Campanili storici in muratura: diagnosi dinamica e strategie di miglioramento sismico. Presentazione di un caso studio

Il miglioramento sismico dei campanili storici in muratura richiede oggi un approccio integrato che unisca indagini sperimentali, identificazione dinamica e modellazione numerica calibrata. Il caso studio presentato da Eric Puntel ad ANIDIS 2025 ha illustrato il percorso di analisi e progetto sviluppato su un campanile nei pressi di Gorizia, caratterizzato da una debole connessione tra i due paramenti murari. Le prove in situ, unite alle misure di vibrazione ambientale, hanno consentito di definire un modello agli elementi finiti capace di rappresentare realisticamente il comportamento strutturale. Da questa base conoscitiva è stato possibile progettare interventi mirati di solidarizzazione e incremento di rigidezza, con significativi miglioramenti delle verifiche di sicurezza.

Nel corso di ANIDIS 2025, svoltosi ad Assisi dal 7 all’11 settembre 2025, la sessione dedicata ad “Analysis, Testing, Monitoring and Retrofitting of Historical Masonry Bell Towers” ha offerto un contributo di particolare interesse applicativo per il patrimonio ecclesiastico italiano. Tra le relazioni presentate, l’intervento di Eric Puntel (Università di Udine) ha illustrato un articolato percorso di indagine, modellazione e progettazione dell’intervento su un campanile in muratura situato nei pressi di Gorizia.

Il caso studio rappresenta un esempio emblematico di come l’integrazione tra indagini sperimentali, identificazione dinamica e modellazione numerica possa guidare interventi di miglioramento sismico consapevoli, calibrati sul comportamento reale della struttura.

La presente relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono Michele Dilena, Francesco Polentarutti, Eric Puntel, Natalino Gattesco e Antonino Morassi.

Un campanile del primo Novecento tra storia costruttiva e criticità strutturali

Il campanile oggetto di studio fu edificato all’inizio del XX secolo, in sostituzione di una precedente torre crollata durante la Prima guerra mondiale. Nel corso dei decenni la struttura ha subito modifiche significative: la realizzazione di pianerottoli intermedi negli anni Sessanta e il rifacimento del telaio della cella campanaria all’inizio del XXI secolo.

Dal punto di vista costruttivo, la torre presenta una tipica configurazione “a doppio paramento”, ricorrente nell’edilizia storica dell’area friulana: un paramento esterno più regolare ma sottile (25–35 cm), affiancato da un paramento interno più spesso (40–80 cm), costituito da pietrame più irregolare. Le indagini hanno evidenziato un ammorsamento molto debole tra i due strati, con limitati ingranamenti lapidei e connessioni insufficienti a garantire un comportamento monolitico.

Le criticità visibili – distacchi di conci angolari, fenomeni di sfogliamenti superficiali, spostamenti orizzontali significativi – hanno reso evidente la necessità di un approfondimento diagnostico. Le prove eseguite hanno incluso ispezioni endoscopiche e carotaggi per determinare spessori e grado di connessione tra i paramenti, prove con martinetti piatti per la stima degli stati tensionali e delle resistenze in situ, oltre a verifiche sui pianerottoli in calcestruzzo, che hanno mostrato valori modesti di resistenza e casi di carbonatazione estesa all’intero spessore.

La vulnerabilità principale non era tanto legata alla resistenza del materiale in sé, quanto alla scarsa collaborazione trasversale tra i paramenti murari, con il rischio che il paramento esterno – particolarmente sottile – potesse attivare meccanismi locali sotto azione sismica.

Prove dinamiche e calibrazione del modello: il ruolo cruciale dell’interfaccia

L’aspetto più qualificante dello studio riguarda la campagna di identificazione dinamica mediante misure di vibrazione ambientale. Attraverso quattro accelerometri – uno di riferimento e tre mobili – posizionati in corrispondenza dei pianerottoli intermedi e della cella campanaria, sono stati identificati i principali parametri modali della torre.

Sono stati riconosciuti tre modi significativi: i primi due flessionali nelle direzioni ortogonali principali e un modo flessionale superiore. L’identificazione dei modi più elevati si è rivelata complessa, come spesso accade nelle prove con eccitazione ambientale su strutture snelle, dove l’energia disponibile è limitata.

A partire dai dati sperimentali è stato sviluppato un modello agli elementi finiti con una modellazione tridimensionale dei setti murari e un elemento chiave: l’introduzione di interfacce tra i due paramenti, schematizzate mediante molle elastiche. La calibrazione del modello lineare elastico sulle frequenze sperimentali ha mostrato che la rigidezza tangenziale dell’interfaccia incide in modo significativo sui modi superiori, mentre la rigidezza normale, oltre una certa soglia, assume un ruolo sostanzialmente “penalizzante”, con minore sensibilità sui risultati globali.

