Verifica di vulnerabilità sismica del complesso in muratura di “San Lorenzo” a Sansepolcro (AR)

Indagini, analisi e verifiche per la valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio di interesse storico.

Il presente articolo sintetizza le analisi e le verifiche svolte per la verifica di vulnerabilità di un complesso in muratura denominato “San Lorenzo” (ex Orfanotrofio femminile Schianteschi) e ubicato a Sansepolcro in provincia di Arezzo. L’edificio è di proprietà privata ed è sede di una RSA (Residenza Sanitaria Assistenziale) con ospiti non autosufficienti. La struttura ingloba l’antica chiesa medievale di “San Lorenzo” al cui interno è conservato un dipinto di inestimabile valore del maestro Rosso Fiorentino dal titolo “Il Compianto sul Cristo Deposto” datato 1528.

L’edificio dunque, per le sue caratteristiche storiche e costruttive, è di tipo monumentale e di interesse culturale.

Il complesso di “San Lorenzo”

Nel complesso ha una superficie in pianta di circa 1600 mq, si sviluppa su 3 livelli fuori terra ed ha un’altezza totale di circa 13 mt. La cubatura complessiva è di circa 20000 mc. La struttura resistente in muratura.
È situato all’interno dell’antica cinta muraria della cittadina di Sansepolcro la cui prima classificazione sismica risale al 1962 e, aggiornata negli anni dalle varie normative, è ad oggi classificata, in base all’ultima classificazione del 2015, zona 2 a media-alta sismicità.

Nella procedura di analisi e verifica si è fatto riferimento alle normative cogenti in materia di costruzioni in zona sismica: il D.M. 14/01/2008, la Circolare n. 617 del 02/02/2009 e la Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri del 09/02/2001 “Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti del 14/01/2008”.

Per la costruzione di un modello matematico in grado di cogliere il corretto comportamento meccanico della struttura, di primaria importanza è stata l’acquisizione di tutte le informazioni storiche, dimensionali e materiche necessarie al raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza.

Percorso di conoscenza che è iniziato con l’analisi storico-critica del costruito, ovvero la ricerca storico-temporale dei principali momenti evolutivi che hanno determinato la stratificazione costruttiva dell’edificato esistente.

La prima struttura edificata risale probabilmente al 1300 con la realizzazione dell’antica chiesetta medievale di San Lorenzo, successivamente allungata verso via Santa Croce ed allargata sulla sx a formare i locali della sacrestia. Al 1500 risale la realizzazione del porticato antistante la facciata di ingresso della chiesa. Sempre nel 1500 si ha notizie della presenza di un monastero di monache Benedettine posto alla destra della chiesa, che iniziarono ad elaborare e trasformare sia il monastero che l’attigua chiesa di San Lorenzo. Le realizzazioni più recenti in ordine cronologico riguardano il corridoio sul lato dx della chiesa e la sopraelevazione del porticato cinquecentesco che ha definitivamente oscurato alla vista la facciata di ingresso della chiesa.

Planimetria della stratigrafia storica

La seconda fase del processo di conoscenza è stata il rilievo geometrico dimensionale della struttura, con l’identificazione di tutti gli ambienti e delle loro parti interne, il rilievo del sistema delle aperture e la loro posizione in relazione ai cantonali ed agli incroci murari, il rilievo della geometria di archi e volte e di eventuali sistemi di annullamento della spinta, etc. Il tutto rappresentato in adeguata scala con piante, prospetti e sezioni trasversali.

Nelle figure sottostanti sono riportate le piante del piano terra, del piano primo ed alcuni prospetti estratti dagli elaborati del progetto architettonico. Osservando la pianta del piano terra e le sezioni trasversali si può chiaramente rilevare come l’impalcato del piano primo sia caratterizzato dalla presenza di numerose superfici voltate che coprono la quasi totalità dei locali situati al piano terra.

Piante del piano terra, del piano primo

Il rilievo dell’edificio è completato con l’acquisizione di tutte le informazioni necessarie ad individuare e caratterizzare meccanicamente le sue parti strutturali.

Classificare le tipologie murarie e le superfici voltate, individuare le tipologie e le orditure dei solai di piano, di sottotetto e di copertura, valutare il grado di ammorsamento verticale tra pareti murarie e il grado di ammorsamento tra pareti murarie e solai e tra pareti e superfici voltate, classificare le architravature e le strutture ad arco con e senza elementi di annullamento della spinta, rilevare le tirantature metalliche, rilevare eventuali cordolature poste a livello di piano o di copertura, verificare la presenza di solette irrigidenti in cls e del relativo spessore, rilevare il quadro fessurativo e l’entità di eventuali deformazioni e/o fenomeni di degrado.
A tale scopo si è fatto riferimento ad una serie di campagne di indagine, sia di tipo speditivo con sopralluoghi ed ispezioni visive, sia di tipo strumentale con l’ausilio di camera termografica per il rilevamento di vuoti ed elementi di discontinuità altrimenti non visibili ad occhio nudo a causa della presenza degli intonaci di finitura.
Le indagini sono state integrate con la consultazione degli elaborati progettuali di interventi di ristrutturazione e consolidamento eseguiti negli ultimi 15 anni su diverse parti dell’edificio. In aggiunta, è stato possibile consultare il copioso archivio fotografico che le imprese affidatarie hanno prodotto nel corso dell’esecuzione dei lavori.

All'interno del documento integrale si riportano alcune fotografie estratte da questo archivio e descrittive delle varie lavorazioni nonchè illustrative dei locali interni.

Al fine di caratterizzare il comportamento dinamico della struttura e del terreno di fondazione è stata eseguita una campagna di indagini sismiche passive di tipo HVSR (Horizzontal to Vertical Spectral Ratio – Metodo di Nakamura).

Lo scopo delle indagini è stato quello di:
• Determinare la frequenza propria di vibrazione del sito di costruzione;
• Determinare le frequenze naturali di vibrazione dell’edificio nelle sue direzioni principali;
• Verificare il fenomeno della doppia risonanza terreno-edificio;
• Confrontare i risultati ottenuti in termini di frequenze di vibrazione con quelli ottenuti dalla modellazione FEM e dare un giudizio di validazione del modello meccanico.

Le indagini sono eseguite con l’ausilio di un sismometro (Tromino) che registra i microtremori derivanti dalle fonti naturali di vibrazione (le maree, il vento, fattori antropici quali in traffico etc.).

CONTINUA LA LETTURA NEL PDF. ALL''NTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE LA DESCRIZIONE DELLA MODELLAZIONE.

La realtà vista dagli ingegneri