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2 La Certosa di Pisa presso Calci 3

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Academic year: 2021

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(1)

Indice

1 Introduzione 1

2 La Certosa di Pisa presso Calci 3

2.1 L’ordine certosino . . . . 3

2.1.1 Lo stile di vita certosino . . . . 3

2.1.2 La struttura delle Certose . . . . 4

2.2 Descrizione della Certosa di Pisa a Calci . . . . 6

2.3 Storia evolutiva della Certosa di Pisa . . . 21

3 Analisi dello stato di fatto: il rilievo geometrico e strutturale 35 3.1 Il rilievo geometrico . . . 35

3.2 Il rilievo strutturale . . . 39

3.2.1 Strutture verticali . . . 40

3.2.2 Strutture orizzontali . . . 52

3.3 Caratterizzazione meccanica dei materiali . . . 66

3.3.1 Elementi in muratura . . . 66

3.3.2 Elementi lignei . . . 69

3.3.3 Elementi in acciaio . . . 69

4 Analisi dello stato di fatto: Rilievo del degrado e del quadro fessura- tivo 71 4.1 Rilievo del degrado . . . 71

4.1.1 Degrado degli ambienti esterni . . . 72

4.1.2 Degrado degli ambienti interni . . . 83

4.2 Quadro fessurativo . . . 88

4.2.1 Lesioni e possibili cause . . . 88

4.2.2 Rilievo del quadro fessurativo della Certosa di Pisa . . . 93

5 Modellazione della Struttura 100 5.1 Quadro normativo e scelte inerenti la struttura in esame . . . 100

5.2 Schematizzazione della struttura . . . 103

5.2.1 Schematizzazione delle volte tramite piastre equivalenti . . . 106

5.3 Analisi dei Carichi . . . 112

5.3.1 Pesi propri degli elementi strutturali (G

1

) . . . 112

5.3.2 Carichi permanenti non strutturali (G

2

) . . . 112

5.3.3 Carichi variabili (Q) . . . 117

5.3.4 Azione del vento (Q

V

) . . . 118

5.3.5 Azione sismica (E) . . . 121

5.3.6 Combinazione delle azioni . . . 126

i

(2)

INDICE ii

6 Analisi Strutturale 128

6.1 Analisi dinamica modale . . . 128

6.2 Applicazione dell’analisi dinamica modale al caso studio. . . 129

7 Valutazione della sicurezza 132 7.1 Verifiche geometriche preliminari . . . 132

7.2 Verifiche agli stati limite ultimi . . . 135

7.2.1 Verifica a pressoflessione nel piano della parete . . . 136

7.2.2 Verifica a pressoflessione fuori piano della parete . . . 138

7.2.3 Verifica a taglio per azioni nel piano della parete . . . 142

7.3 Verifiche agli stati limite di esercizio . . . 145

7.4 Risultati delle verifiche . . . 146

7.5 Verifiche dei solai piani . . . 152

7.6 Risultati delle verifiche dei solai piani . . . 156

8 Meccanismi Locali 159 8.1 Analisi cinematica lineare . . . 159

8.2 Meccanismi locali di collasso del caso studio . . . 161

9 Classificazione della vulnerabilità degli edifici. Metodo delle perdite medie annuali attese 165 9.1 Riduzione del rischio sismico . . . 165

9.2 Classificazione della vulnerabilità e del rischio tramite il metodo delle perdite medie annuali attese (EAL) . . . 166

9.3 Metodo EAL applicato al caso studio . . . 170

10 Conclusioni 176

(3)

