RELAZIONE STRUTTURALE PRELIMINARE

Le opere strutturali in oggetto risultano necessarie per attuare il progetto di riqualificazione distributiva degli spazi in uso all'Istituto e .Museo di Storia della Scienza, per lo più al piano interrato e su una porzione del piano terra.
Queste sono indirizzate alla utilizzazione razionale di spazi esistenti, liberando alcuni di questi da elementi murari sovrapposti nel tempo alla originaria redazione distributiva, ovvero affiancatisi a questa per intervenuti fenomeni di dissesto all'epoca in cui l'edificio fu utilizzato come Archivio di Stato.
Un'altra serie di interventi che incidono sulla compagine strutturale riguardano la riformazione di numerose aperture, in parte anche esistenti, per le quali si propongono configurazioni più adatte alle destinazioni dei luoghi o completi smontaggi di intervenuti riempimenti intervenuti nel tempo, per ripristinare nuovamente, ove possibile, l'originale impianto murario.

Una lettura speditiva dello stato architettonico sovrapposto fa apparire quasi azzardati alcuni interventi di smontaggio di alcune di queste partiture murarie, ma questi, ad un esame attento delle tipologie strutturali, specialmente riferite alle tessiture murarie, fanno riconoscere gli elementi di cui si propone l'eliminazione, non strettamente correlati con l'originale partitura distributiva (e quindi strutturale, vista la natura muraria dell'edificio) e per tale ragione l'ufficio tutorio della Soprintendenza ai Beni Architettonici e per il Paesaggio della provincia di Firenze, ne auspica lo smontaggio al fine di riportare al pieno godimento le coperture originali a volta dei vani in oggetto.

L'edificio nel suo complesso è costituito da una sorta di cubo pressoché isolato con dimensioni planimetriche lorde di circa 26,50x27,50 metri per un'altezza fuori terra di circa 21,00metri, e di un livello seminterrato per circa 4,00 metri incassato nel terreno.

Le strutture verticali esistenti sono di tipo murario di svariata consistenza con un impianto planimetrico quasi regolare e simmetrico rispetto al centro dell'edificio; le tipologie di tessitura vanno dal muro compatto in elementi laterizi pieni, alla doppia muratura di pietrame a bozze semi-squadrate con sacco interno; gli spessori oscillano fra gli 80 ed i 45 cm. a seconda della gerarchia strutturale ed il livello altimetrico.

Le murature a sacco presentano masse anche notevoli di conglomerato caotico a base di malta di calce e scheggioni misti, ma la consistenza risulta di ottima resistenza complessiva.

Le affermazioni ora riportate derivano dall'osservazione di smontaggi eseguiti in passati lavori cui è stato sottoposto l'edificio, durante i quali sono stati eseguiti tagli confinati, ampie stonacature dei paramenti, prove di martinetto piatto e simili accertamenti, di cui la maggior parte ancora visibili e certificabili.

Le strutture orizzontali risultano eseguite:

- con tipologia a volta in scheggioni semiregolari di pietra macigno di circa tre teste di spessore per gli orizzontamenti al calpestio del piano terra;

- con tipologia a volta in laterizio pieno di circa due teste di spessore per gli orizzontamenti al calpestio del piano primo;

- con tipologia piana e struttura in legno ad orditura doppia per i livelli secondo e terzo.

Nel corso di pregressi lavori tutti i solai dei piani alti sono stati variamente consolidati con sistemi misti e di tipo "grip-round", ovvero sono stati sostituti con strutture metalliche miste acciaio/calcestruzzo.
Complessivamente gli orizzontamenti risultano tutti adeguati agli specifici carichi locali e quasi complessivamente consolidati con sistemi di ancoraggio diffuso sulle pareti di ambito dei singoli vani.

La scatola muraria complessiva si presenta quindi fortemente confinata sia da interventi di incatenamento storico, sia da interventi eseguiti anche in tempi recenti, di cui sono disponibili schemi esecutivi e relative collaudazioni.

