Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del TerritorioUniversità degli Studi di Genova
Il sisma ed il patrimonio storico monumentale dell’aquilano
Stefano Podestà
DICAT –
Università
di Genova, Italia
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IL PROBLEMA SISMICOI recenti terremoti hanno messo in evidenza come l’edilizia monumentale risulti, in genere, più
vulnerabile rispetto ad altre tipologie di manufatti. Questo fatto mette in crisi
quell’assunzione che pone implicitamente le strutture monumentali a favore di sicurezza rispetto alle costruzioni ordinarie, in relazione sia alla scelta dei materiali adoperati sia alle maestranze utilizzate per porli in opera. In realtà
questa
contraddizione può essere risolta osservando come l’incremento di resistenza che si può attribuire al manufatto sia completamente azzerata dalla specifica vulnerabilità
ad
un’azione sismica:
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Vulnerabilità intrinseca:debole resistenza a trazione della muratura (concepita per carichi verticali);elementi architettonici staticamente spingenti.
Vulnerabilità aggiunta:degrado (scarsa manutenzione) e dissesti; interventi (trasformazioni, “consolidamenti”).
IL PROBLEMA SISMICO
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Esistono ovviamente regole dell'arte specificatamente rivolte a cautelarsi dall’azione sismica: la buona qualità
degl
i
ammorsamenti, l'uso d’architravi d’adeguata rigidezza, la realizzazione di un comportamento scatolare tramite catene e cerchiature, l'inserimento di contrafforti a contrasto dei meccanismi di ribaltamento sono alcuni esempi di soluzioni tecnologiche frequentemente adottate nelle aree a maggior rischio sismico.
I presidi antisismici: la cultura della prevenzione o della riparazione
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I presidi antisismici: la cultura della prevenzione o della riparazione
Riparazione del danno e dimenticanza della cultura sismica
Il terremoto è
un'azione poco frequente con periodo di ritorno per un sisma di intensità
significativa è
di almeno 100
anni (circa tre generazioni).
Regole dell’artefrutto dell'esperienza del costruttore sulla base dell’osservazione dei meccanismi di danno prodotti, attraverso una comprensione intuitiva del comportamento strutturale.
Regole dell’arte applicate per una, forse due generazioni, ma successivamente gradualmente abbandonate una volta persa la memoria del danno provocato dal terremoto.
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Nel caso di aree interessate da terremoti di entità
limitata e
maggiormente frequenti tali soluzioni progettuali modificano il modo di costruire locale e leggendo il tessuto urbano si nota come i presidi antisismici (contrafforti, archi a contrasto, catene e cerchiature) siano utilizzati diffusamente sull’edificato.
Incremento della conoscenza sismica: la prevenzione
Regole dell’artefrutto dell'esperienza del costruttore sulla base dell’osservazione dei meccanismi di danno prodotti, attraverso una comprensione intuitiva del comportamento strutturale.
I presidi antisismici: la cultura della prevenzione o della riparazione
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EDIFICI MONUMENTALI AQUILANI OGGETTO DI UNA PREVENTIVA ANALISINumero totale dei casi studio considerati: 48
TOTALE DEI CASI STUDIO
Costruzioni soggette ad interventi di consolidamento moderni
50%
L’AQUILA CENTRO
56%
FUORI L’AQUILA
38%
EPOCA PREVALENTE: FINE ANNI ’60 -
INIZIO ANNI ‘70
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TIPOLOGIA DEGLI INTERVENTI28%
49%
11%
6%6%
19%
3%
23%39%
13%
3%
7%
7%
46%
20%
20%
0%0%
CHIESE
PALAZZI
%
COPERTURE IN C.A.
COPERTURE IN ACCIAIO
SOSTITUZIONE SOLAI IN C.A. O ACCIAIO
CORDOLI IN C.A.
TELAI IN C.A.
FRP
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BASILICA DI SANTA MARIA DI COLLEMAGGIO –
L’AQUILA
ANALISI DEI CASI STUDIO
1918-21
Rinforzo della muratura della controfacciata con un graticcio di
travi in c.a.; introduzione di alcuni cordoli in c.a. nei muri.
1960-1962
Ricostruzione in c.a. della cupola del transetto, rinforzo delle
murature sottostanti con nuovi cordoli in c.a..
1970-1972
Eliminazione dei soffitti lignei barocchi e innalzamento di circa 3 metri delle pareti delle navate; introduzione di nuovi cordoli in c.a. in sommità
delle pareti.
1998
Introduzione di sistemi crociati di catene diagonali in acciaio,
al livello delle coperture, sotto le capriate lignee della navata centrale e delle due navate laterali; inclusione, in corrispondenza di ciascun incrocio, un elemento di ferro dolce per conferire duttilità
alla struttura; iniezioni di cemento nelle murature.
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BASILICA DI SANTA MARIA DI COLLEMAGGIO –
L’AQUILA
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Chiesa di San BernardinoANALISI DEI CASI STUDIO
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RIFACIMENTI DI COPERTURE IN C.A.CHIESA DI S. MARCO –
L’AQUILA
Nuova copertura in c.a. (1970)
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RIFACIMENTI DI COPERTURE IN C.A.CHIESA DI S. MARCO –
L’AQUILA
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FIBRE DI CARBONIOCHIESA DI S. MARCO –
L’AQUILA
Applicazione fibre di carbonio sull’arco trionfale (2007)
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RIFACIMENTI DI COPERTURE IN C.A.CHIESA DI S. MARIA PAGANICA –
L’AQUILA
Nuova copertura in c.a. (1960/70)
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17
RIFACIMENTI DI COPERTURE IN C.A.