Elenco delle figure

2.1 Bacheca con cui venivano assegnati i compiti ai monaci . . . . 4

2.2 Balaustra della chiesa, posta a divisione della zona dei padri da quella dei conversi . . . . 5

2.3 Vista aerea della Certosa di Pisa . . . . 6

2.4 Planimetria della Certosa di Pisa . . . . 7

2.5 Vestibolo di accesso . . . . 8

2.6 Vista del fronte del nucleo del cenobio . . . . 9

2.7 Composizione scultorea del timpano della chiesa . . . . 9

2.8 Muro di separazione dall’orto decorato con grotteschi . . . 10

2.9 Scene in bassorilievo di monaci . . . 10

2.10 Altare della chiesa . . . 11

2.11 Navata della chiesa . . . 11

2.12 Cappella di San Ranieri . . . 12

2.13 Cappella del Crocifisso . . . 12

2.14 Cappella del Rosario . . . 12

2.15 Cappella delle Reliquie . . . 12

2.16 Cisterna marmorea . . . 13

2.17 Chiostro del Capitolo . . . 13

2.18 Chiostro del Capitolo . . . 13

2.19 Cappella del Capitolo . . . 14

2.20 Refettorio . . . 15

2.21 Scala con apertura ovoidale . . . 16

2.22 Foresteria Granducale . . . 16

2.23 Chiostro delle Foresterie . . . 17

2.24 Chiostro delle Foresterie . . . 17

2.25 Porticato del Chiostro dei Padri . . . 18

2.26 Fontana . . . 18

2.27 Porta di una cella . . . 18

2.28 Orto delle celle . . . 19

2.29 Loggiato delle celle . . . 19

2.30 Interno di una cella . . . 20

2.31 Interno di una cella . . . 20

2.32 Ipotesi della configurazione planimetrica a fine del XIV secolo . . . 22

2.33 Ipotesi della configurazione planimetrica a fine del XVI secolo . . . 24

2.34 Veduta della Certosa, D. Stefano Cassiani (1650 c. dipinto su tavola, Grenoble, Grande Chartreuse) . . . 27

2.35 Pianta della Certosa, 1688 c. (ASPi, Corporazioni religiose soppresse, 209) . . . 27

2.36 Ipotesi della configurazione planimetrica a fine del XVII secolo . . . 28

iii

(4)

ELENCO DELLE FIGURE iv

2.37 Ipotesi della configurazione planimetrica a fine del XVIII secolo . . . . 32

3.1 Identificazione dell’ambito di studio . . . 36

3.2 pianta piano terra . . . 37

3.3 pianta piano primo . . . 37

3.4 pianta piano secondo . . . 38

3.5 prospetto occidentale . . . 38

3.6 sezione longitudinale . . . 38

3.7 sezione trasversale . . . 39

3.8 tessiture murarie del piano terra . . . 40

3.9 tessiture murarie del primo piano . . . 40

3.10 tessiture murarie del secondo piano . . . 41

3.11 Particolare 1: Muratura ambienti seminterrati . . . 41

3.12 Particolare 2: Spaccato della muratura . . . 42

3.13 Particolare 3: Saggio sul muro della chiesa . . . 42

3.14 Particolare 4: Muratura della Sagrestia . . . 42

3.15 Particolare 5:muratura in corrispondenza della scala . . . 43

3.16 Particolare 6: muratura nel locale magazzino . . . 43

3.17 Particolare 7: Muratura campanile . . . 44

3.18 Particolare 8:Muratura in corrispondenza della fondazione del campanile 44 3.19 locale cantine . . . 45

3.20 Pilastri delle cantine . . . 45

3.21 Volte delle cantine . . . 46

3.22 Volta delle Cantine . . . 46

3.23 Particolare 9:Pozzo e Cisterna . . . 46

3.24 Disposizione planimetrica delle colonne . . . 47

3.25 Chiostro del Capitolo . . . 47

3.26 Colonna del Chiostro del Capitolo . . . 48

3.27 Colonne binate delle scale - primo piano . . . 48

3.28 Particolare della Pala d’Altare, Franceschini, 1681 . . . 48

3.29 Particolare della tela del Cassiani, 1650 ca. . . 48

3.30 Ipotesi di localizzazione dell’antico campanile . . . 49

3.31 Struttura portante dell’antico campanile visibile dal Chiostro del Capitolo 49 3.32 Struttura portante dell’antico campanile - piano secondo . . . 50

3.33 Finestra dell’antico campanile . . . 50

3.34 Campanile attuale . . . 50

3.35 Fondazione del campanile . . . 51

3.36 Vista dell’interno del campanile . . . 51

3.37 Vano scala di accesso al campanile . . . 51

3.38 Cella campanaria . . . 51

3.39 volte e solai del piano terra . . . 52

3.40 volte e solai del primo piano . . . 52

3.41 volte e solai del secondo piano . . . 53

3.42 Solaio del primo piano . . . 53

3.43 Solaio del secondo piano . . . 54

3.44 Particolare della stratigrafia del solaio della cella campanaria . . . 54

3.45 Putrelle per limitare la deformazione dei travicelli . . . 54

3.46 Schema tipo di costruzione delle volte in laterizio . . . 55

3.47 Struttura della volta con mattoni disposti a coltello . . . 55

(5)

