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Il segreto della Cupola

L’edificazione della Basilica della Madonna dell’Umiltà inizia sul finire del XV secolo su progetto di Giuliano da Sangallo (1445-1516), architetto prediletto di Lorenzo il Magnifico (1449-1492). Le più importanti famiglie di Pistoia decisero la costruzione di questo nuovo tempio, edificato sul corpo della preesistente chiesa di Santa Maria Forisportae, per commemorare quello che secondo la tradizione era stato il miracolo della Madonna dell’Umiltà: il 17 luglio del 1490 un’immagine della Vergine iniziò a stilare dalla fronte sottili rivoli di un prodigioso licore, quasi che la Vergine soffrisse nell’assistere impotente all’infuriare delle lotte interne fra le potenti famiglie pistoiesi dei Panciatichi e dei Cancellieri.
La costruzione del nuovo tempio richiede più di settant’anni.
Iniziata la costruzione, nel 1494, Sangallo, a seguito della caduta della Signoria dei Medici, si allontana dalla Toscana e la direzione dei lavori viene assunta dall’architetto pistoiese Ventura Vitoni (1442-1522). Alla morte del Vitoni la costruzione è innalzata fino al secondo ordine del tamburo ottagonale, e priva di copertura. Per vedere la ripresa dei lavori occorre attendere l’arrivo sul cantiere di Giorgio Vasari (1511-1574) a cui Cosimo I (1519-1574), nel 1555, in visita a Pistoia per la fortificazione di Santa Barbara, rendendosi conto del cattivo stato in cui si trovava il tempio, assegna il compito di continuare la costruzione così ben cominciata procedendo all’elevazione della cupola. Vasari progetta così l’ultimo livello del tamburo ottagonale e la grande cupola, seguendo un disegno diverso dal progetto originario per riprodurre un parallelismo con la cupola del tempio fiorentino. La costruzione inizia il 10 maggio del 1563, per terminare, almeno nelle strutture portanti, e con diverse interruzioni dovute principalmente alla scarsità di fondi, nella primavera del 1569.
L’immagine miracolosa della Madonna dell’Umiltà viene sistemata nel 1579 su un nuovo altare disegnato dal carrarese Pietro Tacca (1577-1640). Nel 1931 la chiesa viene elevata alla dignità di Basilica minore da papa Pio XI.
Il progetto di Vasari della cupola è chiaramente ispirato alla cupola brunelleschiana di Santa Maria del Fiore a Firenze, e nel suo progetto Vasari cerca di riprodurre le principali caratteristiche chiave della cupola fiorentina come il sistema a doppia calotta in muratura, le nervature tra le due calotte oltre ai dettagli decorativi esterni con dei costoloni maggiori presenti in corrispondenza delle connessioni tra le otto vele.
Tuttavia, nonostante queste somiglianze formali, Vasari non adotta nessuna delle innovazioni tecniche proposte da Filippo Brunelleschi (1377-1446) in Santa Maria del Fiore. Le principali differenze tecniche possono essere riassunte come segue: la forma della cupola della Basilica della Madonna dell’Umiltà passa da quella gotica a quella semisferica; lo schema di mattoni utilizzato per costruirla è diverso da quello impiegato da Brunelleschi nella cupola fiorentina (Vasari pose i corsi di mattoni orizzontalmente lungo i paralleli non adottando il sistema a doppia curvatura con la disposizione a spina di pesce della cupola brunelleschiana); il collegamento tra le due calotte viene realizzato con elementi deboli, non impostando il robusto sistema di anelli e costoloni che lega l’involucro interno ed esterno della cupola brunelleschiana.
A causa di questo, e di altre soluzioni costruttive tra cui l’elevata snellezza del tamburo, poco dopo il completamento della cupola (e ancor prima dell’installazione della pesante lanterna) viene a formarsi un complesso e diffuso quadro fessurativo che rapidamente evolve negli anni successivi. È lo stesso Vasari, non appena si manifestano le prime lesioni, i primi “peli” nella cupola, tra il 1571 e il 1572, a realizzare i primi interventi di consolidamento attraverso l’inserimento di catene in ferro all’interno e all’esterno della struttura. Nonostante questo accorgimento, tuttavia, i dissesti proseguono: si manifestano “nuove crepature” tanto che appena dieci anni dopo la conclusione dei lavori, Francesco I (1541-1587) invia sul cantiere Bartolomeo Ammannati (1511-1592) il quale insieme a Jacopo Lafri (1544-1620), che ne cura la realizzazione operativa, dispone la prima cerchiatura della cupola. Altre due catene vengono successivamente inserite tra il 1592 e il 1594 (Antonio Lupicini Giuliano di Filippo Baglioni). Tenendo conto di ulteriori interventi che si sono resi necessari nel corso dei secoli successivi, gli ultimi dei quali risalgono al secolo passato, ad oggi sulla cupola vasariana sono presenti otto catene, sette delle quali disposte all’estradosso dell’involucro murario esterno.

