UNIVERSITA’ DI PISA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN
INGEGNERIA EDILE

TESI DI LAUREA
A.A. 2006 / 2007
“PROGETTO DI RISTRUTTURAZIONE ED ADEGUAMENTO SISMICO DI UN FABBRICATO DEL PODERE DELL’ANNUNZIATA NEL COMUNE DI PECCIOLI (PI)”
Relatori: Laureando:
Prof. Ing. Pier Luigi Maffei Giuseppe Rossi
Prof. Ing. Walter Salvatore
Dott. Ing. Luca Nardini
Arch. Daria A. Cartei
12 Giugno 2007
“… questo è forse più ricco della mia ansia di gioventù; di far vedere tutte le cose che mi avevano inconsciamente preoccupato nel progetto … perché la realtà di un’opera va, credo, molto più lontano di quello che consciamente cerchiamo … altre cose sfuggono, cose che non avevano coscienza. Molte volte non sono cose nate per caso, ma cose subcoscienti … che è un altro tema … prodotto di ricordi … non coscienti.”
(ALVARO SIZA, 2 Settembre 1994)
TESI DI LAUREA
PROGETTO DI RISTRUTTURAZIONE ED ADEGUAMENTO SISMICO DI UN FABBRICATO DEL PODERE DELL’ANNUNZIATA NEL COMUNE DI PECCIOLI
RIASSUNTO ANALITICO ED OBIETTIVI DELLA TESI
RIASSUNTO ANALITICO
IL LAVORO SI E’ SVILUPPATO NELLE SEGUENTI FASI:
1 - Fase informativa.
In tale fase (recandomi nelle biblioteche della facoltà di Agraria, di Ingegneria, Veterinaria, chiedendo informazioni al Consorzio Agrario di Pontedera e consultando le carte dell’Ufficio tecnico del Comune di Peccioli) ho raccolto informazioni e dati riguardanti la cultura e l’architettura della casa rurale ed in particolare ho raccolto informazioni su un campione di edilizia mezzadrile nella Valdera tra Peccioli e Montefoscoli. In tale fase ho raccolto anche dati e vincoli strettamente legati al Podere dell’Annunziata. Mappe catastali, schede comunali, vincoli e prescrizioni derivanti dal Regolamento Urbanistico del Comune di Peccioli, dati idrogeologici.
2 - Fase di studio.
In tale fase ho provveduto allo studio della nuova normativa sismica secondo le indicazioni derivanti dal Corso di Costruzioni in zona sismica tenuto dal Prof. Ing. Walter Salvatore e sostenendo poi l’esame come esame libero (in quanto non previsto nel mio piano di studi)
3 - Fase del rilievo
Il rilievo è stato di tipo geometrico/architettonico, scientifico (per la ricostruzione di volumi o di parti dell’edificio crollate quali le scale ed i volumi accessori) e strutturale.
Tale fase è stata molto delicata ed impegnativa sia per raggiungere una confidenza e conoscenza sufficiente dell’organismo edilizio esistente, per poter poi intervenire con serenità e coscienza, sia per rispondere alle effettive richieste e prescrizioni che sono espressamente indicate nell’ordinanza sismica.
Per la redazione delle tavole del rilievo mi sono basato sulle indicazioni del Prof. Costantino Caciagli (con il quale ho sostenuto l’esame di disegno edile, esame adesso chiamato “disegno dell’architettura”).
Di estrema utilità in merito è stato il testo intitolato “La casa colonica ed il paesaggio agrario nel volterrano” (Costantino Caciagli 1989)
4 - Fase pre-progettuale: il DPP
In tale fase viene redatto un Documento Preliminare all’avvio della Progettazione. Tale documento elenca in maniera sistematica tutti i dati raccolti ed elaborati nelle fasi precedenti. Nello specifico tale documento contiene gli obiettivi che si intendono raggiungere con l’opera programmata, i vincoli, le classi di esigenze del committente/utilizzatore, le prestazioni attese, le classi di requisiti per l’ottenimento di un prodotto che soddisfi le esigenze manifestate all’interno delle risorse economiche del committente (per quanto riguarda la produzione) e dell’utilizzatore finale (per quanto riguarda la gestione nel ciclo di vita ipotizzato per il bene in esame).
5 – Fase creativa: IL PROGETTO.
Note le classi di esigenze (da soddisfare) dei fruitori ed utenti finali, noti i vincoli e le prescrizioni ancorati all’edificio esistente, individuate le raccomandazioni tecniche, le prestazioni attese ed il livello qualitativo richiesto, individuate e selezionate le attività primarie che il nuovo organismo edilizio sarà chiamato a svolgere, ipotizzato un approssimativo costo di produzione e di gestione sono passato ad elaborare soluzioni progettuali e tecniche tali da soddisfare i requisiti funzionali/spaziali, ambientali, tecnologici, tecnici, operativi, di durabilità e di manutentibilità. Il risultato di questa fase è stata la redazione di tavole progettuali preliminari (da assoggettare a verifiche strutturali) e suscettibili a modifiche.
