Nell’ambito del progetto Recupero e rifunzionalizzazione del Palazzo Giusiana e dei Giardini Giusiana a Ivrea, si propone un focus sull’adeguamento strutturale e la realizzazione della nuova copertura di Palazzo Giusiana.
Il team di IQT si è focalizzato sul progetto strutturale di consolidamento di Palazzo Giusiana e sulla realizzazione di una nuova copertura, dovendo l’edificio rispondere a tutti i requisiti in termini di sicurezza e agibilità, per ospitare attività aperte al pubblico (Centro Civico) e scolastiche (Liceo Botta).
A livello strutturale Palazzo Giusiana è costituito da:
- struttura verticale realizzata in muratura portante con elementi principali disposti in due direzioni ortogonali, corrispondenti ai lati dei due cortili;
- fondazione con cordolo continuo in muratura (presumibilmente costruito mediante semplice allargamento della larghezza della muratura alla base delle pareti per incrementare la superficie di contatto terreno-struttura);
- orizzontamenti caratterizzati in parte da struttura di calpestio realizzata con volte in muratura, in parte con solai lignei, in parte con solette in calcestruzzo;
- connessioni verticali realizzate con corpi scala realizzati con struttura in arco rampante in muratura;
- copertura a tetto a falde inclinate con struttura in legno e manto in coppi.
Raccolta documenti e valutazione
La raccolta dei documenti relativi all’edificio, base per la redazione dell’analisi storico-critica, ha permesso di verificare che negli anni dal 1979 fino alla seconda metà degli ’80 la struttura è stata oggetto di un importante intervento di restauro che ha comportato azioni di rinforzo alle fondazioni ed agli orizzontamenti.
L’edificio si presentava in un buono stato dal punto di vista strutturale, segno che rispetto al precedente intervento di rinforzo degli anni ’70 non vi era stato un progredire dei dissesti.
È certo, tuttavia, che un quadro fessurativo di una certa importanza si era manifestato in passato, perché vi è evidenza della riscontrata necessità di inserire tiranti metallici aggiuntivi (ad esempio all’angolo Ovest del cortile colonnato). Sono tutt’ora visibili fessurazioni nelle volte ma, essendo di carattere quasi fisiologico, non sono indizio di gravi carenze strutturali.
Inoltre, l’ispezione dell’estradosso di alcune volte del piano primo, ha rilevato la presenza di una cappa di buona consistenza (forse esito del restauro del 1970) e di frenelli ben disposti.
Analisi, sopralluoghi e redazione di un piano di indagine
L’analisi documentale e i sopralluoghi in situ hanno permesso di redigere un piano di indagine per raccogliere le informazioni relative a:
- caratteristiche meccaniche dei materiali,
- geometria,
- stratigrafia delle pareti e degli orizzontamenti,
- dettagli costruttivi.
L’obiettivo prefissato, considerando l’importanza del bene e la necessità di preservarlo, era di raggiungere il livello di conoscenza più accurato previsto dalle norme tecniche. Per conseguirlo, la campagna di indagini ha previsto:
- indagini in fondazione per il rilievo della tipologia e della geometria,
- rimozione intonaco per rilievo della tipologia di muratura e della qualità della tessitura muraria,
- prove con martinetto doppio per la determinazione della resistenza meccanica della muratura,
- endoscopie su muratura e sulle volte,
- durometrie sugli elementi in acciaio.
Inoltre è stata prevista una campagna di indagini sul terreno per caratterizzare il sottosuolo e determinare l’azione sismica agente in sito mediante:
- prove HVSR,
- prova MASW,
- prove penetrometriche statiche,
- prove penetrometriche dinamiche.
Verifica vulnerabilità della struttura
Sulla scorta delle indagini eseguite in sito è stata eseguita la verifica alla vulnerabilità della struttura nei confronti dei carichi statici e sismici.
La struttura è stata studiata mediante modelli di calcolo agli elementi finiti.
La struttura di copertura del secondo piano è stata sicuramente rimaneggiata e in parte rialzata, per consentire l’utilizzo della parte di sottotetto non interessata dalle volte degli ambienti aulici del primo piano.
A tal fine sono state:
- eliminate le catene lignee delle capriate,
- sostituite con tiranti in acciaio,
- inserite strutture in carpenteria metallica a sostegno del colmo.