L’ultimo restauro

In epoca moderna gli ultimi interventi di restauro sul tempio pistoiese risalgono al 2008 quando la Basilica è stata interessata da una serie di studi, indagini sperimentali e analisi — promossi dalla Soprintendenza e finanziati dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Pistoia e Pescia e dalla Diocesi di Pistoia — finalizzati alla conservazione del complesso. Il progetto si è concluso con il restauro dell’intera Basilica e il restauro della cupola, in particolare, è iniziato nel 2012 e ha richiesto 2 anni. Come parte finale di questo intervento è stata inoltre inserita una nuova catena d’acciaio e installato un sistema di monitoraggio ambientale e strutturale. Nel quadro di queste attività gli autori hanno sviluppato un approccio interdisciplinare volto a identificare il comportamento statico e dinamico della Basilica che ha combinato tecniche di rilievo laser scanner con tecniche di modellazione numerica agli elementi finiti. Il lavoro svolto sulla cupola del Vasari ha rappresentato un esempio emblematico delle grandi potenzialità che risiedono nell’adozione delle tecniche della geomatica.
La possibilità di acquisire rapidamente grandi quantità di dati spaziali (e di georeferenziare qualsiasi tipo di informazione) ha consentito di fornire dati geometrici, e di monitoraggio, di supporto per diverse tipologie di analisi. Il rilievo, infatti, non è solo la base su cui creare modelli strutturali, ma soprattutto in casi così sofisticati e complessi, rappresenta l’unico strumento che permette di correlare la geometria complessiva, le tecniche costruttive, la caratterizzazione della tessitura dei materiali, la posizione delle catene, l’individuazione e la mappatura delle fessure, ecc. La combinazione di questi dati con le informazioni storiche e d’archivio ha consentito di accedere alle motivazioni del progetto iniziale e alle modifiche apportate nel corso dei secoli. Fra le molteplici sfide che sono state affrontate nell’indagine si può menzionare, a titolo di esempio, la difficoltà di effettuare misurazioni topografiche e scansioni laser sia nella stretta intercapedine tra le due cupole, sia nel rilievo dell’esterno (l’edificio è piuttosto alto e situato in una rete di strade strette) oltre alla necessità di condurre un’indagine di dettaglio su elementi di piccola dimensione, come gli elementi decorativi e la posizione delle fessure. Superate queste complessità, l’indagine ha permesso di comprendere meglio la morfologia dell’opera, in particolare degli elementi non direttamente visibili.
La campagna sperimentale sulla cupola vasariana ha incluso prove di tipo statico finalizzate a valutare il percorso delle
sollecitazioni interne dalla cupola fino al tamburo per arrivare alle fondazioni. Inoltre per determinare il comportamento dinamico, e quindi in qualche modo arrivare a stimare il possibile comportamento della struttura sotto effetto di microsismi, è stata condotta una serie di misure di vibrazione ambientale posizionando degli accelerometri sismici lungo le direzioni radiali e circonferenziali della cupola. I test eseguiti hanno consentito la stima delle prime due frequenze naturali.
Questi risultati sperimentali sono stati utilizzati per l’identificazione di un modello numerico completo del complesso strutturale della Basilica. Nella letteratura tecnica e scientifica, la modellazione numerica si è dimostrata uno strumento efficace per aiutare la comprensione del comportamento strutturale delle strutture antiche e numerosi sono i casi di studio tra cui, a titolo di esempio, si possono ricordare la Basilica di San Vitale a Ravenna, un edificio che presenta fessurazioni diffuse; la Cupola di Vicoforte, la più grande cupola ellittica mai costruita; la Cappella dei Principi nella Basilica di San Lorenzo a Firenze così come anche la cupola di Santa Maria del Fiore.
Sulla scorta di queste esperienze, modelli numerici di complessità crescente sono stati sviluppati anche per la Basilica dell’Umiltà allo scopo di analizzarne il comportamento strutturale. Ed in questo senso, il modello numerico della Basilica pistoiese, identificato per riprodurre le evidenze sperimentali, rappresenta un fedele gemello digitale della Basilica che ha supportato l’interpretazione delle principali evidenze statiche e dinamiche della struttura.

Testo Grazia Tucci, Gianni Bartoli, Michele Betti Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università degli Studi di Firenze

Valerio Tesi Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per le province di Pisa e Livorno, Ministero della Cultura.

Foto David Dolci, Nicolò Begliomini

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