marco Marchetti Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma

Introduzione L’impiego delle tecniche di prospezione geofisica in aree urbane rappresenta una vera e propria sfida scientifica e tecnologica che ha come obiettivo quello di caratterizzare il sottosuolo in un contesto nel quale, molto spesso, coesistono complessità geologiche e soprattutto logistiche.

Negli ultimi anni lo sviluppo della geofisica applicata è stata indubbiamente favorita dalla marcata innovazione strumentale che ha permesso di sviluppare tecniche di indagine speditive e migliorare la qualità dei dati acquisiti, a vantaggio di una maggiore risoluzione del sottosuolo. Parallelamente, lo sviluppo di tecniche di elaborazione e modellazione dei dati, oggi sempre più raffinate, permette di ottenere modelli di sottosuolo molto accurati grazie anche alla possibilità di poter integrare diverse tipologie di dati geofisici e geologici.

Recentemente, soprattutto nell’ambito di studi mirati alla mitigazione dei rischi naturali (terremoti, inquinamento, ecc.) e/o alla valorizzazione delle risorse naturali e culturali del territorio, sono molti i casi di studio che vedono l’impiego di tecniche geofisiche in area urbana in cui, generalmente, c’è una difficoltà intrinseca nell’eseguire sondaggi diretti e perforazioni invasive (Lapenna, 2017).

In questo contesto di ricerca il presente lavoro illustra i risultati di una prospezione geofisica effettuata nella città di Firenze, in particolare, nell’intorno del Museo Nazionale del Bargello, nell’ambito di un progetto di ricerca ben più grande e ambizioso che prevede l’analisi della vulnerabilità sismica dei palazzi storici del centro storico di Firenze e del patrimonio culturale in essi contenuti. Il Museo si trova nel cuore della città e ciò rende di difficile attuazione, oltre che le indagini dirette del sottosuolo (perforazioni e prove in situ) anche le misure geofisiche solitamente utilizzate per la caratterizzazione dei parametri sismici del suolo (down-hall, rifrazione sismica, etc.). Studi precedenti hanno evidenziato la presenza di una forte variabilità dei parametri sismici nei primi 30 m del sottosuolo nei dintorni del Museo, dovuta alla presenza di terreni alluvionali a diverso stato di compattazione (Coli et al., 2013).

In generale però, l’assetto del sottosuolo nell’area del Museo Nazionale del Bargello non è ben noto.

110

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Area di studio del Museo Nazionale del Bargello con ubicazione dei tracciati dei rilievi geofisici eseguiti

Per ottenere informazioni più dettagliate del sottosuolo nell’area di studio, il gruppo di lavoro dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ha proposto l’impiego di una tecnica geofisica emergente, la tomografia elettrica capacitiva (CCR — Capacitively Coupled Resistivity) che negli ultimi anni ha visto un crescente impiego per applicazioni in campo ambientale, archeologico e ingegneristico (Bottacchi et al., 2009; Oldenborger and LeBlanc, 2015; Sapia et al., 2017a, b). La sua caratteristica principale è quella di non utilizzare elettrodi infissi nel terreno (a differenza della tomografia elettrica classica), cosa che permette di procedere in modo speditivo e non invasivo all’indagine del sito investigato, fornendo indicazioni sull’assetto elettro-stratigrafico del sottosuolo (fino a profondità massime nell’ordine dei 10/15 metri) con la possibilità di individuare disomogeneità del terreno ed eventuali strutture antropiche in esso sepolte.

