6. Proposta di recupero strutturale

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6.

Proposta di recupero strutturale

Il progetto di recupero architettonico e funzionale di uno dei corpi di fabbrica superstiti del complesso industriale Ex-Pirelli di Livorno, esposto in questa tesi, non può prescindere da un intervento di tipo strutturale per portare l’edificio a un livello di sicurezza statica e sismica ritenuto idoneo dalla normativa vigente.

La normativa (§ 8, NTC) impone la valutazione della sicurezza sulle costruzioni esistenti in caso risulti evidente -come nel nostro caso- una riduzione della capacità resistente e/o deformativa della struttura, sia essa dovuta ad azioni ambientali che allo stato di degrado e decadimento dell’edificio in esame, e individua tre tipologie di interventi:

interventi di adeguamento, atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalla normativa (i medesimi previsti per gli edifici di nuova costruzione);

interventi di miglioramento, che aumentino la sicurezza strutturale esistente senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti per i nuovi edifici;

interventi locali o riparazioni di elementi isolati, che comportino comunque un miglioramento del livello di sicurezza esistente.

Qualora si preveda di sopraelevare o ampliare -mediante opere strutturalmente collegate all’edificio in esame- un fabbricato, ovvero si decida di variarne la classe e/o la destinazione d’uso, così da aumentarne i carichi globali in fondazione oltre il 10%, le NTC impongono che si proceda con un intervento di adeguamento. Nel progetto di ristrutturazione funzionale-architettonica proposto per l’edificio esaminato in questa sede sono previste opere che non vanno a incrementare in maniera significativa i carichi né alterano la struttura esistente: per i manufatti scatolari inseriti all’interno del fabbricato si è scelta la tecnologia X-LAM, che utilizza pannelli multistrato in legno su fondazioni continue a travi rovesce, da realizzare in modo tale da non alterare quelle esistenti; il cambio di destinazione d’uso, inoltre, non comporta un affollamento dell’edificio tale da far

82 ricadere lo stesso nelle condizioni che necessitano un adeguamento38. Si ipotizza, pertanto, che sia sufficiente prevedere una serie di interventi volti a migliorare il livello della sicurezza strutturale e statica, principalmente in relazione alla risposta dell’edificio a un'eventuale azione sismica; vedremo più avanti che si tratterà comunque -dato lo stato di profondo degrado dell’edificio e i palesi difetti di concezione strutturale dello stesso- di un progetto di recupero piuttosto invasivo.

Dopo aver individuato le criticità della struttura, a partire da uno studio degli elementi portanti della stessa, si è indicata una serie di interventi atti a costituire una sorta di proposta di progetto strutturale a carattere qualitativo e preliminare, quindi orfano di un’analisi numerica.

6.1.

Rilievo strutturale

Un’analisi strutturale qualitativa è stata eseguita sulla base dei disegni del rilievo geometrico facente parte della documentazione fornita dal Comune di Livorno in occasione del concorso bandito nel 2008 (cfr Appendice) e controllando in loco, dove possibile, le dimensioni principali delle strutture, le altezze e gli spessori con gli strumenti canonici del rilievo architettonico: metro rigido pieghevole, rotella metrica e distanziometro laser. Ai fini dell’analisi dell’edificio si è ipotizzato che lo stesso fosse strutturalmente indipendente dai due corpi di fabbrica -affacciati anch’essi su via della Meridiana- a sviluppo verticale (due e tre piani): essi risultano a prima vista connessi dalle capriate di copertura del viale di accesso ma, essendo gli edifici originari del primo ventennio del XX secolo, è più che ragionevole ritenere che non esista alcuna struttura di fondazione di collegamento. Relativamente alle fondazioni, non avendo a disposizione piante strutturali né alcun risultato di eventuali sondaggi diretti sulle strutture, si è formulata un'ipotesi basata sulle scelte costruttive e le tecniche di esecuzione del momento relativamente al territorio di Livorno: con tutta probabilità si tratta di fondazioni dirette continue, consistenti in sottomuri di larghezza di poco superiore a quella dei muri di spiccato39, in corrispondenza delle murature perimetrali e di fondazioni a plinti isolati per i pilastri interni. Tenendo conto dell’epoca di

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Si ricorda, inoltre, che il manufatto originario ospitava un impianto industriale, pertanto il piano di calpestio deve essere stato progettato per poter sopportare carichi di una certa entità

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83 realizzazione dell’edificio è piuttosto difficile che siano presenti cordoli di collegamento tra i plinti.