L’orditura lignea appare complessivamente in condizioni discrete ma le analisi hanno dimostrato che non è idonea per i carichi di neve previsti dalle norme attualmente vigenti.
Per quanto riguarda la vulnerabilità nei confronti dell’azione sismica, date le caratteristiche della struttura, si è deciso di eseguire un’analisi non lineare pushover.
La struttura è stata modellata a telaio equivalente “trasformando” le pareti in pilastri e travi equivalenti.
Il medoto pushover
Il metodo pushover prevede di applicare alla struttura un sistema di forze orizzontali che crescono fino a portare la struttura al collasso. In questo modo è possibile costruire una curva che rappresenta la capacità della struttura e che consente di individuare i valori di forza e spostamento per cui la struttura raggiunge il collasso.
Oltre alla curva di capacità, l’analisi pushover fornisce informazioni anche sulla possibilità di danneggiamenti agli elementi strutturali durante l’evento sismico per fare considerazioni sui possibili interventi.
Una volta ottenuta la curva di capacità della struttura la si confronta con l’azione sismica definita dalle norme tecniche.
In ottemperanza delle norme tecniche, sono state eseguite verifiche globali e locali su possibili cinematismi che potrebbero innescarsi in caso di sisma. Tali verifiche non hanno evidenziato criticità, soprattutto per la bassa intensità dell’azione sismica di progetto prevista dalle norme per la località in esame.
Tuttavia, durante i sopralluoghi in situ, sono stati rilevati alcuni stati di degrado locali (fessurazione della muratura). Tali degradi, limitati a poche porzioni della struttura, non inficiano i risultati delle verifiche analitiche eseguite. Si è valutata comunque la necessità di risanarli nell’ambito del progetto, intervenendo localmente.
Poiché le analisi hanno dimostrato che la struttura non è in grado di portare i carichi statici, è necessario considerare che la struttura abbia una capacità di resistere al sisma nulla.
Analisi dei risultati e soluzioni proposte
Alla luce dei risultati delle analisi è stato evidente che la riqualificazione e il restauro del Palazzo Giusiana passano attraverso l’ottenimento della piena idoneità strutturale del fabbricato per la nuova destinazione d’uso in conformità alle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018).
Oltre agli interventi necessari a eliminare le vulnerabilità statiche e sismiche della struttura, sono stati previsti interventi alle strutture per assecondare le nuove previsioni architettoniche ed impiantistiche di progetto.
Per il consolidamento statico e l’adeguamento sismico sono stati progettati:
- demolizione della copertura esistente e realizzazione di una nuova copertura in legno lamellare poggiante su un nuovo cordolo in calcestruzzo;
- inserimento di catene in acciaio sugli archi del portico;
- consolidamento dei solai di piano in legno mediante inserimento di travi in acciaio;
- consolidamento delle volte in muratura mediante inserimento di catene in acciaio;
- consolidamento della muratura lesionata mediante intervento di scuci/cuci, ristillatura dei giunti di malta e posa di intonaco armato;
- posa di presidi antiribaltamento sugli elementi divisori in muratura
Mentre, per l’adeguamento funzionale sono state progettate:
- nuove scale in cemento armato con struttura portante indipendente da quelle esistenti;
- nuove aperture negli elementi portanti in muratura con inserimento di opportuni architravi.
Conclusioni
Gli interventi progettati hanno consentito di adeguare la struttura agli standard di sicurezza previsti dalle norme tecniche:
- sia nei confronti dei carichi statici (come la neve in copertura e la folla sui solai di piano),
- che nei confronti dei carichi sismici.
Nella seguente tabella vengono riassunti il livello di sicurezza nei confronti dei carichi stati e sismici allo stato di fatto ed allo stato di progetto. Si noti che il livello di sicurezza è il rapporto tra l’azione massima che la struttura è in grado di sopportare e quella prevista dalla norma per un edificio nuovo.
Il progetto si attiene ai principi di assoluto rispetto per l’importanza storica e artistica dell’edificio, con l’obiettivo di realizzare un organismo edilizio che soddisfi le diverse esigenze della Committenza e, allo stesso tempo, risponda alle più recenti prescrizioni in materia di risparmio energetico, accessibilità, sicurezza e manutenibilità.