La prevenzione sismica come strumento di conservazione dei beni culturali

Gli antichi costruttori realizzavano, sulla base di regole dell’arte empiriche ed intuitive, le opere di architettura per durare, senza un orizzonte temporale definito. Le costruzioni a carattere monumentale (chiese, palazzi nobiliari, rocche, torri), oggi tutelate dalle Soprintendenze, erano in genere realizzate da maestranze qualificate e con buoni materiali e sicuramente chi le commissionava non pensava ad una futura demolizione o sostituzione. In primo luogo erano i materiali ad essere durevoli: la muratura per gli elementi portanti verticali e le volte; il legno per gli orizzontamenti e le coperture. E infatti il nostro paese è denso di costruzioni storiche, anche appartenenti alla cosiddetta edilizia minore, come gli edifici in aggregato dei centri storici.

Prerogativa imprescindibile per la conservazione è ovviamente la manutenzione, senza la quale la sopra citata durabilità viene meno. Questo avviene nella muratura, dove ad esempio la malta si deteriora rapidamente quando interessata da umidità, che può essere di risalita o per infiltrazioni, quando viene meno la protezione del paramento da parte dell’intonaco o delle cimase murarie da parte della copertura. Analogamente gli elementi lignei, in condizioni di elevata umidità, dell’ambiente o della muratura di appoggio, è soggetto a rapida marcescenza o viene aggredito da insetti xilofagi.
La manutenzione dovrebbe essere programmata e gestita con approccio scientifico¹, ma raramente questo viene fatto, per trascuratezza o per problemi di budget. Tuttavia sono rari i casi nei quali la carenza di manutenzione diventa causa di perdita di un bene culturale. Solo per i manufatti in stato di abbandono esiste il rischio che lo stato di degrado sia talmente avanzato da far venire meno la sicurezza strutturale del manufatto nei riguardi delle azioni ordinarie. In genere i primi stati lesionativi ci fanno accorgere del problema in tempo per correre ai ripari, anche se talvolta con conseguenze non trascurabili sulla conservazione a livello locale di alcuni elementi o apparati decorativi.
Quali sono allora i principali fattori di rischio per il patrimonio culturale?
Certamente esiste un rischio antropico, ovvero legato all’azione dell’uomo nell’ambiente urbanizzato, attraverso scavi ed interventi in prossimità, o direttamente sul manufatto storico, con trasformazioni incongrue o addirittura la realizzazione di interventi di consolidamento sbagliati.
Ma la principale fonte di rischio deriva dalle azioni ambientali rare, ed in particolare dal terremoto. Nella moderna progettazione strutturale il problema della sicurezza sismica è affrontato su base probabilistica, definendo una Vita Nominale VN², ovvero un tempo entro il quale la struttura può essere considerata sicura in quanto è sufficientemente bassa la probabilità che si verifichi il terremoto che fa venire meno certe prestazioni, in termini di agibilità (SLD) o salvaguardia della vita umana (SLV).
Come è possibile quindi affrontare il problema della prevenzione sismica del patrimonio culturale e, più in generale, del costruito storico? Ha senso parlare di Vita Nominale per una costruzione storica, visto che esiste da secoli e la si vorrebbe conservare per sempre?

La vulnerabilità sismica del costruito storico in muratura

Nella storia i terremoti sono ricordati per le vittime che hanno provocato ma anche e soprattutto perché sono stati causa di crollo o grave danno per importanti monumenti e perché hanno rappresentato per la città un momento di ricostruzione, a volte anche urbanistico. Per la ricostruzione si adottavano accorgimenti specifici, dettati dalla diretta osservazione dei danni appena occorsi; l’interpretazione intuitiva della risposta sismica faceva sì che i costruttori, sperimentato il terremoto, fossero in grado di elaborare contromisure. A volte queste erano codificate in documenti o regolamenti per la ricostruzione, come è avvenuto in Italia a seguito del terremoto nella Calabria meridionale nel 1783 (Casa Baraccata descritta da Giovanni Vivenzio) o a Lisbona nel 1755 (Edifici Pombalini nel quartiere della Baixa), altre volte si può solo osservare la sistematica applicazione di regole dell’arte, come a L’Aquila dopo il terremoto del 1703 (uso dei radiciamenti lignei all’interno dello spessore murario, per migliorare l’ammorsamento).
Ma il terremoto ha periodi di ritorno lunghi e queste regole empiriche si dimenticavano presto, ed è per questa ragione che il nostro costruito è così vulnerabile al rischio sismico: 1) nelle zone a bassa pericolosità sismica si costruiva senza accorgimenti preventivi, se non subito a valle di qualche terremoto; 2) nelle zone ad elevata pericolosità, anche in presenza di specifici accorgimenti, non si può prescindere dalla intrinseca vulnerabilità dell’edificio in muratura. Siccome il rischio è il risultato di pericolosità e vulnerabilità, ed è dimostrato che i terremoti in Italia possono verificarsi quasi ovunque (lo dimostrano alcuni recenti terremoti in zone non considerate ad elevata pericolosità), possiamo concludere che tutti i nostri beni culturali sono esposti ad un elevato rischio sismico.
La vulnerabilità sismica del costruito storico in muratura è elevata per una serie di ragioni, tra le quali: 1) la costruzione era concepita prevalentemente per sopportare le azioni verticali; 2) il materiale muratura è caratterizzato da una modesta resistenza a trazione; 3) le strutture rigide attraggono dinamicamente forze d’inerzia elevate, per l’interazione con le componenti in frequenza del moto sismico; 4) la carenza di collegamenti tra gli elementi murari, specie in presenza di successive fasi di accrescimento o trasformazioni, rende queste costruzioni vulnerabili ai meccanismi locali.
Non è un caso che in alcuni dei paesi a più elevata pericolosità sismica (ad esempio Giappone e Stati Uniti) la muratura sia poco diffusa; molte costruzioni storiche avevano una struttura portante verticale in legno, mentre costruzioni moderne sono in cemento armato, acciaio o ancora in legno strutturale, per le costruzioni residenziali di pochi piani. Nei paesi ad elevata pericolosità dove è diffuso l’uso della muratura, questa la si trova confinata o intelaiata: 1) in Turchia e Grecia la muratura è accoppiata ad un sistematico reticolo di elementi lignei, che confinano i pannelli murari e collegano trasversalmente i paramenti; 2) in Cile e altri paesi del Sud America è diffusa la muratura intelaiata da pilastrini e cordoli in calcestruzzo debolmente armato.
Questo non significa che non si possano salvaguardare i nostri manufatti storici in muratura, specie per i livelli di sismicità dell’Italia, che non sono particolarmente elevati in termini di magnitudo. È però necessario trovare il modo garantire la sicurezza nei confronti dei terremoti rari e violenti, per la salvaguardia della vita umana ma anche per la stessa conservazione del manufatto, accettando invece l’eventualità del danneggiamento (superamento degli stati limite di esercizio ultimi), da considerarsi come quasi fisiologico in presenza di azioni orizzontali, per la fragilità della muratura.

