L'ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799)

A08 G li scienziati del Regno di Napoli erano tra i massimi esperti d’Europa in campo ingegneristico e antisismico, sia dal punto di vista tecnologico che scientifico. Il loro atteggiamento, moderno e orientato alla ricerca, aveva prodotto già all’epoca numerose sperimentazioni. Un esempio emblematico è il sistema antisismico Borbonico che, in attuazione del primo Regolamento antisismico d’Europa redatto all’indomani del terribile terremoto del 1783, sintetizza i più avanzati principi della nascente scienza. Il lavoro, oltre ad un analisi storico costruttiva, riporta i risultati di una campagna sperimentale svolta nel 2013 nei laboratori del CNR, in cui la riproduzione di una parete Borbonica in scala 1:1 ha mostrato un appropriato comportamento durante test ciclici. N icola Ruggieri, architetto e PhD, si occupa di strutture di legno antiche e di tecniche costruttive nell’edilizia storica. Rappresentante italiano alle azioni EU-COST (Trento, Londra, Antalya, Praga, Trondheim, Wroclaw). Ideatore e membro del comitato scientifico della conferenza internazionale HEaRT. È autore di circa 40 pubblicazioni tra le quali articoli scientifici, relazioni congressuali e curatele. Ha insegnato presso l’Università della Calabria, la Sapienza – Università di Roma e l’Università degli Studi Roma Tre. Attualmente è membro della segreteria tecnica di progettazione della SSBA-PES del MiBACT. In copertina 16,00 euro ISBN 978-88-548-8564-6 ARACNE Stampa della veduta della città di Reggio di Messina e dintorni distrutta dal terribile terremoto del 5 febbraio 1783, 1790, Dipartimento stampe e fotografie della Biblioteca nazionale di Francia a Parigi. Ruggieri L’ingegneria antisismica nel regno di Napoli L’ingegneria antisismica nel regno di Napoli Nicola Ruggieri L’INGEGNERIA ANTISISMICA NEL REGNO DI NAPOLI (1734-1799) Prefazione di Ario Ceccotti, Gino Mirocle Crisci e Gennaro Tampone A08 Nicola Ruggieri L’ingegneria antisismica nel regno di Napoli (1734-1799) Copyright © MMXV ARACNE editrice int.le S.r.l. www.aracneeditrice.it [email protected] via Quarto Negroni, 15 00040 Ariccia (RM) (06) 93781065 isbn 978–88–548–8564–6 I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell’Editore. I edizione: dicembre 2015 crollano al tremor della Terra i più solidi edifizi, ed apronsi le più salde montagne … non dispereremo di rinvenire qualche rimedio al male che tanto c’importa evitare Nicola Ruggieri, L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) Indice 11 Prefazione 19 Introduzione 21 Capitolo I Il contesto storico, cenni 25 Capitolo II Il terremoto nel dì 5 febbraio 1783 e la nascente sismologia 2.1. Premessa, 25 – 2.2. Empirismo e “sismologia”, 28 31 Capitolo III Trattatistica e ingegneria antisismica 3.1. Premessa, 31 – 3.2. L’ingegneria “antisismica”, 33 – 3.3. Il legno e la connessione tra le pareti murarie, 35 – 3.4. La riduzione della massa sismica e l’abbassamento del baricentro, 40 – 3.5. La regolarità geometrica, 45 – 3.6. I fondamenti compositivi e di “calcolo”, 47 – 3.6.1. Caratteri compositivi e della distribuzione, 47 – 3.6.2. Tecnica costruttiva, materiali e “calcolo”, 50 7 8 57 L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) Capitolo IV Istruzioni e Suggerimenti il primo regolamento antisismico d’Europa 4.1. Premessa, 57 – 4.2. Il primo codice antisismico d’Europa, 58 – 4.2.1. Considerazione sugli effetti prodotti sugli edifizi della Calabria dall’ultimo Tremoto e i suoi mezzi per ripararli e prevenirli per lo avvenire, 61 – 4.2.2. Capitolo I°, Istruzioni sul metodo da tenersi nella riedificazione dè paesi diruti della Calabria, 63 – 4.3. L’attività di controllo, 68 69 Capitolo V Genesi e sviluppo del sistema antisismico