Riassunto esame rilievo e analisi tecnica dei monumenti antichi. prof. Felici

L'edilizia nell'età antica

Corso di rilievo e analisi tecnica dei monumenti antichi

Giuliani - Professore E. Felici

Riassunto a cura di Bertino Concetta Alessia (parte curata da Alessia Bertino)

Capitolo 1: Alcune questioni preliminari

Bisogna avere presente che una costruzione, eccetto rari casi, non può farsi risalire ad un anno, ma ad un periodo. Si deve scegliere se datare l'edificio costruito vuol dire collocare nel tempo il quadro tecnologico che lo rese possibile; datare il progetto vuol dire stabilire anche il momento in cui nacquero le concezioni spaziali che informarono la fabbrica.

Le vie per arrivare alla cronologia di un'architettura sono diverse:

• Quella stilistica, che nella norma si fonda sulla considerazione del dettaglio decorativo.
• Quella tecnica basata sull'aspetto di superficie delle murature riferito a quello di monumenti di datazione ritenuta certa per altre vie (fonti letterarie, iconografiche, ecc.).
• Quella filologica che si articola sulla testimonianza preziosa delle diverse fonti epigrafiche, letterarie, iconografiche.
• Quella associativa che procede per ribalzo.

Naturalmente ognuno di questi metodi ha una sua validità relativa. La soggettività del primo è nota. Il secondo non riesce a staccarsi dalla superficie della struttura, e quindi procede anch'esso in un certo senso su basi stilistiche applicate però a cortine murarie. Ogni tentativo fatto in questo senso è risultato frustrante, basterà ricordare "il modulo" proposto nel 1912 da Van Deman per l'opera laterizia. Il sistema consiste nel misurare separatamente un numero preciso di assise di mattoni e dei relativi letti di malta che lega e nel riferire la misura a una tabella composta dai moduli di edifici che si ritengono di datazione sicura.

La fluidità dell'impasto alla messa in opera, la particolare sollecitazione di una zona di muratura; la qualità della calce, della sabbia, della pozzolana, dell'acqua e perfino del grado della sua temperatura, la velocità dei tempi di costruzione, sono tutti elementi che influenzano il risultato del modulo. Il terzo, quello filologico, offre l'efficacia dell'evidenza documentaria, ma è anche il più rischioso perché, se scisso da una solida preparazione tecnica e dalla capacità di dialogare con le strutture, presenta il pericolo di far dire quello che si vuole ai resti monumentali. Dunque bisogna usare tutti questi metodi in combinazione gli uni con gli altri.

L'analisi tecnica del monumento non serve a descrivere, anzi questo compito può essere affidato con risultati di maggiore oggettività e costruzione di tecniche grafiche o alle USM (unità stratigrafiche murarie). Il suo scopo è quello di stabilire il carattere di funzione, l'essenza e la possibilità di ricostruzione, ovvero di capire di che si tratta. Non tutti i resti possono essere oggetto di analisi. Per questo bisogna che si conservi una parte che permetta, con i segni che reca in sé, di procedere a una ricostruzione che vada oltre la semplice notazione della sua esistenza. Le domande da porsi sempre sono tre: Quando, come e perché?

Un tronco poggiato con le estremità su due è capace di sostenere grossi carichi fissi o accidentali lavorando a pressoflessione. Questa condizione corrisponde al principio fondamentale dello schema trilitico. Esso, indipendentemente dal materiale adoperato, risulta formato da due elementi verticali distanziati ritti. Si aveva un'ossatura portante sollecitata a pressoflessione. La combinazione di più strutture/parti secondo i tre assi di riferimento dello spazio realizzava il vano la cui moltiplicazione dava luogo all'edificio complesso. Così tutto l'organismo lavorava a pressoflessione nelle membrature orizzontali e a compressione in quelle verticali.

L'estensione della struttura implicava problemi di equilibrio nella distribuzione dei carichi, e quindi nella ripartizione delle tensioni interne. Erano difetti ai quali fin dall'inizio si rimediò con opportuni interventi. Lungo il piano di contatto tra due pareti le tensioni si incontravano definendo così uno dei punti critici dell'organismo. Passando da una parete ad un edificio vediamo che ha un'articolazione maggiore corrispondono problemi più complessi.

