RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI Corso di Laurea Ingegneria Edile-Architettura anno di corso 2007-2008 RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI Maria Luisa Beconcini Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università di Pisa

Perché un corso sul consolidamento delle costruzioni? “Basta pensare all’immenso patrimonio da ristrutturare e ai problemi storici, archeologici e tecnici che involge, per dedurne l’importanza e la vastità dei compiti riservati agli studiosi della storia dell’arte e ai tecnici …” S. Mastrodicasa, “Dissesti statici delle strutture edilizie”, Prefazione alla sesta edizione, 1978. Chi opera nell’edilizia si occupa di costruzioni esistenti con frequenza non minore che di nuove realizzazioni; per di più dovendo affrontare molto spesso problematiche più complesse e in condizioni ben più difficili, che non nel caso del nuovo.

Perché un corso sul consolidamento delle costruzioni? “Mi ero accorto fin dai primi tempi dell’esercizio professionale che consolidare ciò che andava in malora era molto più difficile che edificare a nuovo. Questa circostanza tanto operò sulla mia fantasia che mi immersi decisamente con entusiastico ardore nello studio della fatiscenza muraria.” S. Mastrodicasa, Biografia Per quanto riguarda la teoria e tecnica delle costruzioni, tradizionalmente l’attività didattica si incentra principalmente sulle costruzioni da realizzarsi ex novo. Peraltro, le costruzioni esistenti presentano problematiche strutturali specifiche, che richiedono un approccio completamente diverso.

... consolidare è molto più difficile che edificare a nuovo La costruzione esistente pone tutta una serie di vincoli che occorre rispettare: di tipo tecnologico-costruttivo di rispetto delle modalità di risposta alle sollecitazioni di rispetto dei materiali ... Ogni costruzione è un individuo a sé: di solito, per risolvere lo stesso tipo di problema occorre ogni volta "inventare" una soluzione ad hoc

... consolidare è molto più difficile che edificare a nuovo Le costruzioni esistenti presentano caratteristiche e modalità di risposta alle sollecitazioni che occorre conoscere e rispettare Non è infatti ragionevole cercar di forzare il funzionamento delle costruzioni verso modalità che nel nuovo rappresentano situazioni ottimali, ma che nel costruito non possono assumere le stesse caratteristiche. Esempio eclatante: gli effetti del terremoto umbro-marchigiano sulle costruzioni in muratura consolidate

... consolidare è molto più difficile che edificare a nuovo A causa delle diverse storie - dalla costruzione, ai rimaneggiamenti, al degrado - ciascuna costruzione rappresenta un individuo a sé, per il quale è necessario costruire un modello appropriato. Le costruzioni esistenti, seppure della stessa tipologia, difficilmente sono riconducibili ad uno specifico modello. Ciò, oltre a rendere più complesso lo studio delle costruzioni esistenti rispetto a quelle nuove, fa sì che rimanga anche difficile mettere a punto una metodologia generale per affrontare il problema. E da questo è derivata anche una certa difficoltà nel trovare una logica secondo cui organizzare gli argomenti che ritengo si debbano trattare nell'ambito di questo corso.

Negli interventi sul costruito occorre tener presente che: gli interventi devono essere limitati a quelli strettamente necessari e calibrati all'indispensabile perché in generale sono molto più costosi alterano la natura originaria dell'opera la costruzione esistente presenta un grosso vantaggio: è direttamente sperimentabile; ne conosciamo la risposta alle azioni, almeno quelle che ha subito nel passato, e, se si fanno indagini adeguate, le caratteristiche dimensionali e meccaniche dei materiali sono note con maggior certezza i coefficienti di sicurezza da adottare, che dipendono dalle incertezze, possono essere mantenuti più bassi

Quando si pone il problema di intervenire su una costruzione esistente? Al momento della realizzazione, la costruzione possiede un certo grado di sicurezza nei confronti di determinati requisiti di resistenza e di fruibilità per le costruzioni "storiche", in generale, non è noto il grado di sicurezza originario e comunque, col tempo i margini di sicurezza possono cambiare, in ordine a cause diverse:

Invecchiamento della costruzione: naturali modificazioni dei materiali degrado dei materiali provocato da agenti atmosferici e ambientali danneggiamento dovuto a sollecitazioni esterne non compatibili (eccessiva intensità o numero di ripetizioni) modifiche della struttura intervenute nel tempo Cambiamento delle condizioni ambientali (es: caratteristiche del terreno -scavi, falda-, vibrazioni, ecc.)

