La stabilità statica e sismica di un bene demaniale: il caso di un palazzo storico a Savona | Ingegneri.info

La stabilità statica e sismica di un bene demaniale: il caso di un palazzo storico a Savona

Passo per passo, ecco come si procede alla definizione di un intervento di valorizzazione su un edificio storico, applicato al caso concreto di Palazzo Santa Chiara

Esempio di superficie voltata con incatenamento. In merito alla coperture, le tecnologie ricorrenti sono quella lignea e quella costituita da tralicci in acciaio
Esempio di superficie voltata con incatenamento. In merito alla coperture, le tecnologie ricorrenti sono quella lignea e quella costituita da tralicci in acciaio
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Al fine di valutare la possibilità di inserire, in un immobile tutelato, un concerto di attività rivolte alla comunità è bene operare secondo quanto previsto dalle “Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale” (G.U. n. 47 del 26 febbraio 2011, S.O. n. 54).

Suddetto documento ricalca la struttura delle NTCO08, a cui si rimanda per maggiore completezza. “La conoscenza della costruzione storica in muratura è un presupposto fondamentale sia ai fini di una attendibile valutazione della sicurezza sismica attuale sia per la scelta di un efficace intervento di miglioramento” (§ 4.1.1).

Per esemplificare quanto esposto nelle LG si riporta il caso di Palazzo Santa Chiara, oggetto del Programma di Valorizzazione indetto dal Comune di Savona.

Gli articoli riportati di seguito, contengono le informazioni estrapolate dallo studio elaborato dalla società Yellow Room di Genova, nell’ambito del Programma di valorizzazione di Palazzo della Rovere, elaborato da IPS S.c.p.A per conto del Comune di Savona.

1) Analisi storico – Critica (§ 8.5.1, NTC08 – § 4.1.2 Identificazione della costruzione – § 4.1.3 Caratterizzazione funzionale dell’edificio e dei suoi spazi – § 4.1.5 Analisi storica degli eventi e degli interventi subiti, LG)

Rappresenta il passo fondamentale per l’avvio alla conoscenza della costruzione: è doveroso sottolineare che il presente lavoro ha tenuto conto del vasto materiale documentale e progettuale che è stato redatto nel tempo dagli Enti preposti alla sua tutela, Agenzia del Demanio, Soprintendenza (Progetto di restauro) e da varie proposte progettuali di Enti, pubblici e privati, tra i quali l’Autorità Portuale di Savona, che sono stati nel tempo interessati a stabilire la loro sede all’interno del Palazzo. Ciò ha consentito di poter attingere a tutto quel “sapere” che negli anni è stato acquisito durante il processo di avvio del recupero del Bene e che ha portato allo stato di fatto.

Dall’esame della documentazione emerge che il plesso di Santa Chiara ha subito un’evoluzione nel suo corpo di fabbrica che può essere sintetizzata in cinque fasi:
I Fase (1495 – 1530): la configurazione è quella originaria ed aderente al progetto di Giuliano da San Gallo.
II Fase (1532 – 1638): il Palazzo è venduto alla famiglia Spinola dagli eredi di Giuliano della Rovere e solo successivamente ultimato.
III Fase (1673 – 1797): l’edificio diventa la sede di una Comunità di Monache Clarisse, subisce quindi un cambio di destinazione d’uso che implica adattamenti e modifiche strutturali, tra cui la costruzione della chiesa conventuale di Santa Chiara.
IV Fase (1797 – 1814): con la caduta della Repubblica di Genova, il plesso è destinato a diventare, in epoca napoleonica, sede della questura.
V Fase (1815 – inizio anni ’90): è sede di uffici pubblici, fino al 1943 occupato in modo sistematico, dopo, solo parzialmente con spazi commerciali, implicando così ulteriori cambiamenti nella destinazione d’uso.

Ne è emerso che il corpo di fabbrica, rispetto alla configurazione originaria, ha subito un’evoluzione implicando, in alcune zone, una discontinuità materica e strutturale, sia in elevazione sia planimetricamente.

