L'intervento di ricostruzione e miglioramento sismico della Basilica di S. Maria di Collemaggio

Basilica di CollemaggioIl sisma dell’aprile 2009, tra gli ingenti danni provocati in tutta la zona dell’aquilano e della città stessa, causa il crollo e il danneggiamento di parti considerevoli della Basilica di S. Maria di Collemaggio, uno dei simboli più rappresentativi dell’identità cittadina. La chiesa viene eretta nel 1288 da Francesco Morrone, che nel 1294 in questa stessa chiesa diventa papa Celestino V ,e proclama la “Bolla del Perdono”, cioè la disposizione pontificia con cui Celestino V concede l’indulgenza plenaria a chiunque fosse entrato nella Basilica durante i vespri del 28 e 29 agosto; evento che ancora oggi si ripete e richiama decine di migliaia di fedeli, che entrando dalla Porta Santa, celebrano il “Giubileo della Perdonanza”, con l’esposizione della teca vitrea contenente le spoglie di Celestino V. La Porta Santa e la teca sono state risparmiate dal sisma, che ha completamente distrutto il Transetto, gravemente danneggiato le volte dell’Abside e le colonne della navata principale. Nelle immagini seguenti la facciata, rimasta illesa, e alcuni dei danni subiti dalla Basilica.

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Fig. 1-La facciata della Basilica di S. Maria di Collemaggio e alcuni dei danni provocati dal sisma 2009

Nella notte di Natale del 2009, la Basilica, ripulita dalle macerie e messa in sicurezza provvisoria, viene riaperta momentaneamente al pubblico e viene annunciato l’impegno per la ricostruzione e restituzione alla comunità di tutte le funzioni specifiche della Basilica con la fondamentale eredità spirituale della “Perdonanza”. 
Gli accordi tra Eni, che contribuisce finanziariamente e tecnicamente, e Comune dell’Aquila, sfociano nel Protocollo di Intesa “Ripartire da Collemaggio”, stilato nel 2012 . Il Protocollo prevede la collaborazione coordinata fra Pubblica Amministrazione, Università, città e impresa, con l’impegno del completamento dei lavori e la completa fruibilità della Chiesa entro tempi molto precisi, nel rispetto anche del budget previsto. Con la costante gestione dei responsabili dell’Eni, vengono avviati i lavori, preventivamente di indagine e poi di progetto, per la ricostruzione della Basilica di S. Maria di Collemaggio. 

Caratteristiche peculiari delle complesse fasi del progetto di ricostruzione della Basilica

Le caratteristiche paradigmatiche dell’intero lavoro di ricostruzione della Basilica, sono di seguito elencate:

  • Coinvolgimento diretto di 3 Università, e di altre 2 di supporto
  • Finanziamento e management unico
  • Accordi concordemente raggiunti sulle scelte materico-tecnologiche da attuare per il progetto
  • Scelte progettuali direttamente comprovate da specifiche prove sperimentali e modelli numerici
  • Continua supervisione di ogni fase con comparazione delle diverse proposte e soluzioni da parte di MiBAC e in particolare della Sopraintedenza dell’Aquila
  • Rispetto assoluto dei tempi fino alla chiusura del cantiere e consegna della Basilica ricostruita all’autorità ecclesiale e alla città.

La ricostruzione, un "progetto corale", frutto di scelte condivise da tutti i protagonisti

E’ stato sottolineato l’approccio innovativo, punto fondamentale del Protocollo di Intesa, che affida la progettazione, la direzione dei lavori e il coordinamento per la sicurezza alla Soprintendenza dei Beni Architettonici e Paesaggisti d’Abruzzo, mentre le attività tecnico-scientifiche sono svolte da un gruppo di Università, cioè l’Università de L’Aquila, il Politecnico di Milano, La Sapienza di Roma, ciascuna responsabile, dalle indagine alle proposte progettuali, di aspetti diversi, ma con lo scopo di convergere a scelte condivise, documentate e unitarie per tutti gli aspetti del progetto esecutivo, oggetto dell’asta aggiudicatrice per l’apertura del cantiere.
In particolare all’Università di Roma La Sapienza, con il coordinamento del prof. Carbonara, vengono affidate le indagini storiche, all’Università dell’Aquila, con il coordinamento del prof. Galeota, le indagini diagnostiche e le proposte per la messa in sicurezza della zona absidale, al Politecnico, con il coordinamento dei proff. Della Torre e Franchi, i rilievi e l’approntamento di modelli numerici per la validazione strutturale delle ipotesi delle cause del crollo del transetto e per le proposte di ricostruzione per la sicurezza antisismica, del transetto e dell’intero complesso.

Si è trattato di un “progetto corale”, come è stato definito dalla Soprintendente Alessandra Vittorini, sicuramente coraggioso, ma esemplare, per molteplici aspetti, tra i quali la concretezza imposta dai tecnici dell’Eni, sin dalle fasi iniziali, per la necessità di convergenza interpretativa dei dati, di volta in volta scaturiti dalle indagini. Con tale approccio si è proceduti nelle fasi successive, dal recupero e uso affidabile ed efficace dei dati di input per le proposte progettuali, sia per procedure di sicurezza del cantiere e relative scelte strutturali, materiche e tecnologiche, a volte “impopolari” o con scarsa documentazione di prestazioni precedenti, sia per la stretta osservanza dei tempi di tali fasi. Si sottolinea che i tavoli di lavoro, che hanno visto riuniti tutti i gruppi coinvolti, si sono svolti, almeno nelle fasi preliminari, con la presenza di tutti i collaboratori di ciascun gruppo, il che è stato fondamentale per l’acquisizione collegiale delle conoscenze di base e quindi per il contributo allo sviluppo delle proposte progettuali.

Volendo la presente comunicazione essenzialmente puntualizzare l’originalità e positività di tale “progetto corale”, nel seguito vengono brevemente descritte le diverse fasi che si sono verificate fondamentali e vere e proprie Linee Guida per le scelte progettuali condivise e quindi realizzate; è in corso di pubblicazione un libro di descrizione e documentazione sulla ricostruzione della Basilica di S.Maria di Collemaggio.      

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Fig. 2 Alcune immagini delle opere per la messa i sicurezza provvisoria 

Descrizione dell’impianto strutturale storico, ipotesi per le cause del Crollo e dei danneggiamenti, i modelli per l’asseverazione strutturale

Le indagini storiche sviluppate dal gruppo di lavoro del prof. Carbonara, con il contributo documentale della Soprintendenza dell’Aquila, sono state basilari per ipotizzare la responsabilità primaria di alcuni elementi, deboli per caratteristiche meccaniche, ma con ruolo fondamentale nell’impianto strutturale. La lettura di tale documentazione sulle diverse epoche della Chiesa, fornisce un quadro del monumento come sintesi fra L’architettura romanica, l’ispirazione gotica e forme barocche. Sintetizzando quanto rilevato dal prof. Carbonara, “dentro Collemaggio” ci sono tante chiese, l’una sull’altra, e che hanno visto 12/13 fasi di costruzione o cantieri di interventi, dovuti ai vari terremoti o ad adeguamenti di gusto. Leggendo l’impianto costruttivo si individua una netta scissione tra le tre zone , quella del presbiterio, del transetto e della navata, realizzate con concezioni molto diverse l’uno dall’altro e quindi con comportamenti differenti tra loro, soprattutto in caso di sisma. 

a) Il modello ad elementi finiti dell’intero impianto strutturale della Basilica prima del crollo, b) in evidenza le piliere (in blu) che sorreggono la quinta trasversale del transetto

Fig.3 a) Il modello ad elementi finiti dell’intero impianto strutturale della Basilica prima del crollo, b) in evidenza le piliere (in blu) che sorreggono la quinta trasversale del transetto

Come geometricamente visualizzato dal modello ad elementi finiti , sviluppato dal gruppo del prof. Franchi, sono ben individuabili le diverse principali componenti strutturali, quali muri longitudinali, colonne, archi, volte, cupole, quinte trasversali, tetto a capriate. In particolare si intuisce con immediata evidenza una capacità resistente, nel caso di sollecitazione sismica in direzione X, molto diversa tra la quinta trasversale rappresentata dalla facciata e quella rappresentata dalla quinta che separa il transetto dalla navata (entrambe in verde), che, nella parte centrale, poggia, attraverso un arco trionfale, sulle due grandi “Piliere”(in blu). Proprio queste piliere si sono rivelate, da documentazione storica, riedificate con tecnica e materiali con proprietà meccanica scarsi, e quindi il punto più debole come capacità strutturale, mentre, soprattutto in caso di sollecitazione trasversale da sisma (cosa che è avvenuta) avrebbero dovuto essere il presidio fondamentale. Si è potuto quindi ipotizzare che tali piliere abbiano innestato il crollo dell’intero transetto. Nella figura sotto, le piliere rimaste, dopo il crollo e a pulizia avvenuta delle macerie.

La base rimasta delle piliere crollate

Fig. 4 La base rimasta delle piliere crollate

La modellazione ad elementi finiti, ha utilizzato i dati dettagliati del rilievo geometrico e i dati delle resistenze meccaniche dei materiali, ricavati dalle prove sui frammenti più integri. Si rimanda ad articoli già pubblicati [9], [10] per descrizione più dettagliata delle analisi strutturali . Qui brevemente vengono riportate alcune osservazioni derivabili dai risultati delle analisi modali condotte per l’intero apparato strutturale, e che asseverano e quantificano, con i parametri e procedure dell’ingegneria strutturale, le principali cause dei danneggiamenti subiti dall’intera Basilica. 

Analisi modale e spettro di risposta

Al fine di comprendere a fondo il comportamento dinamico globale della basilica durante il sisma che la colpì nel 2009, sono state eseguite una analisi modale ed una analisi a spettro di risposta.

I risultati dell’analisi modale mostrano un comportamento dinamico molto complesso dell’edificio, con una frammentazione della massa partecipante in forme modali differenti (Fig. 2).

Modi principali di vibrare con relativi periodi e masse partecipanti (Crespi et al. 2015).

Fig. 5 Modi principali di vibrare con relativi periodi e masse partecipanti (Crespi et al. 2015).

Rivolgendo l’attenzione al comportamento trasversale della basilica (direzione ortogonale alla navata), si evidenzia una sostanziale differenza di rigidezza tra il piano della facciata ed il piano della quinta, costituito dalle due piliere (in azzurro nel modello ad elementi finiti di fig.3), dall’arco trionfale sopra di esse e dai muri trasversali che separano il transetto dalla quinta. Tale differenza di rigidezza genera una eccentricità tra il centro di massa Gm ed il centro di rigidezza Gk (Fig. 6) che si traduce, in caso di azione sismica trasversale, in possibili effetti torsionali ed una crescente domanda di duttilità per le due piliere (Fig.5, modo 4). Tale domanda, insieme alla scarsa qualità delle piliere, attesta scientificamente la validità dell’ipotesi sulla responsabilità delle piliere come una delle cause principali che ha portato al collasso del transetto durante il terremoto del 2009

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Fig. 6 Rappresentazione concettuale dell’eccentricità tra centro di massa Gm e centro di rigidezza Gk

L’analisi a spettro di risposta è stata svolta impiegando lo spettro derivato dalla microzonazione effettuata per lo specifico sito della basilica. I risultati mostrano importanti livelli di sforzo sulle colonne in pietra della navata centrale.

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