In questa prima fase di studio preliminare sono stati eseguiti quattro profili di misura lungo il perimetro del Museo percorrendo, nello specifico, le vie che circondano il palazzo: Via di Vigna Vecchia, Via del Proconsolo (fronte Museo), Via Ghibellina e Via dell’Acqua. I dati acquisiti sono stati processati ed elaborati in modo da fornire delle sezioni geofisiche che mostrano la distribuzione della resistività elettrica fino a una profondità di circa 8 m da integrare e confrontare con i dati di pozzo o altre informazioni del sottosuolo eventualmente disponibili nell’area di studio, per una migliore interpretazione del dato dal punto di vista geologico e archeologico.

esplorazione geofisica del sottosuolo • v. sapia, v. materni, f. giannattasio, m. marchetti

Metodi geofisici speditivi in area urbana I vantaggi e l’efficienza di qualsiasi metodo geofisico dipendono da: 1. il contrasto esistente nelle proprietà fisiche che caratterizzano i materiali del sottosuolo (proprietà elettriche, elettromagnetiche, ecc.) in relazione alla risoluzione del metodo geofisico applicato (Orlando et al., 1986); 2. l’assetto del sottosuolo; 3. i vincoli logistici, che possono ostacolare o limitare l’indagine geofisica.

Per elaborare un modello attendibile del sottosuolo è importante integrare le diverse tecniche di prospezione geofisica in modo da ottenere il più alto livello di accuratezza e, di conseguenza, il più basso livello di incertezza, nel mappare le strutture sepolte rispetto a quello che si può ottenere utilizzando invece un’unica tecnica geofisica. In area urbana però, date le condizioni logistiche molto complesse, come la presenza di sottoservizi, il traffico veicolare e numerose altre fonti di rumore antropico, le tecniche geofisiche comunemente impiegate per investigare il sottosuolo, sono estremamente limitate. Quelle magnetiche ed elettromagnetiche, ad esempio, sono in sostanza inutilizzabili in contesti urbani per via del forte rumore nel segnale che altera le misure. La tomografia elettrica classica (ERT), sebbene sia una tecnica ampiamente diffusa nell’ambito dell’esplorazione del sottosuolo in campo archeologico e ingegneristico, trova numerose difficoltà di applicabilità in contesti urbani, principalmente nei centri storici, dove non sempre è possibile perforare la pavimentazione per inserire gli elettrodi nel terreno. Inoltre, i tempi di allestimento e di acquisizione necessariamente richiedono un’interruzione del traffico veicolare nel tratto di strada oggetto di indagine, a volte anche di ore.

Le acquisizioni ERT bidimensionale (2-D) sono soggette a problemi di ambiguità nella definizione di strutture del sottosuolo con geometrie spiccatamente tridimensionali, con conseguenti limiti di risoluzione (Orlando, 2013). In questi casi, sarebbe più opportuno acquisire dati di tomografia elettrica tridimensionale (3-D).

Il metodo georadar (GPR) è in grado di risolvere, ad altissima risoluzione, le strutture del sottosuolo a piccole profondità (in funzione del tipo di antenna e delle caratteristiche elettriche del terreno investigato) ed è una tecnica ormai consolidata per l’esplorazione geofisica in campo archeologico e ingegneristico, anche in area urbana. Il GPR infatti è ampiamente utilizzato per monitorare e individuare i sottoservizi sotto le strade asfaltate dei centri abitati, coprendo grandi aree in un tempo relativamente breve, poiché le antenne possono essere installate direttamente su dei mezzi mobili.

111

112

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Immagine dello strumento OhmMapper (Geometrics, Inc)

La tomografia elettrica capacitiva La tomografia elettrica capacitiva è una tecnica di prospezione geofisica che consente di acquisire, in tempi rapidi, informazioni sulla resistività elettrica del sottosuolo.

Poiché sono numerosi i fattori che influenzano la resistività di un materiale, non esiste una corrispondenza biunivoca tra valore di resistività misurato e il tipo di terreno presente nel sottosuolo e, pertanto, l’interpretazione di un modello di resistività va condotta cercando di vincolare e integrare il modello con l’assetto geologico dell’area in esame.

Questa tecnica negli ultimi anni ha visto un crescente utilizzo per applicazioni in campo archeologico e ambientale. Il grosso vantaggio, rispetto al metodo di tomografia elettrica classica, consiste nella velocità di acquisizione e quindi nella possibilità di avere rapidamente indicazioni sulla presenza di cavità e altre discontinuità nel sottosuolo di natura antropica (come muri, tombe e pavimenti) ma anche di origine geologica (come le faglie).

