Tecniche antisismiche moderne e metodi di calcolo strutturale per la protezione dei beni storico monumentali: il caso della torre di Palazzo Marchesale a San Giuliano di Puglia

Tecniche antisismiche moderne e metodi di calcolo strutturale per la protezione dei beni storico 
monumentali: il caso della torre di Palazzo Marchesale a San Giuliano di Puglia 
 
CAPITOLO 1 - INTRODUZIONE 
 
La presente tesi di dottorato è stata sviluppata nell’ambito di progetti di ricerca 
svolti in collaborazione con: 
• Dipartimenti di Architettura e Ingegneria dell’Università di Ferrara; 
• ENEA di Bologna, divisione PROT- PREV (Protezione del Territorio e 
dell'Ambiente Prevenzione e mitigazione Rischi naturali). 
In particolare, le attività di ricerca sono state possibili grazie ad assegni di ricerca 
e borse di studio forniti dall’ENEA per la durata di quattro anni. L’ente ha inoltre 
messo a disposizione il materiale di studio e ricerca in proprio possesso, che è 
stato fondamentale per l’adeguato approfondimento delle tematiche affrontate nel 
presente studio. 
Ringrazio quindi il gruppo ENEA di Bologna che mi ha consentito di svolgere le 
attività di ricerca in questi anni, nelle persone del coordinatore Ing. Alessandro 
Martelli e in particolare dell’Ing. Maurizio Indirli, e i professori Claudio Alessandri 
e Antonio Tralli dell’Università di Ferrara per il sostegno e le possibilità di studio 
offertemi. 
 
Gli studi contenuti nella presente tesi di dottorato riguardano le tematiche relative 
alla progettazione antisismica, con particolare riferimento agli edifici storici e 
monumentali. 
Come specifico caso di studio è stato esaminato un edificio facente parte del 
centro storico di San Giuliano di Puglia, paese in provincia di Campobasso, 
tristemente noto per essere stato gravemente danneggiato dal terremoto del 31 
ottobre 2002, che ha causato ingenti danni nel costruito e il crollo della scuola 
elementare. 
Alle ore 11.30 del mattino una forte scossa di terremoto, pari a 5,4 di 
magnitudo Richter, ovvero pari all'ottavo grado della scala Mercalli, fece 
tremare San Giuliano di Puglia, piccolo centro del subappennino molisano in 
provincia di Campobasso. L'epicentro fu localizzato tra Campobasso, Larino e 
l'Appennino Dauno, in provincia di Foggia. Il sisma provocò il crollo del solaio 
della scuola elementare di San Giuliano di Puglia, in via Giovanni XXIII. In 
quel momento nell'Istituto erano presenti quattro insegnanti, due bidelli e 58 
bambini. Molti di essi non rividero più la luce. Per tutto il giorno si continuò a 
 
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scavare: Vigili del Fuoco, volontari della Protezione Civile, persone del posto: 
anche a mano, a causa della difficoltà, ovvia, di adoperare con mezzi 
meccanici. Ancora la sera furono estratte persone vive dalle macerie. La 
mattina seguente i Vigili del Fuoco comunicarono di non sentire più voci 
provenire da sotto le macerie. Sempre a San Giuliano di Puglia crollarono vari 
edifici: travolte dal crollo delle rispettive abitazioni, persero la vita due donne. 
Ma è sotto la scuola Francesco Jovine che si registrò il tributo di vite umane 
più pesante: 27 bambini ed un'insegnante morti. Subito dopo scoppiarono le 
polemiche, si denunciò la carenza di manutenzione e la cattiva qualità della 
costruzione. In seguito venne istituito un processo per determinare le colpe. 
(Da Wikipedia) 
Il problema della salvaguardia degli edifici appartenenti al patrimonio storico 
artistico non è ovviamente di facile soluzione in paesi, come l’Italia, in cui il rischio 
sismico è elevato. L’alta vulnerabilità di questi edifici, fa sì che anche eventi di 
moderata intensità possano causarne il danneggiamento o il collasso. Sebbene 
un’analisi speditiva spesso non risulti sufficiente a mettere in luce danni evidenti, 
queste costruzioni possono essere state indebolite da terremoti precedenti e/o 
essere state oggetto di altri fattori di degrado quali, ad esempio, alterazioni 
chimico-fisiche e chimico-biologiche dei materiali costituenti le murature dovute 
ad agenti atmosferici e inquinanti o alterazioni fisico-meccaniche dovute a 
vibrazioni indotte dal traffico. L’esigenza di conservazione e tutela di un edificio 
appartenente al patrimonio storico-architettonico, in modo da lasciare alle 
generazioni future una testimonianza storica e antropologica (secondo i principi 
d’integrità, compatibilità, reversibilità e durabilità auspicati dalle Carte del 
Restauro), può essere infatti non compatibile con i requisiti antisismici necessari 
a mantenere integro il medesimo bene in caso di terremoto. 
Negli interventi di restauro,  un problema aggiuntivo riguarda l’acquisizione di un 
adeguato livello di conoscenza delle proprietà dei materiali, degli aspetti 
costruttivi, dello stato di conservazione, ecc.; ciò rende ogni costruzione un 
episodio unico e obbliga ad un approccio progettuale specifico, senza molte 
possibilità di generalizzazione. L’esigenza di incrementare le prestazioni 
strutturali degli edifici storici, con un ben diffuso ed omogeneo miglioramento 
delle resistenze accanto ad una buona distribuzione delle masse e delle 
rigidezze, può comportare interventi eccessivamente invasivi. Per gli edifici di 
speciale importanza artistica, quindi, le Nuove Norme consentono di raggiungere 
livelli di protezione sismica inferiori, ma compatibili con le esigenze di tutela e di 
 
