Nel giugno 2024 si è concluso il progetto DIA_Smart – Diagnostica smart delle strutture in legno antiche, promosso dal CNR-IBE (Istituto per la BioEconomia) sotto la responsabilità del Dr. Michele Brunetti. Il progetto, finanziato da Regione Toscana nell’ambito del progetto GiovaniSì, è stato realizzato in collaborazione con la Direzione Regionale Musei della Toscana, il Museo di San Marco di Firenze, LegnoDOC srl e Studio Micheloni srl.
Attivo tra il 2022 e il 2024, il progetto ha avuto l’obiettivo di sviluppare un approccio innovativo alla conservazione delle strutture lignee antiche, migliorando l’accuratezza di rilievi e indagini diagnostiche e ottimizzando la gestione delle informazioni attraverso una piattaforma digitale condivisa. Luogo di sperimentazione e cuore dello studio è stato il primo piano del Museo di San Marco, dove la struttura di copertura in legno dei corridoi e delle celle dell’antico dormitorio è stata oggetto di indagini e analisi.
Il Museo di San Marco a Firenze è custode di un patrimonio affascinante e complesso, che va ben oltre le eccezionali opere d’arte esposte. Immerso in un edificio storico di straordinario valore, il museo si distingue per l’indissolubile connessione tra spazio architettonico e collezioni, offrendo al visitatore un’esperienza unica in cui arte e architettura dialogano in modo profondo.
Non si tratta soltanto di un museo ospitato in un edificio antico, ma di un museo che espone, come primo elemento, la propria stessa struttura. La sua architettura, frutto di secoli di trasformazioni, restauri e adattamenti, racconta una storia affascinante fatta di stratificazioni, variazioni d’uso e interventi che meritano di essere conosciuti e valorizzati. Tra gli aspetti meno noti, ma di grande interesse, figurano le strutture lignee, che rappresentano una componente fondamentale del complesso edilizio e contribuiscono a raccontarne la lunga e articolata vicenda costruttiva. Questi elementi, spesso invisibili a uno sguardo frettoloso, sono parte integrante del museo e testimoniano una sapienza costruttiva che richiede oggi un’attenta analisi e una costante cura per garantirne la conservazione nel tempo.
Grazie alle sue proprietà naturali e alla sua versatilità, il legno è uno dei primi materiali da costruzione utilizzati dall’uomo e, in passato, è stato diffusamente impiegato per realizzare strutture portanti come solai e coperture. Le strutture storiche in legno rappresentano un patrimonio architettonico peculiare, poiché incarnano un doppio valore: da un lato culturale, in quanto testimonianza di tecniche costruttive tradizionali, del sapere e delle abilità di carpentieri e maestranze del passato, e dall’altro strutturale, poiché svolgono ancora oggi un ruolo attivo nella stabilità degli edifici che le ospitano. Per questo motivo, quando si interviene nel recupero e nella conservazione di queste strutture, è fondamentale tenere in considerazione entrambi gli aspetti, ossia preservare l’autenticità storica senza compromettere la sicurezza dell’edificio.
Nonostante il loro ampio utilizzo, la diffusione di modalità condivise per una corretta conoscenza e gestione delle strutture storiche in legno è ancora un processo in evoluzione. Queste strutture sono spesso trascurate sia per la difficoltà di valutarne il reale comportamento strutturale, sia per la perdita di competenze e conoscenze legate alle tecniche costruttive tradizionali. Inoltre, la natura organica del legno lo rende vulnerabile al degrado biologico, un processo che può avvenire in qualsiasi fase della sua vita utile.
Per preservare l’integrità di queste strutture nel tempo è quindi fondamentale adottare strategie di conservazione preventiva basate su monitoraggi periodici e aggiornamento continuo dei dati. In questo contesto, il progetto DIA_Smart ha integrato l’uso di tecniche diagnostiche non invasive, insieme a rilievi con scanner laser 3D e strumenti fotogrammetrici, in un modello tridimensionale digitale HBIM (Historic Building Information Modelling).
Il progetto ha previsto un’applicazione concreta alla struttura lignea di copertura dei corridoi e delle celle del primo piano del Museo di San Marco, con l’obiettivo di testare le metodologie sviluppate e, allo stesso tempo, contribuire alla conservazione di questa importante struttura.
Le attività si sono articolate in più fasi: una prima fase di ricerca bibliografica, seguita da indagini diagnostiche e rilievi dimensionali in situ, e una fase finale in cui tutte le informazioni raccolte sono state utilizzate per creare e popolare il modello digitale HBIM.
La struttura di copertura, le indagini diagnostiche e i rilievi geometrici
La copertura degli ex-dormitori del Museo di San Marco, sopra le celle e i preziosi affreschi del Beato Angelico, è una struttura lignea imponente che rimane quasi nascosta agli occhi dei visitatori. Si tratta di una serie di 28 capriate in legno, distribuite lungo i tre corridoi principali, che sorreggono l’intera struttura del tetto. Queste capriate, costruite secondo la tipologia classica “all’italiana” (con catena, puntoni, monaco e saette), poggiano su mensole in legno di varie dimensioni, a volte sostenute da elementi in pietra o mattoni.