Le misure sono eseguite da un operatore che trascina un cavo (array di dipoli) lungo uno o più profili e i dati acquisiti possono essere georeferenziati grazie all’utilizzo congiunto di un GPS in modo da avere la posizione planimetrica dei tracciati.

Il principio alla base di questo sistema è l’accoppiamento capacitivo, cioè il passaggio della corrente alternata attraverso un condensatore, dove una delle piastre è costituita da un cavo coassiale dipolare mentre l’altra dalla superficie del terreno. Quest’ultimo è quindi

esplorazione geofisica del sottosuolo • v. sapia, v. materni, f. giannattasio, m. marchetti

caricato per induzione e non per contatto, come nel caso della tomografia elettrica classica che invece utilizza elettrodi per immettere la corrente nel sottosuolo.

L’energizzazione avviene attraverso un dipolo trasmittente, che opera a una frequenza di 16,5 kHz, e le differenze di potenziale elettrico che si generano al passaggio della corrente nel terreno vengono campionate mediante uno o più dipoli riceventi. Il voltaggio misurato è proporzionale alla resistività del mezzo che separa i due dipoli (trasmittente e ricevente) e alla corrente immessa dal dipolo trasmettitore. Si ottengono in questo modo delle sezioni che mostrano la distribuzione della resistività elettrica del sottosuolo in funzione della profondità.

Essendo una configurazione di tipo dipolo-dipolo, la tecnica è sensibile alle variazioni orizzontali della resistività elettrica e quindi è adatta all’individuazione di strutture verticali. La profondità di investigazione dipende dalla geometria di acquisizione, cioè dal numero di dipoli riceventi, dalla loro lunghezza e dalla distanza reciproca tra dipolo trasmittente e dipoli riceventi (Kuras et al., 2006). Generalmente le profondità raggiungibili non superano i 15 m, pertanto questa tecnica è indicata per prospezioni geofisiche superficiali e i modelli di resistività elettrica del sottosuolo che si ottengono con questa tecnica geofisica sono del tutto comparabili a quelli realizzati con la tomografia elettrica classica, a parità di profondità di investigazione.

Terreni resistivi (roccia, ghiaie consolidate, ecc.) consentono un buon accoppiamento capacitivo tra i sensori e il terreno mentre, al contrario, la presenza di forti conduttori impedisce la trasmissione del segnale in profondità (McNeill, 1984). Per questo motivo, la tecnica si presta molto bene a indagini speditive su strade asfaltate (caratterizzate da un’elevata resistività elettrica) permettendo di misurare i parametri elettrici del sottosuolo percorrendo anche lunghi tratti di strada. Di contro però, le condizioni logistiche del sito investigato (asperità della superficie e presenza di ostacoli) e la presenza diffusa di sottoservizi, pavimentazione rinforzata con reti elettrosaldate, veicoli o altri oggetti metallici in superficie possono influire negativamente sul segnale misurato dallo strumento, causando, nei casi peggiori, la perdita totale di dati nella porzione di sottosuolo interessata dalla sorgente di rumore elettromagnetico. È anche vero però che, in presenza di importanti strutture nel sottosuolo tali da generare netti contrasti elettrici con il terreno circostante (ad esempio, cavità o nette variazioni litologiche), la tecnica è comunque potenzialmente in grado di rilevare le anomalie resistive da queste generate.

L’effetto del trascinamento dei dipoli e le asperità del piano campagna possono anch’essi dar luogo a segnali rumorosi, che però possono essere opportunamente trattati e ottimizzati per mezzo di accurate tecniche di elaborazione e filtraggio del dato.

113

114

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

a.

b.