6 – Fase del modello strutturale:
VERIFICHE SISMICHE SECONDO OPCM 3431
VERIFICHE AI CARICHI ORDINARI SECONDO IL D.M. 14/09/2005.
Questa è stata una lunga e faticosa analisi nella quale ho redatto un modello strutturale di calcolo in tre dimensioni avvalendomi del codice di calcolo del programma SAP2000 nella Release 10. Il modello è del tipo ad elementi finiti realizzato tramite elementi shell. Le verifiche sismiche sono state svolte seguendo un analisi dinamica modale (punto 4.5.3 OPCM 3274). Le verifiche sono state svolte sul modello dell’edificio già consolidato e ristrutturato poiché non avrebbe avuto senso svolgere le verifiche sullo stato di fatto, ovvero sui resti dell’edificio esistente che si trova in pessime condizioni strutturali (gran parte dei solai e della copertura sono crollati o pericolanti, le scale sono crollate, ecc.)
7 – Fase analitico selettiva.
In questa fase ho selezionato, tra le varie soluzioni tecniche e di dettaglio strutturale necessarie al superamento delle verifiche sismiche, quelle che ottimizzassero i requisiti di sicurezza strutturale, benessere termoigrometrico dei locali, di aspetto estetico e di gestione (ad esempio ho scelto di precomprimere alcuni maschi murari tramite tiranti verticali invece di utilizzare il betoncino su tutte le pareti perimetrali evitando così di “impacchettare” le murature esistenti in pietra e laterizio tra due fogli impermeabili di cemento armato).
8 – Fase di sviluppo.
In tale fase ho redatto tutti gli elaborati di progetto e di dettaglio strutturale per descrivere l’attuabilità tecnica della soluzione proposta.
9 – Fase di presentazione.
In tale fase ho reso presentabile e sinteticamente comprensibile alla commissione giudicante il mio progetto di Tesi, evidenziando i motivi delle scelte compiute.
OBIETTIVO DELLA TESI:
Obiettivo principale della presente tesi è di dar nuova vita ad un edificio rurale risalente al 1908 (la casa colonica del Podere Dell’Annunziata) trasformandolo in residenza esclusiva ad uso privato (ipotizzando quindi una committenza di tale tipo). Le operazioni di rifacimento saranno curate seguendo un’attenta ristrutturazione dell’esistente volta a mantenere la tipicità toscana ed il recupero del territorio nel rispetto delle tradizione e del fascino del luogo. La ristrutturazione dovrà comunque soddisfare tutte le esigenze di sicurezza, benessere, fruibilità, aspetto, gestione, integrabilità e salvaguardia dell’ambiente ed avere tutti i requisiti necessari a soddisfarle rispettando un alto standard prestazionale quale si richiede all’esclusività del luogo.
In tale sede verrà anche svolto un progetto preliminare riguardante la ristrutturazione dell’annesso agricolo del casolare in esame (il fienile) inteso come edificio minore congiunto come complemento a quello principale (dependance).
Obiettivo personale è quello di acquisire dimestichezza con l’ostica e (fino allo svolgimento del presente lavoro) sconosciuta nuova normativa sismica. Nello specifico sperimentare l’attuabilità della stessa anche nell’ambito del recupero di edifici esistenti in muratura ed in precarie condizioni statiche fermi restanti i vincoli derivanti dai Regolamenti Urbanistici locali che vietano per lo più (per ristrutturazioni di questo tipo) l’uso di materiali e di tecniche non tradizionali e che vietano lo snaturamento dell’organismo esistente obbligando al rispetto dell’interesse storico, ambientale ed architettonico ed in genere al rispetto della memoria agricola.