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RIFACIMENTI DI COPERTURE IN C.A.
CHIESA DI S. DOMENICO –
L’AQUILA
Nuova copertura in c.a. (1960/70)
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CHIESA DI S. FELICE MARTIRE –
POGGIO PICENZE
SOVRAPPOSIZIONE DI COPERTURE IN C.A.
Sovrapposizione di copertura in latero-
cemento sul transetto(il resto delle coperture è
ancora originario in legno)
L’unica volta crollata è
quella nel transetto.
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CHIESA DI SANTA MARGHERITA L’AQUILA
CAPPE ARMATE SULLE VOLTE
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CHIESA DEI SS. MARCIANO E NICANDRO –
L’AQUILA
Costruzione di una copertura in latero-cemento sopra l’originaria copertura lignea (Anni ’80?)
SOVRAPPOSIZIONE DI COPERTURE IN C.A.
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SOVRAPPOSIZIONE DI COPERTURE IN C.A.CHIESA DI S. BIAGIO DI AMITERNO –
L’AQUILA
1980
Costruzione di una copertura in latero-cemento sopra la copertura lignea originaria.
2005-06
Rifacimento del collegamento tra le strutture di copertura e le centine rigide di sostengo delle volta in camorcanna della navata centrale, con sistema di cavetti metallici
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TORRE DI S. STEFANO –
S. STEFANO DI SESSANIOINTRODUZIONE DI SOLAI IN C.A.
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INTRODUZIONE DI CORDOLI SOMMITALI IN C.A.CHIESA DI S. SILVESTRO –
L’AQUILA
LA PRESENZA DEI CORDOLI SOMMITALI DI DIMENSIONI MODESTE (ASSOCIATE ALLA PRESENZA DI UNA COPERTURA LEGGERA) HA GARANTITO UN BUON COMPORTAMENTO SCATOLARE DELLA STRUTTURA.
UNICHE PROBLEMATICHE RILEVATE:• Carenza di collegamento tra cordolo e facciata• Il cordolo in c.a. ha presentato delle problematiche solo in prossimità
del campanile, (per l‟interazione con esso).
Introduzione di cordoli in c.a. (1967-69)
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CHIESA DI S. MARIA DEL CARMINE –
L’AQUILA
Introduzione di cordoli in c.a. (1970~)LA PRESENZA DEI CORDOLI SOMMITALI:• Hanno funzionato da presidio per il ribaltamento della facciata• Hanno aumentato il carico inerziale e la rigidezza
INTRODUZIONE DI CORDOLI SOMMITALI IN C.A.
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ORATORIO DI S. GIUSEPPE DEI MINIMI –
L’AQUILA
CHIESA DI S. MARIA DEI RACCOMANDATI
SAN DEMETRIO NE’
VESTINI
ALTRI CASI DI PRESUNTI CORDOLI
INTRODUZIONE DI CORDOLI SOMMITALI IN C.A.
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Chiesa dell’Immacolata Concezione a Paganica
27La chiesa dell’Immacolata Concezione prima del sisma del 6 Aprile 2009.
Pianta della chiesa: recuperata dall’arch. Corrado Marsili - SBAP (AQ).
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CENNI STORICI
La chiesa dell’Immacolata Concezione prima del sisma del 6 Aprile 2009.
Pianta della chiesa: recuperata dall’arch. Corrado Marsili - SBAP (AQ).
La chiesa della Concezione sorge sul sito della più antica San Giovanni Battista, cappella dell‘Ospedale per i poveri e i pellegrini a seguito del passaggio della Confraternita dell’Immacolata Concezione dalla Chiesa di Santa Croce a questa, nel 1771. La chiesa, con impianto ellittico, si costruì nei cinque anni seguenti e dell’antica chiesa di San Giovanni non resta più nulla.All’interno della Chiesa si può ammirare l’Altare Maggiore in marmi policromi e pietra in stile ‘700 e la statua lignea dell’Immacolata Concezione. Sono inoltre presenti quattro grandi dipinti a olio su tela di dimensioni 1.8 x 3 m (S. Emidio e la Sacra Famiglia, il Martirio di Cristiani e S. Giovanni Battista). Le statue di San Lorenzo e dell’Addolorata, si conservano nei ripostigli, mentre nel corridoio che conduce alla sacrestia vi è una bella statuina lignea dipinta del ‘700 raffigurante l’Immacolata e un dipinto a olio su tela (1 x 0.6 m) raffigurante l’Assunta.