Il fabbricato si sviluppa in elevato in un unico volume e non presenta orizzontamenti in nessuna delle nove campate che ne scandiscono lo spazio. La copertura del tipo ‘a capanna’, ripetuta sui nove moduli, è sostenuta da una struttura metallica a capriate su pilastri calastrellati in acciaio e, nell’ultima campata a sud, in cemento armato.

Vista di insieme dell'interno del fabbricato

Le pareti laterali, in muratura mista in laterizio spezzato e pietrame di pezzatura disomogenea, hanno spessore notevole, variabile da 50 a 60 cm a seconda della zona, e rappresentano l’elemento portante della copertura a falde inclinate in corrispondenza dei prospetti est e ovest; gli arcarecci a sostegno della copertura esistente, portati dalle capriate nella parte centrale dell’edificio, hanno come ultimo appoggio esterno la muratura. Nel prospetto rivolto a ovest, verso il parco, la muratura si interrompe in corrispondenza della quarta e della quinta campata da nord; in questo tratto perimetrale la copertura è sorretta da due capriate sostenute al centro da un pilastro in acciaio, della stessa fattura di quelli interni al fabbricato, e appoggiate agli estremi sulla muratura. Dall’aspetto delle capriate e della struttura nel suo insieme, non sembra che si tratti di una modifica successiva all'epoca di costruzione del manufatto, come invece risulta evidente per il setto perimetrale rivolto a sud. Questo prospetto risulta, infatti, completamente mancante del tamponamento la cui demolizione è stata effettuata tout-court senza alcun intervento successivo di ricucitura; in sostituzione della muratura sono

84 stati inseriti, quali elementi verticali di sostegno delle capriate, dei pilastri in cemento armato. Si tratta di pilastri “a capitello” dotati di mensole orientate secondo la direzione delle capriate che ritroviamo, probabilmente in sostituzione degli originali in acciaio, anche tra l’ultima e la penultima campata.

Un pilastro in cemento armato

Le capriate del primo modulo sul prospetto rivolto a nord, invece, hanno come appoggio esterno la muratura originale, sempre dello spessore di 50÷60 cm. Durante il sopralluogo l’apparecchiatura muraria è risultata essere diversa nella parete occidentale rispetto a quella orientale. Nella prima la muratura, mista a più strati, risulta essere costituita da due paramenti aderenti; l’analisi visiva in corrispondenza dell’interruzione presente nell’intersezione tra parete orientale e prospetto meridionale (nel quale la muratura risulta mancante) non mette in luce la presenza di diatoni e i due strati, realizzati con laterizi misti a pietra non squadrata di dimensione variabile, sembrerebbero quindi debolmente connessi. Nella seconda, che costituisce la parete longitudinale rivolta verso il parco, vi sono tre strati per la presenza di discendenti interni alla muratura (che sul lato opposto sono invece esterni): i due interni, della stessa fattura di quelli costituenti la muratura già descritta, e un paramento esterno in laterizio con mattoni in foglio (di costa) a semplice ricoprimento dei discendenti.

85 La muratura della parete rivolta verso il parco

La muratura presenta delle aperture di luce notevole: in corrispondenza di ogni campata si aprono due archi di luce 360 cm e altezza 400 cm, tamponati fino all’altezza di 120 cm sul prospetto trasversale e su quello longitudinale rivolto verso via della Meridiana; il tamponamento delle arcate, come si vede dalla foto, è realizzato in muratura di soli laterizi. L’area portante della muratura risulta essere quindi ridotta alle sezioni piene che hanno una dimensione variabile intorno ai 150 cm.

