Restauro della casa di Rosellino e sistemazione delle aree a verde – Parco Archeologico di Pompei

Premessa

La sottoscritta società ITEMS srl è stata incaricata dalla Impresa Minerva Restauri di rivedere la il progetto strutturale di intervento sulle murature della casa del Rosellino, per valutare l’opportunità di utilizzare tecniche di rinforzo innovative ed efficienti coerentemente con le verifiche strutturali richieste dalle vigenti normative sulle costruzioni NTC2018 nel caso di adeguamento sismico.
In particolare mediante un modello agli elementi finiti dell’edificio in muratura con i nuovi solai già previsti in progetto è stata effettuata la verifica sismica mediante un calcolo dinamico lineare con fattore di struttura. Alcuni maschi murari non risultano verificati a taglio quindi è stato ipotizzato un intervento mediante iniezioni cementizie che non consente di raggiungere comunque il soddisfacimento di tutte le verifiche, pertanto l’intervento proposto consiste nell’applicazione di un rinforzo con FRCM con rete in fibra di vetro sui pannelli che non risultavano verificati.
Dal modello di analisi sono state calcolate anche le tensioni sul terreno di fondazione; dal confronto tra le tensioni sollecitanti e il carico limite definito nel progetto a base di gara risulta che tutte le verifiche sono soddisfatte nella configurazione attuale della fondazione, quindi non risulta necessario nessun intervento in fondazione.

Inquadramento territoriale

La struttura denominata Casa di Rosellino (conosciuta anche con il nome di Casa del Foro Boario) si colloca all’interno del parco archeologico di Pompei nel quadrante nord-orientale dell’Insula 5 della Regio II, che è posizionata nello spazio compreso tra la via di Castricio e la via dell’Abbondanza, in prossimità delle antiche mura urbiche, vicino alla porta di ingresso all’abitato denominata Porta di Sarno e all’Anfiteatro di Pompei (Figura 1).

Il terreno sul quale è localizzato il fabbricato e lo spazio verde circostante è morfologicamente riconducibile ad un pianoro di forma pressoché regolare e pianeggiante e si colloca in un’area sita 4-5 m più in alto rispetto al piano di calpestio antico.

Indagine storica

L’insula fu scavata a più riprese negli anni 1813-1814, 1933-1935, 1954-1955, 1968-1972. Dal dicembre 1954 al maggio 1955 l’area fu liberata dai lapilli, eccetto il settore NE (Nord-Est), dove si trova la casa Rosellino, e il settore NO (Nord-Ovest) dove è ubicato un antico edificio e la camera di accesso al canale del Sarno. All’epoca dei primi scavi l’area venne identificata con il nome di Foro Boario, a causa del rinvenimento di grandi ossa animali; tali reperti suggerirono l’altra ipotesi riguardante l’esistenza qui delle gabbie per gli animali selvaggi da utilizzare nei giochi che si svolgevano nell’Anfiteatro. Si ricorda anche l’ipotesi che prevedeva nel terreno in questione l’area di sepoltura per i gladiatori. Gli attenti scavi eseguiti fra il 1968 e il 1972 hanno consentito di definire con precisione la funzione del sito; era qui documentato un grande vigneto, la cui superficie era di circa 2500 mq. Sono stati rinvenuti 2014 radici di viti con i relativi paletti di sostegno, di cui sono stati eseguiti i calchi. La vigna era spartita in 4 zone da due viali; Columella (IV, 8) consiglia questi viali per facilitare l’accesso dei lavoratori per il mantenimento e il trasporto dell’uva. Uno degli accessi principali al sito era posto a meridione, lungo la via di Castricio, di fronte all’Anfiteatro; l’apertura è situata al centro della parete di confine dell’insula. Un altro ingresso è forse da localizzare a nord su via dell’Abbondanza; nel lungo muro di delimitazione dell’insula è infatti chiaramente leggibile la tamponatura di una vasta apertura, apparentemente posta in asse con quella documentata a sud. Non sono previste aperture sul lato occidentale e, nel tratto riportato alla luce, anche la muratura sul lato opposto non mostra alcun varco.
Il fabbricato fa parte, quindi, di quelle porzioni perimetrali dell’Area archeologica di Pompei non ancora sottoposte allo scavo. Il nucleo originario dell’edificio è sicuramente precedente al primo decennio del XIX secolo, testimonianza comprovata sia dalla sua presenza in una mappa manoscritta (Figura 1.2 a) di Henry Wilkins risalente al 1818 e conservata presso il DeutschesArchäologhisches Institut di Roma sia anche da un’altra mappa (Figura 2b) di un anno precedente disegnata da J. Walker.
Alla struttura ottocentesca è annessa una porzione risalente alla metà del ‘900 che quindi non può dirsi essere stata realizzata con gli stessi principi e cura degli ambienti ottocenteschi.