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29La chiesa dell’Immacolata Concezione prima
del sisma del 6 Aprile 2009.Individuazione dei danneggiamenti subiti in pianta
CENNI STORICI
L’evento sismico del 6 aprile 2009 ha causato gravi danni sia agli elementi decorativi, sia alle strutture in muratura. Al fine di preservare la memoria storica, le opere mobili sono state ricoverate nei depositi della Soprintendenza e per le parti strutturali pericolanti è stato progettato un intervento di messa in sicurezza, in grado di preservare la struttura da ulteriori crolli ed allo stesso tempo di consentire la realizzazione dei ponteggi di servizio per il successivo l’intervento di riparazione e miglioramento sismico.
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
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31Chiesa dell’Immacolata Concezione dopo l’evento sismico del 6 Aprile 2009.
ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Meccanismi di danno potenzialmente attivabili 12
Meccanismi di danno attivati 11
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
La Chiesa è stata dichiarata INAGIBILE
Livello di attivazione dei meccanismi in molti casi grave o prossimo al crollo.
∑
∑
=
=
ρ
ρ⋅= N
1kk
N
1kkk
d
d
51I Id = 0.53
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
Il danno rilevato è associabile ad un’azione perpendicolare e parallela agli assi principali della chiesa
Stazione AQK – fonte INGV, database Itaca
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
Macroelemento facciata
Ribaltamento Sommità della facciata Risposta nel piano
Il danno rilevato è associabile ad un’azione perpendicolare e parallela agli assi principali della chiesa
Danno grave Danno grave Prossima al crollo
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
Macroelemento facciata
Espulsione dell’angolata
Il danno rilevato è associabile ad un’azione perpendicolare e parallela agli assi principali della chiesa
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Il profilo planimetrico convesso determina una riduzione della vulnerabilità per azioni fuori piano
Macroelemento facciata
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Il profilo planimetrico concavo e convesso determina una riduzione della vulnerabilità per azioni fuori piano
Macroelemento facciata
Scarso ammorsamento con le pareti lateraliScarsa qualità muraria
Sezione muraria del campione rilevato Rilievo della sezione muraria: foto, restituzioni grafiche.
Il rilievo della qualità muraria è stato effettuato dal Politecnico di Milano, mediante l’utilizzo della Scheda di Primo Livello per il Rilievo della Tipologia e della Qualità della Muratura, proposta nell’ambito della Linea 10 del Progetto Reluis d.p.c. 2005-09.
Riferendosi alla tabella C8A.2.2 della Circolare n°
617 del 02-02-2009 connessa a NTC2008 le caratteristiche del paramento descritte in precedenza classificano la muratura come Muratura in pietrame disordinato.
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Il profilo planimetrico concavo e convesso determina una riduzione della vulnerabilità per azioni fuori piano
Macroelemento facciata
Scarso ammorsamento con le pareti lateraliScarsa qualità muraria
Presenza di un preesistente fuori piombo
Rilievo laser scanner 3D per le parti esterne eseguito dal prof. Vladimiro Achilli, Direttore del Laboratorio di Rilevamento e Geomatica dell’Università di Padova.
Le prime rielaborazioni hanno permesso di evidenziare come la facciata, in corrispondenza dell’ingresso principale, abbia un fuori piombo di circa 16 cm. Tale valore è incompatibile con lo stato fessurativo causato dal terremoto e fa presumere che, il fuoripiombo, fosse, in gran parte, preesistente all’evento sismico.
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La vela campanaria svetta centralmente dalla facciata della chiesa e presenta un danneggiamento di gravissima entità, manifestando una situazione prossima al crollo.
Lesioni nel piano della vela campanaria.
ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Vela campanaria
Il sistema cupola – tiburio è caratterizzato da una cupola in canniccio, impostata su centine lignee e da un tiburio in muratura su cui si erge una copertura presumibilmente in legno. La cupola non presenta danneggiamenti considerevoli. Per il tiburio la cerchiatura metallica presente alla base ha probabilmente contenuto l’entità del danno, nonostante la presenza di aperture sui diversi lati di media dimensioni.
Cupola e tiburio
Cupola interna in canniccio
Danneggiamenti al tiburio
Elementi di coperturaLa copertura dell’aula (che corrisponde alla porzione sorretta dal tiburio) non presenta stati lesionativi significativi. E’ presumibile la presenza di un cordolo leggero di dimensioni contenute (in funzione dello stato fessurativo orizzontale rilevabile) ed una copertura staticamente spingente per le lesioni verticali in corrispondenza degli spigoli dell’ottagono.
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
LV1 Il metodo proposto si basa sulla rielaborazione statistica dei dati relativi a terremoti passati (oltre 3000 chiese).
Curve di vulnerabilità
0
1
2
3
4
5
5 6 7 8 9 10 11 12
Intensità
Dan
no m
edio
Vi = 0.89 (Chiese)Vi = 1 (Chiese)Vi = 0.78 (Chiese)Vi = 0.616 (Edifici)Vi = 0.49 (Edifici)Vi = 0.793 (Edifici)
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⋅++⋅=
3.21.1325.6
tanh15.2 IDVI
μ
Questi dati possono essere direttamente usati per prevedere l’impatto di un sisma di data intensità sul patrimonio storico.
Id =0.40
Id =0.76 Limite rappresentativo del raggiungimento dello SLU
Limite rappresentativo del raggiungimento dello SLD
Noto l'indice di vulnerabilità è possibile risalire all'accelerazione sismica al suolo corrispondente ai diversi stati limite.