Borbonico 5.1. Premessa, cenni sui sistemi intelaiati antisismici, 69 – 5.2. Tradizione costruttiva lignea in Calabria, 74 – 5.3. L’”invenzione” di D. Francesco La Vega, 77 – 5.4. L’organizzazione della ricostruzione, 80 – 5.5. Le varianti, 82 – 5.6. Lo sviluppo e l’applicazione all’edilizia corrente e monumentale, 87 – 5.7. Baracca e casa baraccata, 88 91 Capitolo VI Un “antenato” intelaiature lignee nella civiltà Italica 6.1. Premessa, 91 – 6.2. Le ciste fittili a casa/tempietto di Guardia Perticara, 92 – 6.3. La carpenteria lignea rappresentata, 96 – 6.4. Il materiale costruttivo, 97 – 6.4.1. L’intelaiatura resistente, 98 – 6.4.2. L’orizzontamento di copertura, 100 – 6.4.3. I nodi, 104 – 6.5. Deformazioni e dissesti, 106 109 Capitolo VII Interpretazione meccanico-costruttiva del modello di Giovanni Vivenzio 7.1. Premessa, 109 – 7.2. “Istoria e teoria de' tremuoti in generale ed in particolare di quelli della Calabria e di Messina”, 110 – 7.3. Case formate di legno, 111 – 7.3.1. Il complesso e la sua resistenza al sisma, 111 – 7.3.2. L’intelaiatura lignea, 115 – 7.3.3. I nodi, 120 Indice 123 Capitolo VIII Il sistema antisismico Borbonico campagna sperimentale 8.1. Premessa, 123 – 8.2. Stato dell’arte, 123 – 8.3. La sperimentazione sul palazzo vescovile di Mileto (Vv), 124 – 8.3.1. Configurazione del modello, 127 – 8.3.2. Apparecchiatura di prova, 132 – 8.3.3. Il protocollo di carico, 135 – 8.3.4. Analisi della progressione del danno, 136 – 8.3.5. Risultati sperimentali, 139– 8.4. Confronto tra diversi sistemi antisismici ad intelaiatura lignea, 148 – 8.5. Dati sperimentali e modellazione numerica preliminare, 153 157 Capitolo IX Il sistema antisismico Borbonico degradazioni tipiche 9.1. Premessa, 157 – 9.2. Degradazioni causate da terremoti anteriori al 1783, 157 – 9.3. Degradazioni causate dai terremoti del 1905 e 1908, 158 – 9.3.1. Espulsione di materiale nella parte sommitale dell’edificio, 159 – 9.3.2. Ribaltamento di porzione di muratura, 162 – 9.4. Degradazioni biotiche, il caso studio di Mileto (Vv), 166 – 9.4.1. La “baracca” vescovile, 166 – 9.4.2. Degrado biotico, 169 173 Capitolo X Il sistema antisismico Borbonico degradazioni tipiche, analisi parametrica del comportamento “fuori dal piano” 10.1. Premessa, 173 – 10.2. Stato dell’arte, 173 – 10.3. Analisi della stabilità muraria, 175 179 Conclusioni 185 Bibliografia 9 Prefazione Ho avuto il privilegio - da ingegnere civile - di poter insegnare Statica e Scienza delle costruzioni agli allievi della - allora - facoltà di architettura di Venezia IUAV. Ho trovato una esperienza estremamente coinvolgente riuscire a trasmettere certi principi base della statica delle strutture e della resistenza dei materiali agli allievi architetti senza mortificarne la creatività e l’entusiasmo. Da loro ho imparato il rispetto - la venerazione direi - per il patrimonio costruttivo esistente con tutto il suo carico di valori e l’ammirazione per la conseguente missione di essere i garanti della sua conservazione. L’architetto Ruggieri, da me incontrato più tardi quando ero ormai “migrato” al CNR per dirigere l’Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree (IVALSA), mi ha consolidato nelle mie convinzioni, ma in più mi ha fatto apprezzare in lui, oltre allo scrupolo dello studio storico e del rilievo, il desiderio dell’approfondimento quantitativo degli aspetti del comportamento meccanico di quel particolare apparato costruttivo che è la costruzione mista legno-muratura. Il dott. Ruggieri non si è mai accontentato - e questo lavoro che il lettore stringe tra le mani lo dimostra in maniera emblematica - ha sempre corso un passo più in là approfondendo l’investigazione, programmando ed imbastendo una serie di prove sperimentali sul paramento murario, sino ad arrivare, attraverso la scelta oculata della collaborazione giusta, alla modellazione dell’intera costruzione per trarre utili indicazioni quantitative sul comportamento a differenti input sismici di edifici eretti con una tale tipologia costruttiva. 