L’importanza del rilievo nelle valutazioni di vulnerabilità sismica per le strutture in muratura: il caso della Biblioteca Statale del Monumento Nazionale di Montevergine nel Comune di Mercogliano (AV)

Il rilievo accurato delle strutture in muratura è essenziale nelle valutazioni di vulnerabilità sismica, in quanto fornisce i dati necessari per una diagnosi precisa delle condizioni strutturali dell’edificio. Le murature, infatti, presentano caratteristiche di resistenza e comportamento sismico molto diverse rispetto a strutture in cemento armato o acciaio, e un rilievo dettagliato consente di individuare le eventuali criticità che potrebbero compromettere la sicurezza durante un evento sismico. Attraverso l’analisi dei materiali, delle geometrie, delle discontinuità e delle possibili lesioni già esistenti, il rilievo permette di identificare i punti deboli e di sviluppare modelli numerici che simuleranno in modo appropriato la risposta dell’edificio alle sollecitazioni sismiche. Inoltre, grazie a tecnologie avanzate come il laser scanner e i droni, il rilievo può essere effettuato con alta precisione e in tempi rapidi, senza compromettere l’integrità della struttura, facilitando così interventi tempestivi di rinforzo e restauro. In questo contesto, il rilievo è uno strumento imprescindibile per ottimizzare la progettazione di interventi mirati e per garantire la sicurezza degli edifici in caso di terremoti.

 

VERIFICA DI VULNERABILITA’ SISMICA

Le verifiche di vulnerabilità di un edificio in muratura sono fondamentali per valutare la resistenza della struttura agli eventi sismici, identificando i punti critici che potrebbero comprometterne la sicurezza. La muratura, seppur robusta, è meno omogenea e più suscettibile a variabili come la qualità dei materiali, la disposizione delle pietre o dei mattoni e le tecniche costruttive impiegate, che possono variare notevolmente nel tempo. Le verifiche strutturali, in accordo con le Normative attuali, devono considerare il comportamento complesso della muratura sotto carichi verticali, orizzontali e sismici. In particolare, la resistenza a taglio e la capacità di assorbire deformazioni senza danneggiarsi sono spesso punti critici.

A tal proposito si riporta, di seguito, l’iter processuale eseguito per la verifica di vulnerabilità sismica della Biblioteca Statale del Monumento Nazionale di Montevergine, situata all’interno del Palazzo Abbaziale Loreto di Montevergine, a Mercogliano, il cui scopo principale è stato valutare le condizioni strutturali dell’edificio e identificare eventuali criticità per definire criteri di intervento adeguati.

Una verifica di vulnerabilità sismica, in accordo alle NTC-2018 (Norme Tecniche per le Costruzioni), prevede una serie di passaggi metodologici che permettono di valutare la risposta dell’edificio a un’azione sismica:

1. Rilievo dettagliato della struttura e ricerca bibliografica, al fine di acquisire informazioni precise su geometrie, materiali, dettagli costruttivi e eventuali difetti per poi classificare l’edificio in base alla tipologia strutturale e alla categoria sismica dell’area in cui si trova, secondo le disposizioni delle NTC-2018;

2. Analisi delle caratteristiche meccaniche dei materiali, che deve essere eseguita attraverso prove dirette o stime indirette, in base alle normative;

3. Modellazione strutturale dell’edificio e conseguente analisi dinamica, utilizzando modelli lineari o non lineari, per simulare il comportamento strutturale sotto carichi sismici, valutando la capacità dell’edificio di resistere agli effetti del terremoto;

4. Valutazione della sicurezza della struttura, in base ai risultati ottenuti, confrontando la resistenza ottenuta con quella richiesta dalle normative per l’edificio in questione;

5. Progettazione interventi di miglioramento e/o adeguamento.

 

ANALISI STORICO-CRITICA E RILIEVO DELLA STRUTTURA

L’edificio della Biblioteca Statale del Monumento Nazionale di Montevergine, situata all’interno del Palazzo Abbaziale Loreto di Montevergine, a Mercogliano, nello stato attuale è costituito da tre livelli fuori terra più la copertura, ed è realizzato in muratura portante costituita essenzialmente da pietre regolari in tufo e, solo localmente da mattoni pieni (colonne). Il palazzo realizzato su di un complesso monastico più antico, distrutto dal terremoto del 29 novembre 1732, risale ai primi decenni del XII secolo; in particolare, oggetto di verifica è solo uno dei quattro blocchi edilizi del complesso strutturale, per l’intero sviluppo in elevazione, ossia due orizzontamenti fuori terra oltre il sottotetto, che ospita al piano terra e in parte al primo i locali della Biblioteca Statale del Monumento Nazionale di Montevergine.

La prima fase dell’indagine ha avuto come obiettivo la conoscenza dell’edificio condotta attraverso analisi storiche e bibliografiche su documenti rinvenuti presso archivi pubblici e una approfondita indagine sul campo.

Carpenterie di progetto dell’area oggetto di verifica

La seconda fase ha riguardato il rilievo con laser scanner, fondamentale per creazione del modello 3D della porzione di struttura di interesse, e il rilievo con il drone dell’intero complesso monumentale.