•

Casi di studio svolti dal gruppo di lavoro dell’INGV in cui è stata impiegata la tomografia elettrica capacitiva per la caratterizzazione del sottosuolo in a) campo geologico e b) archeologico

La tecnica è stata già utilizzata dal gruppo di lavoro INGV in diversi casi di studio in ambito archeologico e geologico ottenendo risultati molto interessanti. Di seguito si riportano, a titolo di esempio, i risultati ottenuti nell’ambito di due casi di studio di cui uno volto alla caratterizzazione di una faglia attiva nella Piana di Castelluccio di Norcia (sede della recente sequenza sismica in Italia Centrale) e l’altro, più sperimentale, mirato alla caratterizzazione del segnale geofisico rilevabile in corrispondenza di una cavità ipogea nota, nel Parco dell’Appia Antica a Roma. Nel primo caso, i risultati ottenuti mostrano in maniera chiara la zona di faglia superficiale, la sua larghezza, la quantità associata di spostamento e la presenza di depositi a grana fine (cunei colluviali) cumulati lungo il piano di faglia (a). Nel secondo caso, la tecnica ha permesso di evidenziare in maniera netta la presenza della cavità antropica, sia in termini di geometria sia in termini di profondità ricavate, essendo quest’ultima facilmente accessibile (b).

In entrambi i casi sono state effettuate le misure di tomografia elettrica classica per poter avere un confronto diretto tra le anomalie di resistività ottenute con ambedue le tecniche di prospezione. Il riscontro è risultato eccellente, con la differenza sostanziale dei tempi di acquisizione, di venti minuti circa per la tomografia elettrica capacitiva rispetto a un’ora e 30 minuti per la tomografia elettrica classica.

esplorazione geofisica del sottosuolo • v. sapia, v. materni, f. giannattasio, m. marchetti

Caso di Studio di Firenze: il Museo Nazionale del Bargello In questa fase di studio preliminare sono stati effettuati profili di misura lungo il perimetro del Museo percorrendo, nello specifico, le quattro vie che circondano il palazzo: Via di Vigna Vecchia, Via del Proconsolo (fronte Museo), Via Ghibellina e Via dell’Acqua. Le misure sono state eseguite con lo strumento OhmMapper (Geometrics) utilizzando una configurazione a cinque ricevitori dipolari da 5 m di lunghezza, e una distanza tra trasmettitore e ricevitore variabile tra 5 m e 10 m rispettivamente. In questo modo si è ottenuta una profondità d’indagine di circa 8 m.

Il passo di campionamento è stato impostato a 1 Hz (una misura al secondo); purtroppo a causa della scarsa copertura del segnale GPS nell’area non è stato possibile acquisire il dislivello topografico. I dati raccolti sono stati elaborati utilizzando il software MagMap 2000 (Geometrics Inc, 2001), adottando specifiche tecniche di filtraggio per rimuovere i valori anomali e uniformare i dati misurati (despiking). I dati filtrati sono stati quindi corretti applicando i fattori di calibrazione proposti da Oldenborger e LeBlanc (2013), che permettono di ricavare le resistività apparenti corrette in funzione delle lunghezze effettive dei dipoli impiegati per le misure e, successivamente, sono stati invertiti usando il software RES2DINV. Quest’ultimo, utilizza il metodo d’inversione dei minimi quadrati per ottenere dei modelli di distribuzione delle resistività elettriche del sottosuolo in funzione della profondità (Loke e Barker, 1996).

Acquisire profili lungo singole linee e utilizzare algoritmi di inversione 2D comporta l’implicita assunzione che la resistività del terreno sia costante nelle direzioni ortogonali e che le sue variazioni avvengano soltanto lungo il profilo e con la profondità. Nella realtà però, le correnti scorrono nelle tre dimensioni dello spazio e la presenza di anisotropie e disomogeneità laterali sia sulla superficie sia sepolte, influenzano il pattern elettro-stratigrafico della sezione e impediscono una ricostruzione univoca del sottosuolo.

Nell’immagine alla pagina seguente sono mostrati i risultati dell’elaborazione dei dati relativi alle prospezioni geofisiche eseguite nell’area di studio. In generale, i valori di resistività osservati variano da un minimo di circa 8 Ωm a un massimo di 500 Ωm in tutte le sezioni elaborate e la loro distribuzione, molto eterogenea, è marcata dalla presenza di contrasti elettrici sia verticali sia laterali.