Per studiare la struttura lignea è stata seguita la metodologia indicata nelle normative italiane ed europee (UNI 11119:2004 e EN 17121:2019), sulle ispezioni delle strutture in legno storico. Il progetto ha incluso il rilievo delle sezioni, la classificazione secondo la resistenza, l’identificazione delle specie legnose e l’utilizzo di tecniche diagnostiche non invasive per verificare lo stato di conservazione. A queste analisi si sono affiancati rilievi 3D ad alta precisione, eseguiti con laser scanner e fotogrammetria, che hanno permesso di ottenere modelli digitali dettagliati della copertura.
Le specie legnose utilizzate rispecchiano la tradizione del territorio: abete bianco (Abies alba) come specie principale, olmo (Ulmus sp.) per parte dei monaci e delle mensole, quercia (Quercus sp.) e castagno (Castanea sativa) per alcune mensole.
Nonostante la struttura abbia conservato l’impianto originario, le indagini hanno rivelato interventi e sostituzioni sia con nuovi elementi in legno che con l’aggiunta di elementi metallici di supporto e rinforzo. A seconda dei corridoi, le capriate presentano alcune differenze nelle dimensioni e nella tipologia dei nodi strutturali a dimostrazione di interventi eseguiti in epoche differenti.
Il modello HBIM
Uno degli aspetti più innovativi del progetto è stata la creazione di un modello HBIM (Historic Building Information Modelling) della struttura lignea del Museo di San Marco. Si tratta di una metodologia che consente di arricchire la modellazione tridimensionale parametrica, permettendo di raccogliere, organizzare e consultare informazioni di vario tipo.
Il modello digitale è stato sviluppato con il software Autodesk Revit, utilizzando un approccio Scan-to-HBIM: partendo da una nuvola di punti ottenuta con rilievi laser scanner 3D, è stato costruito un modello parametrico fedele e dettagliato della struttura lignea. Per agevolare la navigazione, l’area dei dormitori è stata semplificata, mentre gli elementi in legno sono stati modellati con grande accuratezza, utilizzando famiglie parametriche personalizzate.
Il modello HBIM non è solo una rappresentazione tridimensionale ma un vero e proprio database digitale. Ogni elemento è identificato da un codice (ID) e arricchito con dati specifici come la specie legnosa, la classe di resistenza, l’umidità del legno, l’eventuale presenza di degrado biologico e danni meccanici, i risultati dei test diagnostici. Grazie a schede e viste tematiche, è possibile esplorare il modello filtrando le informazioni ad esempio per specie legnosa, stato di conservazione o rischio biologico.
Il modello inoltre non è statico, ma è pensato per evolversi e aggiornarsi nel tempo. Le informazioni raccolte nella prima fase del progetto DIA_Smart sono solo l’inizio. Nuovi dati, futuri restauri o cambiamenti dello stato di conservazione potranno essere inseriti creando nuove fasi nel modello, garantendo così un aggiornamento continuo.
I risultati e le potenzialità future di DIA_Smart
I risultati del progetto DIA_Smart dimostrano l’efficacia dell’uso di tecnologie innovative per la conservazione delle strutture lignee. Il modello HBIM realizzato per la copertura dei corridoi e delle celle del Museo di San Marco è un esempio concreto di come l’integrazione di nuove tecnologie digitali possa diventare uno strumento efficace per la tutela, la manutenzione e la valorizzazione dei beni culturali, rendendo più efficace la documentazione, il monitoraggio e la pianificazione di interventi. Inoltre, l’esperienza portata avanti al Museo di San Marco rappresenta un modello replicabile, che può essere esteso ad altre strutture storiche in legno.
Il progetto DIA_Smart rappresenta un valido esempio di come un approccio innovativo basato sull’uso di nuove tecnologie innovative e la collaborazione fra diverse realtà possa supportare attivamente la conservazione del patrimonio storico. Grazie a questo progetto, il Museo di San Marco non solo preserva le sue strutture architettoniche, ma si pone anche come un esempio virtuoso per l’innovazione nella tutela del patrimonio.
E questa è solo la prima tappa. Grazie a un nuovo finanziamento del programma GiovaniSì della Regione Toscana, nel corso del 2025 verrà attivato un secondo progetto, che vedrà ancora una volta collaborare il CNR-IBE, la Direzione Regionale Musei della Toscana, il Museo di San Marco e lo Studio Micheloni srl. Al centro, ci saranno le tecniche di monitoraggio continuo delle strutture lignee: un ulteriore passo avanti verso una tutela sempre più intelligente e sostenibile del nostro patrimonio.
Margherita Vicario
Per il CNR-IBE hanno partecipato al progetto DIA_Smart: Giovanni Aminti, Michele Brunetti, Paolo Burato, Nicola Macchioni, Michela Nocetti, Margherita Vicario.
Per maggiori informazioni: michele.brunetti@ibe.cnr.it – margherita.vicario@ibe.cnr.it
MUSEO DI SAN MARCO e CENACOLI 