Analisi di conoscenza e ipotesi di adeguamento funzionale del fabbricato denominato “Semaforo del Monte Guardia” in Ponza

Università degli studi di Cassino e del Lazio meridionale

Dipartimento di ingegneria civile e meccanica

Corso di laurea magistrale in ingegneria civile

Analisi di conoscenza e ipotesi di adeguamento funzionale del fabbricato denominato "Semaforo del Monte Guardia" in Ponza

Relatore: Prof. Ing. Arturo Gallozzi

Candidato: Silverio Arrigo

Correlatore: Prof.ssa Ing. Maura Imbimbo

Matricola: 0041650

Anno Accademico 2021-2022

Ai miei nonni

Indice

• Premessa 6
• Capitolo 1 - Quadro normativo 8
  • 1.1 NTC 2018 8
  • 1.1.1 Capitolo 8 9
  • 1.2 DPR 380/01 15
  • 1.3 D.Lgs. n. 42/2004 16
  • 1.4 Legge di bilancio rigenerazione urbana per i comuni con meno di 15.000 abitanti 16
• Capitolo 2 - Valore paese fari 17
• Capitolo 3 - Le linee di intervento 19
  • 3.1 Il restauro e il recupero 19
  • 3.2 Il riuso e la riqualificazione 19
  • 3.3 Manutenzione ordinaria e straordinaria 20
  • 3.4 Ristrutturazione edilizia e urbanistica 20
• Capitolo 4 - I fari 22
  • 4.1 L'evoluzione dei fari 22
  • 4.2 Cenni sulla legislazione 29
  • 4.3 Carte nautiche e portolani 30
  • 4.4 Cenni di carattere tecnico 31
  • 4.5 Ordini 31
  • 4.6 Luce e ottica 32
  • 4.7 Lanterne 33
  • 4.8 Architetture e stili 33
  • 4.9 Il guardiano del faro 34
  • 4.10 Le storie di fari e faristi 35
• Capitolo 5 - Inquadramento territoriale 41
  • 5.1 Descrizione geografica 41
  • 5.2 Inquadramento geologico regionale 42
  • 5.3 Geomorfologia e idrologia 43
  • 5.4 Inquadramento urbanistico e ambientale 46
  • 5.5 Inquadramento paesaggistico 51
  • 5.6 Analisi dei vincoli 51
  • 5.7 Analisi degli strumenti di tutela 52
• Capitolo 6 - Inquadramento storico 54
  • 6.1 Cenni storici 54
  • 6.2 L'evoluzione urbanistica di Ponza 56
• Capitolo 7 - Caso di studio 64
  • 7.1 Il semaforo del Monte Guardia 64
  • 7.2 Descrizione dell'edificio 67
• Capitolo 8 - Il rilievo dello stato di fatto 69
  • 8.1 Il rilievo 69
  • 8.2 Il rilievo fotografico 70
    • 8.2.1 Il metodo del rilievo fotografico 71
    • 8.2.2 Gli strumenti del rilievo fotografico 72
  • 8.3 Il rilievo geometrico 73
    • 8.3.1 Gli strumenti del rilievo geometrico 73
    • 8.3.2 Elaborati del rilievo geometrico 74
  • 8.4 Il rilievo fotogrammetrico 76
    • 8.4.1 Allineamento delle immagini 78
    • 8.4.2 La nuvola dei punti densa 80
    • 8.4.3 Generazione delle superfici 80
    • 8.4.4 Costruzione del modello 3D 81
  • 8.5 Prove sui materiali 82
  • 8.6 Prove geotecniche 83
  • 8.7 Il rilievo materico 83
    • 8.7.1 Classificazione delle tipologie murarie 84
    • 8.7.2 Caratteristiche meccaniche della muratura 88
    • 8.7.3 Definizione dell'indice di qualità muraria 88
      • 8.7.3.1 Correlazione di IQM con parametri meccanici della muratura 93
  • 8.8 Il rilievo del degrado 98
    • 8.8.1 Il metodo del rilievo del degrado 100
    • 8.8.2 Gli strumenti del rilievo del degrado 101
    • 8.8.3 Conclusioni del rilievo del degrado 103
• Capitolo 9 - Il semaforo del Monte Guardia 107
  • 9.1 Scelta della destinazione d'uso 107
  • 9.2 Risamento conservativo e ristrutturazione 110
  • 9.3 Masterplan 113
  • 9.4 Osservatorio astronomico 116
• Capitolo 10 - Analisi SWOT 118
• Capitolo 11 - Sintesi metodologica 120
• Capitolo 12 - Bibliografia 121