Conclusione
Un importante capitolo si è aperto nell'ambito della dialettica insediativa e culturale città/territorio, e riguarda la riconversione d'uso dell'ingente patrimonio storico-edilizio rurale accumulatosi e resosi disponibile in seguito al massiccio processo di "deruralizzazione" che ha investito il paese dagli anni Cinquanta in poi, caratterizzato dallo smantellamento delle economie agricole più deboli e da grandi migrazioni interne a piccolo e vasto raggio. Cascine, stalle, fienili, casolari, fattorie, interi aggregati rurali, abbandonati, è il caso di dire, "sul campo", come reduci di un mondo patriarcale e precapitalistico in disfacimento, rimangono in balia di un destino di rapida obsolescenza e degrado fisico, oppure si prestano ad adattamenti distruttivi (cioè estranei al loro carattere). D'altro canto si assiste ad una parallela crisi delle metropoli, sempre più congestionate ed incapaci di sostenere strutturalmente i ritmi dello sviluppo, dove alla progressiva degenerazione delle condizioni di vita ed allo scadimento delle "convenienze" sociali e produttive si accompagnano politiche di sostituzione terziaria dei tessuti industriali e residenziali, causando un lento ma continuo esodo demografico verso l'hinterland, i centri minori, e la campagna, ed innescando un'ondata di "rurbanizzazione" di ritorno che trova proprio nell'edificato rurale dismesso un'opportunità propizia ed un “terreno” idoneo su cui riversarsi ed attecchire. Alle cause appena elencate si aggiungono poi motivazioni supplementari indotte dagli avanzamenti tecnologici nei settori dei trasporti, delle telecomunicazioni, dell'informatica, che migliorano l'accessibilità territoriale in senso lato; dai costi d'acquisto dei manufatti, apparentemente vantaggiosi e comunque competitivi; dal potere di seduzione psicologica ed "emotiva" esercitato sull'immaginario collettivo dalla rassicurante prospettiva "bucolica" di un modus vivendi "ecologico". Tutto ciò concorre a rendere appetibile la soluzione "rustico" non soltanto per soggiorni temporanei, finesettimanali o stagionali, ma anche come residenza stabile e principale, e comporta delicati problemi di trasferimento e sovrapposizione di un modello abitativo e di consuetudini comportamentali urbani e contemporanei, ormai irrinunciabili, su di uno scenario arcaico e impreparato ad accoglierli, con le derivanti implicazioni pratiche di incongruenza, incompatibilità e conflitto tra le due realtà antitetiche. Insorgono allora problemi progettuali e scrupoli procedurali circa la strada da intraprendere, l'indirizzo operativo da privilegiare, allo scopo di adattare le necessità di aggiornamento ed adeguamento spaziale ed impiantistico della casa con la difesa della memoria agricola e dell'identità storica della fabbrica, di integrare addizioni e preesistenze, nuovi e vecchi materiali e componenti edilizi, tecniche esecutive moderne e tradizionali. La questione si svolge solitamente tra i problemi del recupero e della conservazione e nel regime privatistico e sporadico degli interventi ed è forse preferibile affidarsi al buonsenso del caso per caso, all'intelligenza ed alla sensibilità interpretativa del committente e del progettista, per evitare di cimentarsi nella reinvenzione dell'architettura e del paesaggio. In alcune circostanze perciò, sarà più opportuno restaurare la costruzione; in altre ristrutturarla con interventi moderni; in altre ancora rinnovarla, traducendo i suoi suggerimenti formali e tipologici in materiale edilizio moderno; o infine, addirittura, distruggerla per far posto a una nuova architettura.
Col presente lavoro ritengo di aver soddisfatto gli obiettivi che mi ero preposto all’inizio. Di essere riuscito a mantenere la tipicità toscana nel rispetto della tradizione e nel contempo aver dato la capacità all’organismo edilizio ristrutturato di soddisfare esigenze di sicurezza, benessere, fruibilità, aspetto, gestione, integrabilità e salvaguardia dell’ambiente che si richiedono tipicamente ad una nuova costruzione. E, nonostante la strada percorsa sia stata forse la più lunga, sono soddisfatto di essere riuscito ad aggiungere alla carriera universitaria nozioni di dinamica delle strutture applicandole nell’adeguamento sismico di un rudere esistente ormai da un secolo.
