Valutare la vulnerabilità sismica dei campanili storici senza sopralluoghi: l’esperienza di Napoli tra rilievi da remoto e modelli semplificati

I campanili storici in muratura rappresentano elementi iconici del paesaggio urbano italiano, ma al tempo stesso costituiscono strutture particolarmente vulnerabili agli eventi sismici a causa della loro elevata snellezza e della complessità geometrica. La valutazione della loro sicurezza richiede spesso indagini dettagliate e modellazioni avanzate, difficili da applicare su larga scala per ragioni di tempo e costi. Una ricerca presentata da Maddalena della Pietra ad ANIDIS 2025 propone un approccio innovativo che sfrutta rilievi da remoto e modelli semplificati di vulnerabilità. Il metodo consente di stimare il comportamento sismico dei campanili senza ricorrere necessariamente a sopralluoghi diretti. Questa strategia permette di analizzare un numero molto più ampio di strutture, favorendo studi di rischio a scala urbana. L’applicazione sperimentale condotta sui campanili della città di Napoli mostra risultati promettenti.

I campanili storici tra patrimonio culturale e vulnerabilità sismica

I campanili in muratura rappresentano uno degli elementi più riconoscibili del patrimonio architettonico italiano. Slanciati, spesso isolati rispetto al corpo della chiesa o integrati nel tessuto urbano storico, questi manufatti sono caratterizzati da una combinazione di altezza, snellezza e articolazione geometrica che li rende tanto affascinanti quanto vulnerabili nei confronti dell’azione sismica. Gli eventi tellurici che hanno colpito il territorio italiano negli ultimi decenni hanno dimostrato con chiarezza la fragilità di queste strutture, frequentemente interessate da danni localizzati nella cella campanaria, da meccanismi di ribaltamento o da crisi per taglio delle murature.

Valutare in modo accurato la sicurezza sismica di questi manufatti è tuttavia un compito complesso. Le analisi approfondite richiedono rilievi dettagliati, indagini sui materiali e modellazioni strutturali avanzate, operazioni che comportano tempi e costi elevati. Questo approccio è sostenibile per singoli edifici di particolare importanza, ma diventa difficilmente applicabile quando l’obiettivo è analizzare un grande numero di torri campanarie a scala urbana o territoriale.

Da questa esigenza nasce una delle linee di ricerca del progetto SafeMotion, finanziato dal MIUR nell’ambito del programma PNRR PRIN 2022. Il progetto è dedicato alla protezione dei campanili storici in muratura e si sviluppa lungo quattro direttrici principali: rilievo e identificazione strutturale, modellazione avanzata, sviluppo di tecniche innovative di rinforzo e definizione di metodologie semplificate per la valutazione della vulnerabilità sismica su larga scala.

La relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Maddalena della Pietra, Corrado Chisari, Mattia Zizi e Gianfranco De Matteis.

Dalla modellazione parametrica ai modelli semplificati di vulnerabilità

Il lavoro presentato da Maddalena della Pietra durante ANIDIS 2025 si inserisce proprio nell’ultima di queste linee di ricerca e prende le mosse da un modello parametrico sviluppato nel 2022 da Chiesa, Ricciace e De Mattese. In quel caso, un campione di quaranta torri del centro storico di Napoli era stato analizzato attraverso un rilievo dettagliato che aveva consentito di descrivere ciascun campanile mediante ventinove parametri geometrici e tipologici.

Sulla base di queste informazioni era stato generato un vasto insieme di torri virtuali, ottenute combinando tra loro le distribuzioni statistiche dei parametri osservati. L’analisi di sensitività condotta su questo dataset aveva evidenziato un risultato particolarmente significativo: non tutti i parametri influenzano allo stesso modo la vulnerabilità sismica della struttura. Al contrario, solo un numero limitato di variabili risultava realmente determinante.

Tra queste spiccano la snellezza della torre, l’altezza complessiva, la configurazione della cella campanaria e gli spessori murari. Il risultato è stato la possibilità di ridurre il modello da ventinove parametri a circa sei, mantenendo comunque una buona capacità di descrivere il comportamento strutturale.

Parallelamente, il confronto con le procedure previste dalle linee guida per la valutazione sismica a larga scala ha evidenziato alcune criticità. Il cosiddetto “livello di valutazione 1” prevede infatti una schematizzazione molto semplificata della torre, assimilata a una mensola incastrata alla base e soggetta a forze orizzontali, con verifiche di pressoflessione effettuate sezione per sezione. Sebbene efficace per alcune analisi preliminari, questo schema richiede comunque dati geometrici e meccanici piuttosto dettagliati e non riesce a intercettare alcuni meccanismi di collasso tipici dei campanili, come il danneggiamento della cella campanaria, la crisi per taglio delle murature o l’interazione con gli edifici adiacenti.

Per superare queste limitazioni era stato quindi proposto un livello di valutazione ancora più semplificato, definito “livello 0”, basato su un numero minimo di parametri ritenuti realmente influenti e capace di considerare una gamma più ampia di meccanismi di collasso.

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Il rilievo da remoto come strumento per la valutazione su larga scala

Nonostante la riduzione del numero di parametri, un ostacolo rimaneva comunque significativo: la necessità di effettuare rilievi in sito. È proprio da questa criticità che prende avvio l’ulteriore sviluppo proposto nel lavoro presentato ad ANIDIS 2025. La domanda alla base della ricerca è semplice ma ambiziosa: è possibile valutare la vulnerabilità sismica dei campanili senza effettuare sopralluoghi diretti, utilizzando esclusivamente dati acquisiti da remoto?

