Analisi di vulnerabilità in vista della riqualificazione: la chiesa di San Lorenzo a Pistoia

L’articolo racconta uno studio di vulnerabilità sismica propedeutico alla riqualificazione della chiesa di San Lorenzo a Pistoia, con una proposta di consolidamento e recupero funzionale. Il percorso è quello tipico di un intervento su muratura monumentale: fase conoscitiva, lettura delle lesioni, scelta consapevole delle ipotesi di modellazione e costruzione/validazione di modelli per analisi strutturale e cinematica, sviluppati con Aedes.PCM e con particolare attenzione al telaio equivalente. 

Chiesa di San Lorenzo a Pistoia: analisi di vulnerabilità e ipotesi di consolidamento

Lo studio di vulnerabilità e il progetto d’intervento di strutture esistenti in muratura, specialmente se monumentali, rappresenta una sfida per il progettista, in quanto richiede, oltre a una notevole esperienza nello studio di tali opere, anche una conoscenza approfondita della struttura oggetto di studio e l’uso consapevole degli strumenti di calcolo dedicati.

In questo articolo viene illustrato lo studio di vulnerabilità della chiesa di San Lorenzo a Pistoia, per la quale viene presentata una proposta per il consolidamento e il suo recupero funzionale con nuova destinazione d'uso. Lo studio, svolto nell’ambito di una tesi di laurea in Ingegneria Edile Architettura, parte dall’analisi conoscitiva dell’opera e dall’esame delle lesioni presenti sulla struttura. Successivamente, sono messi a punto i modelli di calcolo per l’analisi strutturale e cinematica, utilizzando il software di calcolo specifico per le murature Aedes.PCM. Particolare attenzione è posta nella scelta delle ipotesi di modellazione e nella validazione del modello a telaio equivalente.

Le vicende costruttive della chiesa di San Lorenzo

La chiesa di San Lorenzo appartiene al complesso conventuale in stile gotico di San Lorenzo, uno dei principali della città di Pistoia. Il convento venne fondato dai frati dell'Ordine di Sant'Agostino a fine duecento, in prossimità della ruga mastra di Porta San Marco (oggi Via del Maglio), direttrice che collega la città di Pistoia con Firenze e l'Appennino. Attualmente nell’area del convento si distinguono un chiostro principale, attorno al quale si svolgevano le funzioni principali, e uno secondario, dedicato alle attività produttive. La chiesa ne era il cuore, sede delle funzioni religiose e luogo di custodia delle cappelle e degli altari dedicati alle nobili famiglie pistoiesi del tempo.

La chiesa agostiniana

I lavori di costruzione della chiesa presero inizio nel 1278 e, in meno di un secolo, l’edificio assunse notevoli dimensioni: nel 1360 aveva 75 metri di lunghezza, 20 di larghezza e 19 di altezza. È dato certo che i frati si siano procurati il materiale necessario all’edificazione dallo smantellamento della seconda cerchia muraria, essendo in quel periodo in corso la costruzione del terzo anello di mura cittadine (1306).

Alla fine del XIV secolo la chiesa mostrava la tipica configurazione degli edifici di culto degli ordini mendicanti: un grande volume ad unica navata, con zona presbiteriale a tre cappelle accessibili attraverso tre grandi aperture ad arco a tutto sesto, tetto a capanna con capriate, facciata principale con timpano e rosone e prospetti laterali scanditi da un ordine di grandi aperture ad arco a sesto acuto.

La caserma militare

Non furono molti i lavori che interessarono la chiesa tra XV e XVIII secolo: meritano di essere ricordati l'ampliamento dell'area presbiteriale e la probabile edificazione di un campanile tra quattrocento e cinquecento. La vera trasformazione che ha interessato il fabbricato risale invece alla fine dell’Ottocento, quando, a seguito di vicende che videro il trasferimento della proprietà prima ai frati Cappuccini, poi al Demanio Pubblico, fu realizzato il progetto di conversione della chiesa, ormai sconsacrata, in caserma militare (figura 4).

Il grande volume fu suddiviso in tre piani abitabili, che giustificano l’attuale presenza di tre ordini di finestre sulle facciate, e scandito con otto setti trasversali a doppio ordine di archi a tutto sesto in corrispondenza della grande navata. La copertura della zona anteriore fu trasformata in una testa di padiglione e la facciata, di conseguenza, perse il timpano e il rosone. Venne inoltre smantellato il campanile e, al suo posto, fu realizzata una scala sostenuta da interessanti volte rampanti alla romana (figura 4).

Nella stessa occasione, fu azzerato l'intero impianto pittorico-decorativo delle cappelle e degli altari interni alla chiesa.

L'edificio oggi

Dopo la seconda guerra mondiale, venuta meno l’utilità della caserma, l'edificio ospitò un laboratorio di falegnameria in basso e abitazioni ai livelli superiori.

Alla fine degli anni '80, l'intero complesso fu suddiviso tra il Comune di Pistoia, che divenne proprietario del convento, e il Demanio dello Stato, che mantenne la ex-chiesa. Fu proprio questa la causa dell'interruzione dei lavori di restauro, iniziati nel 1989, in occasione dei finanziamenti per la riconversione del convento in sede dell'Archivio di Stato cittadino. In tale circostanza, fu messo in sicurezza il fabbricato con la copertura e le facciate furono restaurate. I lavori si interruppero quando emerse il ciclo pittorico degli affreschi sopra citati.

Oggi questo grande edificio è chiuso e versa in stato di abbandono.

Il quadro conoscitivo dell'edificio

Analisi dello stato di degrado

Lo stato di degrado del fabbricato è oggi particolarmente grave.