11 12 L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) Tutto questo, guidato da quel faro - quel tarlo? - che dovrebbe essere di guida a tutti coloro che si interessano al patrimonio costruttivo esistente specialmente di interesse storico e culturale, e cioè quello di evitare inutili consolidamenti dannosi per la salvaguardia della autenticità stessa della struttura. E per il beneficio delle generazioni a venire. Firenze, 4 settembre 2015 Prof. Ing. Ario Ceccotti Università di Venezia, IUAV già Direttore dell’Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IVALSA-CNR) Prefazione 13 Il terremoto del 1783 segna per la Calabria l’inizio di un periodo sismico tra i più lunghi e catastrofici che siano mai avvenuti in Europa. Il primo epicentro della sequenza di scosse, di cui almeno cinque di magnitudo elevatissima, fu individuato a sud della Calabria. Con il succedersi degli eventi sismici, gli epicentri subirono una migrazione a nord-est lungo l’Appennino verso le valli del Mesima e del Marepotamo. Tali terremoti trovano giustificazione nella complessa evoluzione geologica di questa area geografica denominata “arco calabropeloritano”. La natura alpina dell’arco calabro-peloritano e l’apertura del Tirreno sono le cause che hanno generato l’attuale assetto tettonico caratterizzato da numerose strutture sismo-genetiche. Una concentrazione - in termini spaziali e temporali - di terremoti di analoga intensità, singolare, che non trova memoria in nessun altro paese europeo e che evidenzia inesorabilmente l’altissima sismicità dell’Italia meridionale e nello specifico della Calabria. Ad un simile “sfortunato” assetto tettonico l’unico modo di rispondere è quello della prevenzione sismica realizzando fabbricati che abbiano un coefficiente di sicurezza adeguato, mettendo in campo validi accorgimenti tecnici e costruttivi per mitigare la vulnerabilità alle azioni dinamiche degli edifici e limitare quindi gravi conseguenze socio economiche e soprattutto la perdita di vite umane. E’ quello che i Borbone, che il lavoro di Ruggieri analizza con dovizia di particolari, cercarono di attuare all’indomani di una tale immane catastrofe, con un’azione di governo volta alla protezione dei sudditi, carattere non di novità in quanto fu atteggiamento costante prima di Carlo e quindi di Ferdinando IV. Un sistema di regole per realizzare edifici sicuri, quello Borbonico, che basava su una conoscenza approfondita dell’ingegneria antisismica, puntualmente descritta dall’autore, il cui principio fondamentale da perseguire era quello di garantire un comportamento scatolare del manufatto attraverso la connessione delle pareti murarie con l’ausilio di telai di legno. Una tecnica costruttiva, messa in atto dopo il terremoto del 1783 che Ruggieri esamina da un punto di vista storico e costruttivo, con una complessità e ricchezza di riferimenti alla pubblicistica del Settecento - nella maggioranza dei casi inediti - fornendo un’interpretazione meccanica del sistema Baraccato ed in particolare del suo comportamento nell’eventualità di azione sismica. 