Analisi dei principali meccanismi locali di collasso Palazzo Camponeschi- L'Aquila

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1 POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Civile - Strutture Laurea II livello Otello Stefano Pulimeno Analisi dei principali meccanismi locali di collasso Palazzo Camponeschi- L'Aquila RELATORE Prof. Alberto FRANCHI Anno accademico 2010/11

2 INDICE 1.Introduzione.pag 6 2.Obiettivi 8 3.Analisi dei cinematismi Analisi cinematica lineare Verifiche di sicurezza Stato limite di danno Stato limite salvaguardia della vita Edificio oggetto di studio Identificazione e localizzazione Situazione attuale Cenni storici sulla Chiesa e Collegio dei Gesuiti Consistenza Descrizione dell intervento Rifunzionalizzazione del complesso P.C Ripristino integrazione dell esistente Riparazione del danno e miglioramento sismico.26 5.Calcolo dei parametri di progetto L accelerazione di progetto Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio simico Analisi di risposta simica locale Calcolo del fattore di confidenza 39 6.Meccanismi locali di ribaltamento Calcolo del Tiro Meccanismo di ribaltamento 1: via Burri Analisi del danno Rappresentazione e analisi dei meccanismi locali.45 2

3 6.2.3.Conclusioni: calcolo del tiro Meccanismo di ribaltamento : facciata sul cortile Analisi del danno Rappresentazione e analisi dei meccanismi locali Conclusioni: calcolo del tiro 66 7.Meccanismi locali di scorrimento Criteri di rottura per scorrimento Criterio di Coulomb o dell attrito interno Meccanismo di scorrimento in Via Camponeschi Tipologia dell intervento Verifica dei connettori Conclusioni 83 3

4 INDICE DELLE TABELLE Tab.5.1.Interpolazione lineare e parametri sismici del sito NTC 2008 Tab.5.2. Coefficienti categoria terreno NTC 2008 Tab.5.3 Fattori di amplificazione stratigrafica NTC 2008 Tab.5.4.Tempi di ritorno per costruzione spettri di risposta NTC 2008 Tab.5.5.Parametri sismici via Burri e via Camponeschi NTC 2008 Tab.5.6.Parametri sismici facciata sul cortile NTC 2008 Tab 5.7. Punti notevoli rete sismografica LINEE GUIDA Tab.5.8. Parametri sismici sito LINEE GUIDA Tab.5.9. Coefficienti categoria terreno LINEE GUIDA Tab Fattori di amplificazione stratigrafica LINEE GUIDA Tab.5.11.Tempi di ritorno per costruzione spettri di risposta LINEE GUIDA Tab.5.12.Parametri sismici via Burri e via Camponeschi LINEE GUIDA Tab.5.13.Parametri sismici facciata sul cortile LINEE GUIDA Tab.5.13.Parametri sismici via Burri e via Camponeschi INGV Tab.5.14.Parametri sismici facciata sul cortile INGV INDICE DELLE FIGURE Fig 4.1 Planimetria delle epoche storiche di costruzione degli edifici Fig 6.1. Sezione reagente alla base della parete Fig 6.2.Zona in pianta interessata al meccanismo di ribaltamento via Burri Fig 6.3 Foto del profilo so Via Burri esplicative del danno subito Fig 6.4 Schemi cinematismi ribaltamento via Burri 4

5 BIBLIOGRAFIA - Analisi sismica lineare e non lineare degli edifici in muratura Cattari-Curti-Galasso-Resemini - Meccanica delle strutture 2 Corradi Dell Acqua - Meccanica delle strutture 3: la valutazione della capacità portante Corradi Dell Acqua - Scienza delle costruzioni Vol3 Odone Belluzzi - Theory of Plates and Shells Timoshenko 5

6 1.Introduzione Gli eventi sismici recenti hanno posto in primo piano il problema della vulnerabilità degli edifici esistenti in muratura; l'importanza che il problema riveste è associata principalmente alla salvaguardia della vita delle persone a cui è destinato l'utilizzo della struttura e in secondo luogo a un valore storico, artistico, archeologico e paesaggistico da tutelare. Gli edifici storici in muratura costituiscono una parte considerevole del patrimonio monumentale italiano, e la loro salvaguardia è un tema che ha rilevanti cadute sia sociali che economiche sulla collettività. Nonostante i progressi compiuti dalla ricerca su questo tema negli ultimi decenni (sia per quanto riguarda le tecniche di diagnosi che quelle di analisi) la conservazione o l eventuale recupero degli edifici storici, rappresenta tuttora una tematica complessa e non ancora ben delineata in tutti i suoi aspetti. L importanza della materia è stata anche ribadita dal dialogo instauratosi all interno della comunità scientifica nazionale a seguito della pubblicazione delle nuove normative sismiche, e della recente emanazione delle Linee Guida. L analisi strutturale delle costruzioni storiche in muratura, specie se di carattere monumentale, richiede attenzioni e cautele che esulano dagli approcci di calcolo tradizionalmente disponibili per lo studio delle nuove costruzioni, in quanto i metodi e i modelli di calcolo utilizzati per le costruzioni ordinarie non possono essere applicati indiscriminatamente per le strutture storiche. Ad aggiungere incertezza nei riguardi delle modalità di analisi e nella 6