I profili di Via del Proconsolo (lunghezza di circa 100 m) e di Via Ghibellina (lunghezza di circa 120 m) mostrano delle anomalie moderatamente resistive e a bassa resistività con dei pattern molto simili, caratterizzati da nette variazioni sia laterali sia in profondità. In particolare, si nota che il passaggio di resistività elettrica laterale più marcato, in corrispondenza della progressiva 14 m e 6 m (freccia rossa e linea nera tratteggiata a pagina seguente), rispettiva-

115

116

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

•

Sezioni 2-D di resistività elettrica del sottosuolo per a) Via Ghibellina e Via del Proconsolo e b) Via di Vigna Vecchia e Via dell’Acqua (pagina a fronte), ricavate dall’elaborazione di dati acquisiti con la tecnica della tomografia elettrica capacitiva.

Le linee nere e tratteggiate evidenziano i passaggi di resistività elettriche nelle sezioni sia lungo la verticale che lungo la direzione orizzontale

a.

mente per i profili di Via del Proconsolo e Via Ghibellina, ricade in corrispondenza delle due rispettive facciate del Museo. Infatti, nella porzione più a sud e più a ovest dei due profili si osservano terreni caratterizzati da alti valori di resistività (circa 200 Ωm) che ricoprono dei terreni caratterizzati da resistività più basse (circa 10 Ωm) e, al contrario, nella parte più a nord e più a est dei profili si osservano terreni caratterizzati da bassi valori di resistività (circa 8 Ωm) che ricoprono dei terreni caratterizzati da resistività più alte (circa 250 Ωm). Tale contrasto di resistività elettrica avviene a una profondità di circa 3.5 m rispetto al piano campagna (immagine in alto, a., linea nera continua).

Per quanto riguarda il profilo lungo Via dell’Acqua (lunghezza di circa 130 m) si evidenzia la presenza di una netta anomalia, ad alta resistività, in corrispondenza della progressiva 31 m (approssimativamente al centro della relativa facciata del Museo), che si estende per circa 20 m e si colloca a una profondità di circa 3 m dal piano campagna (immagine in alto, b.). Al di sopra di essa e lateralmente, le resistività elettriche variano in maniera netta verso valori decisamente inferiori. La presenza diffusa di sottoservizi e i numerosi ostacoli lungo questa via però rendono difficile e non univoca l’interpretazione di questa sezione.

esplorazione geofisica del sottosuolo • v. sapia, v. materni, f. giannattasio, m. marchetti

b.

Il profilo di Via di Vigna Vecchia è quello che mostra il maggior numero di disomogeneità nella distribuzione della resistività elettrica in profondità. Nel settore più a ovest del profilo si evidenzia la presenza di un’anomalia alto resistiva (circa 150 Ωm — b., freccia rossa), ad una profondità di circa 3 m, che si interrompe in maniera brusca lateralmente e che si colloca, approssimativamente, in corrispondenza dell’incrocio con Via del Proconsolo. Proseguendo verso est, intorno alla progressiva 6 m (immagine in alto, b., freccia blu), un’altra anomalia interrompe la continuità laterale delle resistività passando da 40 Ωm a 200 Ωm circa e si sviluppa per circa 10 m lateralmente oltre che in profondità, in corrispondenza della facciata relativa del Museo. Più a est lungo il profilo si osserva un’altra anomalia alto resistiva (> 350 Ωm), a partire da una profondità di circa 3 m, che passa lateralmente e verso la superficie, a valori di resistività più bassi. Anche in questo caso però, la presenza diffusa di tombini e alcune autovetture in sosta lungo la via, rendono più complicata l’interpretazione di questa sezione di resistività.

117

118

resimus. un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali • stefania viti

Conclusioni L’obiettivo del presente studio è stato quello di verificare l’efficacia, l’applicabilità e l’accuratezza dei dati geofisici acquisiti con il metodo di tomografia elettrica capacitiva nel pieno centro storico di Firenze. I risultati delle indagini geofisiche realizzate nell’area del Museo Nazionale del Bargello hanno confermato le potenzialità del metodo nel fornire, in maniera speditiva e non invasiva, informazioni utili alla caratterizzazione e l’interpretazione in chiave archeologica e geologica dei primi metri di sottosuolo.