14 L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) Interessante è l’incursione che l’Autore compie anche nel campo della nascente sismologia - poco conosciuta quella sviluppatasi nel Regno di Napoli - che si innesta e completa le autorevoli ricerche svolte in particolare da Emanuela Guidoboni ed Enzo Boschi, negli ambienti dell’INGV, relativamente ad altre aree geografiche e periodi storici. Inoltre, accanto all’attenta lettura che valorizza intuizioni, conoscenze tecniche e competenze degli ingegneri del Regno borbonico, Ruggieri presenta nel volume l’analisi dei dati ed i risultati della campagna sperimentale svolta a Trento, nei laboratori di San Michele all’Adige, frutto di una convenzione di ricerca tra l’Università della Calabria ed il CNR-Ivalsa. I test effettuati hanno suscitato l’attenzione e l’interesse dei media nazionali e della comunità scientifica europea per la “curiosa” appropriata risposta di un avanzato e valido sistema antisismico sviluppatosi in una delle regioni più povere d’Europa. Cosenza, 8 settembre 2015 Prof. Gino Mirocle Crisci Magnifico Rettore dell’Università della Calabria Prefazione 15 Organiche indicazioni per realizzare costruzioni sismo-resistenti in aree a rischio sismico, con prescrizione di sistemi costruttivi che la tradizione aveva dimostrato efficaci pur adoperando tecniche e materiali di non elevata resistenza, cioè le costruzioni a modesta massa, simmetriche, basse, rinforzate con telai di legno, sono promulgate soltanto dalla seconda metà del Settecento in Portogallo, in Grecia ma più organicamente nel Regno di Napoli dopo il disastroso terremoto che nel 1783 si manifestò con ripetute scosse. Le disposizioni citate, che testimoniano quanto l’apparecchio e la accuratezza esecutiva siano state ritenute, a ragione, importanti per la stabilità degli edifici, sono gli antecedenti delle odierne norme tecniche per le costruzioni in zona sismica, che sono periodicamente e sistematicamente aggiornate per adeguarle agli sviluppi teorici ed ai risultati delle esperienze compiute. Studiare tali disposizioni, specialmente le più avanzate come quelle emanate a Napoli per la Calabria già nello stesso anno 1783, insieme alle discussioni ed alle dispute accademiche che le hanno precedute e seguite, esaminare i regolamenti attuativi, le modifiche e varianti degli atti principali emessi in seguito per correggere alcune valutazioni discutibili, le circolari esplicative, le linee guida, la conseguente manualistica, i risultati pratici conseguiti osservando i comportamenti tenuti durante i successivi sismi dalle costruzioni realizzate nel rispetto delle disposizioni, comporta innanzitutto la percezione del clima di panico e di urgenza che le hanno dettate nell’immanenza del disastro, danni materiali e perdita di vita umane, e significa collocarne i contenuti in ambiti di precise esigenze. Il testo di tali atti fa luce sui criteri adottati per assicurare, durante e dopo gli eventi, l’ordine pubblico, che costituisce una delle preoccupazioni maggiori delle autorità; inoltre permettono di comprendere quanto le teorie sulle commozioni telluriche più avanzate del tempo abbiano inciso sulla concezione delle applicazioni di ingegneria edile sismo-resistente e sul modo di disciplinare l’attività costruttiva di vastissime aree a rischio. Le ricerche sinora disponibili sul sistema costruttivo borbonico, o più genericamente sulla cosiddetta casa baraccata, correttamente impostate con l’utilizzazione del metodo storiografico lungamente sperimentato nelle sue applicazioni all’architettura, hanno permesso di indagare in modo esteso, sul piano teorico e applicativo, i metodi costruttivi proposti, i principi della casa baraccata, meno del sistema borbonico, l’arco temporale di sviluppo del fenomeno, il territorio in- 16 L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) teressato, i principali fautori del sistema, documentando, salvo poche eccezioni, anche l’entità e la natura dei danni a persone, proprietà, infrastrutture; inoltre le linee concettuali generali per le riparazioni e le ricostruzioni con criteri di ripristino della continuità muraria e di rinforzo con aumento di