7 interpretazione del comportamento strutturale va considerato anche il fatto che molto spesso risulta complesso definire in modo chiaro l effettivo schema statico di un edificio che è venuto modificandosi nei secoli. Sostanzialmente questo tipo di costruzioni costituiscono un unicum, sono diverse fra loro sia per forma che per percorso storico e a ognuna di esse corrisponde un differente comportamento sismico. Le considerazioni fatte fin ora fanno comprendere come l analisi strutturale di tali edifici richieda innanzitutto la comprensione del percorso storico dell edificio, seguita da un accurato rilievo geometrico, e in ultima istanza da una esaustiva campagna di prove sperimentali per la caratterizzazione meccanica dei materiali. In aggiunta occorre evidenziare come la comprensione dello stato attuale di conservazione di un bene monumentale sia un passo estremamente delicato in quanto, fra l altro, è anche preliminare alla valutazione della sua vulnerabilità in campo sismico. Al quadro di incertezze descritto va aggiunto anche il fatto che la resistenza dei materiali decresce nel tempo a seguito del loro naturale utilizzo. Questa caratteristica, legata al degrado inevitabilmente provocato dai secoli, rende tali strutture particolarmente vulnerabili nei confronti di movimenti impressi, come quelli provocati dalle deformazioni del terreno o dalle azioni sismiche. In aggiunta a quanto messo in evidenza fin ora, si può affermare che la pubblicazione delle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, ma ancor prima la pubblicazione delle Linee Guida, hanno dato notevole rilievo alla necessità di definire la vulnerabilità sismica dei manufatti storici. Uno degli aspetti fondamentali nello studio della vulnerabilità sismica degli edifici è la possibilità di simularne numericamente la risposta; in particolare per le strutture in muratura assume rilevanza il tipo di strategia di modellazione da utilizzare. Infatti per questi edifici raramente è possibile applicare le idealizzazioni strutturali della trave, del telaio, della lastra piana, tipiche dell ingegneria strutturale, essendo le forme strutturali stesse diverse da quelle delle costruzioni moderne. Anche solo al fine di sviluppare una prima comprensione del loro comportamento strutturale si dovrà fare ricorso a studi specializzati. Le antiche strutture in muratura sono realizzate con tecniche e materiali differenti e presentano caratteri differenti in base al luogo in cui sono state costruite. Quindi per potersi approcciare ad una analisi strutturale di questi 7

8 manufatti è fondamentale innanzitutto definire quale sia lo scopo, e cioè indagare sui possibili quadri fessurativi, calcolare le deformazioni o i modi i vibrare, oppure cercare di definire i meccanismi di collasso. Negli ultimi anni hanno assunto notevole peso le analisi di tipo statico nonlineari con le quali è possibile analizzare un modello strutturale sottoposto ad azioni che rappresentano la reale azione sismica e che permettono di verificare che la capacità di deformazione di una struttura sia superiore alla domanda. In ambito scientifico sono state implementate nuove tecniche di modellazione che si basano sulla schematizzazione delle strutture murarie per mezzo dell individuazione di macroelementi. 2.Obiettivi I danni rilevati sulle strutture murarie dopo gli eventi sismici mostrano che il sisma tende a selezionare le parti strutturali e le soluzioni tecnologiche più deboli : l analisi dell organizzazione strutturale attuale consente così di prevedere i possibili danni o collassi futuri. A differenza di quanto avviene negli edifici con la struttura a telaio, la carenza o la mancanza di connessione tra gli elementi strutturali delle costruzioni in muratura permettono il verificarsi di collassi parziali; infatti, in genere, il collasso di costruzioni in muratura avviene per perdita dell equilibrio di porzioni di essa. Per questo motivo, la valutazione della sicurezza degli edifici in muratura esistenti va eseguita, oltre che con riferimento al comportamento sismico globale, anche considerando i possibili meccanismi locali di collasso. Questo approccio richiede una osservazione accurata delle caratteristiche costruttive degli edifici da analizzare, per procedere ad un affidabile modellazione strutturale. E possibile così ipotizzare, sulla base della conoscenza del comportamento sismico di strutture analoghe, i meccanismi locali ritenuti significativi. La presenza di quadri fessurativi e di dissesti prodotti dai terremoti passati fornisce una efficace indicazione per una corretta previsione degli incipienti meccanismi di collasso. Individuati tali meccanismi, occorre poi definire uno o più modelli di analisi per valutare l entità dell azione sismica che ne determina l attivazione provocando 8

9 il collasso della costruzione. L analisi è rivolta alla quantificazione del coefficiente sismico moltiplicatore dei carichi orizzontali agenti sugli elementi strutturali, che attiva il cinematismo in questione. A tal fine è possibile considerare le strutture murarie come costituite da corpi rigidi, i macroelementi coinvolti nei cinematismi; la valutazione delle condizioni di equilibrio limite sotto l azione del sisma è condotta trascurando la resistenza a trazione della muratura. I valori dei moltiplicatori di collasso ottenuti per i diversi meccanismi compatibili con le caratteristiche costruttive dell edificio analizzato, consentono di individuare quello che determina la crisi della struttura, corrispondente al moltiplicatore minore, e l entità dell azione sismica che lo attiva; consentono anche di segnalare altre potenziali situazioni di pericolo dovute a possibili meccanismi associati ai più bassi valori del moltiplicatore. Questo lavoro si prefigge il compito, in un caso reale (Palazzo Camponeschi a L Aquila), di: - prevedere alcuni dei possibili meccanismi di collasso che la struttura può subire e rappresentarli in maniera analitica secondo le prescrizioni della normativa; - progettare delle soluzioni di ripristino idonee a portare la struttura in condizioni di sicurezza; - confrontare i risultati ottenuti in riferimento alla vecchia normativa OPCM 3274/2003, le Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, luglio 2006 e la Circolare 02/02/

10 3.Analisi dei cinematismi In una struttura in muratura è possibile identificare molteplici strutture resistenti a seconda della condizione di carico considerata. Tuttavia, operando una schematizzazione, possono essere identificati come elementi resistenti le pareti verticali e gli orizzontamenti (intendendo con tale termine la categoria più ampia di solai volte, coperture), sia pure con un diverso comportamento a seconda della sollecitazione considerata. Il comportamento globale della struttura all azione sismica è fortemente influenzato, ancor prima che dalle caratteristiche intrinseche dei singoli elementi strutturali, dal grado di connessione presente tra essi. Carenze nel collegamento tra pareti ortogonali e tra pareti e orizzontamenti fanno si che la struttura non sia in grado di sviluppare, durante il terremoto, una risposta globale che chiami a collaborare fra loro le diverse pareti e a ripartire tra esse le sollecitazioni indotte: le singole pareti mostreranno, quindi, una risposta indipendente. In questo caso la risposta che la parete tende ad esibire è dominata dal comportamento fuori piano. La probabilità di insorgenza di meccanismi di ribaltamento fuori piano viene decisamente diminuita dalle condizioni di vincolo in cui si viene a trovare la parete e può ridursi ulteriormente grazie al collegamento fornito dagli orizzontamenti. Nel caso in cui si realizzi il comportamento scatolare dell edificio, la rigidezza dei solai nel proprio piano assume un ruolo fondamentale: solai rigidi 10