ELENCO DELLE FIGURE v

3.48 Volta a botte a copertura dei magazzini al piano terra . . . 56

3.49 Volta a botte a copertura dei corridioi al primo piano . . . 56

3.50 Volta a botte a copertura dei corridioi al secondo piano . . . 56

3.51 Volta a crociera del piano terra, locale sottostante la chiesa . . . 57

3.52 Volta a crociera del piano terra, locale sottostante il Chiostro del Capitolo 57 3.53 Volte a crociera del porticato del Chiostro del Capitolo . . . 58

3.54 Volta a crociera della Cappella di San Ranieri . . . 58

3.55 Volta a crociera della Cappella del Crocifisso . . . 58

3.56 Volte della navata centrale della chiesa . . . 59

3.57 Volta a padiglione della Cappella di San Giuseppe . . . 60

3.58 Volta con lunette del Refettorio . . . 60

3.59 Volta con lunette della Sacrestia . . . 60

3.60 Volta a padiglione con lunette . . . 61

3.61 Volta a schifo della Cappella di San Bruno . . . 61

3.62 Cupola su pennacchi della Chiesa . . . 62

3.63 Cupola su tamburo e pennacchi della Cappella del Capitolo . . . 62

3.64 Fcoperture rilevate . . . 63

3.65 Foto storica del rifacimento delle coperture . . . 63

3.66 Copertura del vano scala a lato del campanile . . . 64

3.67 Copertura della Sacrestia . . . 64

3.68 Copertura della Cella S . . . 64

3.69 Copertura della Cappella di San Giuseppe e del Rosario . . . 65

3.70 Copertura parzialmente sostituita dei magazzini al secondo piano . . . 65

3.71 Copertura parzialmente sostituita dei magazzini al secondo piano . . . 66

3.72 Tabella C8A.2.1, Circolare n°617 del 2009 . . . 67

3.73 Caratterestiche meccaniche muratura tipo 1 . . . 68

3.74 Caratterestiche meccaniche muratura tipo 2 . . . 68

3.75 Caratterestiche meccaniche muratura tipo 3 . . . 69

3.76 Caratterestiche meccaniche del materiale legno . . . 69

3.77 Caratterestiche meccaniche dell’ acciaio . . . 70

4.1 Legenda delle alterazioni secondo norma UNI 11182:2006 . . . 72

4.2 Localizzazione dei prospetti soggetti a degrado . . . 72

4.3 Chiostro settentrionale . . . 73

4.4 Chiostro settentrionale, patina biologica . . . 73

4.5 Chiostro settentrionale, patina biologica . . . 73

4.6 Chiostro settentrionale, infiltrazioni in corrispondenza della chiesa . . . 74

4.7 Foto storica delle ristrutturazioni del XX secolo . . . 74

4.8 Stato attuale del fronte del monastero . . . 75

4.9 Fronte del monastero ala sinistra, distacco di intonaco in sommità . . . 75

4.10 Prospetto settentrionale . . . 75

4.11 Prospetto settentrionale . . . 76

4.12 Prospetto orientale . . . 76

4.13 Particolare della campana a vela del fronte orientale con presenza di vegetazione sul muro . . . 77

4.14 Chiostro dei padri, distacco di intonaco . . . 77

4.15 Chiostro del Capitolo . . . 78

4.16 Chiostro del Capitolo . . . 78

4.17 Chiostro del Capitolo . . . 78

(6)

ELENCO DELLE FIGURE vi

4.18 Chiostro del Capitolo . . . 78

4.19 Tavola delle alterazioni lapidee del prospetto est del Chiostro del Capitolo 79 4.20 Tavola delle alterazioni lapidee del prospetto sud del Chiostro del Capitolo 80 4.21 Localizzazione della corte . . . 81