rigidezza. Infine le misure per ripristinare l’ordine pubblico sconvolto dagli eventi, non trascurando i criteri per le nuove edificazioni in rapporto al sito ed alle mutate istanze sociali. Essa si è ovviamente giovata delle ricerche sismologiche oggi molto avanzate e delle indagini su territori con caratteristiche similari. La storiografia acquisita, tuttavia, non era ancora pervenuta ad approcci globalizzanti specifici, condotti a largo spettro che, un tempo impensabili, appaiono oggi possibili sia per la disponibilità di attrezzature e strumenti adatti sia per la dimostrazione conseguita di efficacia metodologica sia, infine, per la accentuata possibilità di collaborazione tra enti di formazione e istituti di ricerca. Per un completo riassetto della ricerca, mancavano sinora l’acquisizione di alcuni elementi fondamentali che permettessero una valutazione globale del sistema. Un deciso, sostanziale avanzamento si è ottenuto con le progressive metodiche ricerche teoriche, sperimentali ed applicate, avviate molti anni fa dall’autore di questo libro, isolatamente oppure, per singoli aspetti, con altri studiosi. Per comprendere le reali finalità del sistema occorreva definire il clima politico e l’ambiente scientifico e tecnico nel quale la ricerca sulle tecniche costruttive più idonee da adottare nel territorio di pertinenza, l’apertura all’innovazione dei regnanti della dinastia Borbone, la cura del territorio e dei cittadini, definendo peraltro il ruolo dei vari personaggi che in qualche modo hanno contribuito alla definizione ed alla introduzione del sistema stesso. Centrale in tali indirizzi di ricerca è la ricostruzione dell’ambiente tecnico e scientifico insieme alle conoscenze sulle cause e gli effetti degli eventi sismici, molto avanzate (per quel tempo!) nel caso di specie anche per consistenti apporti da ambienti scientifici di oltralpe, che permise l’individuazione delle tecniche pertinenti e la loro elevazione a rango di sistema con caratteristiche di applicabilità e, naturalmente, l’attribuzione dei crediti relativi alle molte personalità che hanno compiuto tali operazioni. È così possibile riconoscere, su basi concrete, grande rilevanza, per esempio, al trattato sulle Case formate di legno di Giovanni Vivenzio, tempestivamente pubblicato per la prima volta nel 1783, che a ragione dalla critica architettonica è sempre stato associato alla casa baraccata, Prefazione 17 riconoscendo che esso fornisce la trascrizione progettuale operativa del sistema borbonico con alcune innovazioni personali come l’utilizzo di legname a basso costo ma squadrato e ben collegato. Il “progetto” di Vivenzio, anticipa in modo innovativo molti elementi che saranno caratteristici di costruzioni prefabbricate come la Chicago construction, la Balloon frame, della fine degli anni Trenta del XIX secolo: tra questi facilità di reperimento e trasporto degli elementi lignei, componibilità, facilità di assemblaggio, riduzione delle masse. Sono elementi progettuali inventivi di Vivenzio la scomposizione dei pilastri, la trave superiore di bordo, il confinamento dei sottili elementi lignei da parte della muratura. Inoltre l’importanza attribuita alla geometria, cioè alla distribuzione delle masse in orizzontale ed in verticale, che può essere letta come una interpretazione tecnicamente motivata del requisito vitruviano della simmetria nell’architettura per conseguire la stabilità delle costruzioni in presenza di sollecitazioni statiche e dinamiche. Nella trattatistica settecentesca si riscontra che il ruolo dei militari è stato rilevante per lo sviluppo dei sistemi di costruzione, come lo è stato, per esempio, nella individuazione e nel perfezionamento del sistema denominato gajola nella ricostruzione di Lisbona distrutta