11 ripartiscono le azioni fra le pareti in base alla loro rigidezza ed alla posizione in pianta, favorendo l instaurarsi di meccanismi di collasso nel piano. Di contro nel caso di solai molto flessibili, la ripartizione delle azioni sulle varie pareti resistenti avviene in funzione della loro area d influenza per i carichi verticali accentuandone il comportamento indipendente. Il comportamento scatolare rende possibile la definizione di una vulnerabilità globale dell edificio; risulta in questo caso fondamentale disporre di adeguati strumenti di calcolo in grado di indagare il comportamento tridimensionale dello stesso. Anche in presenza di comportamento scatolare dell edificio, accanto a una vulnerabilità globale, deve essere considerata la possibilità di instaurarsi di meccanismi locali. I meccanismi locali principali sono riconducibili a due categorie: cinematismi di collasso connessi al comportamento della muratura fuori dal piano, meccanismi di ribaltamento; cinematismi di collasso associati alla risposta della parete nel piano, meccanismi di scorrimento. Nel progettare gli interventi di ripristino in Palazzo Camponeschi si parte, come già fatto nella Relazione del progetto preliminare, da un' indagine visiva (analisi del danno) che permetta di riconoscere i meccanismi sopra citati all' interno del quadro fessurativo post sisma della struttura. Si riconoscono: meccanismo di ribaltamento della facciata sul cortile; meccanismo di ribaltamento della facciata su Via Burri, connesso a un meccanismo di scorrimento della facciata su Via Camponeschi. Individuati i punti della struttura da analizzare, si procede alla modellazione dei meccanismi seguendo la logica imposta dalla Normativa Italiana vigente (Circolare 671 del 02/02/2009) che fa riferimento ai criteri di equilibrio propri dell' Analisi Limite. L'obiettivo è associare al cinematismo dell'elemento considerato un valore di accelerazione che porta ad attivare lo stesso (accelerazione d'attivazione) e confrontare quest'ultimo con il valore d'accelerazione spettrale calcolato secondo la Normativa Tecnica delle Costruzioni

12 Secondo le modalità descritte nella Circolare 617 del 02/02/2009, punto C8.A.4, le verifiche con riferimento ai meccanismi locali di danno e collasso (nel piano e fuori piano) possono essere svolte tramite l analisi limite dell equilibrio, secondo l approccio cinematico, che si basa sulla scelta del meccanismo di collasso e la valutazione dell azione orizzontale che attiva tale cinematismo. Il metodo si articola nei seguenti passi: trasformazione di una parte della costruzione in un sistema labile (catena cinematica), attraverso l individuazione di corpi rigidi, definiti da piani di frattura ipotizzabili per la scarsa resistenza a trazione della muratura, in grado di ruotare o scorrere tra loro (meccanismo di danno e collasso); valutazione del moltiplicatore orizzontale dei carichi α 0 che comporta l attivazione del meccanismo (stato limite di danno); valutazione dell evoluzione del moltiplicatore orizzontale dei carichi a al crescere dello spostamento d k di un punto di controllo della catena cinematica scelto in prossimità del baricentro delle masse, fino all annullamento della forza sismica orizzontale; trasformazione della curva così ottenuta in curva di capacità, ovvero in accelerazione a* e spostamento d* spettrali, con valutazione dello spostamento ultimo per collasso del meccanismo (stato limite ultimo); verifiche di sicurezza. Le ipotesi a cui si fa riferimento sono: resistenza caratteristica a trazione della muratura nulla; arretramento delle cerniere rispetto allo spigolo esterno dovuto alla presenza di una resistenza a compressione f k = 1,8 MPa. 12

13 3.1.Analisi cinematica lineare In prima analisi si isola la parete di cui si vogliono studiare i cinematismi e vi si applicano le forze a cui è soggetto e in particolare: forze peso P i applicata al blocco (peso proprio nel baricentro e altri pesi portati); forze peso P j non direttamente applicate al blocco, ma che, per effetto dell'azione sismica, genera una forza orizzontale sull'elemento considerato; forze esterne F h applicate staticamente al blocco; forze interne che generano un lavoro L i interno (esempio ingranamento dei blocchi). Assegnata una rotazione virtuale θ k al blocco, è possibile determinare in funzione di questa e della geometria della struttura, gli spostamenti delle diverse forze applicate nella rispettiva direzione. Il moltiplicatore α 0 si ottiene applicando il Principio dei Lavori Virtuali, in termini di spostamenti, uguagliando il lavoro totale eseguito dalle forze esterne ed interne applicate al sistema in corrispondenza dell atto di moto virtuale (C8.A.4.1) : con 13

14 n è il numero di tutte le forze peso applicate ai diversi blocchi della catena cinematica; m è il numero di forze peso non direttamente gravanti sui blocchi le cui masse, per effetto dell'azione sismica, generano forze orizzontali sugli elementi della catena cinematica, in quanto non efficacemente trasmesse ad altre parti dell'edificio; o è il numero di forze esterne, non associate a masse, applicate ai diversi blocchi; δ x,i è lo spostamento virtuale orizzontale del punto di applicazione dell iesimo peso P i, assumendo come verso positivo quello associato alla direzione secondo cui agisce l azione sismica che attiva il meccanismo; δ x,j è lo spostamento virtuale orizzontale del punto di applicazione dell jesimo peso P j, assumendo come verso positivo quello associato alla direzione secondo cui agisce l azione sismica che attiva il meccanismo; δ y,i è lo spostamento virtuale verticale del punto di applicazione dell iesimo peso P i, assunto positivo se verso l alto; δ h è lo spostamento virtuale del punto dove è applicata la h-esima forza esterna, nella direzione della stessa, di segno positivo se con verso discorde. 3.2.Verifiche di sicurezza Il momento di verifica parte dalla valutazione di un parametro sismico importante: la massa partecipante M*, valutata come una forma modale di vibrazione: media dei pesi di tutti gli elementi di massa ponderati rispetto allo spostamento dei propri punti di applicazione.(c8a.4.3) dove: n+m è il numero delle forze peso Pi applicate le cui masse, per effetto 14