Rilievi

Rilievo geometrico

L’edificio (Figura 3) si sviluppa su due livelli. L’altezza interpiano dell’unico piano non supera 3.5 m, salvo una zona molto limitata (il disimpegno) in cui l’altezza supera di poco i 4.0 m.Il piano terra, che si apre su un cortile definito da un muro attualmente sommerso da vegetazione infestante, è costituito da tre ambienti identificati con le lettere d (mq 12.90), e (mq 32.13) ed f (mq 14.16) e quello destinato ad accogliere un bagno (b di mq 4.45), una cucina (a di mq 14.48) e un disimpegno (c di mq 2.79).
Da un corridoio esterno (i di mq 10.7) si accede, tramite una scala, al seminterrato; detto ambiente è posto all’angolo nord est dell’edificio lungo la parete est degli ambienti a e d conducente all’ambiente g (mq 19.25), che a sua volta introduce al piccolo vano (h di mq 4.32) posto ad una quota diversa e più alta rispetto a g di circa mt 1.14, probabilmente afferente alla prima fase edilizia della casa.

Pertanto è possibile suddividere l’edificio in esame in tre nuclei appartenenti rispettivamente alle seguenti epoche di costruzione (Figura 3.2): un primo nucleo probabilmente corrispondente ai due ambienti posti più a sud (e e d), a cui si è aggiunto in un’epoca prossima un ulteriore ambiente a nord (f). Questa deduzione è effettuata sulla scorta dell’omogeneità dei materiali e delle tecniche costruttive adottate nonché degli elementi di finitura (intonaci, infissi, elementi di soluzione degli imbotti delle finestre e delle porte, ecc.) evidenziati dalle prove effettuate. A questi nuclei, probabilmente ottocenteschi, ne è stato aggiunto un altro a nord, prima del 1956, probabilmente per adeguare l’edificio alle normative igienico-sanitarie dal momento che qui sono presenti bagno e cucina (a, b e c). Al di sotto di questa nuova porzione di edificio è stato realizzato un ambiente seminterrato (g) accessibile da una scala compresa in un volume esterno all’area di sedime della casa coperta da onduline in eternit e definita da un muro in blocchi di tufo. Dal nuovo ambiente seminterrato si accede ad un vano, anch’esso seminterrato (h), probabilmente pre-esistente che veniva utilizzato già nell’800 quale deposito/dispensa. Probabilmente nella fase corrispondente a quest’ultimo ampliamento si procedette anche al rifacimento dei solai in latero cemento.

Rilievo materico

Sulla base dei risultati reperiti dalle indagini visive ed endoscopiche in sito (vedi reazione del progetto a base di gara), dislocate in diversi punti del fabbricato evidenziati in Figura 3.3, sono state individuate le tipologie strutturali e i relativi materiali per murature, orizzontamenti, fondazioni ed architravi come meglio descritto nel seguito.

Le prove sono state così denominate:

Saggio Visivo (SV)
Saggio Muratura Endoscopico (SME)
Saggio Fondazione (SF)
Saggio Solaio Endoscopico (SLE)
Saggio Fondazione Endoscopico (SFE)

Le fondazioni della parte priva di interrato sono in muratura alla rinfusa, con una modesta risega e con un sottofondo in calcestruzzo come si evince in Figura 3.4. Sono situate alla profondità di 50 – 70 cm sotto il piano di campagna.

Invece la parte interrata ha fondazioni in muratura su calcestruzzo, poggiate alla profondità di circa 70 cm al disotto del piano di calpestio dell’interrato. Quanto emerso dalle risultanze delle indagini è riportato schematicamente in Figura 3.5.

