Analisi della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica di un edificio storico a Pisa

L'obiettivo dello studio presentato è la verifica della sicurezza statica e l'analisi della vulnerabilità sismica del Palazzo “La Sapienza” di Pisa con riferimento alle condizioni d’uso presenti al momento dell'emanazione dell'ordinanza del Sindaco del 29/05/2012, che ha portato alla temporanea chiusura del fabbricato. La verifica di sicurezza è stata condotta conformemente alle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14/01/2008 (NTC08); in particolare, l'analisi di vulnerabilità sismica e la conseguente individuazione delle criticità del fabbricato è stata eseguita, nel rispetto della Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 9 febbraio 2011 "Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle nuove Norme tecniche per le costruzioni ...", seguendo un percorso di conoscenza, valutazione del livello di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche ed individuazione dei principali interventi di miglioramento sismico opportunamente studiato in base alle esigenze e alle peculiarità di un immobile sottoposto a tutela.
Lo studio è stato eseguito da un gruppo di lavoro che comprendeva competenze nei diversi settori dell'ingegneria civile ed architettura; l'elenco completo dei componenti il gruppo di lavoro è riportato nella relazione generale scaricabile dal sito http://www.unipi.it/index.php/unipieventi/event/1298-la-valutazione-della-sicurezza-statica-e-vulnerabilita-sismica-degli-edifici-a-carattere-storico-monumentale-ledificio-la-sapienza-di-pisa.
Lo studio ha previsto 3 fasi, la fase conoscitiva, la fase di analisi con la verifiche statica e l'analisi di vulnerabilità sismica e la fase finale di sintesi ed elaborazione dei risultati, strettamente legate tra loro.
La conoscenza della costruzione storica in muratura, delle sue trasformazioni e della sua evoluzione è un presupposto fondamentale ai fini di una attendibile valutazione della sicurezza sismica, dell'individuazione delle criticità rilevanti nei confronti della sicurezza strutturale e dei corrispondenti criteri d'intervento di miglioramento sismico efficaci e rispettosi delle esigenze della tutela del bene.
La fase conoscitiva può essere considerata la base dello studio della sicurezza strutturale di un edificio di carattere monumentale; in particolar modo, l’analisi storico critica e l’individuazione delle trasformazioni che il fabbricato ha subito nel corso dei secoli in termini di ampliamenti, demolizioni e ricostruzioni di porzioni, sopraelevazioni e quant’altro è di fondamentale importanza per la definizione dell’organismo strutturale nella sua conformazione attuale. A tal fine, la fase iniziale del presente studio è stata interamente dedicata all’accurata indagine storico-architettonica dell’edificio, mediante reperimento del materiale bibliografico e di archivio ad oggi presente. L’analisi storica, affiancata da un accurato rilievo geometrico dei diversi piani dell’edificio, ha quindi permesso l’organizzazione delle indagini sulle strutture del fabbricato: le rimozioni di intonaco per l’individuazione delle diverse tipologie di tessitura muraria (pietra, mattoni ecc.), le indagini endoscopiche per le tipologie di paramento murario (compatto, con intercapedini, con paramenti accostati ecc.), lo studio della geometria e della struttura degli orizzontamenti e della copertura, sono state localizzate in corrispondenza delle discontinuità, delle interruzioni, delle chiusure e degli ampliamenti e di tutti gli ulteriori punti critici individuati in fase di indagine storica.
L’esecuzione di prove sperimentali (martinetti piatti singoli e doppi, prova di trazione su un provino in acciaio prelevato in situ, prove di carico sui solai) ha permesso la caratterizzazione meccanica dei materiali impiegati e delle strutture, mentre un dettagliato rilievo del quadro fessurativo presente nel Palazzo della Sapienza, con distinzione visiva tra lesioni di grave, media e lieve entità, si è rivelato la base per l’installazione dei sistemi di monitoraggio periodico e continuo delle lesioni, finalizzato all’analisi dell’evoluzione dei dissesti ed all’individuazione di eventuali meccanismi in atto nell’edificio.