15 dell'azione sismica,generano forze orizzontali sugli elementi della catena cinematica; dx,i è lo spostamento virtuale orizzontale del punto di applicazione dell i-esimo peso Pi. L accelerazione sismica spettrale a* si ottiene moltiplicando per l accelerazione di gravità il moltiplicatore a e dividendolo per la frazione di massa partecipante al cinematismo. L accelerazione spettrale di attivazione del meccanismo vale quindi: (C8A.4.4) con: g accelerazione di gravità; e* rapporto tra la somma delle masse M e la massa partecipante M*; FC fattore di confidenza, calcolato con riferimento al punto C8A.1.A.4 della Circolare Stato limite di danno Nei confronti dello Stato limite di danno si verifica che l accelerazione spettrale di attivazione del meccanismo sia superiore all'accelerazione di picco della domanda sismica. Nel caso in cui la verifica riguardi un elemento isolato o una porzione della costruzione comunque sostanzialmente appoggiata a terra, l accelerazione di attivazione del meccanismo viene confrontata con l accelerazione al suolo, ovvero lo spettro elastico definito nel 3.2.6, valutato per T=0: (C8A.4.7) 15

16 ag è funzione della probabilità di superamento dello stato limite scelto e della vita di riferimento come definiti al 3.2 delle NTC; S è definito al delle NTC. Se invece il meccanismo locale interessa una porzione della costruzione posta ad una certa quota, si deve tener conto del fatto che l accelerazione assoluta alla quota della porzione di edificio interessata dal cinematismo è in genere amplificata rispetto a quella al suolo. Si verifica che:(c8a.4.8) dove: Se(T1) è lo spettro elastico definito nel delle NTC, funzione della probabilità di superamento dello stato limite scelto (in questo caso 63%) e del periodo di riferimento VR come definiti al 3.2. delle NTC, calcolato per il periodo T1; T1 è il primo periodo di vibrazione dell intera struttura nella direzione considerata, calcolato secondo le indicazioni del delle NTC; y(z) è il primo modo di vibrazione nella direzione considerata, normalizzato ad uno in sommità all edificio; in assenza di valutazioni più accurate può essere assunto y (Z)=Z/H, dove H è l altezza della struttura rispetto alla fondazione; Z è l altezza, rispetto alla fondazione dell'edificio, del baricentro delle linee di vincolo tra i blocchi interessati dal meccanismo ed il resto della struttura; g è il corrispondente coefficiente di partecipazione modale (in assenza di valutazioni più accurate può essere assunto g =3N/(2N+1), con N numero di piani dell edificio) Stato limite di salvaguardia della vita 16

17 Verifica semplificata con fattore di struttura q (analisi cinematica lineare) Nel caso in cui la verifica riguardi un elemento isolato o una porzione della costruzione comunque sostanzialmente appoggiata a terra, la verifica di sicurezza nei confronti dello Stato limite di salvaguardia della vita è soddisfatta se l'accelerazione spettrale a 0 * che attiva il meccanismo soddisfa la seguente disuguaglianza:(c8a.4.9) in cui a g è funzione della probabilità di superamento dello stato limite scelto e della vita di riferimento come definiti al 3.2 delle NTC, S è definito al delle NTC e q è il fattore di struttura, che può essere assunto uguale a 2.0. Se invece il meccanismo locale interessa una porzione della costruzione posta ad una certa quota, si deve tener conto del fatto che l accelerazione assoluta alla quota della porzione di edificio interessata dal cinematismo è in genere amplificata rispetto a quella al suolo. Quindi la verifica diventa:(c8a.4.10) dove: Se(T 1 ), y(z) e g sono definite come al punto precedente, tenendo conto che lo spettro di risposta è riferito alla probabilità di superamento del 10% nel periodo di riferimento V R. 17

18 4.EDIFICIO OGGETTO DI STUDIO: Palazzo Camponeschi L Aquila 4.1 Identificazione e localizzazione Il Palazzo Camponeschi è ubicato nel centro storico dell Aquila (Ambito A Città Storica), e fa parte di un aggregato comprendente la Chiesa dei Gesuiti, la Sala Giovanni Paolo II, il convento dei Gesuiti e altri locali di proprietà della Curia Arcivescovile. L isolato è delimitato da Via Andrea Bafile, Via Camponeschi, Via Burri e Via dell Annunziata e in particolare il Palazzo Camponeschi, con sviluppo planimetrico ad L, affaccia su Via Camponeschi, dove si trova l ingresso principale al civico 2, Via Burri, Via dell Annunziata e su un ampio cortile delimitato anch esso da Via Burri e Via dell Annunziata. Il Palazzo è distinto al Catasto Fabbricati del Comune di L Aquila al Foglio 98, particelle 1640 sub 1, 1641, 2609, 1642 (cortile) Situazione attuale Alla data antecedente gli eventi sismici del 6 aprile 2009 il Palazzo era sede della Facoltà di Lettere e Filosofia dell Università degli Studi dell Aquila e comprendeva aule didattiche, biblioteca, uffici della Presidenza e strutture dipartimentali. A seguito delle verifiche di agibilità l edificio, fortemente danneggiato, è stato 18

19 classifico E e sono tuttora in atto i lavori di messa in sicurezza Cenni storici sulla Chiesa e Collegio dei Gesuiti all Aquila La vicenda urbanistica ed edilizia si avvia, il 9 ottobre 1592, con la assegnazione ai Gesuiti del Palazzo della Camera ubicato su un isolato urbano, stretto e lungo, che andava dalla Piazza di S. Margherita fino alla via dell'annunziata. Il Palazzo della Camera insisteva sullo stesso sito delle case appartenenti alla famiglia Camponeschi, da cui è derivata la attuale impropria denominazione di Palazzo Camponeschi. Nel 1595 viene inviato all'aquila P. Giuseppe Valeriano a vedere il sito del Collegio, e il Bellori, nelle sue postille alle Vite del Baglione, annota: «Fece il disegno delli PP. del Gesù di Napoli e per l altro da farsi nell Aquila». Il 4 novembre 1596 viene inaugurato l Aquilanum Collegium all'interno del vecchio palazzo della Camera. Nel 1597 i Gesuiti entrano in possesso della piccola Chiesa di locale di S. Margherita della Forcella e nel 1598/99 procedono già alle prime acquisizioni di case e terreni con l'obiettivo di consolidare il loro insediamento. Il primo progetto organico è del maggio 1625, opera del P. Agatio Stoia ( ) Architetto della Provincia Napoletana a partire dal La struttura distributiva è quella consueta dei Collegi della Compagnia con la separazione delle funzioni tra l area scholarum, l area collegii e il cortile rustico. Il fratel Agatio Stoia redige nel 1630 un nuovo progetto che, con una modificata dislocazione corrispondente alla situazione attuale, ripropone però i contenuti del primo progetto. L isola del complesso gesuitico si estende ad inglobare tutti e tre gli isolati paralleli compresi tra Via Andrea Bafile e Via Burri, mentre l allineamento principale arretra sul filo della piazza di S. Margherita. Risolte in via definitiva le scelte strategiche, i Gesuiti possono dare avvio alla realizzazione della chiesa il 1 giugno E documentato al 1632 il completamento di un corridoio con otto vani, attendibilmente il corpo di fabbrica del Collegio esistente lungo Via Forcella, ove i padri si trasferiscono nel I presupposti per l attuazione del programma si concretizzano nella autorizzazione alla chiusura della Via Forcella del 31 maggio 1634 e nel 19