Il tamponamento in laterizio

Gli elementi verticali a sostegno delle capriate, come già anticipato, sono stati realizzati con pilastri in acciaio e in cemento armato, questi ultimi presenti solo nell’ultima campata a sud del fabbricato. I pilastri in acciaio, calastrellati, la cui sezione 20x25 cm è ottenuta dall’accoppiamento di due profili a ‘U’, sono orientati nella loro dimensione maggiore secondo la direzione longitudinale -quella delle capriate- dell’edificio. I pilastri ‘a capitello’ in cemento armato, la cui conformazione in sommità segue la geometria delle piastre che costituiscono i nodi capriata-pilastro in acciaio,

86 misurano 30x30 cm. I pilastri scandiscono lo spazio dell’intero volume le cui nove campate, di larghezza pari a 10 m, sono a loro volta suddivise in quattro maglie rettangolari di 5x10 m, ciascuna da tre capriate40; queste sono del tipo all’inglese a diagonali compresse e realizzate con profili ad ‘L’ accoppiati. Risulta evidente, a un primo sopralluogo, come siano completamente assenti elementi di controventatura a livello della copertura, così come mancano i collegamenti trasversali a livello dell’appoggio sui pilastri delle capriate.

6.2.

Idee progettuali per il consolidamento della struttura

6.2.1. Le murature

Il problema relativo alle murature in esame è complesso perché non coinvolge solo il degrado delle stesse ma anche una tecnologia costruttiva mediocre e materiali impiegati di natura piuttosto scadente. Come evidente dallo stato di fatto, in alcuni punti risulta necessario ripristinare la muratura completamente; nella fattispecie, è da realizzare tutto il setto perimetrale del prospetto esposto a sud che -eliminando i tre pilastri presenti al momento- andrebbe anche a costituire elemento di sostegno agli estremi delle tre capriate dell’ultima campata; in questo modo, ricostruendo la cella muraria, si ripristinerebbe la simmetria con l’estremo opposto. Si ritiene, tuttavia, che il ripristino di questo setto non giovi in maniera sostanziale alla struttura perché non sufficiente a garantire un comportamento globale delle murature. La geometria dell’edificio, infatti, non permette di ipotizzare un comportamento di tipo ‘scatolare’: questo principio, che ha garantito una certa stabilità agli edifici del passato anche quando sottoposti ad azione sismica, può essere applicato quando tutti i muri, adeguatamente ammorsati tra loro, hanno funzione portante e di controventamento e risulta più efficace se i solai hanno rigidezza e resistenza adeguate a trasferire le azioni ai setti (ad esempio attraverso cordoli in cemento armato). In tali condizioni la vulnerabilità dell'edificio a meccanismi locali è decisamente alta. La normativa, per scongiurare questo tipo di meccanismi (ribaltamento di intere pareti, collasso parziale

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eccezion fatta per le due campate centrali aperte verso il parco che hanno necessariamente una capriata in più sul lato perimetrale rivolto a ovest

87 delle murature d'angolo ecc.), impone per gli edifici esistenti, oltre all'analisi globale, l'analisi dei meccanismi locali41.

Il caso oggetto di tesi presenta dei setti murari ben lontani dai requisiti geometrici richiesti dalla normativa per poter essere classificato quale 'Edificio semplice': i pannelli murari continui da fondazione a sommità hanno un'altezza libera di inflessione non indifferente (al colmo supera i 7 metri) che non può essere ridotta mediante il fattore laterale di vincolo ρ (§ 4.5.6.2, NTC) per l'assenza, come detto più volte, di muri di irrigidimento adeguati. La proposta di progetto di recupero prevede la realizzazione, per tutte le murature, del placcaggio. Il consolidamento con intonaco armato (§ C8.A.2, CE 2009) deve essere realizzato su entrambi i paramenti e l'armatura, costituita da reti elettrosaldate collegate tra loro da 'ganci' in barre d'acciaio inghisate in fori passanti attraverso la muratura.

Il placcaggio della muratura

(da Ing. M.L. Beconcini - Lezioni di Recupero e Conservazione degli edifici) In assenza di cordolo in sommità (non presente né previsto, in quanto troppo pesante e comunque di poca utilità viste le condizioni e la geometria del manufatto) il meccanismo locale atteso in caso di azione sismica fuori piano è quella del ribaltamento, effetto conseguente al momento generato dall'applicazione di una forza orizzontale avente come braccio l'altezza libera di inflessione. Le pareti in cemento armato affiancate alla muratura devono essere in grado di controbilanciare questo momento e sarà tanto più facile quanto maggiore sarà il braccio tra le due: viste le caratteristiche delle murature in esame è ipotizzabile che lo spessore dei pannelli di placcaggio debba essere di una certa importanza. Negli interventi di questo tipo viene