Per rispondere a questo interrogativo, il gruppo di ricerca ha utilizzato Google Earth Pro come principale strumento di rilevamento. Grazie ai modelli digitali di elevazione e alle immagini satellitari ad alta risoluzione, è stato possibile ricavare numerose informazioni geometriche sui campanili presenti nella città di Napoli.

Questo approccio ha consentito di censire quasi la totalità delle torri campanarie della città, escludendo soltanto alcune tipologie particolari, come i campanili a vela o quelli realizzati in cemento armato. Per validare l’affidabilità dei dati ottenuti da remoto, un sottoinsieme di diciotto campanili è stato inoltre oggetto di sopralluoghi diretti, permettendo di confrontare le misure ricavate dalle immagini satellitari con quelle rilevate in situ.

Il confronto ha evidenziato una buona concordanza tra i due metodi di acquisizione. Alcune differenze sono emerse soprattutto nella misura delle altezze dei singoli settori della torre, legate al fatto che la suddivisione verticale effettuata da remoto si basa sui marcapiani visibili all’esterno, che non sempre coincidono con i livelli interni della struttura. Anche le altezze delle coperture rilevate tramite immagini satellitari sono risultate mediamente leggermente inferiori rispetto a quelle misurate sul posto.

Le maggiori criticità riguardano invece gli elementi di dimensioni ridotte, come piccole aperture o feritoie, più sensibili agli errori dovuti sia alla risoluzione delle immagini sia all’interpretazione dell’operatore. Nonostante queste limitazioni, l’affidabilità complessiva dei dati è risultata pienamente adeguata per l’applicazione di un modello di vulnerabilità semplificato.

Un nuovo modello di vulnerabilità basato su dati da remoto

A partire dalle informazioni effettivamente rilevabili tramite immagini satellitari è stato sviluppato un nuovo modello aggiornato basato su quattordici parametri, di cui dodici geometrici e due di natura geotecnica. I parametri geometrici descrivono le proporzioni complessive del campanile, la distribuzione delle aperture, la configurazione della cella campanaria e altre caratteristiche morfologiche della torre.

Poiché alcune informazioni fondamentali, come lo spessore delle murature o le proprietà meccaniche dei materiali, non sono direttamente ricavabili da Google Earth, i ricercatori hanno adottato una strategia basata sulla generazione di torri virtuali. In particolare, sono state simulate cinquecento configurazioni strutturali attraverso due differenti modelli.

Nel modello completo sono stati attribuiti valori casuali a tutti i ventinove parametri originari, utilizzando le distribuzioni statistiche osservate nel campione reale. Nel modello ridotto, invece, i quattordici parametri rilevabili da remoto sono stati mantenuti identici a quelli del modello completo, mentre i restanti quindici sono stati fissati ai valori medi delle rispettive distribuzioni.

Per entrambe le configurazioni è stato calcolato un indice di vulnerabilità basato esclusivamente sulla capacità meccanica della struttura, ovvero sulla sua risposta strutturale agli effetti dell’azione sismica. Il confronto tra i risultati dei due modelli ha evidenziato una notevole concordanza, dimostrando che il modello ridotto è in grado di rappresentare con buona affidabilità il comportamento previsto dal modello completo.

Un ulteriore confronto con il precedente modello a sei parametri, basato su rilievi in sito, ha confermato la validità dell’approccio. In particolare, la perdita di informazioni relative allo spessore delle murature risulta compensata dalla maggiore quantità di parametri geometrici acquisiti tramite il rilievo da remoto.

Verso mappe urbane di rischio per i campanili storici

I risultati ottenuti indicano chiaramente che la valutazione semplificata della vulnerabilità sismica dei campanili può essere effettuata anche senza sopralluoghi diretti, utilizzando esclusivamente dati ricavati da piattaforme di osservazione remota. Si tratta di un risultato di grande interesse operativo, perché consente di ridurre drasticamente tempi e costi delle campagne di rilievo e di estendere le analisi a un numero molto più ampio di strutture.

Nel caso di Napoli, questo approccio ha permesso di censire e analizzare quasi l’intero patrimonio di torri campanarie della città, aprendo la strada alla possibilità di sviluppare mappe di rischio a scala urbana. Il passo successivo della ricerca sarà infatti la definizione di curve di fragilità e la costruzione di modelli di rischio che integrino la vulnerabilità strutturale con la pericolosità sismica locale.

In prospettiva, la metodologia potrà essere estesa anche ad altre tipologie di strutture storiche in muratura, contribuendo allo sviluppo di strumenti sempre più efficaci per la gestione preventiva del rischio sismico nel patrimonio costruito. In un Paese come l’Italia, dove il valore culturale degli edifici storici si intreccia con una significativa esposizione ai terremoti, l’uso intelligente dei dati da remoto e dei modelli semplificati potrebbe rappresentare una delle chiavi per conciliare tutela del patrimonio e sostenibilità degli interventi di prevenzione.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE INTEGRALE DELL'INTERVENTO DI MADDALENA DELLA PIETRA.

Il testo è stato elaborato mediante la trascrizione della videoregistrazione, con l'aiuto dell'IA.