20 successivo acquisto delle case con orti da Paolo di Odorisio Quinzi. Il procedere dei lavori per la nuova chiesa sono quanto mai problematici e nel 1692 la navata centrale viene definitivamente chiusa con un altare a muro rinunciando al completamento della chiesa con la realizzazione di transetto, cupola e abside. Per quanto riguarda il Collegio proseguono le acquisizioni per il completamento del programma edilizio. Tanto che nel 1700 viene avviata la costruzione del nuovo braccio del Collegio lungo l attuale Via Camponeschi, in allineamento alla Chiesa nuova. Ma la complessa vicenda trova un nuovo imprevisto ostacolo nel disastroso terremoto del 1703 che colpisce la città dell Aquila. Il collegio è fortemente danneggiato, e i padri sono nella baracca dell orto ancora a due anni dal terremoto. Nel 1708 si può già parlare di fabbriche nuove del Collegio sotto la direzione dell architetto dell Ordine P. Giacomo de Napoli, ma al 1738 non erano ancora ultimate le cucine e il refettorio; si lavora anche al restauro della Chiesa ultimato nel Ma con la espulsione dei Gesuiti dal Regno di Napoli, il 22 novembre 1767, la tormentata vicenda edilizia della Chiesa e Collegio dell Aquila giunge al suo stadio terminale. Non sarà più completata la chiesa con la costruzione del transetto, cupola e abside, e lo stesso Collegio resta incompiuto con i due soli lati di edificio tuttora esistenti lungo l antica via Forcella e lungo la attuale via Camponeschi. Nel maggio del 1781 la chiesa viene venduta al Vescovo dell Aquila, e il 20 settembre 1783 il Duca di Paganica Don Ignazio Costanzo acquista per ducati il Collegio e la relativa corte interna. Successivamente la proprietà passa al marchese Spaventa che nel 1880 fa realizzare la facciata di gusto eclettico su via Bafile, sul disegno eseguito nel 1850 da Luigi Benedetti. La trasformazione a Palazzo nobile comporta una modifica dell impianto spaziale con la creazione di un asse ordinatore alternativo: ingresso da Via Bafile in corrispondenza della nuova facciata, spazio corte retrostante la chiesa, sfondamento attraverso il corpo di fabbrica del collegio sulla corte giardino interna, in asse alla edicola ubicata sul lato opposto della corte stessa. Nel 1926 i Gesuiti riacquistano gli edifici del Collegio e di palazzo Spaventa, restaurano la chiesa di S. Margherita riaperta al culto nel 1927, e realizzano nel 1931 l ultimo corpo di fabbrica sul sito della casa Fonticola. 20

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22 Fig 4.1 Planimetria delle epoche storiche di costruzione degli edifici La fig. 1 individua le principali fasi costruttive evidenziando la complessa stratificazione dell'edificato, e la sua natura di edificio realizzato a più riprese e in un arco temporale piuttosto lungo, dal 1626 al Tale considerazione trova ampio riscontro nella puntuale analisi della apparecchiatura costruttiva che è stata eseguita. Appare peraltro evidente come, con la sola eccezione di parte del fronte su via dell'annunziata, l'ampliamento degli anni trenta va considerato di scarso interesse e di modesto valore architettonico, oltre che volumetricamente dissonante rispetto al contesto di inserimento. Per il resto l'incompiuto edificio dell'aquilanum collegium nelle sue due ali orientale e settentrionale, unitamente allo scenografico scalone settecentesco, merita un attento restauro anche relativamente alle modificazioni indotte dagli interventi di rifunzionalizzazione degli anni sessanta e settanta. Va anche usata attenzione ad un piccolo elemento architettonico situato sul lato meridionale della corte interna. Si tratta di una piccola edicola il cui significato sta nell'essere il fondale di un asse prospettico, trasversale, ordinatore dell'impianto ad uso di palazzo nobile. Dal portale della facciata neoclassica su via Bafile alla rampa di accesso alla corte inferiore, attraverso un androne passante al piano terra, fino al terminale della edicola Consistenza Il Palazzo ha uno sviluppo planimetrico ad L costituito da due bracci, uno in direzione sud-est con sviluppo longitudinale parallelo a Via Camponeschi e testata su Via Burri, l altro in direzione nord-ovest con sviluppo longitudinale parallelo alla Chiesa dei Gesuiti e concluso da un elemento di testata novecentesco che si attesta su Via dell Annunziata. Piano primo Il piano primo, dove si trova l ingresso principale al Palazzo, da Via Camponeschi n. 2, si compone nel braccio sud-est da un lungo corridoio di circa 190mq (53m x 3,90m) che distribuisce un primo locale di circa 40mq (3,90m x 9,10) con partizioni interne, un aula magna di circa 200mq (9,30m x 22

