COMUNE DI SAN GIOVANNI PERSICETO

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2 REGIONE EMILIA-ROMAGNA CITTA METROPOLITANA DI BOLOGNA COMUNE DI SAN GIOVANNI PERSICETO Interventi locali di miglioramento Progettazione Esecutiva dei lavori di restauro e risanamento conservativo con miglioramento sismico della chiesa di San Francesco, in San Giovanni in Persiceto (BO) DI PROPRIETÀ COMUNALE INTERVENTO SU ESISTENTE RELAZIONE DI CALCOLO contenente ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE Ai sensi DGR allegato B punto B.2.2 RELAZIONE SUI MATERIALI VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA RAVENNA, Gennaio 2017

3 Fabio Lugli Ingegnere SOMMARIO Sommario 1 ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE A. DESCRIZIONE DEL CONTESTO B. DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA C NORMATIVA TECNICA D DEFINIZIONE DEI PARAMETRI DI PROGETTO E DESCRIZIONE DEI MATERIALI F ILLUSTRAZIONE DEI CRITERI DI PROGETTO G ILLUSTRAZIONE DELLE SCELTE OPERATE E DESCRIZIONE DEI PRINCIPALI INTERVENTI H: DIMENSIONAMENTO DEGLI INTERVENTI: INTERVENTO 1 2 DI CONSOLIDAMENTO DI VOLTE INTERVENTO 3-4 RINFORZO DEGLI ARCHI facenti parte del sistema voltato di copertura NAVATA INTERVENTO 5 - INSERIMENTO DI CORDOLO METALLICO e REALIZZAZIONE DI CONTROVENTI DI PIANO I COMBINAZIONI DI CARICO L CRITERI DI VERIFICA M RAPPRESENTAZIONE DELLE CONFIGURAZIONI DEFORMATE E CARATTERISTICHE SOLLECITAZIONE N CARATTERISTICHE DEL CODICE DI CALCOLO O CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA: STRUTTURE GEOTECNICHE O DI FONDAZIONE P INDICAZIONE DELLA CATEGORIA DI INTERVENTO PREVISTO Q DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA ESISTENTE NEL SUO INSIEME R DEFINIZIONE DELLE PROPRIETA DEI MATERIALI di 25

4 1 ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE. Il presente paragrafo illustra in maniera unitaria gli elementi essenziali del progetto delle strutture, specificando le modalità con cui il progettista ha elaborato il progetto. Contiene la sintetica indicazione delle motivazioni delle scelte progettuali effettuate, con rimando alle restanti parti della relazione di calcolo strutturale ed agli elaborati costituenti il progetto. 1A. DESCRIZIONE DEL CONTESTO Oggetto dell intervento è il complesso architettonico costituito dall ex Chiostro di San Francesco e chiesa, sito in San Giovanni in Persiceto (BO), piazza Carducci. L edificio, di proprietà municipale, è vincolato dagli strumenti urbanistici comunali come edificio di interesse storico-architettonico ed è oggetto di tutela ai sensi del Decreto Legislativo n. 42 del La progettazione si compone di interventi di riparazione e rafforzamento locale a seguito del sisma del maggio 2012 e prevede quale destinazione d uso dell intero complesso quella di spazi per attività polifunzionali a carattere culturale e sociale. La Chiesa di San Francesco realizzata dall arch. Alfonso Torreggiani, oggetto di intervento si colloca nel comune di San Giovanni in Persiceto, nel centro storico della città, ed è posto all interno di un lotto che comprende anche la scuola primaria Ermanno Quaquarelli, allibrato al Catasto Fabbricati del Comune di San Giovanni in Persiceto, fig. 80, particella 616. Il complesso dell ex convento di San Francesco in San Giovanni in Persiceto sorge agli inizi del XII secolo, e risulta già attivo nel 1234 come sede francescana. 2 di 25

5 1B. DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA Per la descrizione generale dell immobile, si rimanda alla relazione storica ed alla generale. Nel presente documento si riportano le caratteristiche essenziali dei soli elementi oggetto di intervento. Visto, infatti, il modesto quadro fessurativo descritto e compiutamente individuato negli appositi elaborati, in ottemperanza a quanto indicato all art 3 comma 1 dell Allegato E ai Piani Annuali , Emilia Romagna, l intervento deve essere inquadrato come Riparazione e rafforzamento locale, con l obiettivo, in ogni caso, di apportare un miglioramento al comportamento dell edificio, così come impone il punto di NTC in materia di interventi locali. Non sono quindi previste sostanziali modifiche dell impianto strutturale, salvo introduzione di presidi atti a riparare il danno oltre a mitigare alcune evidenti carenze costruttive insite nel manufatto. L intervento deve in ogni caso essere coniugato con le esigenze di conservazione del bene. Nel caso in esame, l assenza di danneggiamento da meccanismi di secondo modo (danno nel piano) può far pensare ad una sostanziale buona risposta del fabbricato al sisma, anche se, va osservato come il paese di San Giovanni in Persiceto sia situato ai margini del cratere sismico, zona caratterizzata da accelerazioni non paragonabili a quelle epicentrali. Di fatto la zona di intervento si trova al di fuori dei perimetri individuati dalle Ordinanze Commissariali n. 112 del 30/09/2013 e n. 35 del 20/03/2013 in tema di aree colpite da accelerazioni superiori al 60%. Nella presente relazione generale, si riporta una sintesi del percorso di analisi svolto per conseguire la conoscenza dell esistente, rimandando interamente, per un maggior dettaglio, agli elaborati grafici di rilievo e tematici nei quali sono contenute informazioni relative allo stato di consistenza dell immobile e di danneggiamento subito dalla fabbrica. L edificio, ha subito numerose trasformazioni nel corso dei secoli così come rilevabile dalla relazione storica a cui si rimanda. L attuale tipologia costruttiva è quella tipica degli edifici religiosi della controriforma, essi sono costituiti da un unica navata e affidano il contrasto alla spinta delle volte di copertura a setti murari irrigidenti disposti sulle due pareti longitudinali con le quali collaborano e formano gli spazi per gli altari laterali. La navata raggiunge una notevole altezza ed è coperta da un sistema di volte ed archi; partendo dall ingresso si incontrano: - una volta a botte unghiata, simile a una crociera nervata all estradosso realizzata con mattoni in foglio; - una botte, realizzata con mattoni in taglio; - una volta a vela in mattoni, spessore 15 cm circa; 3 di 25

6 - una botte, realizzata con mattoni in taglio; - una volta a botte unghiata, simile a una crociera nervata all estradosso realizzata con mattoni in foglio; - una cupola posta in zona presbiteriale dello spessore di 15 cm equilibrata mediante 8 contrafforti. In zona absidale sono presenti due volte a botte. Nell immagine seguente è riportato lo schema costruttivo della copertura e delle volte in laterizio, con evidenza della successione degli elementi costruttivi sopradescritti: 4 di 25

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8 Come visibile nelle immagini che precedono si precisa che in corrispondenza delle grandi arcate interne non sono presenti catene visibili. Sono presenti imbracature poste all estradosso, all interno degli archi e sono coadiuvate da due elementi inclinati posti agli estremi delle catene stesse, a costituire una sorta di forma trapezia o imbracamento schematizzata nella figura seguente. Per quanto riguarda gli eventi storici che hanno caratterizzato il fabbricato si rimanda all apposita relazione; 1C NORMATIVA TECNICA D.P.R. 06 giugno 2001 n 380 parte II; 6 di 25

9 Decreto del Ministero delle Infrastrutture 14 gennaio 2008 Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni e successive circolari applicative ( NTC08 ); Circolare 2 febbraio 2009, n 617: Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008 ( CIRC09 ); L.R. dell Emilia-Romagna 30 ottobre 2008 n 19; Atto di indirizzo 687/2011 della Regione Emilia-Romagna UNI EN Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 1-1: Regole generali - Regole comuni e regole per gli edifici. In generale: legge Regione Emilia Romagna n.19/2008 e successive modifiche, integrazioni e DGR applicative. 1D DEFINIZIONE DEI PARAMETRI DI PROGETTO Determinati questi parametri si identificano i valori di progetto dei parametri che definisono l azione sismica. Analisi dei carichi riferita alle sole zone oggetto di intervento: SOLAIO TIPO COPERTURA Strutturali: o Travi e travetti (incluso capriata) = 50 kg/m 2 50 kg/m 2 Permanenti: o Tavolato = 20 kg/m 2 o Coppi = 80 kg/m kg/m 2 Variabili: 7 di 25

10 o Neve 120,0 kg/m 2 Peso proprio muratura = 1800 Kg/mc 1E DESCRIZIONE DEI MATERIALI L unico nuovo materiale che viene introdotto rispetto allo stato di fatto è l acciaio utilizzato per la realizzazione delle catene e degli ancoraggi, oltre ad acciaio INOX per cerchiatura colonne ed acciaio in trefoli per tiranti a croce. ACCIAIO DA CARPENTERIA LAVORAZIONE CONFORME A EN 1090 Acciaio S355JR conforme a quanto richiesto nel D.M cap Trefoli diametro 16 per tiranti ditta RADAELLI TECI Pack 10/10P grade 2160 o equivalente carico rottura min Kg 8 di 25

11 Terminale tenditore RADAELLI TECI TBF 16 o equivalente MATERIALE PER CONSOLIDAMENTO di volte con realizzazione di rinforzo estradossale diffuso con rete in fibra naturale di basalto e acciaio Inox, mediante l utilizzo di sistema composito certificato da idoneo Laboratorio di cui all art. 59 del DPR n 380/2001 con comprovata esperienza e dotati di strumentazione adeguata per prove su sistemi FRCM, in accordo con le Linee Guida CNR-DT di 25

12 R1/2013 realizzato con tessuto bidirezionale in fibra di basalto e acciaio Inox AISI 304, con speciale trattamento protettivo alcali-resistente con resina all acqua priva di solventi, - tipo GEOSTEEL GRID 400 di Kerakoll S.p.A. caratteristiche tecniche certificate: acciaio Inox AISI 304, resistenza a trazione del filo > 750 MPa, modulo elastico E > 200 GPa; fibre di basalto: resistenza a trazione 3000 MPa, modulo elastico E 87 GPa, dimensioni della maglia 8x8 mm, spessore equivalente tf,0-90 = 0,064 mm, massa totale comprensiva di termosaldatura e rivestimento protettivo ca. 400 g/m2, geomalta ad altissima igroscopicita e traspirabilita a base di pura calce idraulica naturale NHL 3.5 e GeoleganteR minerale, inerti di sabbia silicea e calcare dolomitico in curva granulometrica 0 1,4 mm, GreenBuilding RatingR Bio 5 - (tipo GeoCalceR Fino di Kerakoll S.p.A. o similare) alta efficacia nel ridurre gli inquinanti interni, non permette lo sviluppo batterico (Classe B+) e fungino (Classe F+) misurazione con metodo CSTB, certificato a bassissime emissioni di VOC con conformita EC 1 R Plus GEV-Emicode, emissione di CO2 250 g/kg, contenuto di minerali riciclati 30%. La geomalta naturale e provvista di marcatura CE, e conforme ai requisiti della norma EN G/ M15, EN GP/ CS IV e EN R1 PCC, reazione al fuoco classe A1; caratteristiche tecniche certificate: resistenza a compressione a 28 gg 15 N/mm2, coefficiente di resistenza al vapore acqueo (μ) 16, modulo elastico statico 9 GPa, adesione al supporto a 28 gg > 1,0 N/mm2. 1F ILLUSTRAZIONE DEI CRITERI DI PROGETTO Gli interventi sulle strutture di interesse storico e monumentale, volti a ridurre la vulnerabilità sismica, sono da valutarsi nel quadro generale della conservazione della costruzione. La scelta della strategia e della tecnica d intervento, nonché l urgenza di attuarlo, dipendono dai risultati della fase di valutazione dei danni e dalle indagini storiche. L obiettivo principale resta sempre la conservazione non solo della materia ma anche del funzionamento strutturale accertato, qualora questo non presenti carenze tali da poter comportare la perdita del bene. Gli interventi locali sono rivolti a singole parti del manufatto, contenendone il più possibile l estensione ed il numero, e comunque evitando di alterare in modo significativo l originale distribuzione delle rigidezze negli elementi. L esecuzione di interventi su porzioni limitate dell edificio va comunque valutata e giustificata nel quadro di una indispensabile visione d insieme, mettendo in conto gli effetti della variazione di rigidezza 10 di 25

13 e resistenza degli elementi. Il progetto degli interventi dovrà garantire la conservazione dell architettura in tutte le sue declinazioni, in particolare valutando l eventuale interferenza con gli apparati decorativi. L intervento deve essere realizzato solo dopo aver accertato i benefici che possono conseguirsi e l impatto sulla costruzione storica. In particolare devono, in via generale, essere evitate tutte le opere di demolizione-sostituzione e di demolizione-ricostruzione, operando con interventi che si integrino con la struttura esistente senza trasformarla radicalmente. In situazioni di emergenza si può derogare da questa condizione, adottando tuttavia soluzioni provvisionali tali da produrre minime alterazioni permanenti. La valutazione della sicurezza e una chiara comprensione della struttura devono essere alla base delle decisioni e delle scelte degli interventi. In particolare, l intervento dovrà essere proporzionato agli obiettivi di sicurezza e durabilità, contenendo gli interventi in modo tale da produrre il minimo impatto sul manufatto storico. E opportuno ricordare che, anche nei riguardi della prevenzione dai danni sismici, la semplice manutenzione correttamente programmata può spesso evitare interventi fortemente trasformativi. La scelta delle tecniche d intervento sarà valutata caso per caso, dando la preferenza a quelle meno invasive e maggiormente compatibili con i criteri della conservazione, tenendo conto dei requisiti di sicurezza e durabilità. Dovranno essere privilegiati gli interventi in grado di trasformare in modo non permanente l edificio ed i nuovi materiali, risultanti dall innovazione tecnologica, dovranno essere valutati alla luce dei criteri di compatibilità e durabilità nel tempo, in relazione alla materia storica. Gli interventi devono, per quanto possibile, rispettare la concezione e le tecniche originarie della struttura, nonché le trasformazioni significative avvenute nel corso della storia del manufatto. Da questo punto di vista gli elementi strutturali danneggiati, quando possibile, devono essere riparati piuttosto che sostituiti e le deformazioni ed alterazioni, costituendo una testimonianza del passato, dovrebbero essere mantenute, eventualmente adottando misure atte a limitarne gli effetti negativi sulle condizioni di sicurezza. Particolare attenzione deve essere posta anche alla fase esecutiva degli interventi per assicurare la reale efficacia degli stessi ed evitare dissesti che comportino il peggioramento delle caratteristiche della muratura o del funzionamento degli elementi costruttivi. Per quanto possibile, è opportuno che gli interventi proposti siano controllabili in corso d opera. Il progetto di ogni intervento deve comprendere un accurata descrizione delle fasi esecutive; nel corso dei lavori dovrà essere prodotta una documentazione delle opere effettivamente eseguite, che diventerà parte integrante della relazione finale. Tutte le attività di controllo e monitoraggio dovranno essere documentate e conservate come parte della storia della costruzione. Per quanto riguarda la metodologia di calcolo ed il soddisfacimento delle richieste normative di verifica da eseguire in sede di progetto esecutivo si riporta esemplificazione dei diversi tipi di analisi da condurre, in generale, specificando, nel seguito, le peculiarità dell intervento strutturale su manufatti di tipo storico: studio, ed eliminazione di vulnerabilità specifiche (meccanismi di modo 0), verifica ed analisi dei 11 di 25

14 meccanismi di collasso o cinematici (modo 1), verifiche di resistenza nel piano anche con l utilizzo di analisi non lineari piane o spaziali (modo 2) e verifiche di resistenza fuori piano mediante analisi di tipo lineare con azioni convenzionali (NTC ) privilegiando, in particolar modo, i meccanismi cinematici. Trattandosi di intervento locale, nel caso in esame ci si limita al modo 1, essendo di fatto il modo 0 già soddisfatto. E noto infatti dalla letteratura specialistica sul comportamento degli edifici storici in muratura e dall osservazione degli effetti degli eventi sismici del passato, come siano in prevalenza i meccanismi cinematici a governare il collasso degli edifici, secondo principi di danno di primo e di secondo modo, laddove si possano escludere fenomeni di disgregazione del materiale, peraltro improbabili in edifici come quello in esame costituiti da muratura chiusa e compatta, con assenza di murature del tipo a sacco come quello in esame. Ove si possano escludere importanti fenomeni di dissesto legati a traslazioni verticali statiche assolute o relative occorre quindi privilegiare, innanzitutto, interventi finalizzati a ridurre le carenze dei collegamenti aventi scopo di garantire un comportamento d insieme del manufatto, realizzando un efficace ammorsamento tra le pareti e tra solai e pareti. Ciò può essere realizzato con l inserimento di tiranti metallici, in corrispondenza delle pareti portanti e a livello dei solai, da ancorare con capochiave a piastra. Il fine di questa operazione, quindi, è quello di garantire un collegamento efficace tra gli elementi strutturali e un vincolo adeguato contro il ribaltamento fuori piano dei paramenti murari. Nel caso in esame, gli interventi sono mirati ad assicurare alla costruzione un soddisfacente comportamento d assieme, mediante la realizzazione di collegamenti tra travi lignee e pareti e volte e pareti; La realizzazione di questi interventi è un prerequisito essenziale per l applicazione dei metodi di analisi sismica globale dell edificio, pur non eseguiti in questo caso, che si basano sul comportamento delle pareti murarie nel proprio piano, presupponendone la stabilità nei riguardi di azioni sismiche fuori dal piano, ritenute le più pericolose per edifici storici dotati di buona coesione. Si ricorda infine, che per edifici di pregio artistico sottoposti a vincolo di tutela, ai sensi della ex legge 1089/39 (ora dlgs 42/2004), la normativa tecnica attuale, corredata dalla DPCM consente sempre l intervento di miglioramento sismico : l intenzione del normatore è infatti quella di privilegiare la conservazione della materia dell opera d arte (intesa come tale) anteponendo il valore storico-documentale ( monumentum ) alla mera tecnocrazia strutturale, legata al concetto di verifiche numeriche di certo non ottenibili su edifici di epoca storica sottoposti a restauro, ove il concetto di prestazionalità deve essere ricompreso e superato dai criteri di compatibilità, reversibilità e minimo intervento. Il progetto si ripropone l obiettivo di riparare i danni da sisma con incremento della capacità dell edificio di resistere al sisma stesso, in linea con art. 3 comma 1 del regolamento Piani Annuali Opere Pubbliche (allegato E) Per la realizzazione degli interventi di riparazione con rafforzamento locale degli edifici 12 di 25

15 ricompresi nel Programma, che presentano danni lievi, oltre la riparazione del danno, si dovrà conseguire, tenendo conto del tipo e del livello del danno, un incremento della capacità dell edificio di resistere al sisma mediante opere di rafforzamento locale progettate ai sensi del punto delle Norme tecniche per le costruzioni approvate con il D.M. 14/01/2008. Il presente progetto pertanto, in ottemperanza a quanto previsto nei regolamenti del piano regionale sopracitato (allegato E) mira alla mera riparazione del danno e miglioramenti connessi, non prende quindi in esame altre vulnerabilità presenti nel fabbricato né analisi sul comportamento globale dello stesso. 1G ILLUSTRAZIONE DELLE SCELTE OPERATE E DESCRIZIONE DEI PRINCIPALI INTERVENTI A livello generale, occorre premettere che l intervento di consolidamento, visto lo stato di danneggiamento, deve essere inquadrato come Riparazione locale, con l obiettivo, in ogni caso, di apportare un significativo miglioramento al comportamento dell edificio, così come impongono il punto di NTC in materia di interventi locali ed il sopracitato regolamento. Non sono quindi previste sostanziali modifiche dell impianto strutturale, salvo introduzione di presidi atti a riparare il danno oltre a mitigare le carenze costruttive insite nel manufatto, purchè strettamente connesse e limitate agli elementi danneggiati e/o alle vulnerabilità ad essi direttamente collegate. Come detto ai capitoli precedenti, il monumento è situato ai margini del cratere sismico, ed ha quindi subito accelerazioni non paragonabili a quelle epicentrali, né a quelle previste per norma per la zona di San Giovanni in Persiceto. Si può pertanto ritenere scarsamente probatoria la risposta sismica all evento del Maggio 2012 in termini assoluti. Questa circostanza deve ammonire sulle reali condizioni dell edificio, caratterizzato da elementari vulnerabilità soprattutto legate al grande volume su notevole altezza. L intervento è però limitato agli elementi danneggiati e loro specifica vulnerabilità, in relazione al tipo ed al livello di danno al fine di limitarne l entità e prevenire collassi repentini in caso di sisma. Le vulnerabilità intese come possibili meccanismi di collasso così come individuato in allegato C alla DPCM a cui è riferito l intervento, sono pertanto riferite unicamente alle volte sommitali ed agli elementi potenzialmente responsabili di danni sulle stesse, per effetto delle specifiche carenze o possibili meccanismi, ovvero: 13 di 25

16 I meccanismi di cui sopra, coinvolgendo direttamente l allontanamento reciproco delle pareti, sono responsabili diretti dei danneggiamenti alle volte (di varia natura) presenti nell edificio. Di seguito l elenco degli interventi previsti: 1) realizzazione di consolidamento delle volte danneggiate mediante inserimento di fasce o reti in acciaio inox e basalto su sottile matrice in malta di calce Vista l estensione diffusa del danno (tavola RD 02bis danno L4-L5-L6-L7-L8), l intervento deve inteso essere esteso alla totalità delle volte presenti nel sottotetto del monumento in quanto realizzate con la medesima tecnica costruttiva, previa puntellatura. 2) Realizzazione di consolidamento degli archi principali di sostegno delle volte danneggiate con inserimento di catene intradossali poste alle reni e, in continuità con l intervento sopra descritto, inserimento di fasce estradossali in fibra di acciaio su sottile matrice in malta di calce. Si ritiene imprescindibile inserire catene in corrispondenza delle arcate principali, al fine di contrastarne la spinta, incrementata in fase sismica. Ad oggi, infatti, le catene presenti sono del tipo estradossale con tiranti diagonali o imbracamento sistema fallace di contrasto della spinta come semplicemente dimostrato in S. Mastrodicasa Dissesti Statici delle Strutture Edilizie, parte settima capitolo 2 punto 514, a cui si rimanda per brevità. E infatti dimostrabile come il tirante estradossale sia meno efficace del tirante passante per i centri di spinta e come l imbracamento sia ancor meno efficace del tirante estradossale 14 di 25

17 3) Si prevede inoltre l inserimento di un cordolo metallico in sommità, a livello degli appoggi delle capriate in modo da collegare copertura lignea, capriate e murature, con realizzazione di controventi di piano per garantire un comportamento scatolare della copertura e scongiurare da un lato meccanismi di ribaltamento della facciata, causa principale del danno maggiormente visibile sulla volta a ridosso della facciata medesima (danno L4), dall altro il meccanismo n19 sopradescritto. Dal punto di vista della mera riparazione del danno si prevede l intervento n.1; Per quanto riguarda il miglioramento del funzionamento degli elementi potenzialmente responsabili di danno sulle volte stesse, si prevedono gli interventi n. 2 e 3. 1H: DIMENSIONAMENTO DEGLI INTERVENTI: INTERVENTO 1 2 DI CONSOLIDAMENTO DI VOLTE Rinforzo di volta a botte, botte lunettata o a catino (vela) mediante placcaggio estradossale con rete diffusa in fibra di basalto e acciaio e matrice di malta in calce naturale dello spessore massimo di 1-2 cm. L intervento di seguito descritto, è eseguibile sulle varie tipologie di volte presenti nel fabbricato ivi incluse le volte del porticato esterno nelle zone danneggiate. Rinforzo di volta a botte con realizzazione di rinforzo estradossale diffuso con rete in fibra naturale di basalto e acciaio Inox, mediante l utilizzo di sistema composito certificato da idoneo Laboratorio di cui all art. 59 del DPR n 380/2001 con comprovata esperienza e dotati di strumentazione adeguata per prove su sistemi FRCM, in accordo con le Linee Guida CNR-DT 200 R1/2013 realizzato con tessuto bidirezionale in fibra di basalto e acciaio Inox AISI tipo GEOSTEEL GRID 400 o similari. caratteristiche tecniche certificate: acciaio Inox 304, resistenza a trazione del filo > 750 MPa, modulo elastico E > 200 GPa; fibre di basalto: resistenza a trazione 3000 MPa, modulo elastico E 87 GPa, dimensioni della maglia 9x9 mm, spessore equivalente tf,0-90 = 0,0639 mm, massa totale comprensiva di termosaldatura ca. 450 g/mm2, impregnato con geomalta ad altissima igroscopicità e traspirabilità a base di pura calce idraulica naturale NHL 3.5 e Geolegante minerale, inerti di sabbia silicea e calcare dolomitico in curva granulometrica 0 1,4 mm, GreenBuilding Rating Bio 5 - (tipo GeoCalce Fino o similari) alta efficacia nel ridurre gli inquinanti interni, non permette lo sviluppo batterico (Classe B+) e fungino (Classe F+) misurazione con metodo CSTB, certificato a bassissime emissioni di VOC con conformità EC 1 R Plus GEV-Emicode, emissione di CO2 250 g/kg, contenuto di minerali riciclati 30%. La geomalta naturale è provvista di marcatura CE, è conforme ai requisiti della norma EN G/ M15, EN GP/ CS IV e EN R1 PCC, reazione al fuoco classe A1; caratteristiche tecniche certificate: resistenza a compressione a 28 gg 15 N/mm2, coefficiente di resistenza al vapore acqueo (μ) 16, modulo elastico statico 9 GPa, adesione al supporto a 28 gg > 1,0 N/mm2. L intervento si svolge nelle seguenti fasi: 15 di 25

18 1) Puntellamento delle volte dall interno della navata. 2) Pulizia e risanamento degli ambienti di sottotetto (oggetto di lavorazione) per effetto delle precarie condizioni igieniche presenti (colonia di piccioni). 3) svuotamento e alleggerimento dell estradosso della volta, con conseguente pulizia della superficie di estradosso sino alla messa a nudo degli elementi strutturali. Eventuali lesioni presenti sia nella parte estradossale sia in quella intradossale verranno sigillati e rincocciati con scaglie di materiale idoneo allettate con geomalta e depolverizzazione finale mediante aspirazione delle polveri e detriti. Eventuale umidificazione delle superfici o in alternativa posa di fissativo consolidante corticale 4) stesura di un primo strato di geomalta, di spessore di ca. 5 mm 5) con malta ancora fresca, procedere alla posa della rete GEOSTEEL GRID 400, avendo cura di garantire una completa impregnazione del tessuto ed evitare la formazione di eventuali vuoti o bolle d aria che possano compromettere l adesione del tessuto alla matrice o al supporto 6) esecuzione del secondo strato di geomalta, di spessore di circa 5 mm al fine di inglobare totalmente il tessuto di rinforzo e chiudere gli eventuali vuoti sottostanti 7) eventuale ripetizione delle fasi (3), e (4) per tutti gli strati successivi di rinforzo previsti da progetto 8) ancoraggio delle estremità della rete con inserimento di connettori realizzati con un tessuto unidirezionale in fibra di acciaio galvanizzato Hardwire ad altissima resistenza, formato da micro-trefoli di acciaio prodotti secondo norma ISO /4 201 tipo GEOSTEEL G HARDWIRE. avente le seguenti caratteristiche tecniche certificate: resistenza a trazione > 3000 MPa; modulo elastico > 190 GPa; deformazione ultima a rottura > 1,50%; area effettiva di un trefolo 3x2 (5 fili) = 0,538 mmq; con avvolgimento dei fili ad elevato angolo di torsione conforme alla norma ISO , previa: realizzazione del foro d ingresso, avente dimensioni idonee alla natura del successivo connettore, confezionamento del connettore metallico mediante taglio, sfiocchettatura, e arrotolamento finale del tessuto in fibra d acciaio, con bloccaggio dello stesso mediante fascetta plastica, inserimento del connettore preformato all interno del foro con iniezione a bassa pressione finale di geomalta compatta ad altissima igroscopicità e traspirabilità, iperfluida, ad elevata ritenzione d acqua a base di pura calce naturale NHL 3.5 e Geolegante minerale, provvista di marcatura CE e conforme ai requisiti prestazionali richiesti dalla Norma EN 998/2- G M15 tipo GEOCALCE FLUIDO O SIMILARI. INTERVENTO 3-4 RINFORZO DEGLI ARCHI facenti parte del sistema voltato di copertura NAVATA Inserimento di catene intradossali. E previsto Inserimento di catene metalliche con capo chiave a paletto in acciaio, a secco, con tecnica completamente reversibile. Le catene metalliche di sezione circolare e di diametro ridotto (max 20mm) sono inserite alle reni delle arcature principali della navata centrale. Attualmente il sistema ad arco è sorretto dai contrafforti verticali, di certo inefficaci in caso di sisma per effetto dell incremento della spinta orizzontale, amplificato dall inefficacia del sistema di tiranti estradossali e diagonali attualmente presente, sopra descritto. Le catene di progetto sono barre tonde in acciaio filettate alle estremità Ø20 tipo S275. I capochiave sono piastre a paletto di dimensioni 900x60x30. Per la verifica del tiro delle catene, si studia il caso più gravoso. 16 di 25

19 Per il calcolo della spinta dell arco (H B ) occorre valutare l equilibrio tra le azioni stabilizzanti e quelle destabilizzanti. Al calcolo della forza destabilizzante contribuisce l azione del peso proprio di arco e volte ad esso collegate. La forza stabilizzante è data dal carico della porzione di muratura d angolo (P 3 ) che rappresenta un elemento di contrafforte per l arco, si trascura carico stabilizzante copertura in legno. In fase sismica il contributo stabilizzante è trascurato a favore della sicurezza. Nell immagine precedente è rappresentato un arco tipico della navata in oggetto: SI considera gravante sull arco, una porzione di volta adiacente con spessore medio 8 cm, di ampiezza 6ml nel caso più sfavorevole (t= spessore murario contrafforte 175 cm). Analisi dei carichi - Strutturali sfavorevoli: o Arco in laterizio 1800*0,86*0.6 = 930 kg/m o Volta in laterizio 0.08*6*1800 = 865 kg/m 1795 kg/m - Strutturali favorevoli o Muro di contrafforte 0.86*1.75*1800*6.80 = kg Condizione di equilibrio (EQU) H B stat = ql 2 /8f - Pt/2f = 1.1*1795* /8* *0.9*1.75/10 = kg = 2338 Kg H B sism = ql 2 /8f - Pt/2f = 1.1*1795* /8*5 = 5236 Kg 17 di 25

20 In condizioni statiche, la stabilità del sistema è garantita dal gravame statico verticale agente sul pilastro derivante dalla colonna di muratura sovrastante e dall imbragatura in acciaio, tuttavia l assenza di elementi resistenti a trazione, collocate nella posizione opportuna, in strutture spingenti richiede un intervento di miglioramento locale così come suggerito dalla DPCM 9/02/2011 punto ; in presenza di azione sismica infatti, la spinta dell arco subisce un incremento dovuto alla componente verticale del sisma stesso, anche se non contemplata dalle norme vigenti per la zona in esame. L inserimento della catena rappresenta, di conseguenza l intervento di miglioramento di più semplice realizzazione. In condizione sismica si è trascurato il contributo stabilizzante della muratura soprastante. Calcolo catena in condizione statica (f.sic.muratura =3) Calcolo catena in condizione sismica (f.sic muratura =2) A favore di sicurezza non si considera il carico stabilizzante derivante dalla colonna muraria d angolo soprastante. 18 di 25

21 In entrambi i casi le catene risultano efficaci nei confronti della spinta. Rinforzo estradossale degli archi. Rinforzo e consolidamento di archi mediante placcaggio estradossale, con l utilizzo di sistema composito certificato da idoneo Laboratorio di cui all art. 59 del DPR n 380/2001 con comprovata esperienza e dotati di strumentazione adeguata per prove su sistemi FRCM, in accordo con le Linee Guida CNR-DT 200 R1/2013 realizzato con tessuto unidirezionale in fibra di acciaio galvanizzato Hardwire ad altissima resistenza, formato da micro-trefoli di acciaio prodotti secondo norma ISO /4 201 fissati su una microrete in fibra di vetro, del peso netto di fibra di circa 670 g/m2 tipo GEOSTEEL G600 di Kerakoll. avente le seguenti caratteristiche tecniche certificate: resistenza a trazione > 3000 MPa; modulo elastico > 190 GPa; deformazione ultima a rottura > 1,50%; area effettiva di un trefolo 3x2 (5 fili) = 0,538 mmq; n trefoli per cm = 1,57, con avvolgimento dei fili ad elevato angolo di torsione conforme alla norma ISO ; spessore equivalente del nastro = 0,084 mm, impregnato con geomalta ad altissima igroscopicità e traspirabilità a base di pura calce idraulica naturale NHL 3.5 e Geolegante minerale, inerti di sabbia silicea e calcare dolomitico in curva granulometrica 0 1,4 mm, GreenBuilding Rating Bio 5 -tipo GeoCalce Fino o similari.- alta efficacia nel ridurre gli inquinanti interni, non permette lo sviluppo batterico (Classe B+) e fungino (Classe F+) misurazione con metodo CSTB, certificato a bassissime emissioni di VOC con conformità EC 1 R Plus GEV-Emicode, emissione di CO2 250 g/kg, contenuto di minerali riciclati 30%. La geomalta naturale è provvista di marcatura CE, è conforme ai requisiti della norma EN G/ M15, EN GP/ CS IV e EN R1 PCC, reazione al fuoco classe A1, caratteristiche tecniche certificate: resistenza a compressione a 28 gg 15 N/ mm2, coefficiente di resistenza al vapore acqueo (μ) 16, modulo elastico statico 9 GPa, adesione al supporto a 28 gg > 1,0 N/mm2. 19 di 25