Dal punto di vista strutturale, si osserva il crollo del solaio ottocentesco che divideva il piano terra della caserma dal primo piano (rimangono in piedi solo alcune travi portanti) e il crollo parziale del solaio tra il primo e il secondo livello.

La muratura presenta porzioni mancanti, anche estese (caduta o perdita di parti o conci, anche in corrispondenza delle travi portanti non più presenti), con superfici caratterizzate da macchie e alterazioni cromatiche, sia nelle aree faccia a vista, sia nelle porzioni intonacate, dove si riscontrano anche fenomeni di rigonfiamento e distacchi.

Meritano un discorso a parte i dipinti murali e gli intonaci antichi, per i quali il degrado si concretizza nella caduta e perdita di parti, che mettono in vista gli strati di intonaco più interni, o, talvolta, persino la superficie del supporto.

Quadro fessurativo

Attraverso l’esame visivo e fotografico, svolto durante le fasi di rilievo sono state determinate le famiglie di lesioni e i fenomeni di dissesto che caratterizzano il manufatto, anche con l’ausilio delle indagini svolte in passato per il restauro della chiesa.

Per la maggior parte, le lesioni consistono in soluzioni di continuità causate da disomogeneità dei materiali a seguito del sovrapporsi delle vicende costruttive (figura 5). Questa macro-famiglia di lesioni, presenti in corrispondenza delle aperture originarie, ha permesso di validare le indagini storico-archivistiche svolte nella prima fase di conoscenza e di ricostruire l’impianto originario della chiesa agostiniana a partire da quello attuale.

Sulle pareti longitudinali, in basso, sono inoltre presenti lesioni ad andamento diagonale in corrispondenza dei cantonali destro e sinistro della facciata: la causa può essere rintracciabile in un cedimento della parte centrale del fabbricato, in relazione all’elevata deformabilità del terreno sottostante. A giudicare dalle caratteristiche delle lesioni, questo fenomeno appare ormai stabilizzato.

Nell’area del coro il quadro fessurativo si complica, l’analisi svolta ci ha portato a dividere in tre macro gruppi le lesioni presenti: una prima famiglia per la parete di controfacciata posteriore, probabilmente causata dalla spinta non contrastata dell’arco della cappella centrale; una seconda nella stessa parete, ma in corrispondenza del cantonale dovuta presumibilmente alla spinta del puntone del padiglione di copertura; una terza in corrispondenza delle pareti laterali della scarsella del coro, causata dal movimento verso l’esterno della facciata posteriore.

Un discorso a parte meritano i setti trasversali ottocenteschi della grande navata, che non mostrano quadri fessurativi degni di nota, a dispetto degli strapiombi verso l’esterno delle pareti longitudinali ad esse ortogonali. Si giustifica questo fenomeno alla luce del fatto che la costruzione dei setti è avvenuta successivamente ai movimenti di assestamento delle antiche murature longitudinali.

Caratterizzazione meccanica dei materiali

La caratterizzazione dei materiali è avvenuta sulla base di analisi visive, impiegando anche i risultati delle campagne di indagini condotte negli anni ‘90. In questo modo sono state individuate le diverse tipologie di muratura che sono state quindi raggruppate in quattro famiglie:

• Muratura mista caotica: caratterizzata da una tessitura composta da materiale laterizio, ciottoli di fiume e pietra macigno, legati con malta cementizia. Principalmente impiegata nelle pareti perimetrali e in quella tergale, è probabilmente stata utilizzata come muratura di riempimento a seguito di trasformazioni della struttura. Inoltre, tale tipologia muraria la ritroviamo nelle pareti est ed ovest della parte absidale, al di sotto dell’antico intonaco.
• Muratura a filaretti: costituita da ciottoli di fiume di color grigio scuro e malta, è caratterizzata da una tessitura piuttosto ordinata. Rappresenta la seconda tipologia muraria prevalente nelle pareti est ed ovest. La sua messa in opera coincide presumibilmente con la costruzione della chiesa.
• Muratura ordinata: molto simile alla muratura a filaretti, ma caratterizzata da una tessitura ancor più regolare della precedente. La ritroviamo solamente in una fascia mediana che coinvolge le prime quattro campate della parete est, la motivazione è probabilmente nel fatto che il fronte della chiesa è stato costruito con materiale più pregiato.
• Muratura in laterizio: costituisce la tessitura dei setti trasversali ottocenteschi e dell’intero vano scala,
  seguendo per quest’ultimo un particolare andamento a spirale.
  In assenza di indagini sperimentali sui materiali, le caratteristich

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FAQ tecniche

1. Perché, nelle chiese in muratura, serve affiancare analisi globale e cinematica? Perché l’articolo imposta sia un modello per la risposta strutturale complessiva sia un’analisi dei meccanismi locali, coerentemente con la vulnerabilità tipica degli edifici ecclesiastici. 
2. Cosa significa “validare” un telaio equivalente su muratura storica? Significa controllare che le ipotesi di schematizzazione (geometrie, vincoli, orizzontamenti, rigidezze) siano compatibili con conoscenza e danno osservato, non solo “calcolabili”. 
3. Da dove parte lo studio di vulnerabilità descritto? Dalla fase conoscitiva e dall’esame delle lesioni presenti sulla struttura. 
4. Che ruolo ha il software Aedes.PCM nel caso studio? È lo strumento usato per predisporre i modelli di calcolo per analisi strutturale e cinematica su murature, con focus sul telaio equivalente. 
5. Qual è l’obiettivo progettuale oltre alla sicurezza? L’articolo collega la valutazione di vulnerabilità a una proposta di consolidamento e a un recupero funzionale con nuova destinazione d’uso.