23 22,20m), un locale di circa 74mq (9,30m x 7,90m) con partizioni interne e infine un locale sulla testata di Via Burri di circa 30mq (5,10m x 5,90m) con partizioni interne. Il braccio nord-ovest si compone anch esso di un lungo corridoio di circa 200mq (3,95m x 50m) che dà accesso al vano scala (9m x 10m) e distribuisce una serie di sette stanze di circa 20mq (4,60m x 4,20m), che affacciano tutte sul cortile interno. Al suo termine il corridoio dà accesso al corpo novecentesco (14,50m x 11,80m) la cui superficie di circa 170mq è divisa secondo una maglia di circa 3,50m x 3,30m sui cui nodi sono inseriti i pilastri di una struttura in calcestruzzo debolmente armato e sui cui lati si dispongono l orditura della travi incrociate, sorreggenti il solaio, e le partizioni interne. Dai locali del corpo novecentesco si accede ad una piccola appendice di circa 8mq e al terrazzo di copertura degli ambienti sottostanti che a sua volta conduce alla scala di sicurezza che smonta nel cortile interno. Piano terra Al piano terra attraverso il vano scala e passando per due vani comunicanti (rispettivamente di 10mq e 24mq) si raggiunge il corridoio del braccio sud-est lungo Via Camponeschi di circa 150mq (3,50m x 42m) che distribuisce due locali di circa 75mq (8,60m x 8,70m), due locali di circa 32mq (8,80m x 3,50m) ed infine un locale di circa 48mq (5,00m x 9,60m) sulla testata di Via Burri dove si conclude anche il corridoio di distribuzione con un accesso secondario al Palazzo dalla Via Burri stessa. Dal sottoscala si accede ad un locale cieco di circa 32mq (8,50m x 4m), posto sotto l ingresso principale del Palazzo, e ad un locale di circa 34mq (9,80m x 3,60m) contente servizi igienici. Sempre dal vano scala si accede al braccio nord-ovest dove il corridoio di circa 152mq (3,90m x 38m) distribuisce tre vani di circa 42mq (4,40m x 9,30m) ed un locale di circa 20mq (4,40m x 4,50m). Tutti i vani affacciano sul cortile interno e sono configurati spazialmente da un sistema di volte a crociera in mattoni con apparecchio a coltello di uguale campata. I vani più grandi sono divisi da archi di sostegno delle murature sovrastanti in mattoni in laterizio apparecchiati di coltello. Il corridoio termina nel corpo novecentesco, composto, nella scatola muraria corrispondente a quella del piano primo, da un ulteriore corridoio, coperto da un solaio laterocementizio, di circa 55mq (14,40m x 3,75m) che distribuisce due ambienti di circa 48mq (6,90m x 7m) coperti da un solaio laterocementizio a nervature incrociate, che sorreggono i pilastri del piano sovrastante. Il corridoio conduce al suo termine ad un ambiente di forma 23

24 pseudo-rettangolare di circa 126 mq (mediamente 6,60m x 19,60m) coperto da sette travi in cls armato che portano un solaio laterocementizio. Piano secondo Il braccio nord-ovest è costituito da un unico grande involucro murario che determina una superficie di circa 340mq (35,50m x 9,60m) divisa da partizioni interne leggere ed in parte non rilevabile. Da questa si accede al corpo novecentesco costituito da un unico ambiente di circa 183mq (15m x 12m) coperto da travi di luce 12m portanti un solaio laterocementizio. Una porzione di corridoio del braccio nord-ovest di circa 54mq (14m x 3,90m) conduce al braccio sud-est dove il corridoio di circa 207mq (53m x 4m) è interrotto da due setti trasversali (spessore 50cm), posti dietro il vano scala e di cui uno gravante sulla volta a botte lunettata del piano sottostante, e da una serie di partizioni leggere. Il corridoio distribuisce un locale di 37mq (9,50m x 4m), cui si accede anche dal vano scala, un locale di 118mq (9,30m x 12,60m) con uno dei muri trasversali gravante sulla sottostante aula magna, due locali di circa 80mq (9,40m x 8,50m) ed un piccolo locale di servizio di circa 10mq sulla testata su Via Burri. Tutti i locali sono collegati tra loro e dotati di partizioni interne leggere. Piano seminterrato Al piano seminterrato che si estende sotto il corpo novecentesco si accede da Via dell Annunziata attraverso un piccolo androne di 19mq (6,90m x 2,80m) comunicante in quota con un locale cieco di 21mq (6,70m x 3,50m) e attraverso alcuni gradini a sei locali di superficie complessiva pari a circa 210mq. Sempre dall androne si accede ad una piccola corte su cui affacciano due locali tecnici interrati e dove si trova una scala che riporta alla quota del cortile. Piano interrato All interrato si trovano due locali ciechi di superficie complessiva pari a 75mq. Cortile Il cortile ha una superficie di circa 2600mq. L edificio è di proprietà dell Università degli Studi dell Aquila per cui aree ed immobili sono disponibili Descrizione dell intervento 24

25 4.2.1.Rifunzionalizzazione del complesso Palazzo Camponeschi Il ripristino di Palazzo Camponeschi si inserisce nel quadro degli interventi relativi al patrimonio architettonico di proprietà pubblica del centro storico dell Aquila programmati dopo gli eventi sismici con la finalità di avviare il processo di rivitalizzazione del centro storico. In particolare l Università degli Studi dell Aquila, proprietaria di diversi immobili all interno della zona rossa, possiede due edifici strategici nella zona compresa fra Piazza San Pietro e Palazzo Margherita, sede del Municipio, costituiti dal Palazzo Carli, ex sede del Rettorato, e dal contiguo Palazzo Camponeschi, ex sede della Facoltà di Lettere. Nell ottica di un ripensamento complessivo degli assetti e delle attività di governance si ritiene centrale il riuso di Palazzo Camponeschi e congruente rispetto ad un possibile scenario futuro una sua rifunzionalizzazione che miri da una parte, a garantire e potenziare le attività di carattere amministrativo e tecnico dell Università e, dall altra, a offrire un adeguato livello di servizi connessi all attività di studio e ricerca. In quest ottica si è definito un organigramma funzionale flessibile che prevede spazi destinati ad uffici cellulari e open space e sale riunioni, localizzati nei piani primo e secondo del Palazzo, e spazi destinati ad uffici cellulari e open space, sale riunioni ed archivi nel piano terra. Al piano seminterrato sono collocati i locali tecnici Ripristino, integrazione dell esistente e nuova edificazione Palazzo Camponeschi è un edificio di elevato pregio architettonico, vincolato e che, in relazione all attuale stato di danno, deve essere oggetto di interventi di rimessa in pristino che prevedono la conservazione delle qualità morfologiche e delle caratteristiche architettoniche e costruttive originarie e la rimozione di parti o elementi incongrui derivanti da interventi recenti di adeguamento funzionale o tecnologico tali da ridurre il valore complessivo dell edificio. Nell ottica del ripristino, alla luce degli esiti delle analisi e indagini condotte su Palazzo Camponeschi, è stato possibile individuare gli elementi e le parti incongrui rispetto ai caratteri storico-architettonici, tipologici e costruttivi dell impianto originario che costituiscono punti di criticità anche nel quadro 25