Premessa

Le attività di ristrutturazione e riqualificazione di opere e edifici già esistenti sono operazioni che stanno avendo un ruolo sempre più importante in un panorama edilizio. Tra le attività più evidenti, soprattutto in Italia e in generale nell'Europa Mediterranea, c'è il recupero degli edifici storici. Per il valore storico di questi edifici è necessario intervenire con metodologie e macchinari innovativi, in particolare nella fase di esecuzione dei valori, considerando anche il fatto che ci si trova in centri abitati: l'obiettivo fondamentale è quello di riqualificare l'edificio mantenendo allo stesso tempo la conservazione storico-estetica, considerando i numerosi vincoli legislativi legati al patrimonio artistico-culturale.

Il Comune di Ponza ha acquistato dal Demanio dello Stato l'immobile, articolato ai piani terra, primo e secondo, denominato "Semaforo della Guardia", di interesse storico-artistico ai sensi dell'art. 10 comma 1 del D.lgs. 42/2004, con annessa corte estesa di Ha. 00.10.74. Il tutto censito al catasto urbano al foglio n. 24 particella 186 sub 1 e particella 186 catasto terreni, con destinazione a "Centro permanente d'osservazione della protezione civile".

Considerando che allo stato attuale, si rilevano le condizioni di inadeguata sicurezza sismica. Trovandosi nell'ambito dell'ingegneria sismica di pericolosità, rappresentata dalle forti frequenze di usura dei materiali utilizzati, onde evitare che si verifichi in un certo intervallo di tempo, un ulteriore degrado dovuto al superamento della soglia di omogeneità dei materiali. Quindi il rischio è definito da due fattori:

• Un dato intervallo di tempo, in base al livello di sismicità del sito;
• Alla resistenza della costruzione e alla qualità e quantità dei beni esposti.

Visto l'elevata attività sismica del nostro paese di cui è evidenziata in assenza di normativa sismica prima del 1974. Dato che il fabbricato, si trova in condizioni di totale degrado edile e l'intervento tende ad una generale ristrutturazione e valorizzazione dell'edificio nel rispetto dei vincoli paesaggistici e dei caratteri storici di periodo Borbonico, prevedendo un recupero strutturale delle murature con le sottostanti fondazioni a sacco, sostituzione dei solai intermedi e dei solai di copertura parzialmente crollati. L'esecuzione delle opere strutturali previste ha lo scopo di conferire un maggiore grado di sicurezza al fabbricato e adeguamento alle norme vigenti in materia di costruzioni in zona sismica (norme sismiche antecedenti al 1974).

Gli interventi, quindi, sono da considerarsi di miglioramento in quanto l'esecuzione delle opere strutturali previste hanno lo scopo di conferire un maggior grado di sicurezza al fabbricato. L'obiettivo del presente lavoro di tesi è stato quello di approfondire e sperimentare un iter metodologico, applicando anche nuove tecnologie digitali, per la conoscenza del patrimonio storico, attraverso l'analisi delle dinamiche territoriale e lo studio dei processi tecnico-costruttivi delle emergenze architettoniche.

Capitolo 1 - Quadro normativo

Per quanto ci concerne al nostro caso di studio, si farà riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (Circolare applicativa n. 7/2019) ed al Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia, ex DPR 380/01.

1.1 NTC 2018

Le NTC 2018 ricalcano il precedente assetto normativo del 2008 pur introducendo numerose novità che, da un lato, avvicinano ulteriormente la legislazione italiana agli Eurocodici tenendo conto della commercializzazione dei prodotti da costruzione nell'ambito dell'Unione Europea, dall'altro, delineano e meglio specificano l'approccio e lo studio delle strutture, sia nuove che esistenti.

La filosofia delle NTC, si chiarisce nella Circolare esplicativa n° 7 del 21/01/2019, vuol essere l'unitarietà di impostazione del percorso progettuale delle costruzioni, dalla concezione alla verifica, all'esecuzione e al controllo. Grande rilievo, oltre alla sismica, rivestono l'affidabilità dei materiali, considerati come parti del complesso della costruzione e, pertanto, garanzia indiretta anche del livello di durabilità delle opere, della manutenzione programmata della struttura e degli interventi sulle costruzioni esistenti.