4.22 Presenza di vegetazione infestante . . . 81

4.23 Presenza di vegetazione infestante . . . 82

4.24 Stato al 2014 della copertura della chiesa . . . 82

4.25 Stato al 2015 della copertura della chiesa . . . 82

4.26 Particolare 1:Cappella del Rosario, macchie di umidità sulle volte . . . 83

4.27 Identificazione degli ambienti maggiormente colpiti dal degrado . . . . 84

4.28 Particolare 2: Cappella del Capitolo, macchie di umidità sulle volte . . 85

4.29 Particolare 3: Corridoi del secondo piano, macchie di umidità sulle volte 85 4.30 Particolare 4: Corridoi del secondo piano, distacco di intonaco . . . 85

4.31 Particolare 5: Colatura sotto le finestre . . . 85

4.32 Particolare 6: Efflorescenze sul laterizio . . . 86

4.33 Particolare 7: Infiltrazioni d’acqua dal solaio, con degrado dei travetti lignei . . . 86

4.34 Particolare 8: Infiltrazioni d’acqua in corrispondenza delle celle del se- condo piano . . . 86

4.35 Particolare 9: Infiltrazioni d’acqua con degrado di trave e travetti. . . . 87

4.36 Particolare 10: degrado degli affreschi della chiesa causati da un incendio 87 4.37 Particolare 10: degrado degli affreschi della chiesa causati da un incendio 87 4.38 Lesioni provocate da tensioni di trazione nate per effetto di cedimenti differenziali delle fondazioni . . . 89

4.39 Lesioni provocate da tensioni di trazione nate per effetto di cedimenti traslativi orizzontali delle fondazioni . . . 89

4.40 Lesioni provocate da tensioni di trazione nate per effetto di cedimenti rotazionali delle fondazioni . . . 89

4.41 Schiacciamento per carichi concentrati su un setto murario . . . 90

4.42 Dissesti per pressoflessione nei setti murari . . . 91

4.43 Dissesto prodotto dalla spinta di archi e volte . . . 91

4.44 Fessurazione in seguito alla depressione delle volte . . . 92

4.45 Biffe in vetro lungo lo scala principale della Certosa di Pisa . . . 93

4.46 Sostituzione delle biffe in vetro con piastrine per misurazioni strumentali 93 4.47 Fessure rilevate al primo piano della struttura . . . 94

4.48 Fessure rilevate al secondo piano della struttura . . . 94

4.49 Lesione P1.13.m1: Chiesa, zona dei conversi lato settentrionale . . . 95

4.50 Lesione P1.02.m1: Cappella del Rosario . . . 96

4.51 Lesione P1.18.m2: Cappella del Capitolo, muro a comune con il refettorio 96 4.52 Lesione P1.26.m3 e lesione P1.26.s6: Refettorio . . . 96

4.53 Lesione P1.29.m2, P1.29.m3, P1.29.s1: Lesioni in corrispondenza della scala principale . . . 97

4.54 Lesione P2.04.m1: Fessurazione data da carichi concentrati . . . 97

4.55 Lesione P1.01.m1: Cappella di San Giuseppe, lesione ad arco . . . 97

4.56 Lesione P2.03.m1 , P2.03.s1: Pianerottolo delle scale di servizio sorretto da una mensola . . . 98

4.57 Lesione P1.27.m1: Corridoio del primo piano . . . 98

4.58 Lesione P1.27.s1: Volta del corridoio del primo piano . . . 99

4.59 Lesione P2.15.m2: Lesione riempita con malta . . . 99

(7)

ELENCO DELLE FIGURE vii

4.60 Lesione P2.01.m1: Lesione per flessione dell’architrave della finestra . . 99

5.1 Tabella C.8.A.1.1, Circolare n°617 del 2009 . . . 101

5.2 Modello FEM della struttura in esame . . . 103

5.3 Schematizzazione delle pareti del piano terra, con differenziazione a seconda dello spessore . . . 104

5.4 Schematizzazione di volte (elementi shell) e solai piani (elementi frame) 105 5.5 Schema della disposizione delle molle alla base . . . 106