26 delle attuali condizioni dell edificio e come tali oggetto di demolizione. In particolare si prevede la demolizione controllata di una porzione della testata su Via Burri anch essa già oggetto di demolizioni parziali e di realizzazione di superfetazioni che lasciano aperta la maglia muraria. Il corpo demolito viene sostituito da una nuova volumetria destinata a contenere collegamenti verticali, comprendenti scale e ascensori, e servizi. Tale volume integrato, realizzato con tecnologie a secco e ossatura portante indipendente, in alzato rispetta le quote delle coperture esistenti e in pianta ripropone gli allineamenti suggeriti dalla maglia muraria dell edificio originale. A questa si aggiunge la demolizione controllata di porzioni di solaio laterocementizio all interno del corpo novecentesco di testata prospiciente Via dell Annunziata per inserire un altro collegamento verticale composto da scala e ascensore. Sempre all interno dello stesso corpo Novecentesco vengono inseriti ad ogni piano blocchi bagno realizzati con tecnologie a secco Riparazione del danno e miglioramento sismico dell edificio Sulla base di ampie ed approfondite fasi di analisi e indagini è stato possibile individuare e definire indirizzi operativi e tecnici per la riduzione del danno e per il miglioramento sismico di Palazzo Camponeschi. Tali indirizzi prevedono due distinti categorie di intervento; una relativa agli interventi di riparazione e il rinforzo degli elementi resistenti attualmente danneggiati, e l altra connessa ad interventi di inserimento di nuovi elementi resistenti che, coerentemente con l assetto morfologico del Palazzo, ne regolarizzino il comportamento strutturale. Gli interventi di riparazione e rinforzo riguardano sia le murature che gli orizzontamenti e prevedono sia tecniche tradizionali di scuci e cuci, sia tecniche e materiali innovativi come fibre di carbonio e di acciaio al fine di ottenere un migliore connessione tra gli elementi della scatola muraria ed ridurre il fenomeno del ribaltamento fuori piano. Le murature verranno riadeguate con due paretine esterne dello spessore di 5 cm in betoncino fibrorinforzato che andranno a sostituire l attuale intonaco dall interno e dall esterno a completare anche parte dei paramenti espulsi durante l evento sismico. L interno del muro, concepito all epoca della costruzione con tipologia a sacco, verrà lasciato pressoché inalterato, integrato con della 26

27 boiacca, misto di calce e acqua, per saturare la presenza di eventuali vuoti. Anche per gli impalcati di piano e le coperture gli interventi riguardano il miglioramento degli schemi statici e delle connessioni con le pareti; tutti i solai verranno sostituiti con dei solai tassellati e in corrispondenza delle coperture voltate si provvede a rinforzare con degli archi in legno posizionati tra quest ultime e i solai tassellati. L intero fabbricato verrà poi rivestito con dei tessuti.. 5.CALCOLO DEI PARAMETRI DI PROGETTO : Palazzo Camponeschi 5.1.L accelerazione di progetto Per la definizione dei parametri di progetto e per il calcolo della domanda, definita in termine di accelerazione di progetto, sono state prese come riferimento: le nuove norme tecniche per le costruzioni, NTC 08; linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, luglio 2006 con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni; analisi di risposta sismica locale. La domanda fa riferimento alle seguenti parti di edificio in seguito analizzate: facciata su via Burri e via Camponeschi; facciata sul cortile. Per la determinazione della domanda, valutata in termini di accelerazione, definita secondo le NTC08, sono state effettuate le seguenti assunzioni: 27

28 latitudine NORD ( ) e longitudine EST ( ), il sito si trova all interno del reticolo di riferimento dell allegato B NTC 08, nella zona delimitata dai punti con ID 26305, 26306, 26527, 26528; vita nominale V 50 anni, relativa ad opere ordinarie o di importanza normale; classe d uso II, per costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, cui si associa un coefficiente d uso C = 1.0; Il periodo di riferimento è dato dalla seguente espressione: V = V C = 50 anni probabilita di superamento dell azione nel periodo di riferimento P pari a 65% per lo stato limite di danno (SLD); probabilita di superamento dell azione nel periodo di riferimento P pari a 10% per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV); Fissata la vita di riferimento V e P, probabilità di superamento della vita di riferimento, il periodo di ritorno dell azione sismica, T è esprimibile nel seguente modo: V T = ln(1 P ) SLD Stato Limite di Danno da NTC 08, T = (. ) = 50 anni; SLV Stato Limite di Salvaguardia della Vita da NTC 08, T = 475 anni; = (. ) Estrapolati i valori dei parametri a, Fo, Tc dall allegato B NTC 08, per ogni punto del reticolo di riferimento, si determina il valore di interesse utilizzando l espressione seguente: p a, Fo, Tc d = 1 d 28

29 SLD SLV T R = 50 T R = 475 ID LON LAT a g Fo Tc* a g Fo Tc* pi/di /di T R = 50 T R = 475 LON LAT a g (PGA) Fo sito Tc* sito a g (PGA) Fo sito Tc* sito Sito * a g (PGA), accelerazione di domanda su suolo rigido Tab.5.1.Interpolazione lineare e parametri sismici del sito NTC 2008 terreno di categoria B; Dato il tipo di terreno è possibile definire il coefficiente di amplificazione stratigrafica, S e il coefficiente della categoria di sottosuolo, C, valutabile secondo l espressione di tab V del delle NTC 08: SLD SLV T R = 50 T R = 475 Ss Ss