Le murature del piano terra (Figura 3.6 a) sono generalmente con elementi lapidei di pietra vulcanica, prevalentemente tufacea, di varia consistenza, in pezzame grossolano e malta. Il degrado delle murature è sensibile ed è più rilevante nella parte alta. Le murature hanno malta abbondante e scarsamente coesa. In molti punti gli strati di malta sono scavati dal degrado e dagli agenti atmosferici. Invece, le murature del piano interrato (Figura 3.6 b) sono in tufo squadrato di buona consistenza con malta abbondante e coesa.

VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA

Livello di conoscenza e fattore di confidenza

Nella definizione dei modelli strutturali si dovrà considerare che sono conoscibili, con un livello di approfondimento che dipende dalla documentazione disponibile e dalla qualità ed estensione delle indagini che vengono svolte, le seguenti caratteristiche:

la geometria e i particolari costruttivi;
le proprietà meccaniche dei materiali e dei terreni;
i carichi permanenti.

Si dovrà prevedere l’impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall’affidabilità dell’informazione disponibile e l’uso di coefficienti legati ai “fattori di confidenza” che, nelle verifiche di sicurezza, modifichino i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza delle caratteristiche sopra elencate.

Sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, 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, i quali vengono utilizzati per decurtare ulteriormente le resistenze dei materiali.

A differenza delle strutture ordinarie per le quali si individuano tre livelli di conoscenza (LC) con relativi fattori di confidenza (FC), i quali valori sono compresi tra 1.35 e 1, per i beni culturali sotto vincolo della Soprintendenza viene suggerito un calcolo differente del fattore di confidenza, il cui valore totale risulta sempre compreso tra 1.35 e 1, secondo la seguente formula:

Dove FCk rappresenta un fattore di confidenza parziale deducibile dalla tabella 1.1 di seguito riportata:

L’approccio in questo caso è più focalizzato sul livello di approfondimento delle quattro categorie principali di indagine, ovvero il rilievo geometrico, fasi costruttive, proprietà meccaniche dei materiali, analisi del terreno e delle fondazioni. Per ciascuna categoria sono previsti fino a tre gradi crescenti di conoscenza funzione dei dettagli progettuali eventualmente disponibili e delle prove di approfondimento eseguite.
Nel caso in esame il fattore di confidenza è pari a:

Caratterizzazione meccanica dei materiali

Muratura

La muratura è composta generalmente da due materiali: i blocchi lapidei e la malta. In generale entrambi i componenti hanno buona resistenza a compressione e scarsa a trazione, definendo un legame costitutivo dell’elemento muratura compreso fra quello del blocco lapideo e quello della malta. Come già detto le indagini eseguite sono state solo di tipo visivo. Non avendo quindi eseguito delle prove di laboratorio, è stato utilizzato un approccio di normativa per la determinazione delle proprietà meccaniche. In particolare è possibile pervenire a tali informazioni utilizzando la tabella C8.5.I della circolare delle NTC la quale contiene i valori di riferimento dei parametri meccanici della muratura considerando, in base al livello di conoscenza acquisito, il valore intermedio di quelli presenti nella tabella stessa. Di seguito si riportano i valori per le due tipologie murarie individuate (tabella 4.2).

Tipologia muraria	Nucleo	ID	fmk [N/mm2]	τ0 [N/mm2]	E [N/mm2]	G [N/mm2]	w [kN/m3]
Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari)	Vecchio	M1	1.5	0.025	870	290000	19
Muratura a conci regolari di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.,)	Nuovo	M2	2.6	0.06	1410	450000	24

Tabella 4.2 – Valori di riferimento dei parametri meccanici della muratura

Calcestruzzo e Legno

Gli altri materiali presenti sono quelli usati per gli architravi ovvero calcestruzzo armato e legno di castagno. Ai fini del calcolo che verrà effettuato e considerando la tipologia strutturale dell’edificio in cui gli architravi rappresentano una connessione fra i vari maschi murari, i parametri rilevanti per questi elementi sono rappresentati dai moduli di rigidezza e il peso specifico i quali valori sono riportati in tabella 4.3.

Materiali	E [N/mm2]	G [N/mm2]	w [kN/m3]
Calcestruzzo armato	31000	25000	25
Legno di casatgno	10000	4000000	55

Tabella 4.3- Valori meccanici calcestruzzo armato e legno di castagno

Analisi dei carichi

Nell’effettuare l’analisi dei carichi è opportuno precisare che, a causa del notevole stato di degrado degli orizzontamenti superiori, non verranno considerati gli elementi strutturali esistenti (soali e cordoli), i quali non garantiscono alcuna ripartizione, ma quelli che sono già previsti in sostituzione nel progetto a base di gara. Pertanto si considera la sostituzione degli elementi di copertura esistenti e fortemente degradati con travi in legno di castagno 0.26 x 0.26 m, sormontate da un tavolato in legno di castagno dallo spessore di 0.07 m.