Il valore calibrato della rigidezza tangenziale dell’interfaccia ha confermato quantitativamente quanto già emerso dalle indagini dirette: l’interazione tra i paramenti era modesta e strutturalmente penalizzante. È interessante osservare come i moduli elastici ottenuti dalla calibrazione dinamica risultino superiori ai valori di riferimento del materiale, coerentemente con il fatto che le prove a bassissima ampiezza deformativa intercettano moduli tangenti iniziali.

L’analisi modale del modello calibrato ha permesso di estrarre quindici modi con una partecipazione di massa superiore all’85%, fornendo una base solida per la successiva fase di verifica sismica e progettazione degli interventi.

XX Convegno ANIDIS: focus su sicurezza sismica e vulnerabilità del costruito
Ad Assisi si è svolto il XX Convegno ANIDIS, principale appuntamento per la comunità dell’ingegneria sismica. Al centro del dibattito: vulnerabilità del costruito, tecniche di rinforzo, monitoraggio strutturale, nuovi materiali, strategie multi-hazard e politiche di riduzione del rischio. INGENIO segue l’evento con video e interviste ai protagonisti.
LEGGI L'APPROFONDIMENTO

Strategie di miglioramento: ristabilire la collaborazione muraria

La progettazione dell’intervento si è concentrata su un obiettivo prioritario: incrementare la solidarizzazione tra i due paramenti murari, trasformando un comportamento sostanzialmente disaccoppiato in un meccanismo più collaborante e globale.

Nelle verifiche allo stato di fatto è stato cautelativamente ipotizzato un ammorsamento nullo, con conseguente attribuzione delle azioni al solo paramento interno. I rapporti domanda/capacità evidenziavano condizioni ampiamente non soddisfatte, in particolare per le sollecitazioni flessionali, con capacità inferiori al 10% di quelle richieste per edifici di nuova costruzione.

L’intervento ha previsto l’inserimento di diatoni artificiali iniettati, costituiti da barre in acciaio ancorate nei due paramenti, oltre a barre metalliche in corrispondenza dei pianerottoli per migliorare il collegamento trasversale. Nelle zone più critiche – come il tamburo ottagonale – sono stati introdotti tiranti verticali per incrementare la resistenza a trazione e un cerchiaggio circonferenziale per contrastare le azioni di taglio. Un intonaco armato con rete in composito, ancorato alla muratura, ha contribuito al miglioramento del comportamento nel piano.

Particolare attenzione è stata dedicata anche alla cella campanaria, dove è stato previsto un incremento di rigidezza nella direzione di oscillazione delle campane, con significativa riduzione degli spostamenti attesi. È inoltre programmata l’introduzione di dispositivi di isolamento per limitare la trasmissione delle vibrazioni alla muratura e ridurre i contatti puntuali.

Le verifiche post-intervento mostrano un netto miglioramento dei rapporti domanda/capacità, con incrementi significativi della resistenza flessionale e il soddisfacimento delle altre verifiche di sicurezza.

Diagnosi avanzata e progetto consapevole per il patrimonio storico

Il caso del campanile vicino a Gorizia dimostra come la combinazione tra indagini sperimentali mirate, identificazione dinamica e modellazione numerica calibrata rappresenti oggi uno strumento imprescindibile per intervenire sul costruito storico in modo non invasivo ma efficace.

La debole interazione tra paramenti, tipica di molte torri murarie storiche del Nord-Est italiano, non può essere affrontata con approcci semplificati o puramente tabellari. È invece necessario comprendere il comportamento globale attraverso misure dirette e modelli capaci di rappresentare le discontinuità costruttive reali.

L’esperienza presentata ad ANIDIS 2025 evidenzia come il miglioramento sismico dei campanili non sia solo un tema di incremento di resistenza, ma soprattutto di ricostruzione della continuità strutturale. Restituire collaborazione a elementi nati come separati significa ridurre drasticamente la vulnerabilità, preservando al contempo l’identità materica e storica dell’opera.

In un Paese come l’Italia, dove i campanili rappresentano non solo emergenze architettoniche ma veri e propri riferimenti identitari dei centri storici, questo approccio integrato costituisce una direzione metodologica di grande valore per la pratica professionale e per la ricerca applicata.

IN SINTESI
-Analisi storico-costruttiva del campanile e individuazione delle principali criticità, tra cui la scarsa ammorsatura tra paramento esterno e interno.
-Campagna di indagini invasive e non invasive: endoscopie, carotaggi, martinetti piatti e verifiche sui solai in calcestruzzo.
-Identificazione dinamica mediante vibrazioni ambientali e calibrazione di un modello FEM con elementi di interfaccia tra i paramenti murari.
-Valutazione della vulnerabilità allo stato di fatto, con evidenza di carenze significative soprattutto a flessione.
-Progettazione di interventi di miglioramento sismico: diatoni artificiali, barre di collegamento, tiranti verticali, cerchiaggi e intonaco armato.
-Incremento sostanziale della capacità resistente e miglioramento della collaborazione strutturale globale della torre.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI ERIC PUNTEL.