In realtà l'osservazione complessiva condotta sull'edificio non pone in evidenza alcuna sorta di situazione di specifico patimento statico; non si rilevano situazioni fessurative o di cedimento locale, per cui gli interventi progettati risultano ammissibili, anche se con specifiche cautele, nell'ambito delle disposizioni di cui al punto C. 9.1.2. del D.M. LL.PP. 16/genn/1996 e dell'Art. 16 della L. 1974/n°64, in quanto compatibili con le esigenze di tutela e di conservazione del bene culturale.

L'edificio infatti costituisce una tipologia costruttiva tipica per l'epoca e per l'area geografica, ed essendo esplicitamente soggetto al vincolo di tutela secondo la ex L.1089/1939, sono state tenute specificamente presenti le raccomandazioni contenute nella circolare Ministero Beni Culturali e Ambientali n. 1032 (Comitato Nazionale per la Prevenzione del Patrimonio Culturale dal Rischio Sismico, 18 luglio 1986): "Interventi sul patrimonio monumentale a tipologia specialistica in zona sismica: raccomandazioni"; in tal senso gli interventi sono stati progettati con la minore intrusività possibile mantenendo le caratteristiche statico-funzionali degli originali elementi strutturali.

La progettazione è stata correlata con le vigenti Norme Tecniche emanate dal Ministero dei Lavori Pubblici ai sensi dell'art. 21 della Legge 5/11/1971 n. 1086, tenendo presenti le caratteristiche dei materiali da costruzione presenti e che verranno prescritti.

Nella individuazione delle tecnologie e nel calcolo delle medesime si farà riferimento alla vigente normativa riguardante le zone sismiche, costituita dalla Legge 2/2/1974 n. 64 e dal D.M. 16/01/1996, "Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche", nonchè ai contenuti della circ. Min. LL.PP. del 30/7/81 n. 21745 recante le "Istruzioni relative alla normativa tecnica per la riparazione ed il rafforzamento degli edifici danneggiati dal sisma".

Smontaggi di murature esistenti.

Per quanto concerne il piano terra e mezzanino si propone lo smontaggio delle strutture individuate planimetricamente in Tavv. ST.2 ed ST.3 e visibili nella sezione dello stato sovrapposto qui allegato, che permette una facile comprensione della gerarchia strutturale riguardante i carichi afferenti allo specifico elemento murario, il quale in parte, verso l'esterno dell'edificio, permane comunque nella sua attuale configurazione.

Si rileva che questa grande muratura, affiancata a quella portante le volte a copertura del piano terra dell'edificio, sostiene esclusivamente una porzione della partitura muraria superiore, "leggera" nel contesto complessivo dell'edificio, che configura la distribuzione dei vani superiori: si nota infatti che gli orizzontamenti superiori non scaricano su tali murature ma presentano una orditura perpendicolare alla facciata nord della costruzione.

Si prescrive comunque di effettuare lo smontaggio sotto controllo strumentale specifico, con monitoraggio dei carichi afferenti, prima e durante, mediante uso di sistemi di misura e controllo con martinetti piatti; lo schema esecutivo reale verrà immediatamente prima della sua esecuzione testato con le risultanze degli accertamenti preventivi, previsti in appalto come operazioni propedeutiche alla specifica opera.

La sezione retta planimetrica di cui si propone lo smontaggio, a fronte di quella complessiva di piano, risulta dal seguente quadro:

Per quanto riguarda il piano scantinato, e specificamente gli smontaggi principali ivi proposti, si allegano qui di seguito gli elaborati relativi alle prove già eseguite per la misura delle tensioni reali esistenti sui rinforzi centrali alla originale volta di copertura della nuova "sala congressi", (cfr. Tav. ST. 1).

In considerazione dei risultati ottenuti, si propone di realizzare la costruzione di una sorta di "anello", il più possibile circolare ed il più possibile rigido, all'interno delle configurazioni murarie esistenti, che raccolga, a livello dell'orizzontamento di piano terra la porzione dei carichi superiori misurata, e li trasferisca nuovamente al blocco fondale esistente, dove già ora si trasmettono al livello di sedime profondo.
Specifici dispositivi di forzatura e di messa in carico preventiva sono previsti nella specifica tecnologia che qui viene proposta - vedi Tav. ST.6 ed ST.7.

