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

La presente tesi di dottorato è stata sviluppata in collaborazione con:
• Dipartimenti di Architettura e Ingegneria dell'Università di Ferrara;
• ENEA di Bologna.

Gli studi contenuti nella presente tesi di dottorato riguardano la progettazione antisismica, con particolare riferimento agli edifici storici e monumentali.
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.

Il problema della salvaguardia degli edifici appartenenti al patrimonio storico artistico non è 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.

Per gli edifici di speciale importanza artistica, le Nuove Norme consentono di raggiungere livelli di protezione sismica inferiori, ma compatibili con le esigenze di tutela e di 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.

Lo studio è completato da appendici contenenti: 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.