Carichi permanenti Gk

I carichi permanenti da considerare sono legati ai pesi propri degli elementi che costituiscono il manufatto:

Peso proprio della muratura;
Peso proprio dei solai;

Per il valore del peso proprio delle murature presenti si rimanda alla Tabella 4.3, mentre per gli orizzontamenti in legno, acciaio-muratura e latero-cementizi sono stati considerati i valori riassunti nella Tabella 4.4.

Tipologia	Gtot
Latero- cementizio	4,30 [kN/m2]
Acciaio-muratura	3,19 [kN/m2]
Legno di castagno	55 [kN/m3]

Tabella 4.4 – Valori dei carichi dei solai

Carichi variabili Qk

I valori adottati nel caso in esame sono riportati in tabella 4.5.

Cat.	Ambienti	qk [kN/m2]	Qk [kN]	Hk [kN/m]
B	Cat. B1 Uffici non aperti al pubblico	2.00	2.00	1.00
H – I – K	Cat. H Coperture accessibili per sola manutenzionee riparazione	0.5	1.20	1.00

Tabella 4.5 – Valore dei carichi accidentali

Combinazione dei carichi

I carichi permanenti (Gi) e accidentali (Qi) devono essere combinati in modo differenti a seconda del tipo di analisi. E’ stata utilizzata la combinazione fondamentale, generalmente impiegata per gli stati limite ultimi (SLU) connessi all’azione sismica:

dove:

E azione sismica per lo stato limite in esame;
G1 peso proprio di tutti gli elementi strutturali;
G2 peso proprio di tutti gli elementi non strutturali;
ψ2i coefficiente di combinazione;
QKi valore caratteristico della azione variabile;

i valori dei coefficienti parziali di combinazione ψ2i sono deducibili dalla tabella 2.5.I delle NTC di seguito riportata.

Categoria/Azione variabile	Ψ0j	Ψ1j	Ψ2j
Categoria A – Ambienti ad uso residenziale	0.7	0.5	0.3
Categoria B – Uffici	0.7	0.5	0.3
Categoria C – Ambienti suscettibili di affollamento	0.7	0.7	0.6
Categoria D – Ambienti ad uso commerciale	0.7	0.7	0.6
Categoria E – Aree per immagazzinamento, uso commerciale e uso industriale Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale	1.0	0.9	0.8
Categoria F – Rimesse , parcheggi ed aree per il traffico di veicoli (per autoveicoli di peso ≤ 30 kN)	0.7	0.7	0.6
Categoria G – Rimesse, parcheggi ed aree per il traffico di veicoli (per autoveicoli di peso > 30 kN)	0.7	0.5	0.3
Categoria H – Coperture accessibili per sola manutenzione	0.0	0.0	0.0
Categoria I – Coperturepraticabili	Da valutarsi	caso	per caso

Categoria K – Coperture per usi speciali (impianti, eliporti, …)	Da valutarsi	caso	per caso
Vento	0.6	0.2	0.0
Neve (a quota ≤ 1000 m s.l.m.)	0.5	0.2	0.0
Neve (a quota > 1000 m s.l.m.)	0.7	0.5	0.2
Variazioni termiche	0.6	0.5	0.0

Modello della struttura

La struttura è stata modellata utilizzando il software di calcolo SAP2000, programma di calcolo agli elementi finiti capace di analizzare strutture con caratteristiche molto diverse tra loro. Tutti gli elementi strutturali sono stati modellati attraverso elementi bidimensionali (shell).

I maschi murari sono stati definiti attraverso la definizione di SectionCutse Groups ovvero rispettivamente le sezioni nelle quali il programma effettua i calcoli e i gruppi di mesh coinvolti nel calcolo stesso. In tabella 4.7 sono riportate le dimensioni geometriche dei maschi murari individuati i quali sono stati denominati M#-T quelli situati al piano terra e M#-I quelli del piano interrato, mentre in figura 4.2 è rappresento lo schema in pianta dei pannelli.