dal terremoto del 1755, delle scuole militari e del genio militare in Francia e, con le ricerche attuali, nel Regno di Napoli. Del resto, lo stesso Marco Vitruvio Pollione, che costituisce il più diretto sistematico riferimento dell’antichità sulle costruzioni in generale, aveva maturato la propria esperienza tecnica, trasfusa poi nel trattato sull’architettura, nell’esercito di Caio Giulio Cesare. Si è precisata in tal modo anche la terminologia relativa al sistema, nel proprio sviluppo cronologico, operando con i consueti metodi storiografico ed etimologico, soprattutto per i termini di baracca, casa baraccata, sistema costruttivo borbonico. Con lunghe ricerche sul campo nelle zone a suo tempo colpite della Calabria, sono state identificate costruzioni superstiti realizzate con il sistema prescritto, verificando innanzitutto in che modo e con quali varianti le disposizioni impartite fossero state interpretate, il comportamento effettivo, non soltanto teorico, di tali edifici determinando quali effetti i sismi successivi abbiano prodotto su di essi. Il degrado materico nelle strutture murarie più o meno intelaiate da elementi lignei, delle malte e dei legni nel caso di specie, esercita una notevole influenza sul comportamento effettivo degli edifici; più anco- 18 L’ingegneria antisismica nel Regno di Napoli (1734-1799) ra, fondamentale obbiettivo di ricerca è stata la individuazione, definizione e classificazione delle atipiche lesioni con il loro decorso sino al collasso e ciò si è potuto fare soltanto con speculazioni teoriche e sperimentazioni di tipo tradizionale ma soprattutto con prove su modelli materiali, a causa della repentina distruzione dei collegamenti che i carichi dinamici producono. Infatti le ricerche teoriche sui modi di collasso effettuate per mezzo degli algoritmi e dei modelli matematici, pur necessarie, non sono sufficienti a descrivere i comportamenti di strutture elementari ma al tempo stesso complesse come quelle miste pietrame-legno, anche per lo spiccato carattere evolutivo di tale comportamento in rapporto non solo alle variazioni dei carichi agenti ma al progressivo degrado dei componenti che comporta stati mutevoli di configurazione strutturale. Quindi il metodo giudicato più adeguato è stato il ricorso a quello storicistico integrato però da attività sperimentale con la effettuazione di prove di carico ma modulate per tipologia, progressione ed intensità, dirette su edifici sopravvissuti e su modelli, tanto meglio se questi ultimi a tutta scala. Ciò ha permesso di spiegare gli stati di collasso riscontrati studiando, come nelle intenzioni, fino alla rottura, le lesioni dei componenti in senso relativo e di sistema, mettendo in luce la funzione di ciascuno dei tre principali materiali presenti, la pietra, la malta, gli elementi lignei. Lo studio del sistema borbonico lascia ancora aperti molti problemi, rivelando però che le costruzioni che ad esso si assimilano, per merito della intrinseca duttilità, subiscono danni meno gravi delle costruzioni rigide e la perdita di vite è ridotta. La esistenza di tecniche similari, anche se quasi sempre allo stato elementare e lontani dalla compiutezza di sistema, è documentata dalla più lontana antichità sino ai nostri giorni, con diffusione ad ogni latitudine; costruzioni di tal tipo si realizzano ancor oggi nel mondo, a dimostrazione della loro efficacia. I buoni esiti riscontrati incoraggiano l’apertura di nuovi filoni di ricerca sulle costruzioni murarie con rinforzi o intelaiatura di legno che riguardano non soltanto la storia dei sistemi costruttivi ma il futuro di un settore non secondario della costruzione. Firenze, 23 settembre 2015 Prof. Arch. Ing. Gennaro Tampone Presidente ICOMOS International Wood Committee