−= ⋅ v2.75 3.44iSLDa 0.025 1.8
−= ⋅ v5.1 3.44iSLUa 0.025 1.8
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
LV1 Il metodo proposto si basa sulla rielaborazione statistica dei dati relativi a terremoti passati (oltre 3000 chiese).
Sisma Abruzzo 2009
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
LV1 Il metodo proposto si basa sulla rielaborazione statistica dei dati relativi a terremoti passati (oltre 3000 chiese).
Sisma Abruzzo 2009
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
LV1 Il metodo proposto si basa sulla rielaborazione statistica dei dati relativi a terremoti passati (oltre 3000 chiese).
gi
SLis aS
aI⋅⋅γ
=
Indice di sicurezza per il manufatto
−= ⋅ v2.75 3.44iSLDa 0.025 1.8
−= ⋅ v5.1 3.44iSLUa 0.025 1.8
Iv = 0.58
21
61I 28
1kk
28
1kkpki
v +ρ
ν−ν⋅=
∑
∑
=
=
Allegato C
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ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
LV1 Il metodo proposto si basa sulla rielaborazione statistica dei dati relativi a terremoti passati (oltre 3000 chiese).
Stato limite NTC 2008
Sisma 06/04/09
Stato limite di danno 0.32 0.23
Stato limite ultimo 0.51 0.38
gi
SLis aS
aI⋅⋅γ
=
Stato limite
Relazione proposta da linee guida aSLi
Stato limite di danno
0.04 g
Stato limite ultimo
0.16 g
vI44.375.2SLD 8.1025.0a
⋅−⋅=
vISLUa
⋅−⋅= 44.310.58.1025.0
Indice di sicurezza per il manufatto
−= ⋅ v2.75 3.44iSLDa 0.025 1.8
−= ⋅ v5.1 3.44iSLUa 0.025 1.8
Valori dell’indice di sicurezza valutato in base a NTC 2008 e a accelerazione registrata durante evento sismico 06/04/2009
Iv = 0.58
21
61I 28
1kk
28
1kkpki
v +ρ
ν−ν⋅=
∑
∑
=
=
Allegato C
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44
ANALISI DEL COMPORTAMENTO SISMICO
Direttiva P.C.M del 12 ottobre 2007 (S.O. n. 25 alla G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008 - Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale)
L’elevato livello di danneggiamento di alcuni macroelementi e la presenza di indici di sicurezza molto bassi hanno evidenziato la necessità di realizzare un opera di messa in sicurezza della chiesa volta alla salvaguardia del monumento e della pubblica incolumità.
DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
Impossibilità di possedere una chiara conoscenza del fabbricato;Incertezza delle possibili scosse di replica;Urgenza ed numero elevato di manufatti su cui si deve intervenire.
Fondamentale avere ben chiaro l’obiettivo che ci si prefigge di raggiungere con l’intervento provvisionale
Congruenti con il danneggiamento osservato;Compatibili con il manufatto, con le opere contenute al suo interno e/o con
l’ambiente circostante,Progettati in base alle proprie finalità e in base ad un’analisi costi benefici;Propedeutico all’intervento definitivo di riparazione miglioramento sismico.
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45
DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
Metodologia per guidare in fase di emergenza alla definizione delle opere di pronto intervento sui manufatti monumentali messa a punto in seguito all’evento sismico che ha colpito il Molise nel 2002 e il Piemonte 2003
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DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
Macroelemento facciata
• incolumità pubblica;
•
salvaguardia dell’edificio
monumentale.
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DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
Presenza in facciata di una vela campanaria di grandi dimensioni e molto danneggiata
Mancanza di un piazzale antistante alla facciata
Problematica la realizzazione di un opera di puntellatura con sperone
Il vincolo rigido che si sarebbe venuto a creare in corrispondenza della quota di stacco della vela campanaria, avrebbe potuto favorire il ribaltamento della stessa attraverso la formazione di una cerniera cilindrica orizzontaleOccupazione della sede stradale con conseguente deviazione del traffico
Progettazione di un ritegno migliorando il collegamento tra la facciata principale e la parete anteriore dell’ottagono interno su cui è impostato il tiburio centrale.
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48
DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
Presenza in facciata di una vela campanaria di grandi dimensioni e molto danneggiata
Mancanza di un piazzale antistante alla facciata
non modifica sostanzialmente il comportamento globale della facciata, evitando irrigidimenti fuori piano controproducenti per la vela campanaria.
non occupa la sede stradale;in fase di ricostruzione consente di realizzare il ponteggio di servizio senza
alcun intralcio con l’opera provvisionale ed allo stesso tempo in completa sicurezza per i tecnici che opereranno.
Progettazione di un ritegno migliorando il collegamento tra la facciata principale e la parete anteriore dell’ottagono interno su cui è impostato il tiburio centrale.
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49
DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
LV2
Azione di riferimento
NTC 08 – Opere provvisionali Scossa di replica
Assumo come azione di riferimento la massima tra le due
Studio secondo i metodi dell’analisi cinematica lineare e non lineare del macroelemento facciata.