Se l'impostazione unitaria del percorso progettuale delle costruzioni pare comprensibilmente auspicabile e raggiungibile nelle nuove opere, le NTC 2018 sottolineano la necessità di un tale approccio anche per le costruzioni esistenti (Cap. 8): in questi casi la conoscenza è connessa allo stato di fatto, alle caratteristiche meccaniche dei materiali, conoscibili e valutabili entro certi limiti, e alle modalità di articolazione e interazione delle diverse strutture.

Per gli edifici esistenti, si specifica, si possono utilizzare livelli di sicurezza diversi rispetto a quelli nuovi, e impostare il calcolo agli Stati Limite Ultimi (SLU), distinguendo tra diverse casistiche ed azioni sismiche e non sismiche. La diversità tra nuovo ed esistente "è motivata dalla volontà di perseguire in un regime di risorse limitate, la massima riduzione possibile del rischio medio: a parità di risorse pubbliche impiegate, si può intervenire su un numero molto maggiore di costruzioni esistenti rispetto a quanto si riuscirebbe con un allineamento della sicurezza minima al nuovo. In tal caso il vantaggio per la collettività si potrà misurare in termini di riduzione di morti, feriti e danni grazie ad un'eliminazione programmata di modeste criticità".

L'importanza di una strategia d'intervento ragionevole ed economicamente sostenibile, programmata e puntuale, per una diffusa riduzione del rischio sull'esistente, proposta dalle NTC 2018, è ancor più comprensibile alla luce di recenti eventi drammatici che hanno interessato le infrastrutture del nostro Paese.

Il Cap. 8 introduce, per i succitati motivi, la distinzione tra tre tipi di intervento:

• Riparazioni o interventi locali per elementi isolati e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti;
• Interventi di miglioramento che comportino un aumento della sicurezza strutturale pur al di sotto dei livelli di sicurezza richiesti dalle NTC;
• Interventi di adeguamento che consentano di raggiungere i livelli di sicurezza previsti dalle NTC.

1.1.1 Capitolo 8

La normativa NTC2018 stabilisce i livelli di conoscenza di una struttura nel momento in cui si voglia approcciare per eseguire un intervento di adeguamento o miglioramento sismico. Chiaramente un aspetto fondamentale è quello che viene indicato all'interno del Capitolo 8 della NTC2018 e la circolare applicativa:

• Parte 2 – Il processo di conoscenza dell'esistente
• Decreto 17 gennaio 2018 – aggiornamento delle Norme Tecniche per le costruzioni;
• Circolare applicativa delle Norme Tecniche per le Costruzioni – (11-2-2019 supplemento ordinario n. 5 alla Gazzetta Ufficiale)

In questo capitolo 8 ci sono delle parti molto importanti e soprattutto in questa fase analizzeremo quello che è l'oggetto quali sono i criteri generali e la definizione del modello per le analisi.

CAPITOLO 8 – Costruzioni esistenti (circolare applicativa della NTC2018)

• C.8.1 Oggetto
• C.8.2 Criteri generali
• C.8.3 Valutazione della sicurezza
• C.8.4 Classificazione degli interventi
• C.8.5 Definizione del modello di riferimento per le analisi
• C.8.6 Materiali
• C.8.7 Progettazione degli interventi in presenza di azioni sismiche
• C.8.8 Indicazioni aggiuntive relative ai ponti esistenti

Nella parte 8.1 della normativa vengono definiti quelli che sono i criteri generali che guidano il progettista su come andare ad approfondire questo livello di conoscenza per le costruzioni esistenti. I criteri generali in particolare nella normativa riguardano quella che è la valutazione della sicurezza e poi a progettazione, l'esecuzione ed il collaudo degli interventi. Queste indicazioni sono riferite a quelle che sono le costruzioni esistenti ovvero l'oggetto.

Si definisce una costruzione esistente nella normativa NTC2018 quando la struttura è completamente realizzata:

• Costruzione che abbia, alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto dell'intervento, la struttura completamente realizzata (circolare 2019);
• Alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento, sia stato redatto il certificato di collaudo statico ai sensi delle Norme Tecniche vigenti all'epoca della costruzione;
• Costruzione dove siano state almeno interamente realizzate le strutture e i muri portanti e le strutture degli orizzontamenti e delle coperture (se all'epoca della costruzione l'obbligo del collaudo statico non sussisteva).

All'interno di questo capitolo in particolare nel paragrafo 8.2. Criteri Generali: emerge l'importanza della conoscenza della struttura finalizzata a capire se:

• Essa riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione;
• In essa possano essere insiti, ma non palesi, difetti di impostazione di realizzazione;
• Essa può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti;
• Le sue strutture possono presentare degrado e/o modifiche significative, rispetto alla situazione originaria.

