ItalianoAnalisi della sicurezza strutturale
Pier Paolo Diotallevi
Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali DICAM
L’esile piedistallo su cui è collocata la statua del Nettuno, cavo nella parte inferiore, è ancora sufficiente ad assicurarne la statica dei suoi 2400 daN di peso anche in presenza di un sisma? L’intero castello dopo cinquecento anni dalla sua costruzione è ancora in grado di assicurare le sue funzioni strutturali e così la rete di cunicoli sottostanti?
Per rispondere a queste domande la fontana e le sue pertinenze sotterranee sono state analizzate a 360 gradi riguardo alla sicurezza strutturale.
Il primo obiettivo delle indagini è stato rivolto alle strutture della parte interrata al fine di definire la tessitura e gli spessori delle murature verticali e le proprie caratteristiche meccaniche, nonché l’approfondimento rispetto al piano viabile. Lo spessore delle murature è stato indagato con semplici perforazioni delle murature mediante trapano e l’aspetto è stato valutato mediante indagini endoscopiche. Per la valutazione della qualità delle murature sono state prelevate carote con diametro di 10 cm poi sottoposte a prove di laboratorio. Gli spessori medi rilevati sono di una testa di mattone (circa 15 cm) per le volte dei cunicoli e della camera di manovra e di circa due o tre teste di mattone per le pareti. I valori di resistenza registrati durante l’esecuzione delle prove hanno evidenziato una buona capacità resistente della muratura e delle sue componenti, valori che potranno essere assunti come riferimento nelle verifiche di sicurezza degli elementi strutturali che compongono le parti murarie poste a sostengono della statua del Nettuno e dell’intera fontana.
Al fine di stimare e dare indicazioni sulla sicurezza del corpo della fontana sono state predisposte modellazioni, sia manuali, sia tramite un programma agli elementi finiti che opera tramite sistemi bidimensionali, per la determinazione del regime tensionale conseguente alla presenza delle diverse parti che costituiscono la fontana stessa.
Per gli effetti dei pesi propri si è fatto riferimento alla valutazione degli stati tensionali determinati secondo la combinazione di carico rara (ovvero adottando i valori dei carichi corrispondenti anche a quelli utilizzati nel metodo delle tensioni ammissibili). Tale criterio di verifica, seppure non contemplato nelle attuali normative vigenti per le costruzioni di muratura, si ritiene sia più consono al tipo di verifiche che si intendono condurre, ovvero percepire quale sia lo stato generale dell’opera senza naturalmente pretendere che essa possa essere valutata con gli stessi criteri di una nuova costruzione e soprattutto con i criteri delle norme vigenti. Le analisi condotte, dunque, hanno più il carattere di valutazioni di percezione che non di rispondenza alle norme e hanno mostrato stati tensionali assai limitati.
Sugli stessi modelli è stata eseguita, a scopo preliminare ed orientativo, anche l’analisi sismica al fine di cogliere gli elementi essenziali per la valutazione del comportamento della fontana in occasione dell’evento sismico atteso a Bologna. L’indagine è stata condotta con riferimento allo spettro di risposta valutato per una vita nominale di 50 anni e per un terreno di tipo C. L’analisi dinamica della struttura indica un’elevata rigidezza della costruzione, mentre lo stato tensionale massimo in compressione della muratura è di circa 2,5 daN/cm2 e le tensioni di trazione sono pressoché nulle; anche in questo caso si conferma che lo stato tensionale massimo è ampiamente compatibile con le resistenze misurate sui campioni di muratura. Localmente si rileva che i punti maggiormente sollecitati sono quelli allo spiccato del tronco superiore della fontana rispetto al tronco inferiore e alla base. Su tali zone occorrerà porre l’attenzione ed i livelli di sicurezza dovranno essere concordati con i responsabili del monumento.
Altro elemento significativo del complesso inerente la fontana del Nettuno è la camera di manovra ove attualmente sono contenuti i sistemi di distribuzione e controllo dell’acqua e che si trova in precarie situazioni per quel che attiene alla volta, essendo puntellata a garanzia della sicurezza. Dall’analisi emerge che, anche in questo caso, ci troviamo di fronte a stati tensionali modesti per la volta, anche in considerazione di valori elevati del carico sul piano della piazza che possiamo assimilare a quelli stradali. Tuttavia la presenza di una puntellatura di sicurezza, segno di precedenti provvedimenti di precarietà della volta stessa, mostra come necessario un provvedimento per il suo rafforzamento.
Per quanto riguarda il cunicolo, procedendo con le verifiche degli stati di tensione della volta per soli carichi verticali, così come si è proceduto per la camera di manovra, risulta che lo stato tensionale è assai modesto, nell’ordine dei 2 daN/cm2.
Infine una particolare attenzione è stata rivolta all’ancoraggio della statua del Nettuno al supporto murario che costituisce l’ossatura della fontana, che avviene attraverso due tiranti ancorati superiormente alla piastra di base della statua ed inferiormente a due traverse metalliche vincolate alla parte superiore del corpo della fontana stessa. L’attacco della statua, che venne sistemato durante il restauro degli anni Novanta, appare particolarmente delicato per diverse ragioni: lo stato degli ancoraggi metallici in acciaio appare molto degradato ed aggredito dall’ossidazione; la posizione dell’attacco è collocata nel tronco più alto del corpo della fontana, corpo che ha anche le dimensioni minori in pianta e quindi più suscettibile a risentire degli effetti di eventuali eventi sismici; l’attacco della statua è costituito da soli due ancoraggi, e pertanto nei confronti di azioni orizzontali (quali il sisma) l’attacco non presenta lo stesso livello di sicurezza in tutte le direzioni, ovvero per qualunque direzione di provenienza della forza orizzontale. Una verifica accurata dovrà essere svolta e certamente una rivisitazione di questo sistema di attacco della statua al corpo della fontana.
1) Foto delle carote e dei campioni di muratura prelevati nel corridoio sotterraneo, dai quali sono stati predisposti i provini su cui sono state condotte le indagini.
2) Cilindri con strato mediano di malta o di solo mattone ottenuti dalla carota C1.
3) Cilindri di diverso diametro ottenuti per le indagini dalla carota C2.
4) Prova brasiliana sul campione che raggiunge il collasso per fessurazione verticale.
5) Analisi agli elementi finiti sul modello del Castellum: prova dello stato tensionale conseguente ai carichi verticali (in alto) e distribuzione delle tensioni con la combinazione di carico sismico (in basso).