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conservazione del bene culturale. È quindi richiesto di calcolare i livelli di 
accelerazione del suolo corrispondenti al raggiungimento di ciascuno stato limite 
previsto, per la tipologia strutturale dell’edificio, nella situazione precedente e 
successiva all’intervento. Le Nuove Norme prendono così in considerazione il 
miglioramento sismico, ma richiedono di quantificarne l’effetto benefico sulla 
struttura, al fine di evitare interventi di tipo “cosmetico” o, a volte, addirittura 
controproducenti (come si è verificato in passato con l’uso acritico del cemento 
armato). 
 
Le moderne tecniche antisismiche, tra cui l’isolamento sismico (IS), il rinforzo con 
fibre di Carbonio (FRP, Fiber Reinforced Polymers) o i dispositivi in Leghe a 
Memoria di Forma (SMA, Shape Memory Alloys), possono costituire valide 
alternative per l’adeguamento o il miglioramento sismico.  
Il presente studio affronta i problemi relativi alla progettazione antisismica 
partendo dallo studio della normativa antisismica, delle moderne tecnologie 
antisismiche e delle diverse metodologie utilizzate per l’analisi strutturale. E’ stato 
affrontato nello specifico l’evento sismico che ha colpito San Giuliano di Puglia, 
con un approfondimento particolare sulla Torre di Palazzo Marchesale. Lo studio 
dell’evoluzione storica della torre, delle campagne diagnostiche e di tutto il 
materiale di analisi proveniente dagli studi su di essa condotti a seguito del 
terremoto, ha portato alla costruzione di diversi modelli di calcolo agli elementi 
finiti per la verifica sismica delle strutture murarie della torre. 
La prima parte della tesi affronta lo studio del terremoto del 31 ottobre 2002, della 
pericolosità sismica a San Giuliano, della microzonazione sismica e la 
caratterizzazione geomorfologica del sito per la determinazione dei fattori di 
amplificazione dell’azione sismica; tratta anche del rilevamento del danno e delle 
analisi di vulnerabilità, e descrive le attività di rilevamento danno e pronto 
intervento nell’emergenza post-sismica. 
Il capitolo successivo descrive lo stato di fatto della Torre di Palazzo Marchesale, 
comprendendo l’analisi storica con un’ipotesi di cronologia costruttiva, i rilievi 
geometrico e fotografico e lo studio delle lesioni e dei crolli nell’edificio; inoltre 
sono stati riportati i principali risultati delle campagne diagnostiche, che hanno 
 
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portato alla definizione dei parametri meccanici utilizzati per le analisi numeriche 
con codici di calcolo agli elementi finiti. 
Nei tre capitoli che seguono sono presentati e descritti i modelli di calcolo e i 
risultati delle analisi condotte; per le analisi strutturali sono stati utilizzati due tipi 
di codici di calcolo, un codice agli elementi finiti “general purpose” (Adina), e un 
codice a macroelementi e telaio equivalente (3Muri), specifico per la muratura. 
Sono state quindi evidenziate le possibilità e i limiti connessi all’utilizzo dei due 
diversi codici di calcolo, mediante i quali sono state condotte diverse analisi, 
statiche e dinamiche, lineari e non lineari, per la valutazione della risposta 
sismica dell’edificio e degli interventi di consolidamento da proporre. 
Infine è stato inserito uno studio sulle tecniche di intervento attualmente 
disponibili, finalizzato all’individuazione di metodologie che, pur non essendo 
eccessivamente invasive permettano il soddisfacimento delle verifiche richieste 
dalla normativa vigente. 
Lo studio è completato da una serie di appendici contenenti informazioni sulle 
seguenti tematiche: cenni di sismologia e geologia, moderne tecnologie 
antisismiche, metodi di rilievo e indagini diagnostiche, la normativa antisismica, il 
problema della caratterizzazione del materiale muratura, la modellazione a 
macroelementi e l’analisi “pushover”. 
L’intervento proposto è stato studiato nel rispetto delle prescrizioni incluse nelle  
“Linee Guida per l’applicazione al patrimonio culturale della normativa tecnica  di 
cui all’Ordinanza P.C.M. 3274/2003”,  redatto “con l’intento di specificare un 
percorso di conoscenza, valutazione della sicurezza sismica e progetto degli 
eventuali interventi, concettualmente analogo a quello previsto per le costruzioni 
non tutelate, ma opportunamente adattato alle esigenze e peculiarità del 
patrimonio culturale”. 
Questo nell’ottica di una progettazione di un intervento che, pur garantendo il 
livello di protezione richiesto, sia compatibile con le esigenze di conservazione e 
di rispetto delle caratteristiche originarie della costruzione.  
 