Se il processo di invecchiamento non viene adeguatamente contrastato, si raggiungerà una condizione di crisi funzionale se non addirittura il collasso. Esigenze della comunità: scongiurare il crollo degli edifici in esercizio mantenere in esercizio le costruzioni esistenti: questo è subordinato alla convenienza - per edifici correnti, convenienza economica - per edifici monumentali, rilevanza culturale mantenimento delle rovine nel caso di costruzioni di pregio garantendo la protezione dai rischi connaturati con lo stato di rudere

Il soddisfacimento delle esigenze implica di interferire sul processo di invecchiamento attraverso periodiche operazioni di controllo manutenzione consolidamento

Esigenze diverse dall'invecchiamento possono comportare operazioni di controllo ed eventuale consolidamento: Cambiamento delle condizioni di utilizzo: modifiche dei carichi di esercizio modifiche nella distribuzione architettonica che comportano modificazioni dell'organizzazione strutturale Maggiori richieste in ordine al margine di sicurezza (es: sicurezza nei confronti delle azioni sismiche)

Costruzioni esistenti Nuove costruzioni Costruzioni esistenti L’obiettivo della progettazione strutturale è in ogni caso la sicurezza: la struttura deve garantire, con un adeguato margine di sicurezza, certi requisiti prestazionali: resistenza, funzionalità … MA le condizioni in cui si opera sono fondamentalmente diverse:

Costruzioni esistenti Nuove costruzioni Costruzioni esistenti Sono note la struttura e le azioni Il problema è prevederne il comportamento PROBLEMA DIRETTO Dall’osservazione del comportamento della costruzione sotto determinate azioni si deve risalire alla definizione della struttura PROBLEMA INVERSO

PROBLEMA DIRETTO PROBLEMA INVERSO AZIONI E MODELLO AZIONI E RISPOSTE DATI RISPOSTA MODELLO INCOGNITA

Basi di conoscenze necessarie (ma non sempre sufficienti) per affrontare la progettazione di interventi di recupero e consolidamento delle costruzioni: conoscenza del comportamento dei materiali conoscenza del comportamento delle diverse tipologie strutturali conoscenza dei fenomeni che producono dissesti conoscenza delle metodiche e delle strumentazioni che il mercato offre per la diagnostica conoscenza dei materiali e delle tecnologie per il consolidamento conoscenza della normativa

PROGRAMMA DEL CORSO CARATTERIZZAZIONE DELL'EDIFICIO rilievo strutturale e dei dissesti indagini distruttive e non distruttive sui materiali e su elementi strutturali metodi per il monitoraggio analisi e diagnosi dei dissesti Il corso intende fornire le basi di conoscenze (almeno un minimo perché un livello sufficiente si potrà raggiungere solo con l'esperienza) necessarie per affrontare la progettazione del restauro. Perciò, rifacendosi allo schema precedente, per le tipologie costruttive più frequenti, si forniranno gli elementi appena descritti.

PROGRAMMA DEL CORSO EDIFICI IN MURATURA proprietà dei costituenti comportamento meccanico delle murature determinazione sperimentale della qualità dei materiali materiali Il corso sarà sviluppato per la maggior parte con riferimento agli edifici in muratura, anche se certi aspetti (es. tecniche di rilievo, terreno) valgono in generale per tutte le tipologie; questo perché gli edifici in muratura per ora costituiscono la parte più cospicua del patrimonio edilizio nazionale ed anche quella in cui, sia per la loro vetustà, sia per poterle adeguare alle esigenze di utilizzo attuali, si riscontra maggiormente la necessità di interventi di consolidamento. delle strutture di impalcato (solai, coperture, archi, volte) dell'organismo murario comportamento statico

PROGRAMMA DEL CORSO EDIFICI IN MURATURA modellazione e analisi strutturale fondazioni pannelli murari orizzontamenti coperture archi e volte tecniche di consolidamento

PROGRAMMA DEL CORSO STRUTTURE IN LEGNO analisi dello stato di degrado consolidamento degli elementi strutturali