Questa concezione strutturale è alla base dell'organismo costruttivo composto da ritti e travi tra loro solidali, cioè l'ossatura della costruzione. L'ossatura solidale venne poi a mancare nei fabbricati in muratura in cui generalmente i solai lignei o le volte erano sostenuti da solidi muri longitudinali e trasversali, sempre in muratura. Lo sviluppo di un'altezza trovò il proprio limite nella scarsa solidarietà degli elementi ossaturali, limite che verrà superato con strutture metalliche e calcestruzzo armato. Il sistema di scarico delle forze a pressoflessione perché elegante è stata alla base di ogni cultura, a esso fanno capo tutte le strutture non spingenti. Il sistema trasmetteva al terreno il carico permanente e il carico accidentale, con andamento verticale. Quando era necessario si ponevano raccordi ausiliari a 45°, i puntoni. Il concetto di simmetria ha un valore strutturale in quanto rende equilibrata la struttura rispetto al peso da trasmettere al terreno.

Lo schema trilitico comportava che un elemento lavorasse in parte a trazione: l'inconveniente maggiore era che tutti i materiali di costruzione disponibili in antichità erano resistenti alla compressione, ma poco alla trazione escludendo il ferro e il legno. L'arco ormai da tempo adottato sporadicamente e casualmente, fu la soluzione al problema di individuazione di un procedimento costruttivo che assecondasse la resistenza alla compressione. L'arco infatti lavora solo per compressione, ma da solo serve a poco se non si è capaci di contrastare il gioco delle spinte che le determina.

Ogni organismo architettonico è sempre alla ricerca del proprio equilibrio, che raggiunge quando la resistenza della struttura è pari alle sollecitazioni dei carichi gravanti, cosicché non si verificano spostamenti di singole membrature, né per traslazione, né per rotazione. I carichi gravanti si distinguono in:

• Carichi permanenti (statici) interni alla costruzione stessa.
• Carichi accidentali (dinamici) estranei all'organismo. Determinati da movimenti del terreno, sia lenti, sia rapidi, mobili; si comprendono in esse anche gli assestamenti da ritiro di malte, quelli del terreno fondale, le dilatazioni per escursione termica.
• Carichi di sicurezza si ha quando la somma dei carichi permanenti e di quelli accidentali resta al di sotto della capacità di resistenza.
• Carico concentrato, esercitato sulla struttura da elementi a sezione ristretta (colonna, pilastro).
• Carico ripartito, si tratta di forze distribuite su larghe superfici. Il carico uniformemente ripartito, è un concetto teorico, a cui si ricorre nella formulazione di ipotesi.
• Carico di punta, si ha quando il peso si esercita su un solido fortemente sproporzionato nel rapporto tra sezione trasversale e altezza. Naturalmente il suo limite varia con il materiale.

Ogni solido materiale sottoposto a sollecitazioni esterne tende a deformarsi. La deformazione attraversa quattro fasi:

• Fase elastica, il solido sollecitato è capace di riassumere la forma primitiva.
• Fase di snervamento, inizio dello sfibramento.
• Fase plastica in cui il solido è incapace di riprendere la forma originaria e resta in tutto o in parte deformato.
• Fase di frattura.

Vi sono materiali:

• Materiali elastici, cioè deformabili (come il legno).
• Materiali rigidi, praticamente indeformabili (come pietre naturali e artificiali).

Le deformazioni possono aversi per:

• Trazione, quando si ha l'allungamento del solido per l'allontanamento delle singole sezioni.
• Compressione, per il fenomeno contrario.
• Taglio, se si verifica lo scorrimento di una sezione a quella contigua.

Ogni solido tende per sua natura a mantenere la propria forma, le alterazioni di questa provocano una reazione che si risolve in tensioni interne. Esse sono presenti anche quando la sollecitazione resta al di sotto del limite di elasticità. Per questo possiamo sostenere che un'architrave di pietra, caricato, anche se apparentemente non si deforma, nella realtà tende a deformarsi e al suo interno le tensioni si definiscono una zona che si trova in stato di trazione, un asse neutro e una zona in compressione.

Le differenti sollecitazioni si risolvono in compressione, trazione, flessione-torsione, pressoflessione-taglio. Tutte le ossature architettoniche, soprattutto quelle antiche, puntando a definire un sistema il più possibile rigido e indeformabile, devono stabilire collegamenti reciproci per ridurre al minimo le possibilità di spostamento. Questi collegamenti sono appunto i vincoli, che rispetto all'ossatura possono essere interni o esterni se si riferiscono a possibili movimenti di essa rispetto al terreno. Nell'edilizia dunque ci sono tre possibilità di movimento e altrettanti tipi di vincolo: appoggio semplice, cerniera, incastro.

