Considerazioni Conclusive
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La pieve dei SS. Ippolito e Cassiano si trova a S.Casciano di Cascina, una piccola frazione della provincia di Pisa, a poca distanza dagli argini dell’Arno, ad est del capoluogo.
Mentre la chiesa, la cui costruzione risale al XII secolo, presenta ancora le forme e le decorazioni originarie ed appare in ottimo stato di conservazione, la torre campanaria è stata nel tempo più volte distrutta e ricostruita, in forme ed anche in posizioni diverse; quella che attualmente si erge sul lato destro dell’abside fu costruita negli anni ottanta in sostituzione del precedente campanile, distrutto dai tedeschi alla fine della Seconda Guerra Mondiale.
L’attuale campanile si presenta, sia per l’aspetto architettonico che per la struttura ed i materiali, molto dissonante con l’edificio dell’antica pieve, tanto che i paesani hanno promosso l’attuazione di un intervento volto a conferire alla torre un aspetto simile a quello che aveva prima dell’ultima ricostruzione.
L’intervento in progetto consiste nell’apertura di due ulteriori finestre su ciascun lato del campanile e l’apposizione di un rivestimento in marmo sull’attuale tamponamento in lastre di calcestruzzo, fissate alla struttura portante in cemento armato. Le modifiche progettate, per quanto non interessino direttamente la struttura, richiedono una verifica dell’assetto statico, ma soprattutto della risposta dinamica della stessa, che risulteranno alterati a causa della variazione dell’entità e della distribuzione delle masse. Inoltre, in forza dell’attuale normativa sulle costruzioni, è necessario procedere all’adeguamento sismico della struttura, in quanto la zona in cui sorge il campanile è stata classificata come sismica di II categoria, in epoca successiva a quella di edificazione.
Gli aspetti di studio del comportamento strutturale e delle verifiche di stabilità, sia statica che dinamica, del campanile nell’ipotesi di intervento sono stati l’oggetto della presente tesi. Inizialmente si è effettuato un rilievo degli elementi costruttivi e strutturali che compongono la costruzione, con particolare attenzione alle modalità di interazione dei diversi elementi in fase dinamica. Per la caratterizzazione dei materiali, si è fatto ricorso a prove non distruttive, quali prove sclerometriche e prove basate sulla misura della velocità di propagazione degli ultrasuoni, che hanno evidenziato la presenza di calcestruzzo strutturale di buona qualità. Sono state inoltre eseguite misure delle vibrazioni del campanile conseguenti all’oscillazione di una delle campane, finalizzate alla calibrazione del modello matematico con cui è stata successivamente analizzata la struttura.
Successivamente, il campanile nello stato attuale è stato modellato mediante il codice di calcolo agli elementi finiti SAP2000©; nel modello, oltre alle membrature in cemento armato costituenti la struttura portante, sono stati modellati anche gli elementi del rivestimento,
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costituito da pannelli in cemento armato vincolati alle travi di bordo dei solai e separati dai pilastri mediante giunti in gomma, continui sull’intera altezza dell’edificio. I vincoli fra pannelli e struttura sono stati modellati sulla base degli effetti di interazione valutati su un modello più raffinato della situazione reale.
I dati ottenuti dalle prove dinamiche sono stati confrontati con i risultati dell’analisi time - history effettuata sul modello strutturale, soggetto alla forza dinamica orizzontale prodotta dalla campana, opportunamente modellata.
La calibrazione del modello del campanile sulla base dei dati sperimentali ha comportato l’assunzione di un modulo elastico del calcestruzzo coerente con la caratterizzazione del materiale operata mediante le prove non distruttive ed ha confermato l’adeguatezza della modellazione delle masse, delle rigidezze e del contributo degli elementi non strutturali.
Sul modello così costruito si sono riportate poi le modifiche previste dall’intervento di riqualificazione architettonica, definendo così un ulteriore modello, relativo allo stato modificato del campanile.
L’analisi modale, eseguita per entrambe le rappresentazioni della costruzione, ha permesso la descrizione del comportamento dinamico ed ha evidenziato le variazioni delle proprietà dinamiche conseguenti alle modifiche introdotte; l’incremento di massa dato dall’ulteriore rivestimento in pietra, combinato alla diminuzione di rigidezza provocata dalle nuove aperture, ha determinato incrementi dei valori dei periodi propri di oscillazione.
L’analisi sismica della struttura è stata effettuata eseguendo dapprima l’analisi time - history per le azioni dinamiche rappresentate da tre diversi accelerogrammi naturali di intensità crescenti; i conseguenti risultati hanno evidenziato che la struttura si mantiene in campo elastico, senza formazione di cerniere plastiche nei vari elementi strutturali.
Si è dunque passati ad affrontare il problema della valutazione della sicurezza nei confronti delle azioni sismiche di progetto previste dalla normativa emanata con l’Ordinanza 3274, ed aggiornata con l’Ordinanza 3431 pubblicata nel Maggio del 2005.
Tra i metodi previsti per lo svolgimento delle verifiche si è considerata l’analisi dinamica modale associata allo spettro di progetto.
Modellata l’azione sismica in relazione alla pericolosità sismica della zona, le verifiche si sono eseguite sia per lo stato attuale della costruzione che per quello modificato; la verifica della sicurezza in entrambi i casi è risultata soddisfatta.
In definitiva l’intervento proposto, pur modificando l’assetto della costruzione, non richiede interventi né di consolidamento statico, né di adeguamento sismico.
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Infine, onde ricavare una conferma circa l’adeguatezza di un modello lineare idoneo a verificare la sicurezza della struttura nei confronti della combinazione sismica, si è svolta una analisi statica non lineare.
Scopo di quest’ultima analisi è stato quello di determinare le curve di capacità del campanile, dette anche di pushover, corrispondenti alle due combinazioni di carico previste dalla normativa sopra citata.
E’ stato adottato un differente codice di calcolo, del tipo a plasticità diffusa, ritenuto più idoneo e mirato al tipo di indagine proposta.
L’esame delle curve di capacità ha confermato che il campanile assolve in campo elastico alla richiesta di spostamento dovuta al sisma di progetto, senza attingere alle risorse di duttilità pur presenti nella struttura.