Ovviamente quello che ci interessa è il grado di approfondimento della costruzione che viene raggiunto andando a guardare da un lato quella che è la documentazione disponibile e dall'altro la quantità del numero di prove che facciamo e l'estensione delle indagini cioè su quanti elementi lo facciamo.

Le informazioni contente sia all'interno dei documenti sia le indagini riguardano fondamentalmente quella che è la geometria della costruzione e i dettagli costruttivi, inoltre riguardano le caratteristiche meccaniche dei materiali e dei terreni e quelli che sono i carichi. Ma i punti fondamentali riguardano la geometria, i dettagli costruttivi e le proprietà meccaniche dei materiali o dei terreni. Queste informazioni reperite sia da quella che è la documentazione disponibile, se c'è, sia dalla quantità ed estensioni delle indagini ci porta a quello che è il grado di approfondimento ovvero la conoscenza della costruzione stessa.

Per quanto riguarda il grado di approfondimento la normativa prevede tre gradi di approfondimento, e asseconda di quella che è la completezza e l'affidabilità delle informazioni conducono ai cosiddetti livelli di conoscenza contenuti all'interno della normativa. Questi livelli di conoscenza che esprimono il grado di approfondimento riguardano sempre la geometria, l'organizzazione strutturale, i dettagli costruttivi (quantitativi di armatura, disposizione delle barre, passo delle staffe e così via) e i materiali cioè CLS e acciaio. Quindi i progettisti definiscono un livello di approfondimento su queste quantità quindi soprattutto sui dettagli costruttivi e sui materiali, questo livello di approfondimento si traduce in un cosiddetto livello di conoscenza, noto questo livello di conoscenza si può definire il fattore di confidenza.

Se si conosce poco una struttura devo adottare un fattore di confidenza alto allo stesso modo se io conosco poco la struttura e vado a fare una verifica adottando un coefficiente di sicurezza elevato per mettersi in sicurezza. Dal livello di conoscenza e noto il corrispondente fattore di confidenza è possibile definire quelli che sono i modelli strutturali, definire il metodo di analisi e definire il metodo di verifica: Sono tre passaggi fondamentali che sono tutti legati al livello di conoscenza della struttura. La scelta del livello di conoscenza e quindi dei modelli strutturali, dei metodi di analisi è un altro aspetto molto importante che deve comparire all'interno della relazione cioè giustificare le scelte.

Un livello di conoscenza basso presuppone dei fattori di confidenza e cioè dei coefficienti di sicurezza elevati quindi le verifiche sono più onerose. Se il livello di conoscenza è molto alto LC3 il fattore di confidenza diventa più basso. La normativa ci dice che bisogna fare delle simulazioni per evitare di fare degli interventi onerosi. Vediamo come si raggiungono questi livelli di conoscenza. Il livello di conoscenza mi consente di andare a fare quello che è il modello strutturale per le analisi e poi le verifiche. Questo livello di conoscenza si basa su tre aspetti:

Da questo posso avere differenti livelli di conoscenza. Vediamo che cos'è questa analisi storico critica che dobbiamo fare per forza e mettere i risultati all'interno della relazione: L'analisi storico critica cerca di riordinare in maniera organica le principali informazioni acquisite in fase di ricerca documentale. Le fonti alle quali si è attinto nella ricerca sono gli archivi comunali, specificamente per le opere analizzate. Da tale analisi si è cercato di capire l'evoluzione degli edifici nel tempo con particolare riferimento all'aspetto strutturale e edile ad esso correlato: demolizioni e ricostruzioni, eventuali ampliamenti, ricostruzione di parti anche non strutturali ma aventi particolare interesse al fine strutturale.

La valutazione di una costruzione esistente richiede in effetti forse, un'esperienza maggiore rispetto a quando si progetta una costruzione nuova perché richiede di guardare tanti aspetti. Quindi analisi storico critica prevede il reperimento della documentazione esistente l'analisi storica e lo studio di eventi eccezionali.

Nel Capitolo 8.5.4 (NTC 2018) è stabilito che, sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive, saranno individuati i livelli di conoscenza dei diversi parametri coinvolti nel modello e definiti i correlati fattori di confidenza, da utilizzare nelle verifiche di sicurezza. Ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza si distinguono i tre livelli di conoscenza: