Aula Liturgica S. Padre Pio

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1 Corso di aggiornamento professionale L INGEGNERIA E LA SICUREZZA SISMICA Venerdi 28 novembre 2003 Università degli Studi di Bergamo Facoltà di Ingegneria Aula Liturgica S. Padre Pio progetto architettonico Arch. Renzo Piano, RPBW

2 L ingegneria e la sicurezza sismica Bergamo, 28 Novembre 2003 Aula Liturgica S. Padre Pio E un'opera particolarmente ardita ove la struttura primaria è costituita da una serie di arconi in pietra naturale di dimensioni variabili, orditi in direzione radiali e determinano uno schema planimetrico a forma di spirale. Sostengono la copertura in legno lamellare, su supporti in acciaio inossidabile. L'uso della pietra naturale, che è stata precompressa, in zona sismica per la realizzazione di archi di grandi dimensioni, circa 50 m, intervento che non ha precedenti realizzativi di alcun tipo, ha comportato un elevatissimo impegno progettuale e di sperimentazione che ha consentito la realizzazione solo dopo laboriosi e raffinati controlli sulla qualità della pietra. Tutto il progetto appare costruito sulla forma scalarmente dilatata, inusitata, di grandiosi archi di pietra. Qui sono state utilizzate le tecnologie più moderne per sperimentare le nuove possibilità di utilizzo di un materiale e di una forma antichissimi. L aspetto più arcaico e innovativo ad un tempo è proprio il sistema costruttivo della struttura portante dell aula liturgico costituito da 1 7 spettacolari archi in pietra, disposti in modo poco, convenzionale secondo una composizione radiale convergente verso un punto centrale in prossimità del quale è prevista la localizzazione dell altare e del presbiterio. La struttura primaria è composta da una doppia teoria di archi caratterizzati da una scalarità molto differenziata. Quelli della prima serie, con luci maggiori fino a 45 metri, con origine nel punto in cui è collocato l altare, divergono fra loro attestandosi con l altra estremità al perimetro dello spazio dell aula; l insieme di questi archi sorregge la copertura nella sua parte più alta. La seconda teoria di archi, con campate notevolmente inferiori, rimane attestata alla fascia esterna dell inviluppo spaziale proponendosi in sequenza alternata rispetto alle arcate principali; essa risulta funzionale all aumento del numero degli appoggi al perimetro della copertura. Nell insieme le due sequenze gli archi in pietra delineano un inviluppo di linee curve che salgono e poi ridiscendono su una serie di punti che, verso l esterno, disegnano a terra una grande conchiglia. Lo spazio dell aula così materializzata in forma di scenografico invaso voltato, con i suoi 6000 mq, può ospitare fino a 7000 persone; ma la soluzione della facciata trasparente di vetro, ricavata all interno della specchiatura dei grandi archi prospicienti la piazza-sagrato, consente di ricongiungere all aula fino a pellegrini. Una serie aggiuntiva di spazi, in parte ipogei, conferiscono al complesso la dimensione grandiosa dei grandi santuari antichi; fra questi possiamo elencare: una cripta per 800 persone, tre sale per conferenze da 1000 posti, altrettante sale di accoglienza per i pellegrini con i relativi servizi, varie aule più piccole per gruppi di preghiera, numerosissimi confessionali, uffici ecc. Paesaggisticamente la nuova opera architettonica non è concepita come un elemento fortemente emergente a causa del suo profilo curvo e ribassato, sviluppato in orizzontale più che in verticale, pensato - nel tempo - per essere avvolta dalla vegetazione. A mediare la visione da lontano è posto invece un grande propileo, un enorme muro di sostegno, in forma di monumentale sostruzione ascensionale, che si eleva -nel punto più alto -per ben 25 metri e i cui contrafforti aggettanti danno vita ad una teoria di pilastri di pietra che accolgono in sommità altrettante campane. Renzo Piano, sin dalle prime formulazioni del progetto, ha indicata che questa grande muraglia -come ad Assisi - avrebbe rappresentato per i pellegrini l elemento visiva di riferimento e, poi, di invito all avvicinamento della chiesa attraverso la rompa che - pasta ai suoi piedi - conduce i visitatori al vertice della piazza frontistarite l aula vera e propria. La piazza, destinata ad accogliere la folla dei pellegrini nei giorni di festa, è eseguita con un lastricato di Iistoni a correre dal disegno estremamente inedito e innovativo sotto il profilo esecutivo che utilizza la stessa pietra di Apricena degli archi; il campo pavimentale è in leggera pendenza per invitare i fedeli ad avvicinarsi alla chiesa. Alfine di collegare i due poli della composizione -ovvero, chiesa e sagrato - la pavimentazione della piazza prosegue fino all interno dell aula disegnando un profilo concavo di segno opposto allo curva degli archi.

