Le tecniche costruttive antisismiche usate in epoca coloniale a Cuba

Grazie ad un rinnovato interesse per il patrimonio storico e architettonico di Cuba, in questi ultimi anni alcune delle chiese di origine coloniale della città di Santiago, nella zona orientale dell’isola, sono state oggetto di lavori di consolidamento e restauro. Operare in territori così lontani è una sfida per i professionisti coinvolti: ci si trova davanti a materiali e tecniche costruttive non conosciuti e non diffusi in Europa, spesso non più utilizzati e non documentati nella letteratura scientifica. Anche nel caso delle chiese di Santiago la fase di raccolta dati e conoscenza storica degli edifici è risultata da una parte complessa, vista la mancanza di documenti storici in sito, dall’altra è stata però agevolata dal fatto che tutta l’edilizia monumentale realizzata nelle colonie spagnole dell’America Latina venisse progettata nella madrepatria: le copie di molti progetti sono oggi conservate presso l’Archivo de Indias, nella città di Siviglia.

Tecniche costruttive antisismiche: uno studio su Cuba

Per poter meglio comprendere le peculiarità costruttive delle chiese coloniali, in particolare quella di San Francisco, è stato innanzitutto compiuto uno studio preliminare della documentazione oggi disponibile. Ed è subito emersa la prima incognita strutturale: nella planimetria MP-Santodomingo 588, relativa allo stato di avanzamento dei lavori di costruzione della chiesa, datata 1796 ed oggi conservata presso l’Archivo de Indias a Siviglia, all’interno dei pilastri sono rappresentati alcuni piccoli quadrati, la cui funzione non era specificata. Ciò ha spinto i progettisti ad indagare con maggiore attenzione aspetti costruttivi ad oggi poco chiari, approfondendo la conoscenza di alcuni aspetti degli edifici attraverso l’applicazione di tecniche diagnostiche volte a determinarne la geometria globale, le modifiche avvenute nel tempo, le caratteristiche della morfologia e della tessitura muraria, i comportamenti chimico-fisico e meccanici dei componenti e le peculiarità globali della struttura.

Il complesso di San Francisco a Santiago de Cuba è stato fondato a metà del XVIII secolo ed è costituito dalla seconda chiesa più importante della città e dal convento nato per ospitare i frati e consentire loro lo svolgimento di attività a sostegno dei bisogni della comunità locale.

Il progetto diagnostico è stato organizzato in primo luogo per fornire una visione d'insieme della morfologia delle strutture murarie, in particolar modo per caratterizzare eventuali strutture nascoste nei loro spessori. I pilastri grandi e massicci sono stati studiati applicando test sonici in varie configurazioni di prova, a seguito dei quali sono stati previsti saggi murari diretti tramite video-endoscopie.

Confrontando le attuali strutture delle chiese costruite durante il periodo coloniale a Santiago, alcune caratteristiche comuni sono evidenti: ogni chiesa ha un muro esterno costruito in muratura di mattoni e/o pietra, ma la struttura dei pilastri interni e il tetto sono realizzati in legno. Questa tecnica costruttiva è stata sviluppata proprio per permettere agli edifici religiosi e governativi più importanti di resistere sia ai forti venti (sono frequenti gli uragani e le tempeste tropicali) sia ai terremoti. In San Francisco, edificio notevolmente maggiore per dimensioni rispetto alle altre chiese coloniali e paragonabile solo alla cattedrale, i pilastri che suddividono in 3 navate sono apparentemente realizzati in muratura regolare di laterizi: gli approfondimenti conoscitivi eseguiti sono stati previsti per verificare se effettivamente vi fossero elementi di legno all'interno dei pilastri.

Fig. 1. Facciata principale

Fig. 2. Particolare dello stato di degrado dei materiali

Fig. 3. Planimetria MP-SANTODOMINGO 588 (1796) recante lo stato di avanzamento dei lavori di ricostruzione con I tratti rosso/giallo 

Fig. 4. Dettaglio dei pilastri con inserito un quadrato scuro internamento alla struttura muraria.