 
 
 
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Fig. 1.1 - Il centro di San Giuliano di Puglia, (a sinistra) e la torre di Palazzo Marchesale (a destra) 
 
 
Fig. 1.2 - Vedute satellitari del centro di San Giuliano di Puglia,  
prima (a sinistra) e dopo (a destra) il sisma del 31 ottobre 2002. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPITOLO 2  
IL TERREMOTO DI SAN GIULIANO DI PUGLIA 
 
 
2.1 - Caso di studio: San Giuliano di Puglia 
 
 
Fig. 2.1.1: San Giuliano di Puglia nell’inverno 2002-2003. 
 
2.1.1 - Il terremoto del 31 ottobre 2002 
 
La sequenza sismica di Molise e Puglia è iniziata alle 01.25 del 31 ottobre 2002, 
con una serie di eventi di magnitudo compresa tra 2,6 e 3,5. Il primo evento forte 
della sequenza è stato registrato il 31 ottobre alle 11.32 con ML 5,4 (MW 5,7). 
Dopo di esso, la rete sismica dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia 
(INGV) ha registrato numerosi altri eventi con magnitudo comprese tra 2,5 e 3,8 
(ML), prima di arrivare alla seconda forte scossa registrata il 1 novembre alle 
16.08 (ML 5,3; MW 5,7). 
La località maggiormente colpita è stata San Giuliano di Puglia (in provincia di 
Campobasso) - un paese situato a circa 5 km dall’epicentro - subito 
completamente evacuato dopo l’evento sismico, reso inaccessibile e protetto 
dalle forze dell’ordine. Entrambi gli eventi principali hanno mostrato meccanismi 
CAPITOLO 2 - IL TERREMOTO DI SAN GIULIANO DI PUGLIA 
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focali con due soluzioni per i piani nodali ( Fig. 2.1.4). La prima con piani in 
direzione N-S e componente trascorrente sinistra, la seconda con piani a 
direzione E-W e componente trascorrente destra. La distribuzione degli 
aftershocks mostra invece un’orientazione in direzione E-W ( Fig. 2.1.5). 
 
 
 
Fig. 2.1.2: Il terremoto del 31 ottobre 2002 in Molise. 
 
Eventi principali 
Data e Ora Magnitudo M
L
Magnitudo M
W
Lat  Lon 
31 Ott. 2002 11:32:00 5.4 5.7 41.76 41.69 
01 Nov. 2002 16:08:00 5.3 5.7 14.94 14.83 
Fig. 2.1.3: Eventi principali del terremoto molisano del 31 ottobre 2002. 
 
 
 
Fig. 2.1.4: Meccanismi focali del terremoto del 31/10/2002 e dell’1/11/2002. 
 
L’evento principale del 31 ottobre è stato avvertito in una vasta area dell’Italia 
centro-meridionale; la distribuzione del risentimento ha suggerito già inizialmente 
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monumentali: il caso della torre di Palazzo Marchesale a San Giuliano di Puglia 
 
l’ipotesi che la sequenza sismica fosse relativamente profonda. I dati 
sismometrici della rete dell’INGV finora elaborati hanno permesso di ricondurre la 
profondità a circa 20 km. La sequenza sismica sarebbe quindi da attribuire ad 
una faglia a direzione E-W, trascorrente destra, situata nell’unità dell’avampaese 
adriatico. 
 
Fig. 2.1.5: Distribuzione degli afterhocks dal 3 al 6 novembre 2002 (fonte sito INGV). 
  
 
SCUOLA ELEMENTARE 
 
 
Fig. 2.1.6: La scuola elementare crollata a San Giuliano di Puglia. 
 
CAPITOLO 2 - IL TERREMOTO DI SAN GIULIANO DI PUGLIA 
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