22 L intervento si svolge nelle seguente fasi: 1) eventuale preparazione delle superfici da rinforzare, mediante rimozione e svuotamento degli strati sovrastanti all arco in oggetto, ripristino di eventuali lesioni mediante cucitura (da contabilizzare a parte) e depolverizzazione finale mediante aspirazione delle polveri e detriti; 2) inumidire le superfici o in alternativa posa di fissativo consolidante corticale; 3) stesura di un primo strato di geomalta, di spessore di ca. 3 5 mm; 4) con malta ancora fresca, procedere alla posa, del tessuto in fibra di acciaio galvanizzato ad altissima resistenza, lungo la curva direttrice dell arco, avendo cura di garantire una completa impregnazione del tessuto ed evitare la formazione di eventuali vuoti o bolle d aria che possano compromettere l adesione del tessuto alla matrice o al supporto; 5) esecuzione del secondo strato di geomalta, di spessore di circa 3 5 mm al fine di inglobare totalmente il tessuto di rinforzo e chiudere gli eventuali vuoti sottostanti; 6) eventuale ripetizione delle fasi (4), e (5) per tutti gli strati successivi di rinforzo previsti da progetto; 7) ancoraggio delle estremità del tessuto in fibra d acciaio all interno del rinfianco, procedendo alla preventiva foratura dei supporti, arrotolamento delle estremità del tessuto in acciaio al fine di inserire tali code all interno dei fori precedentemente realizzati con colatura finale di geomalta compatta ad altissima igroscopicità e traspirabilità, iperfluida, ad elevata ritenzione d acqua a base di pura calce naturale NHL 3.5 e Geolegante minerale, provvista di marcatura CE e conforme ai requisiti prestazionali richiesti dalla Norma EN 998/2-G M15 tipo GEOCALCE FLUIDO o similari.. È compresa la fornitura e posa in opera di tutti i materiali sopra descritti e quanto altro occorre per dare il lavoro finito. Sono esclusi: i connettori di estremità di ancoraggio e il loro inghisaggio, le prove di accettazione del materiale; le indagini pre- e post-intervento; tutti i sussidi necessari per l esecuzione dei lavori. Il prezzo è ad unità di superficie di rinforzo effettivamente posto in opera comprese le sovrapposizioni e le zone di ancoraggio. INTERVENTO 5 - INSERIMENTO DI CORDOLO METALLICO e REALIZZAZIONE DI CONTROVENTI DI PIANO Allo scopo di limitare il più possibile spostamenti laterali delle murature longitudinali, punto di appoggio e sostegno delle volte in laterizio, si prevede inserimento di cordolature in acciaio a ridosso delle murature perimetrali interne, così come illustrato nella tavola grafica. In generale, l efficace connessione delle coperture alle murature è necessaria per evitare lo sfilamento delle travi, con conseguente crollo del piano e può permettere ai solai di svolgere un azione di distribuzione delle forze orizzontali e di contenimento delle pareti. Tale intervento è realizzato al livello copertura, inserendo profilato metallico continuo direttamente al livello delle catene lignee delle capriate, al fine di ottimizzarne i mutui collegamenti e rendere realmente efficaci le catene sommitali. 20 di 25

23 Si propone intervento di controventatura nel piano delle strutture di copertura, ove le catene delle capriate, opportunamente affiancate da travi metalliche possono fungere da elementi verticali nella reticolare piana così realizzata in modo da trasferire correttamente il carico sismico alle membrature maggiormente rigide costituite dai costoloni centrali ospitanti le nicchie laterali. La trave così costituita consente di vincolare efficacemente la facciata alle murature trasversali (mediante capo chiave passanti) evitandone il ribaltamento e contribuendo al funzionamento scatolare del manufatto. Gli elementi perimetrali della reticolare sono costituiti dai cordoli metallici sopra descritti. L intervento è completato dal miglioramento dei collegamenti mutui tra elementi lignei mediante staffe e viti da legno di lunghezza adeguata. 21 di 25

24 Nella sola prima campata, vista la difficoltà ed onerosità nell effettuare interventi estradossali in copertura si prevede realizzazione di controventatura di piano, con elementi in acciaio e posizionamento di tiranti interni per impedire il ribaltamento della facciata. Il calcolo degli elementi di controvento è riportato negli allegati 1 e 2. 1I COMBINAZIONI DI CARICO Per tutti gli interventi: Per gli stati limite ultimi e di esercizio connessi all azione sismica E si usa la combinazione sismica: E + G1 + G2 + P + Ψ21 Qk1 + Ψ22 Qk2 + In questa combinazione i carichi permanenti non sono fattorizzati e i carichi accidentali vengono considerati nella condizione quasi permanente. La neve non è considerata. 22 di 25