3 L ingegneria e la sicurezza sismica Bergamo, 28 Novembre 2003 Aula Liturgica S. Padre Pio Lo definizione morfologica e tecnica dei grandi archi di pietra si è sviluppata attraverso un affinamento e una lunga decontazione del tema strutturale; dai primi schizzi di Piano, con archi a sezione rettangolare molto alta, alle elaborazioni più complesse ed ardite del progetto di massima frutto della collaborazione con lo studio di Ove Arup & Partners e Peter Rice, fino allo soluzione realizzata forse meno ardito e spettacolare ma nel complesso più composta ed affidabile sotto il profilo della sicurezza. La soluzione definitiva prevede una complessa struttura portante ottenuta mediante il dispiegamento nello spazio di archi di pietra armati all interno con cavi di acciaio lungo le direttici parallele all asse longitudinale. Gli archi maggiori coprono, come già evidenziato, una luce di 45 metri. Partendo dai condizionamenti produttivi di cui ogni costruzione inevitabilmente deve tener conto Renzo Piano ha risalto il problema della creazione dei grandi ed unitari archi a partire da innumerevoli singoli elementi. Sia gli archi principali che quelli secondari sono realizzati attraverso la giustapposizione di conci i pietra (sagomati con estrema precisione da macchine di taglio comandate da computer) posti a formare d grandi elementi (definiti nel protocollo di lavorazioni come maxiconci) ottenuti mediante assemblaggio, all interno del cantiere di costruzione, di una serie di blocchi lapidei - in numero di 5 o 6 elementi-di minori dimensioni (denominati miniconci). I maxiconci si presentano, alla fine della fase di assemblaggio, come monoliti pur essendo costituiti da conci ricongiunti fra loro. Il disegno è caratterizzato dall ingrossarsi della materia nelle zone terminali di ogni maxiconcio in modo da ottenere una sagomatura più articolata in corrispondenza dei piani di giunzione fra i vari elementi componenti l arco. Con questa soluzione vengono instaurate misure intermedie all interno delle proporzioni complessive degli archi portanti. Il trattamento dei singoli elementi che compongono il maxiconcio, unitamente alla specificità dei loro ricongiungimenti, determino in ampia misura l originalità e la particolarità della morfologia degli archi. Ogni blocco di pietra registra lavorazioni lungo le linee di bordo, ovvero in tutti quei punti in cui le superfici si intersecano, il materiale si somma. Si tratta delle scelte di modellazione della materia attraverso le quali si dà forma e carattere specifico a singoli conci, per poi inscriverli all interno del disegno più generale degli archi di pietra. È l azione di sostegno all idea progettuale mediante un paziente lavoro su punti, linee, giunzioni ricercando l assecondamento del ritmo unitario complessivo degli archi ma, allo stesso tempo, cercando di conferire un carattere specifico alla Sccil( di dettaglio delle parti. A questo fine sono smussati leggermente i bordi dei conci, eliminando l acutezza tagliente degli spigoli senza però rinunciare all eleganza e alla secchezza delle linee che disegnano le curve di intradosso ed estradosso degli archi. In genere le linee lungo le quali confluiscono le diverse superfici dei blocchi, pur saturate da giunzioni millimetriche in modo da ricomporre in continuum la materia lapidea, sembrano allo stess tempo sfiorarsi appena lasciando ai conci, in altri termini, l autonomia geometrico di partenza. Unione e disgiunzione della materia lapidea sono caratteri compresenti nella configurazione finale degli archi strutturali senza apparire come valori contrastanti o contraddittori. La precisione e la finezza di questi congiungimenti determinano in ampia misura la qualità del disegno degli archi portanti; essi non distruggono, non intrattengono eccessivamente lo sguardo sui dettagli rinviando la fruizione alla visione del tutto, al disegno generale del dispositivo strutturale. I maxiconci che Formano gli archi portanti sono differenziati dimensionalmente, utilizzando sezioni trasversali decrescenti dal piede di imposta fino alla mezzeria degli archi stessi.