Le informazioni reperite mediante l’analisi conoscitiva sopra descritta hanno permesso di raggiungere una buona conoscenza a livello sia di materiale sia di struttura, evidenziando al tempo stesso carenze e problemi strutturali e manutentivi frequentemente derivanti dalle successive alterazioni del fabbricato rispetto alla sua conformazione originale.
I risultati delle indagini conoscitive sono stati quindi impiegati nella successiva fase di analisi del fabbricato, permettendo l’elaborazione di un modello numerico del fabbricato rappresentativo delle sue attuali condizioni strutturali e impiegabile per l’esecuzione delle verifiche di sicurezza globali, conformemente alle attuali normative tecniche. Lo studio del comportamento di insieme del Palazzo è stato affiancato all’analisi di singole porzioni del fabbricato potenzialmente soggette, per questioni geometriche e strutturali, all’attivazione di meccanismi locali: la natura stessa del fabbricato, definibile in maniera più appropriata come un “aggregato” strutturale costituito da diverse unità tra loro affiancate comporta la necessità di analizzare separatamente il comportamento delle varie parti significative (macroelementi).
Sulla base di quanto ottenuto dalle indagini conoscitive sul fabbricato, dei risultati delle verifiche di sicurezza e delle criticità strutturali individuate dovranno essere studiati e opportunamente organizzati gli interventi di miglioramento e consolidamento strutturale, basandosi sempre sul principio fondamentale della conservazione della natura originaria del fabbricato pur nel raggiungimento dei requisiti di sicurezza statica e sismica.
Riassumendo schematicamente quanto sopra riportato, la fase conoscitiva ha previsto le seguenti attività:
1. l'analisi storico-critica dell'edificio;
2. il rilievo geometrico ed architettonico e la valutazione delle effettive condizioni di carico;
3. il rilievo delle strutture portanti, delle tessiture murarie, dei solai, della copertura e delle fondazioni;
4. le indagini geologiche/geotecniche;
5. la caratterizzazione meccanica del materiale e delle strutture;
6. il rilievo del quadro fessurativo e l’organizzazione dei sistemi di monitoraggio strutturale.
Il raggiungimento di un buon livello di conoscenza del fabbricato indagato secondo quanto sopra specificato ha permesso di passare alle successive fase di analisi e sintesi dei risultati, comprensive delle seguenti attività:
1. l'analisi dei risultati delle indagini conoscitive;
2. l'analisi strutturale per la valutazione della sicurezza statica degli orizzontamenti, della copertura, delle strutture portanti verticali e delle strutture di fondazione;
3. l'analisi della vulnerabilità sismica secondo il livello LV3 delle linee guida ministeriali, con riferimento allo stato limite ultimo della costruzione nel suo complesso e delle singole sue parti significative (macroelementi);
4. Sintesi dei risultati ed individuazione delle criticità strutturali rilevanti e dei corrispondenti criteri di intervento.
Nell'articolo completo sono riportate brevemente alcune delle attività che si sono svolte nell’ambito dello studio di “Verifica della sicurezza statica ed analisi della vulnerabilità sismica dell'edificio La Sapienza di Pisa1, redatto dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa (DIC) e dal Ministero dei Beni e delle Attività Culturali e del Turismo (MiBACT) in collaborazione con altri dipartimenti (DESTEC, Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni dell’Università di Pisa) e Università (Università Politecnica delle Marche). Le prove sperimentali sono state eseguite a cura del Centro Interdipartimentale "Laboratorio Ufficiale per le Esperienze sui Materiali da Costruzione" dell'Università di Pisa. In particolare, per quanto riguarda l’analisi conoscitiva l’attenzione si è concentrata, per questioni pratiche, sulle attività di caratterizzazione meccanica di materiali e strutture e di organizzazione del sistema di monitoraggio del quadro fessurativo; sono inoltre riportati i principi generali della modellazione strutturale locale e globale adottata per il fabbricato, i risultati delle verifiche di sicurezza e l’individuazione delle principali criticità dell’edificio, fondamentali per l’organizzazione dei futuri interventi.
 

1La relazione completa può essere scaricata al link: http://www.unipi.it/index.php/unipieventi/event/1298-la-valutazione-della-sicurezza-statica-e-vulnerabilita-sismica-degli-edifici-a-carattere-storico-monumentale-ledificio-la-sapienza-di-pisa