5.6 coefficienti “a” per varie tipologie di volte . . . 108

5.7 coefficienti “b” per varie tipologie di volte . . . 108

5.8 Identificazione dei solai . . . 109

5.9 Calcolo dei moduli elastici equivalenti delle volte a crociera, a padiglione e cupole . . . 110

5.10 Calcolo dei moduli elastici equivalenti delle volte a botte . . . 111

5.11 Solaio ligneo . . . 113

5.12 Pesi di pacchetti di completamento per solaio piani . . . 113

5.13 Solaio di copertura . . . 114

5.14 Peso del pacchetto di completamento dei solai di copertura . . . 114

5.15 Schema tipo di volte in laterizio . . . 115

5.16 Pesi dei pacchetti di completamento parziali delle volte . . . 115

5.17 Calcolo dei pesi permanenti portati dalle volte . . . 116

5.18 Peso del pacchetto di completamento della scala . . . 117

5.19 Peso del pacchetto di completamento della scala . . . 117

5.20 Carichi variabili secondo NTC 08 . . . 118

5.21 Valori del coefficiente di forma . . . 119

5.22 Pressione del vento caso A . . . 120

5.23 Pressione del vento caso B . . . 120

5.24 Probabilità di superamento associata ad ogni stato limite . . . 121

5.25 Periodi di ritorno dell’azione sismica associati agli stati limite . . . 121

5.26 Parametri spettrali dell’azione sismica del sito di costruzione . . . 122

5.27 Parametri concorrenti alla definizione di SLO . . . 124

5.28 Spettro di risposta delle definizioni orizzontali e verticali per SLO . . . 124

5.29 Parametri concorrenti alla definizione di SLD . . . 125

5.30 Spettro di risposta delle definizioni orizzontali e verticali per SLD . . . 125

5.31 Parametri concorrenti alla definizione di SLV . . . 126

5.32 Spettro di risposta delle definizioni orizzontali e verticali per SLD . . . 126

6.1 Modi di vibrare significativi . . . 130

6.2 Forma modale n°1 (flessionale X) . . . 130

6.3 Forma modale n°2 (flessionale Y) . . . 131

6.4 Forma modale n°4 (torsionale) . . . 131

7.1 Etichetta identificativa dei maschi murari, primo piano . . . 133

7.2 Identificazione in pianta dell’allineamento 5 . . . 134

7.3 Controlli di tipo geometrico su allineamento 5 . . . 134

7.4 Meccanismi di rottura per pressoflessione . . . 136

7.5 Verifica a pressoflessione nel piano . . . 137

7.6 Verifica a pressoflessione fuori piano . . . 141

7.7 Meccanismi di rottura per taglio . . . 142

7.8 Verifica a taglio . . . 144

(8)

ELENCO DELLE FIGURE viii

7.9 Punti su cui è stata condotta la verifica a spostamento . . . 145

7.10 Verifica a spostamento interpiano caso SLD sisma x . . . 146

7.11 Verifica a SLU, piano primo . . . 149

7.12 Verifica a SLV per sisma proveniente da direzione x, piano primo . . . . 150

7.13 Verifica a SLV per sisma proveniente da direzione y, piano primo . . . . 151

7.14 Identificazione dei solai piani nella struttura . . . 152

7.15 Schematizzazione delle strutture solai . . . 153

7.16 Verifica del solaio piano n° 1 . . . 157

7.17 Verifica del solaio piano n° 1 . . . 158

8.1 Identificazione dei meccanismi di collasso locale . . . 161

8.2 Meccanismo di ribaltamento composto . . . 162

8.3 Identificazione del meccanismo della Chiesa . . . 163

8.4 Schematizzazione del cinematismo della Chiesa . . . 163

8.5 Identificazione del meccanismo della Cappella del Rosario . . . 164

8.6 Schematizzazione del cinematismo della Cappella del Rosario . . . 164

9.1 Curva di pericolosità . . . 167

9.2 Curva di vulnerabilità . . . 168

9.3 Curva del rischio . . . 168

9.4 Curva di riferimento . . . 171

9.5 Curva di riferimento e punti relativi alla costruzione in esame . . . 172

9.6 Curva della costruzione in esame . . . 173

9.7 Curva della costruzione in esame, condizione migliorata n°1 . . . 174

9.8 Curva della costruzione in esame, condizione migliorata n°2 . . . 175

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