4 L ingegneria e la sicurezza sismica Bergamo, 28 Novembre 2003 Aula Liturgica S. Padre Pio Si ottiene in questo modo un alleggerimento della massa lapidea al centro e un ingrossamento nella zona di appoggio che corrisponde, sostanzialmente, al funzionamento statico e ad un archetipo caratterizzazione morfologica dell arco. L impegno più oneroso per la soluzione strutturale ha riguardato, sin dall avvio dei progetto, più che a resistenza meccanica, la stabilità degli archi di pietra in funzione della eventuale variazione della distribuzione dei carichi esterni a cui è soggetta la struttura (in particolare dei carichi sismici visto che San Giovanni Rotondo, rientrando nell ambito di un territorio attivo sismicamente, deve soddisfare i requisiti specifici della normativa di riferimento). Si giustifica in tal senso la sperimentazione costruttiva indirizzata verso l utilizzo di un sistema composito cor degli archi di pietra a grossa sezione ma armati all interno a mezzo di cavi di acciaio tesi alle estremità e tali da individuare un procedimento del tutto originale e non ancora regolamentato dalle normative italiane. Benché gli archi di pietra siano progettati per risultare stabilizzati nel proprio piano, l organismo strutturale dell aula liturgico sfrutta un sistema di controventatura spaziale per avere una condizione supplementare di sicurezza ai fini della stabilità degli archi. Questa è costituita da una struttura metallica tridimensionale interposta fra gli archi in pietra e la copertura. Sugli archi, in corrispondenza delle piastre metalliche poste fra maxiconcio e maxiconcio, si imposta un sistema di puntoni in acciaio che individuano una rete di appoggi spaziali per le strutture portanti lineari della copertura costituite da travi in legno lamellare ordite perpendicolarmente all asse longitudinale degli archi. Tale struttura spaziale, oltre a sorreggere la copertura vera e propria, è finalizzato a fornire stabilità laterale agli archi di pietra. La copertura, risolta attraverso una serie di grandi superfici curve scalettate fra loro e rivestite sull estradosso con lastre di rame preossidato, presenta dei salti di quota in corrispondenza delle linee di sovrapposizione che danno vita al sistema di illuminazione naturale dell aula liturgico con luce in discesa dall alto.

5 L ingegneria e la sicurezza sismica Bergamo, 28 Novembre 2003 Renzo Piano, prima idea

6 Inserimento dell Aula Liturgica nel contesto urbano

7 Modello 3D

8 Sezione SEZIONE LONGITUDINALE

9 Vista dall esterno

10 Vista dall interno

11 Cava

12 Maxi-conci Caratteristiche meccaniche Peso specifico Tensione compressione parallela alla stratificazione Tensione compressione perpendicolare Tensione compressione con micro fratture calcificate Modulo elastico parallelo alla stratificazione Modulo elastico perpendicolare alla stratificazione Valore medio Minimo Valore medio Minimo Valore medio Minimo kn/m N/mm N/mm N/mm N/mm 2 68 N/mm 2 61 N/mm N/mm N/mm 2 Resistenza al taglio Angolo di attrito interno Resistenza a flessione parallela alla stratificazione Resistenza a flessione perpendicolare alla stratificazione Resistenza a trazione Valore medio Minimo Valore medio Minimo Valore medio Minimo 4/30 N/mm 2 30/ N/mm N/mm N/mm N/mm N/mm N/mm 2