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"Per la valutazione degli edifici esistenti, oltre all’analisi sismica globale, da effettuarsi con i metodi previsti dalle norme di progetto per le nuove costruzioni (con le integrazioni specificate nel

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generalmente applicato intonaco cementizio antiritiro di 3÷5 cm ma nel caso in esame è probabile che tale spessore non sia sufficiente: si è previsto quindi, ipotesi da confermare eventualmente dopo opportuna verifica, un placcaggio di 8 cm.

Individuazione in pianta degli interventi proposti per le murature

Questa soluzione non può prescindere da un'azione diretta anche sulle fondazioni: i setti in cemento armato a placcaggio della muratura dovranno avere dei propri cordoli di fondazione in aderenza a quelle esistenti, collegati a mezzo di barre attraverso le fondazioni della muratura. Interventi direttamente rivolti al consolidamento delle fondazioni non sono necessari in quanto non sono evidenti fenomeni di dissesto del terreno; sarà opportuno però verificare, tramite saggi, la geometria della fondazione esistente (al momento non nota) e lo stato della muratura della stessa per poter escludere un consolidamento dedicato. Quanto detto vale sia per le fondazioni delle murature perimetrali che per le fondazioni a plinto dei pilastri interni al fabbricato. Si ritiene opportuno aprire una parentesi relativamente ai plinti dei pilastri che insistono sul terreno interno al manufatto. Andando a ipotizzare la realizzazione di nuove strutture all'interno dell'edificio esistente, seppure indipendenti dallo scheletro portante dello stesso, si deve necessariamente pensare anche a un'indipendenza a livello di fondazione; si è pertanto fatto attenzione che le strutture di fondazione a trave rovescia dei nuovi volumi fossero sufficientemente distanti dalle esistenti fondazioni a plinto: non conoscendo la geometria del bulbo di pressione sottostante i plinti dei pilastri si è scelto di mantenersi a una distanza di 40 cm dagli stessi ritenendo tale accorgimento sufficiente a evitare fenomeni di interferenza42.

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tale asserzione è plausibile in quanto le linee isostatiche di pressione nel terreno sottostante una fondazione quadrata, basandosi sull’equazione di Boussinesq, vedono una riduzione dell’incremento di pressione al 5% già a una profondità dal plinto pari alla larghezza dello stesso; assumendo che i plinti possano misurare 35x35 cmq, poco più del lato maggiore del pilastro che misura 25 cm, considerare quale distanza 40 cm sembra essere sufficientemente cautelativo

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6.2.2. Le capriate

Come richiesto dal bando di concorso cui abbiamo fatto riferimento più volte, si è voluto mantenere le strutture che caratterizzano tipologicamente la struttura in esame: parliamo dei pilastri in acciaio e delle capriate. La salvaguardia di questi elementi, così come previsto nel progetto presentato, potrà essere effettivamente possibile solo dopo avere effettuato delle verifiche opportune non condotte in questa sede. Non si può trascurare d'altra parte la particolare condizione della struttura a sostegno della copertura: come evidenziato nel rilievo strutturale non esistono collegamenti trasversali di alcun genere quale controventamento. Per questo motivo si propone di valutare l'introduzione di travi di collegamento tra i pilastri ortogonali ai piani delle capriate alla quota del piano di imposta delle stesse nonché un sistema di controventi da inserire a livello della copertura.

Schema tridimensionale degli interventi proposti per le capriate

Per quanto riguarda il manto di copertura è risultato evidente che debba essere sostituito completamente. Con lo scopo di contenere i pesi propri della copertura ma garantire comunque un buon livello di isolamento termico si è previsto di impiegare una soluzione diversa dall'originale (soletta latero-cementizia e manto in tegole marsigliesi): come elemento portante si è scelto una lamiera grecata da fissare sugli arcarecci (anche questi da sostituire con nuovi profili HEA120) a supporto di un pacchetto composto da uno strato coibente in lana di roccia di 80 mm, camera di ventilazione di 50 mm, tavolato in OSB portante il manto di copertura in lastre di rame giuntate.