Miglioramento o adeguamento sismico?

Alla fine del XIX secolo e inizio del XX secolo, l’avvento nel mondo delle costruzioni della tecnica moderna, basata sull’uso del ferro o del cemento armato e di verifiche strutturali con i nuovi modelli della scienza delle costruzioni e della resistenza dei materiali, ha sollevato il problema di garantire la sicurezza anche per le costruzioni storiche esistenti. E’ per questa ragione che in tutto il ‘900 si è assistito ad un diffuso uso della tecnica moderna, ed in particolare del cemento armato, nel consolidamento delle costruzioni monumentali ³. Tali interventi erano anche esplicitamente ammessi dalle Carte del Restauro, in particolare quella di Atene del 1930 (nella Carta del Restauro di Venezia, del 1964, si percepisce per la verità qualche iniziale perplessità sull’opportunità di usare il cemento armato nel costruito storico ed il desiderio di trovare una strada diversa e maggiormente rispettosa della conservazione).
In Italia, a seguito dei terremoti in Friuli (1976) e in Irpinia (1980), che posero ancora una volta in evidenza l’elevata vulnerabilità sismica del costruito storico, la normativa sismica introdusse il concetto di adeguamento sismico, nel 1981, e di miglioramento sismico, nel 1986.
L’adeguamento sismico richiede che l’intervento sia in grado di attribuire all’edificio lo stesso livello di sicurezza richiesto per le nuove costruzioni, da certificarsi attraverso calcoli e verifiche di sicurezza. Purtroppo l’unico modello di analisi allora disponibile per le costruzioni in muratura era il metodo POR, che presupponeva la presenza di solai rigidi e cordoli in c.a., perché le fasce murarie a livello dei solai erano assunte rigide e resistenti. Ciò portava ad interventi invasivi (sostituzione degli originali orizzontamenti lignei con rigide e pesanti solette in c.a., inserimento di cordoli in breccia, applicazione del betoncino armato per aumentare la resistenza a taglio), giustificati solo dalla necessità di rendere l’edificio coerente con le ipotesi alla base del metodo di verifica.
È per questa ragione che la successiva normativa sismica introdusse anche la possibilità del miglioramento sismico, che consisteva nell’esecuzione di interventi locali, atti a ridurre le vulnerabilità specifiche, senza la necessità di eseguire una verifica quantitativa della sicurezza.
Questi due approcci sono stati interpretati per anni come rappresentativi di due distinte e contrapposte filosofie di pensiero, una basata sulla sicurezza e l’altra sulla conservazione. Il miglioramento ha indubbiamente prodotto l’effetto positivo di limitare interventi invasivi, che a seguito del terremoto in Umbria e nelle Marche (1997) si sono anche dimostrati non efficaci e spesso addirittura nocivi. Tuttavia quella definizione di miglioramento sismico non rappresentava la soluzione al problema della conservazione del costruito storico in area sismica, perché la sicurezza non può essere valutata solo su base qualitativa, date la complessità del comportamento sismico delle antiche costruzioni e la loro innegabile vulnerabilità, certamente mitigata dall’applicazione delle regole dell’arte (dettagli costruttivi pre-moderni), spesso insufficienti di fronte ad eventi sismici violenti.

.....CONTINUA.

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NOTE
¹ Roberto Cecchi e Paolo Gasparoli, La manutenzione programmata dei beni culturali edificati, Alinea Editrice, ISBN: 8860556686
² D.M. 14 gennaio 2008. Norme Tecniche per le Costruzioni (§2.1 e 2.4). G.U. 4 febbraio 2008, n. 29, S.O. n. 30
³ Chiara Calderini (2003). Cultura e tecnica del cemento armato nel restauro dei monumenti in Italia (1900-1945), Palladio – Rivista di Storia dell’Architettura e Restauro, 32, pp. 92-102.