Per una prima interpretazione della morfologia muraria, in particolare dei pilastri interni alla chiesa, sono state condotte prove soniche sulle facce opposte degli stessi. Le prove sono state sviluppate seguendo una maglia di traiettorie di acquisizione ortogonali. Questa particolare geometria in tomografia semplificata ha l’obiettivo di identificare le discontinuità nella struttura muraria per verificare se effettivamente all’interno dei pilastri fossero contenuti horcones, tronchi lignei realizzati con essenze caraibiche e aventi la funzione di assorbire le oscillazioni imposte da un eventuale evento sismico alla copertura, anch’essa lignea.

Fig. 5. Localizzazione delle indagini conoscitive condotte nella chiesa di San Francisco

L'elaborazione dei dati acquisiti durante la prova valuta il tempo di percorrenza impiegato dall’onda sonica dall'origine al punto di arrivo. La conoscenza della distanza tra punto di emissione e di ricezione, ricavabile dal rilievo geometrico, consente di calcolare la velocità dell’impulso, inteso come rapporto tra distanza tra i punti di prova e i relativi temi di attraversamento. La modalità di prova per trasparenza, cioè con i punti della griglia corrispondenti posti sulle facce opposte della struttura, è stata adottata per la studio delle strutture in muratura per la maggiore qualità dei risultati che si ottengono e la minore influenza della geometria di acquisizione durante il passaggio delle onde soniche all’interno del solido murario.

La rappresentazione dei risultati consiste in una mappa di distribuzione delle velocità a cui viene attribuita una scala cromatica a colori per esaltare maggiormente le aree dove la muratura è più compatta (in arancione/rosso) rispetto a quello dove sono presenti maggiori discontinuità a cui corrispondono velocità inferiori (in blu).

Fig. 8. Schema della traiettorie incrociate impiegate per la caratterizzazione della sezione del pilastro.

I test sonici sono stati eseguiti su 3 tipologie di strutture murarie presenti nella chiesa: pilastri isolati cruciformi e compositi, pilastri incassati e muri portanti.

I risultati ottenuti richiedevano un ulteriore approfondimento per verificare con certezza e localizzare la posizione dei tronchi lignei nei pilastri. Le velocità acquisite precedentemente sono state rielaborate sulla base di una maglia di punti interni alla sezione dei pilastri dati dall’intersezione delle traiettorie ortogonali lungo la sezione. Ad ogni punto è stata attribuita la velocità media delle 2 traiettorie perpendicolari che lo intersecano. La distribuzione delle velocità ottenute lungo la sezione orizzontale è servita ad identificare anche le aree più significative per i successivi saggi visivi condotti con videoendoscopio. Questi ultimi hanno consentito la verifica diretta della distribuzione di vuoti e dei tronchi inseriti nei pilastri a conferma di quanto era emerso nella ricerca storico-archivistica condotta in partenza.

Fig. 14. Ricostruzione delle stratigrafie interne dei pilastri contenenti tronchi lignei.

Interventi di conservazione: importante conoscere ogni aspetto storico e costruttivo del fabbricato

L’intervento di conservazione su un edificio storico è, in generale, tanto più efficace, quanto più profonda è la conoscenza della fabbrica in tutti i suoi aspetti. Per rispondere a tale necessità è indispensabile applicare opportunamente metodi d’indagine in situ e in laboratorio, in modo che i risultati ottenuti possano essere utilizzati per valutare tutti gli aspetti conservativi che interessano materiali e strutture.

Nel caso studio qui presentato è stato definito un percorso di conoscenza caratterizzato da livelli di approfondimento sempre maggiori, mirato a raccogliere tutte le informazioni necessarie per valutare lo stato di conservazione dei materiali e la sicurezza strutturale. Il primo livello di conoscenza racchiude le informazioni essenziali, quali la storia, la geometria generale (piante, alzati e sezioni), le caratteristiche della muratura, la schematizzazione del sistema strutturale e tutta la documentazione contenente descrizioni dettagliate dei processi di danno avvenuti nel tempo.

Queste informazioni hanno consentito di conoscere tecniche costruttive ormai abbandonate, ma che sono imprescindibili per affrontare un intervento di restauro cosciente delle problematiche di conservazione presenti e della valenza storica di un edifico monumentale come la chiesa di San Francisco. Questa sapienza costruttiva, anche se non più tramandata, costituisce una preziosa risorsa storica che può essere riscoperta e sviluppata anche per gli edifici civili, poiché prevede l’impiego di materiali naturali, come il legno, facilmente reperibili nel territorio di provenienza e lavorabili in loco.