2) Rilievo geometrico – Strutturale (§ 8.5.2, NTC08 – § 4.1.4 Rilievo geometrico, LG)

La conoscenza della geometria strutturale planimetrica e altimetrica è utile per la definizione degli spazi, per l’individuazione delle possibili destinazioni d’uso future, per il posizionamento degli impianti di risalita, nonché per l’individuazione dei punti di indagine.

3) Caratterizzazione meccanica dei materiali (§ 8.5.3, NTC08 – § 4.1.6 Il Rilievo Materico Costruttivo e lo stato di conservazione, LG) & Materiali (§ 8.6, NTC08 – § 4.1.7 La Caratterizzazione meccanica dei materiali, LG)

“Il rilievo visivo ed alcune indagini possono consentire di giungere ad una buona conoscenza e ad un giudizio sulla qualità dei materiali e del loro degrado (punto 4.1.5). Tuttavia, in alcuni casi la modellazione del comportamento strutturale, specie nei riguardi dell’azione sismica, richiede la conoscenza di parametri meccanici di deformabilità e resistenza dei materiali, ed in particolare della muratura”.
Nel caso di Palazzo Santa Chiara sono state condotte le seguenti indagini (ordinate secondo un crescente grado di invasività), distinte in base alla tecnologia costruttiva.

Muratura

3.1 Riconoscimento murario (Scheda“Progetto Reluis Linea 10”). si tratta di un’analisi visiva della parete scrostata, in cui si riscontra ad esempio la presenza o meno di una tessitura ordinata o di listature di mattoni, lo spessore medio dei giunti, la presenza di zeppe/elementi lapidei/mattoni. L’insieme di questi aspetti permette di effettuare una prima classificazione muraria, che nel caso della schedatura adottata per Palazzo Santa Chiara può corrispondere a una di quelle, qui sotto, elencate.

A – Muratura in pietrame (ciottoli, pietre erratiche e irregolari), a sacco, male intessuta e priva di collegamento tra i due fogli.
B – Muratura a sacco in pietre di pezzatura più regolare, bene intessuta e priva di collegamento tra i due fogli.
C – Muratura in pietre a spacco con buona tessitura
D – Muratura a conci di pietra tenera
E – Muratura a blocchi lapidei squadrati
F – Muratura in mattoni pieni e malta di calce
Le tipologie più ricorrenti corrispondono al tipo a, B ed F.

3.2 Grado di ammorsamento (necessario effettuare un scrostamento d’angolo). Questo tipo di indagine visiva è stato fondamentale su plesso Santa Chiara vista la presenza di strutture a telaio in c.a.. È stata condotta un’indagine sul collegamento in corrispondenza dell’interfaccia tra elementi in c.a. (pilastri) e setti in muratura.

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Esempio di scrostamento “d’angolo” utile alla valutazione del grado di ammorsamento

3.3 Indagine sonica (UNI 9524, UNI EN 12504-4) si correla la velocità di propagazione dell’onda con il modulo elastico della muratura (l’aggettivo elastico, per una muratura è di per sé improprio, poiché trattasi di un materiale esistente che quindi ha già subito nella sua storia un processo deformativo e di assestamento che difficilmente è riconducibile alla definizione, in senso stretto, di materiale puramente elastico).
3.4 Rilievo dell’umidità valutato attraverso la differenza di peso del campione bagnato e asciutto attraverso una procedura di essicamento operato con una termobilancia (quantità minima di riferimento 10 g (UNI ISO 12570:2001).
3.5 Indagine sclerometrica effettuata rispettivamente su malta, laterizio e pietra (UNI EN 12504-2). Nel caso della malta si perviene ad un indice di qualità (scarsa, media o buona), mentre sia per il laterizio che per l’elemento lapideo si ottiene la resistenza a compressione, funzione del numero di rimbalzi della massa battente. La considerazione apparirà banale ma è opportuno precisare che per i tre materiali gli sclerometri impiegati nelle indagini sono ovviamente differenti.
3.6 Martinetti piatti (ASTM C1197-91 e RILEM LUM 90/2 LUM D3): la finalità di questa prova è di stabilire caratteristiche meccaniche indicative circa la deformabilità, lo stato di tensione e di resistenza della muratura. La prova può essere condotta con martinetto singolo o doppio: nel primo caso si ottiene il carico di esercizio della muratura (la pressione necessaria a ristabilire l’aspetto indeformato prima del taglio, corrisponde alla tensione di lavoro a cui è soggetta la muratura). Nel caso di doppio martinetto, si ottiene il grafico che correla stato di deformazione a quello di tensione, pervenendo così al modulo “elastico” e al coefficiente di Poisson. In teoria sarebbe possibile portare a rottura la muratura per conoscerne la resistenza ultima, operazione che però qui non è stata condotta.