Vita nominale VN ≤
10 anni
Intensità minore o uguale a quella principale
Assumo l’intensità della scossa registrataAssumo VN = 10 anni e Cu =1
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DEFINIZIONE DELL’INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA
LV2 Studio secondo i metodi dell’analisi cinematica lineare e non lineare del macroelemento facciata.
Schematizzazione del meccanismo di ribaltamento della facciata
Verifica secondo l’analisi cinematica lineare (Circolare 2 febbraio 2009, n. 617)
Stato limite di salvaguardia della
vita
Prima del sisma
Con opere provvisionali
Accelerazione spettrale a0*
0.40 m/sec2 0.61 m/sec2
Domanda sismica stazione AQK
1.64 m/sec2 1.64 m/sec2
Verifica Non verificato
Non verificato
( ) ⋅⋅= ≥α g VR* 0
0 *c
a P Sgae F q
Verifica secondo l’analisi cinematica non lineare (Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 )
Stato limite di salvaguardia della vita Prima del sisma
Con opere provvisiona
li
Capacità di spost. du* 0.092 m 0.233 m
Domanda di spost. stazione AQK
0.208 m 0.073 m
Verifica Non verificato Verificato
≥*u De sd S (T )
Fuori piombo;
Arretramento della cerniera
per considerare la reale resistenza a
compressione della muratura
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
CENNI STORICI
1256 Fondazione della Chiesa ad opera dei castellani di Roio
1259 Distruzione dell’edificio e cacciata dei roiani dalla città
1266 Costruzione di nuovo edificio dedicato ai Santi Marciano e Nicandro (probabilmente in altro luogo) che divenne chiesa capoquarto secondo la nuova suddivisione in quartieri della città
Impianto della chiesa duecentesca:
• Aula ad una navata molto semplice, con copertura a capriate senza controsoffitto;
• Braccio trasversale poco sporgente dalla navata e più alto, costituito da tre absidi a pianta rettangolare, di cui quello centrale aggettante dai laterali mediante alveo volumetrico esagonale.
• L’arco trionfale divideva lo spazio della navata da quello del vano trasversale
• La facciata era in rude apparecchio aquilano
Ricostruzione della pianta della chiesa duecentesca.
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
1313 Rivestimento della facciata con pietra bianca levigata e realizzazione dell’ornamentazione scultorea.
XVI e XVII secolo abbellimento dell’interno della chiesa con altari e cappelle che le diedero un aspetto barocco.
1703 Il terremoto distrugge completamente la chiesa ad eccezione della facciata e
della zoccolatura inferiore perimetrale
Prospetto della facciata.
Il portale della chiesa.La chiesa di Santi Marciano e Nicandro prima del sisma del 6 Aprile 2009.
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
Ricostruzione settecentesca:
• Riedificazione dell’aula
• Costruzione di un tamponamento ‘provvisorio’ a ridosso dell’arco trionfale (sono presenti degli attacchi all’esterno attorno all’arcatura tamponata e dalle paraste nell’orto della chiesa, predisposte a sostenere quelle che avrebbero dovuto essere le arcate traverse del transetto alla base della cupola)
• Nuova decorazione all’interno con pareti spartite da paraste corinzie appaiate che le dividono in quattro episodi architettonici
• Realizzazione di un controsoffitto piano, dipinto, e con al centro le tela del Sogliaceroni raffigurante la Madonna con i Santi Marciano e Nicandro.
La controfacciata è impreziosita da una cantoria in legno intagliato, dall’organo e da due confessionali lignei.
Degni di rilievo gli affreschi con Santa Caterina d’Alessandria del XIV sec. e quelli rinascimentali con i Santi Marciano e Nicandro e le Storie della loro vite.
Particolare di affresco sulla storia dei Santi Marciano e Nicandro, recentemente
restaurato
Pianta della chiesa nello stato attuale.
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
RILIEVO DEL DANNO
Finalità:• valutazione dell’agibilità del manufatto;• individuazione delle opere provvisionali;• stima dei finanziamenti da allocare per il
successivo intervento di restauro e miglioramento sismico.
=
=
ρ= ⋅ =
ρ
∑
∑
N
k kk 1
d N
kk 1
d1
I 0,585
Chiesa di San Marciano e Nicandro dopo l’evento sismico del 6 Aprile 2009: facciata e parte absidale.
Scheda di Rilievo del Danno ai Beni Culturali – Chiese - G.U. n°55 07/03/2006 – D.P.C.M. 23/02/2006
Definisce 28 meccanismi di collasso, individuati come le fenomenologie di danno più ricorrenti per le chiese.
• individuazione dei cinematismi di collasso potenzialmente attivabili
• valutazione del livello di danno dei meccanismi attivati
• determinazione di un indice di danno che rappresenta una sintesi del livello di danno subito nei diversi macroelementi della chiesa.
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RILIEVO DELLA VULNERABILITA’
=
=
ν − ν= ⋅ + =
ρ
∑
∑
28
ki kpk 1
v 28
kk 1
1 1I 0,70
6 2
Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri, 12 ottobre 2007, G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008. “Linee Guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale – Allegato C”
• rilievo dei particolari tipologici e costruttivi che giocano un ruolo fondamentale nella risposta sismica del manufatto (con riferimento ai 28 meccanismi di danno):
indicatori di vulnerabilità (i)
presidi antisismici (p)
• definizione dell’indice di vulnerabilità che rappresenta una sintesi del rilievo di vulnerabilità per i diversi macroelementi della chiesa.
Numero di indicatori
di vulnerabilità o di presidi antisismici
Giudizio dell’efficacia νk
almeno 1almeno 2
33
2
1 22
almeno 2 1
1 1 1
nessuno 0 0
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11 meccanismi di danno attivabili:
1 ribaltamento della facciata2 meccanismi nella sommità della
facciata3 meccanismi nel piano della facciata5 risposta trasversale dell’aula6 meccanismi di taglio nelle pareti laterali 13 archi trionfali16 ribaltamento dell’abside17 meccanismi di taglio nel presbiterio o
nell’abside19 meccanismi negli elementi di
copertura (pareti laterali aula)25 interazioni in prossimità di irregolarità
plano-altimetriche26 aggetti (vela, guglie, pinnacoli, …)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10
M11
M12
M13
M14
M15
M16
M17
M18
M19
M20
M21
M22
M23
M24
M25
M26
M27
M28
MECCANISMO DI DANNO
% C
HIE
SE
ATTIVATO NON ATTIVATO
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
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M11
M12
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M20
M21
M22
M23
M24
M25
M26
M27
M28
% C
HIE
SE
ATTIVABILE NON ATTIVABILE
Singola navata Senza transetto
Senza cappelle Senza protiro
Senza cupola e lanterna
Senza torre campanaria (65%)
Senza volte strutturali (60%)
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3 Meccanismi nel piano della facciatasituazione prossima al crollo
Presidi antisismici: nessunoIndicatori di vulnerabilità:
Presenza di grandi aperture - (1)Elevata snellezza - (1)
DANNI DI GRAVE E GRAVISSIMA ENTITA’ ASCRIVIBILI AD UNA RISPOSTA TRASVERSALE DELLA CHIESA
2 Meccanismi nella sommità della facciatalesioni di grave entità
Presidi antisismici: Presenza di controventi di falda - (2)
Indicatori di vulnerabilità:Presenza di grandi aperture - (2)Presenza di una sommità a vela di
grande dimensione e peso - (1)Cordoli rigidi, trave di colmo in c.a., copertura pesante in c.a. - (3)
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13 Archi trionfalisituazione prossima al crollo
Presidi antisismici: Conci di buona fattura e/o adeguato spessore - (2)
Indicatori di vulnerabilità:Presenza di copertura pesante in c.a. - (3)
17 Meccanismi di taglio nel presbiterio o nell’abside
lesioni di grave entità
Presidi antisismici: nessunoIndicatori di vulnerabilità:
Presenza di cordoli rigidi, copertura pesante - (3)Presenza di grandi aperture, muratura di limitato spessore - (2)
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26 Aggetti (Vela, Guglie, Pinnacoli, Statue)lesioni di grave entità
Presidi antisismici:Muratura monolitica, conci squadrati - (2)
Indicatori di vulnerabilità:Elementi di elevata snellezza - (2)
5 Risposta trasversale dell’aulalesioni di grave entità
Presidi antisismici: Presenza di corpi annessi adiacenti - (1)Presenza di catene trasversali - (1)
Indicatori di vulnerabilità: Presenza di pareti con elevata snellezza - (1)
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
DANNI DI ENTITA’ MEDIA ENTITA’ ASCRIVIBILI AD UNA RISPOSTA LONGITUDINALE DELLA CHIESA
16 Ribaltamento dell’absidesituazione prossima al crollo
Presidi antisismici:Presenza di copertura non spingente -
(1)Indicatori di vulnerabilità:
Cordoli rigidi, copertura pesante, puntoni di falda in c.a. - (3)
Ammorsamento scadente - (3)
25 Interazioni in prossimità di irregolarità plano-altimetrichesituazione prossima al crollo
19 Meccanismi negli elementi di copertura - Pareti laterali dell’aulaNullo
… INOLTRE
Danno agli apparati decorativi
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64
Livello di conoscenza e fattore di confidenza
Rilievo geometricorilievo geometrico completo, con restituzione grafica dei quadri
fessurativi e deformativi
FC1
= 0
Identificazione dell
e specificità
storiche e costruttive della fabbrica
restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del com-portamento strutturale fondate su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi asso-ciato alla
comprensione delle vi-cende di trasformazione (indagini
documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche)
FC2
= 0
Proprietà
meccaniche dei materiali
parametri meccanici desunti da dati già
disponibili FC3
= 0.12
Terreno e fondazionile informazioni sul terreno e le fondazioni non hanno alcuna relazione con lo specifico meccanismo di collasso
FC4
= 0
== + =∑
4c ck
k 1F 1 F 1.12
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
Definizione dell’azione sismica
=R N UV V CVita nominale VN
[anni] 50
Classe d’uso Cu
[-] II
Vita di riferimento VR
[anni] 50
= −−
RR
VR
VTln(1 P )
Stato Limite SLD SLVPVR (%) 0,63 0,10TR (anni) 50 475
Nelle NTC 2008 “...le forme spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità
di superamento nel periodo di riferimento PVR
, a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di riferimento rigido orizzontale ...”:•ag
accelerazione orizzontale massima al sito;•F0
valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;•T*c
periodo di inizio del tratto a velocità
costante dello spettro in accelerazione orizzontale.
SLD SLVTR (anni) 50 475
ag (g) 0.104 0.261F0 (-) 2.33 2.36
T*c (sec) 0.28 0.35
SLD SLVTR (anni) 50 475
Categoria Suolo B BCategoria Topografica T1 T1
SS (-) 1.20 1.15CC (-) 1.42 1.36ST (-) 1 1S (-) 1.20 1.15
ag S (g) 0.12 0.30
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
domanda sismica:• pericolosità attesa (long. 13,220; lat. 42,235) - NTC2008 (DM 14/01/08)• valore di accelerazione registrato in occasione dell’evento sismico in esame
(stazione AQK – fonte INGV, database Itaca).
Confronto fra lo spettro registrato nella stazione AQK e quello fornito da NTC2008 per l’Aquila.
Stato limite
NTC 2008 Sisma 06/04/09
SLD 0.25 0.22
SLV 0.39 0.34
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Periodo [sec]
Acc
eler
azio
ne
AQK-NSAQK-WESpettro NTC08 B
Definizione dell’azione sismica
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
modello semplificato LV1:Definisce un indice di sicurezza che rappresenta il rapporto tra la capacità della struttura e la domanda del terremoto.
− ⋅= ⋅ = ⋅2,75 3,44IvSLDa S 0,025 1,8 0,03 g
− ⋅= ⋅ = ⋅5,10 3,44IvSLVa S 0,025 1,8 0,12 g
Direttiva P.C.M., 12 ottobre 2007, G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008. “Linee Guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale
MITIGAZIONE DEL DANNO SISMICO LA PREVENZIONE
SLVSLV
R,SLV
SLVa,SLV
g,SLV
TI 0,10Taf 0,39a
= =
= =
<=
SLD
SLV
T 30anniT 39anni
I periodi di ritorno corrispondenti al raggiungimento degli stati limite considerati (SLD e SLV) possono essere ottenuti interpolando tra i valori noti relativi ai periodi di ritorno predefiniti (Linee Guida – equazione 5.20). In particolare per il caso in esame essi risultano:
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Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008 –DIRETTIVA PCM 12 OTTOBRE 2007 – LV2
INTERPRETAZIONE DEL COMPORTAMENTO SISMICO –Analisi dei meccanismi di collasso tramite analisi cinematica lineare e non lineare
Meccanismi di ribaltamento della parete absidale a quota 6.1 m e 11.1 m rispettivamente
Meccanismo di ribaltamento della facciata
Meccanismo a quattro cerniere dell’arco trionfale
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SLV
Analisi cinematica lineare Analisi cinematica non lineareAccelerazionespettrale a0*
[m/sec2]
Domanda[m/sec2]
VerificaCapacità di
spostamento du*
[m]
Domanda[m]
Verifica
0.93
1.64(AQK-WE)
non verificato
0.30
0.20(AQK-WE)
verificato
1.50 (NTC 2008)
non verificato
0.21(NTC 2008)
verificato
1.38
1.74(AQK-NS)
non verificato
0.15
0.16(AQK-NS)
non verificato
1.50(NTC 2008)
nonVerificato
0.12(NTC 2008)
verificato
0.82
1.64(AQK-WE)
non verificato
0.07
0.14(AQK-WE)
non verificato
2.58(NTC 2008)
non verificato
0.11(NTC 2008)
non verificato
1.26
1.89(AQK-WE)
non verificato
0.02
0.08(AQK-WE)
non verificato
3.89(NTC 2008)
non verificato
0.08(NTC 2008)
non verificato
UN
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TU
DI
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OVA –
DIC
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Brignola
, E.
Curt
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des
tà,
L.Sca
ndolo
Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
SLV
Analisi cinematica lineare Analisi cinematica non lineareAccelerazionespettrale a0*
DomandaVerifica
Capacità di spostamento du*
DomandaVerifica
[m/sec2] [m/sec2] [m] [m]
0.93
1.64(AQK-WE)
non verificato
0.30
0.20(AQK-WE)
verificato
1.50 (NTC 2008)
non verificato
0.21(NTC 2008)
verificato
1.38
1.74(AQK-NS)
non verificato
0.15
0.16(AQK-NS)
non verificato
1.50(NTC 2008)
nonverificato
0.12(NTC 2008)
verificato
0.82
1.64(AQK-WE)
non verificato
0.07
0.14(AQK-WE)
non verificato
2.58(NTC 2008)
non verificato
0.11(NTC 2008)
non verificato
1.26
1.89(AQK-WE)
non verificato
0.02
0.08(AQK-WE)
non verificato
3.89(NTC 2008)
non verificato
0.08(NTC 2008)
non verificato
UN
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
IPOTESI DI INTERVENTO DI RIPARAZIONE DEI DANNI E MIGLIORAMENTO SISMICO
• Demolizione della copertura in latero-cemento, ad eccezione delle travi che sorreggono il controsoffitto e delle catene lignee delle capriate esistenti
• Pulitura e trattamento antitarlo e antimicotico degli elementi lignei da conservare
• Posizionamento di un cordolo tirante in profilato metallico ancorato alle pareti con tirafondi
• Assembramento in opera delle nuove capriate con puntoni in legno lamellare e catene metalliche
• Realizzazione dell’orditura secondaria e de l pacchetto di copertura con un doppio tavolato incrociato
UN
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, E.
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
• Iniezione delle lesioni • Inserimento di due catene longitudinali a ritegno
del ribaltamento della facciata• Inserimento di due catene in controfacciata (in
sommità e all’altezza del cornicione) per rendere efficacie il cordolo in sommità e migliorare la performance della facciata nel piano
• Ricostruzione delle porzioni crollate di parete absidale
• Realizzazione di diatoni armati per il collegamento del tamponamento absidale alle pareti laterali e all’arco trionfale
• Inserimento di una catena all’imposta dell’arco trionfale
vI 0,70=
Stato limite NTC 2008
Sisma 06/04/09
SLD 0.50 0.48
SLV 0.85 0.75
VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA IN SEGUITO ALL’INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO SISMICO – LV1
vI 0,32=
Stato limite
NTC 2008 Sisma 06/04/09
SLD 0.25 0.22
SLV 0.39 0.34
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
• Inserimento di due catene longitudinali a ritegno del ribaltamento della facciata• Inserimento di una catena all’imposta dell’arco trionfale
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Chiesa di SS. Marciano e Nicandro a L’Aquila
• Inserimento di due catene longitudinali a ritegno del ribaltamento della facciata
Analisi cinematica lineareAccelerazione
Spettrale [m/sec2]
Domanda [m/sec2]
Meccanismo di ribaltamento della facciata 1.46 1.50
Meccanismo a quattro cerniere dell’arco trionfale 1.70 1.50
Vita nominale [anni]
Dopo l’intervento
Meccanismo di ribaltamento della facciata 49
Meccanismo a quattro cerniere dell’arco trionfale 88
Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del TerritorioUniversità degli Studi di Genova
Quali strategie per il restauro statico?• Livello di sicurezzaLivello di sicurezza: il terremoto del 6 aprile 2009 è stato analogo/superiore rispetto a quello per il quale si dovrebbero progettare le nuove costruzioni a L’Aquila. Non possiamo pretendere la non danneggiabilità, ma certo dobbiamo evitare i crolli e garantire un livello di danno che sia riparabile.• Riparazione e miglioramento sismicoRiparazione e miglioramento sismico: dove si è manifestato un buon compor- tamento, pur con danni gravi, va riparato il danno e aggiunti piccoli interventi che riducano le vulnerabilità manifestate (miglioramento sismico)• Consolidamento della muraturaConsolidamento della muratura: un problema è quello della qualità muraria; dobbiamo capire cosa fa funzionare questa tipologia muraria (regola dell’arte) e come sia possibile migliorarne il comportamento, quando necessario.• Ricostruzione di parti crollateRicostruzione di parti crollate: con quali tecnologie? con quali materiali? Il ripetersi dei crolli pone un interrogativo: è possibile realizzare in muratura elementi architettonici snelli e di grande dimensione che resistano a terremoti violenti? L’analisi strutturale può aiutarci a capire le costruzioni storiche.
CONCLUSIONI
Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del TerritorioUniversità degli Studi di Genova
Allineamento delle Linee Guida alle Norme Tecniche per le Costruzioni
2008
Diapositiva numero 1Diapositiva numero 2Diapositiva numero 3Diapositiva numero 4Diapositiva numero 5Diapositiva numero 6Diapositiva numero 7Diapositiva numero 8Diapositiva numero 9Diapositiva numero 10Diapositiva numero 11Diapositiva numero 12Diapositiva numero 13Diapositiva numero 14Diapositiva numero 15Diapositiva numero 16Diapositiva numero 17Diapositiva numero 18Diapositiva numero 19Diapositiva numero 20Diapositiva numero 21Diapositiva numero 22Diapositiva numero 23Diapositiva numero 24Diapositiva numero 25Diapositiva numero 26Diapositiva numero 27Diapositiva numero 28Diapositiva numero 29Diapositiva numero 30Diapositiva numero 31Diapositiva numero 32Diapositiva numero 33Diapositiva numero 34Diapositiva numero 35Diapositiva numero 36Diapositiva numero 37Diapositiva numero 38Diapositiva numero 39Diapositiva numero 40Diapositiva numero 41Diapositiva numero 42Diapositiva numero 43Diapositiva numero 44Diapositiva numero 45Diapositiva numero 46Diapositiva numero 47Diapositiva numero 48Diapositiva numero 49Diapositiva numero 50Diapositiva numero 51Diapositiva numero 52Diapositiva numero 53Diapositiva numero 54Diapositiva numero 55Diapositiva numero 56Diapositiva numero 57Diapositiva numero 58Diapositiva numero 59Diapositiva numero 60Diapositiva numero 61Diapositiva numero 62Diapositiva numero 63Diapositiva numero 64Diapositiva numero 65Diapositiva numero 66Diapositiva numero 67Diapositiva numero 68Diapositiva numero 69Diapositiva numero 70Diapositiva numero 71Diapositiva numero 72Diapositiva numero 73Diapositiva numero 74Diapositiva numero 75Diapositiva numero 76