Alcuni fattori logistici dell’area di studio e la presenza diffusa, in alcune zone, di infrastrutture antropiche, hanno purtroppo limitano l’impiego di tale tecnica, restituendo dei dati molto rumorosi dai quali sono stati ricavati modelli di sottosuolo da interpretare con estrema cautela. In alcuni casi (Via Ghibellina e Via del Proconsolo) è stato possibile filtrare i dati dalla presenza di valori visibilmente anomali, in altri (Via dell’Acqua e Via di Vigna Vecchia) le criticità riscontrate nel dato sono maggiori e non è stato possibile discriminare ne filtrare tutte le sorgenti di rumore.

In generale, l’area di indagine del Museo Nazionale del Bargello si è rivelata adatta per sfruttare le potenzialità dello strumento e, allo stesso modo, valutarne i limiti di applicabilità in un contesto urbano. La facilità di accesso al sito e la presenza di manto stradale asfaltato e privo di ostacoli al trascinamento dei sensori hanno permesso, infatti, di realizzare l’acquisizione di quattro profili lungo il perimetro del Museo in tempi rapidi.

Nell’ottica di contribuire alla realizzazione di un modello tridimensionale del sottosuolo del Museo Nazionale del Bargello, che sia quanto più possibile accurato e univoco, è necessario confrontare i modelli di resistività elaborati dal presente studio con le informazioni geologiche esistenti (derivanti da stratigrafie di pozzi) o con altro genere di informazioni archeologiche note per l’area di studio. È altresì auspicabile integrare le misure con altri dati geofisici acquisiti mediante, ad esempio, la tomografia elettrica 3D, di utilizzo più tradizionale in campo archeologico e che andrebbe eseguita lungo il perimetro del Museo. Questo permetterebbe, non solo un confronto diretto con i modelli di resistività già ottenuti con il sistema OhmMapper ma, anche, la possibilità di ottenere informazioni più accurate in profondità utili al raggiungimento degli obiettivi del progetto di ricerca in corso per l’area di studio.

Infine, per poter leggere e interpretare correttamente le geometrie del sottosuolo messe in evidenza dai modelli geofisici è fondamentale la sinergia e la collaborazione tra geofisici, geologi e archeologi operanti nel settore oggetto di studio.

esplorazione geofisica del sottosuolo • v. sapia, v. materni, f. giannattasio, m. marchetti

Ringraziamenti Sentiti ringraziamenti sono rivolti alla Prof.ssa Stefania Viti, al Prof. Marco Tanganelli e ai colleghi dott. Vieri Cardinali, dott.ssa Maria Teresa Cristofaro, dott.ssa Barbara Paoletti del Dipartimento di Architettura dell’Università di Firenze per il supporto logistico e per la preziosa collaborazione in tutte le fasi del lavoro svolto sul campo.

Bibliografia Coli M., Rubellini P. (2013). Geological anamnesis of the Florence area, Italy, German Journal of Geoscience, Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, Germany: 581-589.

Bottacchi M.C., Colonna T., Mantovani F., Medri M. (2009). Application of the OhmMapper resistivity-meter to detect the theatre of Sentinum Roman town by using 3D resistivity model, ArcheoSciences. Revue d’archéométrie: 267-269.

Geometrics Inc. (2001). Data Map OhmMapper User Guide 29006-01, Rev 3.0. Manual 2900701, San Jose, Calif.: 1-55.

Kuras O., Beamish D., Meldrum P.I., Ogilvy R.D. (2006). Fundamentals of the capacitive resistivity technique, Geophysics 71: G135-G152.

Lapenna V. (2017). Resilient and sustainable cities of tomorrow: the role of applied geophysics, Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata 58.

Loke M.H., Barker R. (1996). Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudosections using a quasi-Newton method, Geophysical Prospecting 44: 131-152.

McNeill J.D. (1980). Electromagnetic Terrain Conductivity Measurement at Low Induction Numbers, Geonics Limited Technical Note TN-6: 6-15.