Cemento armato

3.7 Pacometro (BS 1881:204): indagine che serve a stabilire la presenza dell’armatura nel conglomerato cementizio (con la strumentazione impiegata si è raggiunta una profondità massima di 9 cm).
3.8 Metodo Sonreb, ovvero la combinazione dell’indagine sclerometrica con quella ad ultrasuoni (UNI EN 12504-4:2005). La prima serve a stabilire, attraverso il numero di rimbalzi della massa battente, la resistenza cubica a compressione del calcestruzzo attraverso opportune curve di correlazione strumentali che tengono conto della durezza dell’aggregato, della finitura e compattazione dello strato corticale, della stagionatura superficiale.
La sua combinazione con gli ultrasuoni consente la valutazione della resistenza a compressione del calcestruzzo. Tale metodo combinato permette di compensare gli errori derivanti dalle due singole prove: da un lato la sclerometrica è influenzata dallo strato superficiale, mentre la velocità dell’onda ultrasonica risente delle condizioni interne del campione. La presenza di un significativo contenuto di umidità produce una stima per difetto nella prima e una per eccesso nel secondo tipo di indagine.

Orizzontamenti

3.9 Videoendoscopie: è stato usato un endoscopio flessibile al fine di individuare le stratigrafie dei solai portanti di piano.
3.10 Prova di Carico consiste nella misura della freccia della struttura quando è sottoposta a entità di carichi noti (in questo caso 400 kg/mq, carico variabile corrispondente ad un ambiente destinato ad aula universitaria).
Nel caso in esame il carico è stato applicato mediante il riempimento graduale di un serbatoio flessibile a cuscino per collaudo di solai in tessuto poliestere extraforte rivestito con plastomeri, la cui superficie massima di appoggio è di 10 mq e la quantità di acqua contenibile è pari a 7500 l.
Le tipologie di solaio di piano riconosciute sono le seguenti:
• volte a botte, a crociera e a padiglione;
• solai latero cemento;
• solai lignei.

4) Livelli di conoscenza e fattori di confidenza (§ 8.5.4, NTC08 – § 4.2 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza, LG)

Una volta svolte la campagna di indagini e gli opportuni rilievi, occorre definire il fattore di confidenza (FC). Come previsto dalle NTC08 il valore di FC è compreso tra 1 e 1,35 e nel caso di bene demaniale la sua definizione è funzione del grado di approfondimento raggiunto ai diversi step conoscitivi.
I contributi che servono a valutare FC sono riportati nella Tabelle sottostante e sono cerchiati in rosso quelli adottati a seguito del rilievo di Palazzo Santa Chiara; si perviene quindi ad FC = 1,12.

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L’applicazione di FC cambia a seconda del metodo adottato per la valutazione della sicurezza sismica. Le LG prevedono due tipo di modelli:
a) Se considera la deformabilità e la resistenza dei materiali, allora FC serve a ridurre le proprietà dei materiali (in particolare le resistenze).
b) Se invece considera l’equilibrio limite (la muratura è assimilata a un elemento rigido non resistente a trazione), allora FC non incide sulle resistenze bensì sulla riduzione dell’accelerazione sismica corrispondente ai diversi SL.

5) Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche (§ 8.7, NTC08 – § 5 Modelli per la valutazione della sicurezza sismica – § 5.4.2 Palazzi, Ville ed altre strutture con pareti di spina ed orizzontamenti intermedi, LG)

Le LG propongono un modello semplificato per LV1 per la valutazione della sicurezza sismica, nel caso in cui la struttura in esame sia riconducibile alla tipologia “Palazzo”; è il caso di Palazzo Santa Chiara che ha le seguenti caratteristiche:
– sistema di pareti portanti perimetrali ed interne disposte secondo due direzioni principali;
– orizzontamenti che hanno una funzione di collegamento.

Tale struttura, a prescindere dalla rilevanza, corrisponde ad una tecnologia muraria riconducibile ad un modello di telaio equivalete (per la sua definizione è possibile riferirsi alle NTC08). Le LG quindi propongono, per questa tipologia, un modello meccanico semplificato, che consente una valutazione quantitativa del periodo di ritorno cui corrisponde il raggiungimento dello SLV.

Il metodo LV1-semplificato per Palazzo Santa Chiara ha dato un esito positivo.

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Nel comportamento sismico di palazzi è fondamentale l’analisi dei meccanismi locali e nessuna analisi globale può sostituirla, poiché indaga l’eventuale comportamento fuori piano delle pareti. In merito a Palazzo Santa Chiara sono state condotte due tipi di analisi:
a) cinematica lineare: il cui obiettivo è la valutazione del moltiplicatore orizzontale limite di collasso α 0 corrispondente al relativo meccanismo, dedotto dall’impiego del Teorema dei Lavori Virtuali.
b) cinematica non lineare: prevede la determinazione e l’evoluzione del moltiplicatore α, non solo sulla configurazione iniziale ma anche su configurazioni differenti dalla fondamentale.

Entrambe hanno interessato quattro corpi e sono stati considerati i seguenti meccanismi:
– ribaltamento al piede della parete (meccanismo 3);
– ribaltamento in quota della parete (meccanismo 1 e 2);
– flessione intermedia della parete (meccanismo 4).

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Attraverso lo studio di questi meccanismi e la conduzione anche di un’analisi statica, possibili grazie ad un’approfondita conoscenza della struttura, è stato possibile, laddove vi fossero incatenamenti, valutarne il tiro in previsione di un’eventuale ritesatura o di successivi inserimenti di catene o cordoli sommitali.

Il problema del degrado degli incatenamenti nelle superfici voltate è stato affrontato mediante la verifica della spinta, effettuando un’analisi limite dell’equilibrio.

Le valutazioni della sicurezza statica, su solai e coperture, hanno previsto la definizione dei carichi gravanti sulla struttura, nonché le future destinazioni d’uso degli spazi interni a Palazzo Santa Chiara.

6) Criteri e tipi di intervento (§ 8.7.4, NTC08 – § Criteri per il miglioramento sismico e tecniche di intervento, LG)

Alla luce di quanto emerso dallo studio dei meccanismi locali sono stati ritenuti necessari i seguenti interventi di adeguamento strutturale:

a) Consolidamento delle murature, mediante ad esempio iniezioni di malta
b) Consolidamento di solai lignei e latero-cementizi, per conferirgli una maggiore rigidezza e garantendo il comportamento di orizzontamento rigido.
c) Inserimento di cordolo sommitale leggero: si tratta di un cordolo reticolare piano costituito da piatti di acciaio zincato di calsse S275. I piatti sono annegati all’interno di una lisciatura di malta cementizia (s = 5 cm) e connessi alle pareti sottostanti mediante tirafondi realizzati con barre filettate M14 di classe 8.8, infissi inclinati nella muratura per una lunghezza di 400 mm. Tale soluzione è strutturalmente leggera e conferisce un comportamento d’insieme.
d) Inserimento di catene metalliche, per contrastare le spinte fuori piano.

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