Recuperare l’esistente: una nuova biblioteca civica da un edificio inutilizzato. La verifica strutturale

La descrizione dell'ex edificio scolastico: storia e caratteristiche

L’edificio, realizzato in Ivrea alla metà dell’ottocento presumibilmente come trasformazione dell’ex convento di S. Chiara, fu sede della caserma E. Perrone e, in età recente, dell’Istituto scolastico “Cena”; attualmente è disabitato. La sua destinazione quale sede per la nuova biblioteca civica ne ha richiesto la verifica strutturale e sismica come completamento della verifica di fattibilità del recupero, incarico affidato all’ing. Elvis Francisco della Valle D’Aosta.

Presenta una struttura a pianta rettangolare lunga 60 m, larga 14 m, alta 17 m in gronda, ed è privo di piani interrati. La superficie interna complessiva è di circa 3100 m², quella al piano terra, al netto delle murature perimetrali, è di 700 m² e quelle ai piani superiori variano da 810 m² a 831 m² in funzione dello spessore dei muri.

La scatola muraria è formata da otto muri di spina fra di loro paralleli, posti ad interasse di 6.5 m, perpendicolari ai muri maestri, con spessori che variano dal piano terra fino al terzo piano da 74 cm a 43 cm; i muri perimetrali hanno anch’essi spessore variabile da 85 cm a 53 cm. La tipologia delle murature è ascrivibile a due categorie: una, preponderante, si compone da muratura in pietrame disordinata formata da un impasto di calce, pietre e mattoni pieni, talvolta integri, più frequentemente frammentati, mentre l’altra tipologia, riscontrabile saltuariamente, è formata da mattoni pieni e malta di calce.

Come sovente avviene nelle strutture esistenti, anche i solai sono di differenti tipologie; putrelle e voltine in mattoni disposti di taglio ed in foglio, volte a botte, volte a vela, solaio misto acciaio laterizio (come ad esempio il solaio del sottotetto dove la volta è stata rimossa ed al suo posto è stato realizzato un solaio piano formato da putrelle d’acciaio e tavelle in laterizio).

Si ritiene plausibile far risalire al 1859 l’intervento edilizio che diede alla struttura le sembianze attuali.

L’edificio fu poi oggetto di vari interventi, e in particolare fra l’agosto ed il settembre del 1976 fu demolito il fabbricato adiacente, ex sede della caserma Molinatti, cosa che rese necessario il progetto di una struttura che riprendesse le spinte esercitate dai solai della manica est, formati da volte a botte, la cui azione si scaricava sull’edificio adiacente demolito. Le lesioni comparse nelle volte dei locali sovrastanti il sottopasso di via S. Martino resero urgente l’intervento per salvaguardare la stabilità del fabbricato. Furono progettati due distinti contrafforti, mostrati nelle immagini seguenti, separati da una viuzza che si innesta in via S. Martino. Si tratta di due strutture in cemento armato ordinario formate da piastra di fondazione e paramento verticale di spessore variabile, raccordati con profilo iperbolico; l’altezza delle strutture raggiunge 17 m.

Rilievo e analisi della struttura

Nel dicembre 2017 sono stati svolti quattro sopralluoghi; il rilievo è stato condotto piano per piano tranne per alcune parti a piano terra non accessibili a causa di materiale depositato: in questi casi le dimensioni sono state dedotte da misure esterne e per confronto con quelle dei locali contigui.

La maggior parte delle fasce di piano è risultata essere fessurata, in modo particolare quelle poste sul muro perimetrale a nord e nei muri di spina.

Le prove e le indagini sui materiali sono state realizzate tramite spicconature degli intonaci, prelievi delle malte e dei laterizi, prove soniche e prove penetrometriche sulle malte. Nella fase successiva sono state fatte tre prove con martinetti piatti ed è stata asportata una porzione dei travicelli in acciaio che reggono gli impalcati di piano. La tipologia di muratura che caratterizza la quasi totalità del fabbricato è caratterizzata da tessitura irregolare e da materiale disomogeneo, fattori che hanno comportato difficoltà nello svolgimento delle prove e che hanno indotto a valutare con cautela i risultati ottenuti.

Elementi fondamentali per comprendere l’evoluzione nel tempo della struttura sono stati tratti dalla documentazione progettuale, redatta dall’ing. Giuseppe Aluffi, che copre un periodo di tempo compreso fra la metà degli anni settanta e la fine degli anni ottanta.

I rilievi, le prove in situ, quelle di laboratorio, la consultazione della documentazione relativa ai lavori svolti in passato consentono di porre il livello di conoscenza della struttura pari a LC3 a cui corrisponde un fattore di confidenza FC uguale a 1.

Dal rilievo al modello e alle verifiche

I dati raccolti nel corso dei rilievi e delle prove hanno consentito di realizzare un modello architettonico tridimensionale, che è poi stato esportato in formato IFC e importato in DOLMEN, programma di calcolo strutturale prodotto e distribuito da CDM DOLMEN Srl di Torino, con il quale sono state svolte le verifiche del fabbricato.

E’ stata effettuata una prima valutazione complessiva della sicurezza con analisi statica e dinamica, rappresentando l’edificio ex-Cena tramite un modello a telaio equivalente: in questa fase le volte sono state modellate ricorrendo a gusci piani aventi rigidezza equivalente a quella delle volte, in modo da avere un modello nel quale i vari elementi strutturali fossero schematizzati con lo stesso livello di dettaglio. 

 

I calcoli e le verifiche strutturali dell'edificio

I calcoli e le verifiche sono condotti con il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite secondo le indicazioni del D.M. 17 gennaio 2018. Il calcolo delle azioni sismiche è stato eseguito con analisi dinamica modale, considerando il comportamento della struttura in regime elastico lineare; il sito in cui si trova l'opera ricade all'interno della zona sismica 4.

Quale ulteriore conferma del modello creato nel software, è stata effettuata tramite il programma una verifica degli elementi murari per una combinazione di carico di esercizio, per confrontarla con le attuali condizioni dell’opera, ed i risultati hanno confermato le attese: gli elementi murari non verificati sono tre, si trovano nel sottotetto e sono strutturalmente ininfluenti.

In seguito è stato eseguito il calcolo sismico che ha evidenziato numerosi pannelli murari non verificati a taglio e a pressoflessione.

All’analisi lineare è stata poi affiancata un’analisi statica non lineare (pushover), applicando all’edificio, caricato dai carichi gravitazionali, più sistemi di forza orizzontali monotonamente crescenti fino al raggiungimento delle condizioni ultime. Per le strutture in muratura quest’analisi è da considerarsi infatti uno strumento efficace di previsione approssimata della risposta sismica globale, nel caso di edifici in cui il meccanismo resistente è governato dalla risposta nel piano delle pareti, senza considerare eventuali meccanismi di collasso associati alla risposta dinamica fuori piano. La verifica di tali meccanismi va svolta con altri metodi. L’analisi globale di un edificio assume quindi significato quando i meccanismi di rottura per ribaltamento fuori dal piano sono prevenuti da opportuni dettagli strutturali quali la presenza di catene e/o cordonature. 

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