Lo smontaggio degli elementi murari del piano scantinato corrisponde percentualmente al seguente schema sinottico, e quindi viene giudicato ammissibile nei termini dei disposti del punto C. 9.1.2. del citato D.M.

L'esecuzione degli smontaggi anzidetti avviene prescrittivamente mediante uso di attrezzature di taglio confinato con utensili diamantati per lo scopo di non indurre dannose vibrazioni all'edificio nel quale sono presenti testimonianze relative alla Storia della Scienza di eccezionale valore e di delicata conservazione.

Dal punto di vista strettamente statico questa modalità esecutiva implica la possibilità di effettuare la creazione di un varco su una superficie muraria senza turbare le parti immediatamente limitrofe allo stesso anzi realizzando con il taglio stesso l'arco di scarico delle azioni superiori.

E' ovvio che le spallette del taglio risultano sovraccaricate dalla nuova distribuzione delle azioni ma queste, rispetto ai tipi di intervento tradizionale non vengono demolite e ricostruite e per questo non si verificano negative concentrazioni di carico adiacenti al varco che difficilmente si ridistribuiscono sulle strutture sostitutive che odinariamente vengono progettate.

Nel caso in questione, vista la speciale natura dell'edificio e dell'Ente committente si propone una modalità che proponga una maggiore quantità di accertamenti preventivi riferiti ai carichi reali ed alle tipologie murarie locali effettivamente presenti, con lo scopo di migliorare la capacità reattiva dello specifico elemento costruttivo mediante interventi il più possibile non intrusivi.

La bordatura dei tagli effettuati con tecnologia anzidetta, sarà eseguita con elementi metallici leggeri, disposti agli spigoli, ad architrave centinata, fra loro calastrellati e fortemente connessi con i supporti murari presenti.
La connessione si attua mediante spillature localizzate, betoncino fortemente adesivo di superficie e riaggregazione delle murature adiacenti per iniezione di calce colloidale pompabile - (vedi Tav. ST.5).

Altre opere strutturali

Altre opere, sicuramente di maggiore semplicità esecutiva rispetto alle precedenti , sono costituite da alcuni organismi totalmente metallici e misti, che completano gli interventi strutturali progettati.
Queste sono relative a:

- soppalco di mezza altezza fra piano terra a primo;
- pozzo scale di discesa fra livello del Lungarno e piano scantinato;
- pozzo scale di discesa fra livello di piano primo e terra all'interno del Palazzo dei Veliti.

Le prime due strutture proposte risultano totalmente metalliche, mentre la terza presenta una soluzione del tutto ordinaria con rampe in soluzione mista acciaio e latero-cemento fortemente ancorate per spillatura ai muri di ambito.

Le strutture totalmente metalliche vengono proposte con elementi formati per saldatura da lamiere di forte spessore, ancorate alle murature perimetrali mediante piccoli getti di sutura in betoncino adesivo e spillature metalliche diffuse che inducono un effetto "grip-round" sul livello del nuovo orizzontamento, riformando o incrementando così la continuità e la rigidezza del piano sul quale vengono realizzate.

A livello generale vengono attuati interventi di collegamento perimetrale sui piani di calpestio dei vani sui quali si interviene, mediante sistemi di collegamento continuo perimetrale e irrigidimenti diagonali in blando prepensionamento.
I collegamenti sono eseguiti tramite spillature metalliche resinate al corpo murario, mediante resine epossiacriliche in fori eseguiti per sola rotazione.

Nella Tavola ST.8 e ST.9 sono indicati alcuni particolari delle specifiche strutture ora descritte.

Maggiori dettagli esecutivi e di specifico calcolo localizzato saranno prodotti al momento della denuncia delle opere specifiche presso l'Ufficio Regionale per la Tutela del Territorio competente per provincia.

Ing. Leonardo Paolini