Oldenborger G.A., LeBlanc A.M. (2013). Capacitive resistivity inversion using effective dipole lengths for line antennas, Journal of Applied Geophysics 98: 229-236.

Oldenborger G. A., LeBlanc A.M. (2015). Geophysical characterization of permafrost terrain at Iqaluit International Airport, Nunavut, Journal of Applied Geophysics 123: 36-49.

Orlando L., Piro S., Versino L. (1986). Location of sub-surface geoelectric anomalies for archaeological work: a comparison between experimental arrays and interpretation using numerical methods, Geoexploration 24: 227-237.

Sapia V., Baccheschi, P., Villani F., Marchetti M. (2017a). Multidisciplinary geophysical approach to map disposal site: the Ponza island case study, Journal of Applied Geophysics 138: 264-274.

Sapia V., Florindo F., Marchetti M., Di Nezza M. (2017b). Fast geophysical prospection to map the archaeological site of Cocciano: preliminary results, Annals of Geophysics 60, Fast Track 6.

119

Finito di stampare da Officine Grafiche Francesco Giannini & Figli s.p.a. | Napoli per conto di didapress Dipartimento di Architettura UniversitĂ degli Studi di Firenze Settembre 2018

Questo volume raccoglie i contributi presentati nel Convegno “RESIMUS: un progetto rivolto alla vulnerabilità sismica delle opere museali”, che si è tenuto a Firenze il 18 maggio 2018. Il progetto RESIMUS è incentrato sulla valutazione della vulnerabilità sismica dei manufatti esposti all’interno del Museo del Bargello, che costituisce un caso studio eccezionale e privilegiato, sia per l’importanza delle sue collezioni, sia per la varietà degli allestimenti utilizzati.

Il primo tema affrontato nel progetto consiste nella messa a punto di uno strumento speditivo di agevole utilizzo per valutare la vulnerabilità sismica delle opere esposte.

I metodi di tipo speditivo nascono dalla necessità, ricorrente nel caso delle pubbliche amministrazioni, di tenere sotto controllo un elevato numero di manufatti con un ridotto impegno economico. Questo approccio, largamente rodato per quanto riguarda gli edifici e successivamente esteso a oggetti d’arte, è stato implementato ed applicato al Museo del Bargello.

La sicurezza sismica delle opere è stata poi valutata in modo quantitativo, sulla base di analisi numeriche; queste vengono distinte secondo due principali approcci, entrambi investigati all’interno della ricerca: la modellazione a blocchi rigidi e l’analisi ad elementi finiti. Quest’ultima, in particolare, presuppone la preventiva messa a punto di un modello geometrico tridimensionale — e pertanto di un rilievo — molto dettagliato. Particolare attenzione è rivolta alla corretta quantificazione dell’input sismico, ovvero all’identificazione del suolo fondale del museo.

All’interno del volume vengono presentati tutti i principali risultati ottenuti sia delle analisi numeriche condotte sulle opere — a partire dal rilievo laser-scanner e alla conseguente messa a punto dei modelli geometrici — che delle indagini sperimentali sul terreno.

Stefania Viti si è laureata in Architettura nel 1994 presso l’Università di Firenze, e nel 2000 ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Strutturale presso la Facoltà di Ingegneria della stessa Università. Dal 2001 al 2003 ha svolto un post-doc presso la SUNY University di New York, collaborando con il Prof. Andrei Reinhorn su temi inerenti all’adozione di metodi alternativi di intervento su strutture esistenti e alla resilienza di sistemi territoriali. Dal 2003 lavora come Ricercatrice presso il Dipartimento di Architettura (DIDA) dell’Università di Firenze, svolgendo attività didattica. Attualmente si occupa di resilienza e prevenzione del rischio sismico, con particolare riferimento all’edilizia esistente, ad opere monumentali e ad oggetti d’arte. È autrice di numerose pubblicazioni scientifiche, e frequenta con regolarità Convegni scientifici Internazionali nell’ambito dell’ingegneria sismica.

9 788833 380476

€ 15,00