Elementi che influenzano la lettura delle strutture

Capitolo 2: L'iter della progettazione

L'iter della progettazione procede di necessità dall'alto verso il basso, quindi copertura-alzati-fondazioni. Era infatti proprio la copertura a determinare la scelta del materiale, la direzione delle spinte, la loro entità. Vitruvio sconsigliava di usare nelle malte la sabbia marina perché, tra i vari difetti, era inadatta a sostenere le volte.

Non possiamo escludere che la decorazione fosse affidata non solo a maestranze diverse ma anche a progettisti diversi. Ogni edificio, inteso come costruzione complessa che trasmette i carichi permanenti, e quelli accidentali nel modo più omogeneo possibile sul piano fondale è, per forza di cose, un organismo instabile. Le variazioni dei carichi accidentali o la dislocazione di quelli permanenti, i moti del terreno, che si verificano nel tempo, sono tutti elementi che determinano questa instabilità sostanziale. È rarissimo che nella sua vita un edificio "archeologico" non abbia subito consistenti cambiamenti d'uso.

Se questi cambiamenti provocano consistenti cambiamenti, varia di conseguenza il regime dei carichi permanenti e accidentali. La variazione può essere positiva se i carichi aumentano, ma anche negativa per parziali demolizioni, altera l'equilibrio raggiunto nella fase precedente è anche difficile che nei secoli non cambino le condizioni di giacitura e consistenza del piano fondale. Anche in questi casi si avrà una ricerca di nuovi equilibri e la comparsa di lesioni più o meno evidenti. La vita di una struttura può essere divisa in due segmenti: uno precedente il collaudo e l'altro seguente. Il primo segmento (vita di cantiere) è di norma brevissimo, rispetto al secondo, anche quando la costruzione sia durata molto a lungo. Il secondo, vita funzionale, comprende tutte le vicende successive, incluso il suo stato di riduzione. Solo in rari casi può accadere che la vita di cantiere sia più lunga della funzionale.

Le variazioni di temperatura provocano sempre dilatazione nelle murature. Bisogna precisare che anche in caso di parità di problemi, le soluzioni dovevano cambiare a seconda della tecnica muraria impiegata, per esempio gli accorgimenti adatti per l'opera quadrata non erano applicabili al calcestruzzo. Un esempio degli effetti della dilatazione termica nelle strutture in pietra si ha nella colonna Traiana, come hanno chiaramente dimostrato le lesioni visibili nei rocchi marmorei non dovute a scosse sismiche, come nel caso della colonna Antonina ma alla sollecitazione termoelastica.

Capitolo 3: Coperture

Comprende tutte le strutture capaci di scaricare pesi secondo risultati prossimi alla verticale. La sollecitazione risulta a compressione per gli elementi verticali quali colonne e pilastri e a pressoflessione per quelli orizzontali quali architravi e pareti. La struttura elementare è composta da due sostegni verticali (ritti, pilastri, piedritti) e una traversa sovrapposta (giogo, architrave). Siccome la traversa è un solido vincolato ad appoggio semplice sollecitato verticalmente dal proprio peso e da quello della struttura soprastante, si ha una deformazione (o una tendenza alla deformazione) che pone la sezione superiore della traversa in compressione e quella inferiore in trazione, il mezzo è un asse neutro.

In antichità l'architrave per lunghezza era composta da un solo pezzo più o meno elastico (come il legno), mentre i piedritti potevano essere composti da vari elementi. L'architrave sopporta il peso proprio e quello di parte della struttura soprastante o lo convoglia, con andamento pressoché verticale, sui piedritti e sulle fondazioni che provvedono a ripartirlo sul piano fondale. In questa funzione esso è normalmente soggetto a flessione, ma può esserlo anche a compressione e a taglio. Nell'area mediterranea spesso l'architrave era composto di due o più elementi di pietra affiancati per taglio. Sia nell'architettura greca che in quella romana l'architrave è il basso degli elementi che compongono la trabeazione. La parte della membratura che grava sull'architrave è limitata al prisma triangolare di superficie laterale pari al triangolo equilatero che ha come base la luce dell'architrave stesso. Questo fenomeno è connesso con quello dell'arco naturale il cui profilo resta delineato della lesione ad andamento parabolico che si verifica nella struttura coinvolta in un cedimento verticale delle fondazioni.

Il legno fu il materiale di gran lunga più usato nei...