INDICE
PREFAZIONE
Contesto economico ed amministrativo………………………………………1
La scelta del tema…………………………………………………………...4
Riassunto analitico ed obiettivi della tesi……………………………………...7
CAPITOLO 1
L’ANALISI CONOSCITIVA
1.1. Breve storia del comune di Peccioli…………………………………………..11
1.2. La casa rurale della Valdera alla metà del secolo scorso……………………...28
1.3. Cultura e architettura della casa rurale tra Peccioli e Montefoscoli………….....34
1.3.1. L’ambiente…………………………………………………………….......34
1.3.2. I nuclei rurali………………………………………………………….........37
1.3.3. L’edificio………………………………………………………………......39
1.3.3.1. L’abitazione…………………………………………………….................40
1.3.3.2. La cucina………………………………………………….………............42
1.3.3.3. Le scale……………………………………………………………...........42
1.3.3.4. Il gabinetto………………………………………………………..............45
1.3.3.5. Il forno……………………………………………………………............46
1.3.4. Spazi e attrezzature esterne…………………………………………….....46
1.3.4.1. Il verde…………………………………………………………...............48
1.3.5. L’abbandono…………………………………………………………......49
CAPITOLO 2
IL DOCUMENTO PRELIMINARE ALL’AVVIO DELLA PROGETTAZIONE (Dpp)
2.1. Premessa…………………………………………………………………...51
2.2. Obiettivi…………………………………………………………………….57
2.3. Vincoli progettuali………………………………………………………......58
2.3.1. Lo stato di fatto…………………………………………………..….…...58
2.3.1.1. L’area…………………………………………………………...….........58
2.3.1.2. L’edificio principale…………………………………………....…............61
2.3.1.3. Il fienile…………………………………………………………..............71
2.3.2. Leggi e norme……………………………………………………........…77
2.4. Classi di esigenze…………………………………………………………...94
2.5. Attività e aree funzionali omogenee………………………………………..…97
2.6. Requisiti…………………………………………………………………….99
CAPITOLO 3
IL PROGETTO
3.1. Descrizione dell’intervento………………………………………………….111
3.2. Gli ambiti spaziali omogenei ed i loro requisiti…………………………….....129
3.3. Le scelte architettonico-funzionali del progetto……………………………...140
3.4. I materiali e le tecniche costruttive……………………………………….. ..142
CAPITOLO 4
L’ANALISI STRUTTURALE
4.1. La “nuova filosofia” della normativa sismica ……………………………......144
4.2. Introduzione generale all’OPCM 3431/2005………………………………148
4.3. Metodologia dell’analisi dinamica modale……………………………….....155
4.4. Modellazione dell’azione sismica…………………………………………...158
4.4.1. Spettro di risposta elastico……………………………………………....158
4.4.2. Spettri di progetto (SLU e SLD)……………………………………........160
4.5. Analisi dei carichi…………………………………………………………..162
4.6. Il modello strutturale per il casale dell’Annunziata…………………………...170
4.7. Informazione modale……………………………………………………….177
4.8. Verifiche sismiche (SLU e SLD)……………………………………………184
4.8.1. Considerazioni sulle scelte di dettaglio strutturale…………………….........187
4.8.2. Verifiche………………………………………………………………....191
4.9. Verifiche ai carichi ordinari ai sensi del D.M. 14/09/2005…………………...203
4.9.1. Analisi dei carichi…………………………………………………….......203
4.9.2. Verifiche………………………………………………………………....215
CONCLUSIONE
CONCLUSIONE……………………………………………….................234
Allegati………………………………………………………………........236
All. A. Dimensionamento base fondale……………………………………...237
All. B. Relazione di calcolo dei solai………………………………...............239
All. C. Relazione di calcolo della copertura…………………………………241
Bibliografia………………………………………...……………………242
Ringraziamenti.........................................................................................246
CLICCA DIRETTAMENTE SUI RIQUADRI PER VEDERE LE TAVOLE PROGETTUALI:
Tav. 1 Inquadramenti
Tav. 2 Rilievo Pianta Piano Terra
Tav. 3 Rilievo Pianta Piano Primo
Tav. 4 Rilievo Prospetti SE NO
Tav. 5 Rilievo Prospetti NE SO
Tav. 6 Rilievo Sezioni
Tav. 7 Rilievo Fienile Piante e Sezione
Tav. 8 Rilievo Fienile Prospetti
Tav. 9 Progetto Planimetria e Rendering
Tav. 10 Progetto Pianto Piano Terra
Tav.11 Prog. Piano Primo e Copertura
Tav. 12 Progetto Prospetti
Tav. 13 Progetto Sezioni L1 T1
Tav. 14 Progetto Sezioni S1 S2
Tav. 15 Pianta delle fondazioni
Tav. 16 Carpenteria di solaio e copertura
Tav. 17 Particolari solaio 1
Tav. 18 Particolari solaio 2
Tav. 19 Particolari Copertura
Tav. 20 Part. tirante verticale e fond.
Tav. 21 Progetto preliminare per il fienile
Modello strutturale e 3 dei 200 modi di vibrare analizzati:
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Ringraziamenti
Alla mia famiglia, per avermi supportato e sopportato durante tutta la carriera universitaria
Al prof. Maffei, per aver indirizzato il mio lavoro di tesi
Al prof. Salvatore, per la correttezza e la fiducia che mi ha dimostrato
All’ing. Nardini, per l’impegno e la pazienza costante e generosa durante tutto il mio lavoro di tesi
All’Arch. Cartei per il coordinamento formale e per l’aiuto nella fase del rilievo
Al Presidente della Belvedere spa Renzo Macelloni, per la sua generosa disponibilità e per aver fornito l’argomento di tesi
Alla cugina Arianna Merlini per aver intermediato tra me e la Belvedere
All’amico e geometra Francesco Cecchi per il prezioso aiuto nella fase delle misure
“… ci si mette molto tempo per diventare giovani”
Pablo Picasso