PROGRAMMA DEL CORSO EDIFICI IN CEMENTO ARMATO il degrado dei materiali rilievo strutturale, dei dissesti e del degrado indagini distruttive e non distruttive sui materiali e su elementi strutturali caratterizzazione dell'edificio modellazione e analisi strutturale materiali e tecniche per il consolidamento

PROGRAMMA DEL CORSO MIGLIORAMENTO E ADEGUAMENTO SISMICO inquadramento della materia riferimenti normativi tecniche di intervento attivo e passivo

Normativa di riferimento D.M. Min. Infrastrutture 14 gennaio 2008 - "Nuove norme tecniche per le costruzioni" Circ. C.S.LL.PP. 2 febbraio 2009 n° 617 - "Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008" In questo corso non si fa una illustrazione delle normative; è comunque opportuno dare i riferimenti delle normative di interesse perché nel seguito saranno fatti via via richiami.

Normativa di riferimento BENI CULTURALI Circ. Min. Beni Cult. 18 luglio 1986 n° 1032 - "Interventi sul patrimonio monumentale a tipologia specialistica in zone sismiche: raccomandazioni" Circ. Min. Beni Cult. 12 marzo 1991 n° 1841 - "Direttive per la redazione ed esecuzione di progetti di restauro comprendenti interventi di miglioramento antisismico e manutenzione nei complessi architettonici di valore storico-artistico in zona sismica" Proposta Comitato Min. Beni Cult. 29 ottobre 1996, voto n. 564 Ass. gen. Cons. Sup. LL.PP., 28 novembre 1997 – "Istruzioni generali per la redazione di progetti di restauro nei beni architettonici di valore storico-artistico in zona sismica" Direttiva del Pres. del Cons. dei Ministri 9 febbraio 2011: Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti del 14 gennaio 2008.

Normativa di riferimento BENI CULTURALI DIRETTIVA DEL PRESIDENTE DEL CONSIGLIO DEI MINISTRI 9 febbraio 2011: Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti del 14 gennaio 2008.

Normativa di riferimento EUROCODICI Eurocodice 6 (marzo 2003) – Progettazione delle strutture in muratura – Parte 1-1: Regole comuni per strutture in muratura semplice e armata Eurocodice 8 (dicembre 2003) – Progettazione delle strutture in zona sismica – Parte 1: Regole generali, azioni sismiche e regole per gli edifici

Testi di riferimento Mastrodicasa S.: "Dissesti statici delle strutture edilizie", Hoepli, 1993 Antonucci R.: “Restauro e recupero degli edifici a struttura muraria”, Maggioli Ed., 2005 Regione dell'Umbria: "Manuale per la riabilitazione e la ricostruzione post-sismica degli edifici", DEI Ed., 1999 Giangreco E. (a cura di): "Ingegneria delle strutture", UTET, 2002 Menicali U. "I materiali dell'edilizia storica", La Nuova Italia Scientifica, 1992 Rocchi P. (a cura di): "Trattato sul consolidamento", Mancosu Ed., 2003 Tiné S.: "La pratica del restauro", BE.MA. Ed. Carbonara G.: "Trattato di restauro architettonico", UTET, 1996 Mariani M.: "Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura" Tubi N.: "Rilevamenti dello stato e tecniche degli interventi di ripristino negli edifici", Maggioli Ed., 2007.

"L'istanza di oggi è quella che chiede all'ingegnere, all'architetto, di intervenire nelle costruzioni storiche con lo spirito del restauro, non asettico consolidamento quindi ma controllatissimo restauro: gli aspetti statici dell'opera sono architettura quanto la sua immagine, sono il suo fondamento costruttivo e contengono un portato culturale di enorme importanza sociale e scientifica.

L'intervento deve essere congruente, leggibile e reversibile, e nello stesso tempo staticamente efficace. Non è quest'ultimo un vincolo capestro, se si pensa che la condizione originale dell'opera aveva l'efficacia che ora le si vuol rendere, o, se ne difettava, altre architetture analoghe l'avevano e possono fornire indicazioni. Si può essere efficaci e congruenti, si possono realizzare interventi leggibili e reversibili se si è in grado di comprendere ed esprimere il lessico strutturale dell'opera originale. Conoscere il segreto per conservare." Antonino Giuffré: "Opera muraria nell'architettura storica", lezione tenuta a Perugia il 20 novembre 1992.