30 T R = 50 T R = 475 Cc Cc Tab.5.2. Coefficienti categoria terreno NTC 2008 categoria topografica T1, superficie pianeggiante o pendii e rilievi isolati con inclinazione media 15, cui si associa un coefficiente di amplificazione topografica, S = 1.0; Definiti i valori dei parametri S e S, si determina il fattore di amplificazione stratigrafico S = S S SLD SLV T R = 50 T R = 475 S S Tab.5.3 Fattori di amplificazione stratigrafica NTC2008 I valori di T B, T C, T D dello spettro di risposta elastico in accelerazioni delle componenti orizzontali per coefficienti di smorzamento viscoso pari a 5% sono definiti dalle espressioni del : SLD SLV T R = 50 T R = 475 TB TC TD Tab.5.4.Tempi di ritorno per costruzione spettri di risposta NTC2008 fattore di struttura q = 2.0, cautelativo nei confronti della sicurezza in quanto al C delle NTC 08, si valuta q = 1.5α /α, dove α /α è il fattore di sovraresistenza il quale può essere assunto pari a 1.5, pertanto q risulterebbe pari a Utilizzando le indicazione contenute nel Verifiche di sicurezza e trattandosi di un elemento isolato o di una porzione di costruzione, è possibile calcolare la richiesta da confrontare con la capacità della struttura: 30

31 facciata su via Burri e via Camponeschi; SLD SLV C 1 H T 1 T R = 50 T R = S e (T 1 ) S e (T 1 ) N Γ q SLD SLV T R = 50 T R = 475 accelerazione di progetto accelerazione di progetto Z Z Z Z Tab.5.5.Parametri sismici via Burri e via Camponeschi NTC2008 facciata sul cortile; SLD SLV C 1 H T 1 T R = 50 T R = S e (T 1 ) S e (T 1 ) N Γ q SLD SLV T R = 50 T R = 475 accelerazione di progetto/g accelerazione di progetto/g Z Z Z Z Tab.5.6.Parametri sismici facciata sul cortile NTC

32 5.2.Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, luglio 2006 Per la determinazione della domanda, valutata in termini di accelerazione, definita secondo le Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, sono state effettuate le seguenti assunzioni: latitudine NORD ( ) e longitudine EST ( ), il sito si trova all interno del reticolo di riferimento dell allegato B NTC 08, nella zona delimitata dai punti con ID 26305, 26306, 26527, 26528; categoria d uso FREQUENTE e categoria di rilevanza MEDIA; periodo di riferimento V = 50; probabilita di superamento dell azione nel periodo di riferimento P pari a 65% per lo stato limite di danno (SLD); probabilita di superamento dell azione nel periodo di riferimento P pari a 17% per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV); Fissata la vita di riferimento V e P, probabilità di superamento della vita di riferimento, il periodo di ritorno dell azione sismica, T è esprimibile nel seguente modo: V T = ln(1 P ) SLD Stato Limite di Danno da Linee Guida, T = 32 (. ) = 47 anni; SLV Stato Limite di Salvaguardia della Vita da Linee Guida, T = = 268 anni; (. ) I valori del T, calcolati secondo le linee guida, non sono contemplati nell allegato B delle NTC 08. Per calcolare il valore dei parametri ag, Fo, Tc*, si procede per interpolazione a partire dai dati relativi ai T,, (T, il primo valore di T più piccolo rispetto a T calcolato, T, il primo valore di T più

33 grande rispetto a T calcolato) previsti nella pericolosita sismica dell allegato, utilizzando l espressione seguente: log a, Fo, Tc = log a, Fo, Tc + log,, log log,,,,, SLD SLV T R,1 = 30 T R,2 = 50 T R,1 = 201 T R,2 = 475 ID LON LAT a g Fo Tc* a g Fo Tc* a g Fo Tc* a g Fo Tc* SLD SLV T R = 47 T R =268 ID LON LAT a g Fo Tc* a g Fo Tc* Tab 5.7. Punti notevoli rete sismografica LINEE GUIDA Calcolati i valori dei parametri a g, Fo, Tc*, per ogni punto del reticolo di riferimento, si determina il valore di interesse utilizzando l espressione seguente: p a, Fo, Tc d = 1 d pi/di /di a g SLD SLV T R = 47 T R = 268 LON LAT (PGA) Fo sito Tc* sito (PGA D ) Fo sito Tc* sito sito * a g (PGA), accelerazione di domanda su suolo rigido Tab.5.8. Parametri sismici sito LINEE GUIDA a g 33

34 terreno di categoria, B; Dato il tipo di terreno è possibile definire il coefficiente di amplificazione stratigrafica, S e il coefficiente della categoria di sottosuolo, C, valutabile secondo l espressione di tab V del delle NTC 08: SLD SLV T R = 47 T R = 268 Ss Ss T R = 47 T R = 268 Cc Cc Tab.5.9. Coefficienti categoria terreno LINEE GUIDA categoria topografica T1, superficie pianeggiante o pendii e rilievi isolati con inclinazione media 15, cui si associa un coefficiente di amplificazione topografica, S = 1.0; Definiti i valori dei parametri S e S, si determina il fattore di amplificazione stratigrafico S = S S SLD SLV T R = 47 T R = 268 S S Tab Fattori di amplificazione stratigrafica LINEE GUIDA 34

35 I valori di T B, T C, T D dello spettro di risposta elastico in accelerazioni delle componenti orizzontali per coefficienti di smorzamento viscoso pari a 5% sono definiti dalle espressioni del : SLD SLV TR = 47 TR = 268 TB TC TD Tab.5.11.Tempi di ritorno per costruzione spettri di risposta LINEE GUIDA fattore di struttura q = 2.0, cautelativo nei confronti della sicurezza in quanto al C delle NTC 08, si valuta q = 1.5α /α, dove α /α è il fattore di sovraresistenza il quale può essere assunto pari a 1.5, pertanto q risulterebbe pari a Utilizzando le indicazione contenute nel Verifiche di sicurezza e trattandosi di un elemento isolato o di una porzione di costruzione, è possibile calcolare la richiesta da confrontare con la capacità della struttura: facciata su via Burri e via Camponeschi; SLD SLV C 1 H T 1 T R = 50 T R = S e (T 1 ) S e (T 1 ) N Γ q SLD SLV T R = 50 T R = 475 accelerazione di progetto accelerazione di progetto Z Z Z Z Tab.5.12.Parametri sismici via Burri e via Camponeschi LINEE GUIDA 35