25 1L CRITERI DI VERIFICA Le verifiche con riferimento ai meccanismi locali di danno e di collasso 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. Per gli interventi di questo tipo il progetto e la valutazione della sicurezza possono essere riferiti ai soli elementi interessati (rif. Circolare 2009 C.8.3). 1M RAPPRESENTAZIONE DELLE CONFIGURAZIONI DEFORMATE E CARATTERISTICHE SOLLECITAZIONE. Trattandosi di un intervento locale è stato necessario valutare la sicurezza, e quindi lo stato di sollecitazione, soltanto degli elementi interessati dal progetto. 1N CARATTERISTICHE DEL CODICE DI CALCOLO. Per quanto rigurada il dimensionamento della catena si sono utilizzati semplici fogli di calcolo. 1O CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA: STRUTTURE GEOTECNICHE O DI FONDAZIONE Nella costruzione non sono presenti dissesti importanti attribuibili a cedimenti delle fondazioni. In ogni caso, per la natura locale dell intervento, non sono necessarie considerazioni sulla struttura fondale, pur indagata all interno della campagna di indagini agli atti, che ha fornito dati confortanti sulle proprietà dell apparato fondale, pur in semplice muratura, ma di buona consistenza. Di seguito esemplificazione delle prove effettuate sul complesso del chiostro. Per quanto riguarda le caratteristiche del terreno, e la definizione della categoria del suolo (utile alla 23 di 25

26 determinazione dell azione sismica e degli spettri) si fa riferimento alla relazione geologica a firma Dott. Beghelli, desumendo una categoria C. 1P INDICAZIONE DELLA CATEGORIA DI INTERVENTO PREVISTO A seguito degli eventi sismici del Maggio 2012, visto, il modesto quadro fessurativo descritto e compiutamente individuato negli appositi elaborati, in ottemperanza a quanto indicato all art 3 comma 1 dell Allegato E ai Piani Annuali , Emilia Romagna, in assenza di fondi propri dell amministrazione pubblica, l intervento può solo essere inquadrato come Riparazione e rafforzamento locale. In generale, nell ambito degli interventi LOCALI, si prevede riparazione delle lesioni, oltre a rafforzamento connesso alla riparazione del danno, con collegamenti atti a garantire il comportamento scatolare della struttura, così come auspicato in allegato E ordinanza 33 già citata. Si riporta un estratto (art. 2) del suddetto documento emanato dalla Regione Emilia Romagna, 8. Nei casi di beni culturali sottoposti alla tutela del D.Lgs. n. 42/2004 e s.m.i., gli interventi dovranno tendere ad attenuare e, possibilmente, ad eliminare i fattori specifici di vulnerabilità evitando, in linea di massima, di apportare modifiche sostanziali che alterino il comportamento statico e dinamico degli edifici stessi. A tal fine dovrà essere individuata caso per caso la soluzione che maggiormente si conforma ai criteri di sicurezza, oltre che di tutela e di conservazione del bene oggetto dell intervento. Sulla base dell accertamento delle condizioni d uso della costruzione, si potranno prendere eventualmente in considerazione opportune ipotesi di diversa regolamentazione (o ridimensionamento) dell uso stesso. 9. Nei casi di edifici in muratura, gli interventi strutturali oggetto della procedura devono essere prioritariamente finalizzati: a) a riparare i danni e i dissesti in atto; b) ad assicurare una buona organizzazione della struttura, curando particolarmente l efficienza dei collegamenti tra le pareti verticali dell edificio e tra queste ultime e gli orizzontamenti; Ed ancora art. 3 comma 1: Per la realizzazione degli interventi di riparazione con rafforzamento locale degli edifici ricompresi nel Programma, che presentano danni lievi, oltre la riparazione del danno, si dovrà conseguire, tenendo conto del tipo e del livello del danno, un incremento della capacità dell edificio di resistere al sisma mediante opere di rafforzamento locale progettate ai sensi del punto delle Norme tecniche per le costruzioni approvate con il D.M. 14/01/ Q DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA ESISTENTE NEL SUO INSIEME Si rimanda alla apposita relazione storica e generale. 1R DEFINIZIONE DELLE PROPRIETA DEI MATERIALI Per la struttura in esame, in base al rilevo geometrico eseguito ed alle indagini in situ limitate, è stato ottenuto un livello di conoscenza LC1, pertanto verranno impiegati per le tipologie murarie presenti, con 24 di 25

27 riferimento ai valori riportati in Tabella C8A.2.1, i valori medi (vedi oltre) delle Resistenze ed i valori medi dei Moduli elastici. Tali valori sono stati ulteriormente ridotti per il fattore di confidenza FC=1.35 e per il coefficiente parziale di sicurezza γm=2 in combinazione sismica, e γm=3 in combinazione statica. I maschi murari esterni sono costituiti da paramento di mattoni pieni con malta di calce. Si riportano quindi di seguito le caratteristiche della muratura: G = 500 N/cm2 E = 1500 N/mm2 t0 = 6 N/cm2 fm = 240 N/cm2. Tali valori sono quelli relativi alle murature in mattoni pieni e malta di calce riportati nella tabella C8A.2.1 della circolare del 02/02/2009. Questi valori sono da riferirsi a murature storiche con malta di scadenti caratteristiche e giunti non particolarmente sottili. Vista la presenza di malta di buona qualità si utilizzano, cautelativamente rispetto a quanto prescritto in tab. C8A.2.2 valori medi anziché minimi per le resistenze: t0 = 7.6 N/cm2 fm = 320 N/cm2. Per quel che riguarda l acciaio delle catene e delle piastre, S355, si tratta di materiale nuovo e non verrà applicato alcun fattore di confidenza, ma soltanto il coefficiente di sicurezza indicato nel cap.4 NTC ed in particolare nella tab. 4.2.V, che è pari a 1,05. N.B. Le propietà dei materiali esistenti non cambiano nello stato di progetto. 25 di 25