Questi strumenti hanno permesso di acquisire dati altamente precisi e dettagliati, anche negli ambienti più difficili da raggiungere. Il laser scanner, infatti, fornisce una nuvola di punti tridimensionale che riproduce fedelmente la geometria della superficie rilevata, mentre il drone offre una visuale dall’alto, utile per esplorare ampie aree e ottenere prospettive altrimenti impossibili da raggiungere con metodi tradizionali. L’uso combinato di queste tecnologie consente di creare dei modelli digitali altamente accurati, fondamentali per interventi di restauro, analisi strutturale, progettazione e monitoraggio nel tempo, riducendo tempi e costi rispetto ai metodi di rilievo tradizionali.

Guarda qui: Rilievo con drone del Complesso Monumentale del Palazzo Abbaziale Loreto di Montevergine.

 

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

La conoscenza dell’edificio ha permesso di redigere gli elaborati grafici e di definire il livello di conoscenza e le caratteristiche dei materiali, punti fondamentali ai fini di una attendibile valutazione della sicurezza sismica degli edifici storici in muratura. Nel caso specifico, considerato che i volumi edilizi della biblioteca risultano minimali rispetto all’intero complesso, vista la particolare tipologia strutturale, l’analisi della vulnerabilità è condotta analizzando i meccanismi di rottura più fragili, ovvero il meccanismo di ribaltamento delle pareti fuori dal piano.

Il comportamento della struttura statico e sismico è stato descritto con un modello agli elementi finiti, mediante il software Edilus (ACCA software). Le verifiche sono state condotte in accordo alle NTC2018 e, nello specifico, è stata eseguita un’analisi statica lineare, sottoponendo la struttura ad un sistema di forze orizzontali parallele alle direzioni ipotizzate per il sisma, distribuite (sia planimetricamente che altimetricamente) in modo da simulare gli effetti dinamici del sisma.

 

Tenuto conto dell’obiettivo delle verifiche, ovvero la verifica a ribaltamento fuori dal piano delle principali pareti in facciata, si è trascurata l’interazione tra la porzione del blocco strutturale analizzato e le strutture adiacenti. In accordo alle NTC2018, alle combinazioni derivanti dai carichi statici è stato aggiunto l’effetto del sisma.

Negli edifici in muratura esistente, in cui vi è una carenza sistematica di elementi di collegamento tra le pareti a livello degli orizzontamenti, è possibile richiedere una valutazione della vulnerabilità nei riguardi di meccanismi locali, che possono interessare non solo il collasso fuori dal piano di singoli pannelli murari, ma più ampie porzioni dell’edificio, ovvero la verifica a ribaltamento.

Le facciate oggetto di verifica a ribaltamento fuori dal piano sono riportate nella pianta seguente.

Il modello utilizzato per questo tipo di valutazioni è quello dell’analisi limite dell’equilibrio delle strutture murarie, di cui al par. C8.7.1.2 della Circolare 2019 del D.M. 2018. Per l’applicazione del metodo di analisi, si è ipotizzata una resistenza nulla a trazione della muratura, l’assenza di scorrimento tra i blocchi e una resistenza a compressione infinita della muratura.

Le verifiche hanno evidenziato delle carenze di resistenza nei confronti delle azioni sismiche, tali da comportare coefficienti di sicurezza minima pari a circa 0,29; tale valore è compatibile con la tipologia strutturale.

 

POSSIBILI CRITERI DI INTERVENTO

Le criticità riscontrate, tenuto conto del valore monumentale dell’edificio e dell’impossibilità quindi di pervenire ad un intervento diffuso di miglioramento, permettono di delineare i principali criteri di intervento:

• Incatenamento degli orizzontamenti spingenti;
• Ripristino/ricostruzione dell’integrità delle pareti di controvento trasversali;
• Riconfigurazione delle nuove aperture/finestre nei maschi murari;
• Incremento della resistenza sismica delle pareti nei confronti dei meccanismi di ribaltamento fuori dal piano.

 

BIBLIOGRAFIA

[1] Legge 5 novembre 1971 n. 1086 (G.U. 21 dicembre 1971 n. 321) “Norme per la disciplina elle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica”.

[2] Legge 2 febbraio 1974 n. 64 (G.U. 21 marzo 1974 n. 76)“Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche”.

[3] Indicazioni progettive per le nuove costruzioni in zone sismiche a cura del Ministero per la Ricerca scientifica – Roma 1981.

[4] M. Infrastrutture Trasporti 17/01/2018 (G.U. 20/02/2018 n. 42 – Suppl. Ord. n. 8)“Aggiornamento delle Norme tecniche per le Costruzioni”.

[5] Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. (G.U. Serie Generale n. 35 del 11/02/2019 – Suppl. Ord. n. 5) Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018.

[6] Eurocodice 6 – “Progettazione delle strutture di muratura” – EN 1996-1-1.

[7] CNR-DT 206 R1/2018 – “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Strutture in Legno”.

[8] Eurocodice 5 – “Progettazione delle strutture di legno” – EN 1995-1-1.

[9] CNR-DT 215/2018 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a matrice inorganica”.

[10] Linea Guida C.S.LL.PP. (Servizio Tecnico Centrale) “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti”

[11] Linea Guida C.S.LL.PP. (Servizio Tecnico Centrale) “Linea Guida per la progettazione, l’esecuzione e la manutenzione di interventi di consolidamento strutturale mediante l’utilizzo di sistemi di rinforzo FRCM”.

 

Per la tecnologia di rilievo con laser-scanner: https://www.faro.com/

Per la tecnologia di rilievo con drone: https://www.dji-store.it/

Per il software di calcolo: https://www.acca.it/software-calcolo-strutturale