Nuovo Complesso Parrocchiale "Gesù Maestro" - Racalmuto (AG)

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Committente: Don Diego Martorana

Progetto:

Negozio Blu Architetti - Torino , con R. Rigamonti caporogruppo e S. Garnero

Artista: Luisa Valentini --- Liturgista: Don Paolo Tomatis

Progetto strutturale: Dott. Ing. Elio Lo Giudice

Direzione Lavori, CSE, R.L.: Dott. Ing. Gian Luigi Di Marco

R.d.P - Arcidiocesi di Agrigento : Arch. Calogero Giglia 

Direttore dell'Ufficio BB.CC. ed Edilizia di Culto dell'Arcidiocesi di Agrigento

Don Giuseppe Pontillo

Impresa esecutrice: Civiesse srl - Aragona

 

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L’intervento del Complesso parrocchiale di Gesù Maestro di Racalmuto è uno degli esiti del quinto Progetto Pilota della Conferenza Episcopale Italiana. Con l’iniziativa dei Progetti Pilota, la CEI indice periodicamente tre concorsi paralleli per nuove chiese, rispettivamente per il sud, il centro e il nord Italia, scegliendo le località fra le numerose indicazioni e richieste di diocesi e parrocchie.

Il concorso per la Chiesa di Racalmuto, unitamente a quelli per le altre due chiese, è stato bandito nel 2008 e nell’anno successivo per il sud Italia è stato indicato come vincitore il progetto presentato dall’Arch. Riccarda Rigamonti e dallo studio Negozio Blu Architetti di Torino, dal liturgista P.Tomatis e dall’artista Luisa Valentini.

L’Ufficio Beni Culturali Ecclesiastici, Arte Sacra ed Edilizia di Culto dell’Arcidiocesi di Agrigento ha curato le successive fasi di progettazione definitiva ed esecutiva conclusasi soltanto nel 2013, per poi approdare al suo appalto avvenuto nel 2016. Prima di iniziare la procedura di deposito del progetto strutturale presso l’Ufficio del Genio Civile, l’impresa ha proposto delle varianti strutturali e funzionali migliorative. In particolare, gli iniziali lavori di sbancamento e pulizia dell’aria hanno permesso di prendere in considerazione la possibilità di creare un sistema di smaltimento delle acque meteoriche esclusivamente per gravità, svincolandosi completamente dall’ipotesi di affidarsi a un sistema di scarico per sollevamento. Ciò sarebbe stato possibile solo grazie a un innalzamento della quota del piano di fondazione del corpo della Chiesa di circa 1,00 m. A partire da questa esigenza, che comportava una revisione dell’idea progettuale delle strutture di fondazione, la variante strutturale predisposta dall'Ing. Elio Lo Giudice ha permesso  di intervenire su tutte le strutture in elevazione apportando un sistema organico di soluzioni tecniche e tecnologiche in grado di migliorare ulteriormente il comportamento locale e globale del complesso anche nei confronti delle azioni sismiche, chein forza della tipologia di struttura e della funzione che essa è chiamata a svolgere, presentano uno spettro di progetto particolarmente elevato.

Naturalmente, ci si è trovati a far fronte a un importante limite rappresentato dal tetto di spesa e in funzione di ciò, si è proceduto allo studio in parallelo di più possibili soluzioni progettuali. Altro limite, non meno problematico, è stato quello di studiare soluzioni strutturali che in alcun  modo andassero in contrasto con i rigidi vincoli del progetto architettonico imposti dalla CEI.

Alla fine, la proposta dell’impresa è stata accettata dai progettisti e dalla committenza e oggi la costruzione dell’intero complesso è quasi completata a meno di alcuni lavori di finitura che sono tutt’ora in corso.

Elementi d’interesse strutturale

Il corpo di fabbrica ha una pianta perfettamente rettangolare con dimensioni dei lati 28,10x15,40 m. Si tratta di un volume “vuoto” a partire dalla quota 3,96 m, ossia a partire dalla quota dell’impalcato di calpestio dell’Aula liturgica. Al di sopra di tale quota le strutture portanti sono costituite dai quattro telai piani perimetrali, aventi 6 ordini di travate, poste a quote dipendenti dalle finestrature e da due pareti accoppiate, collegate ai due telai longitudinali e poste in corrispondenza della zona di transizione tra l'Aula liturgica e la coorte-giardino, così da formare il grande portale (11,70 x 15,10 m) con trave di chiusura ad arco ellittico su cui alloggia la grande superficie vetrata raffigurante l’icona di “Gesù Maestro”.

     

Inferiormente all’impalcato di quota 3,96 m, due lati della costruzione, quello in adiacenza al corpo B e quello corrispondente al prospetto principale sono completamente interrati; gli altri due sono completamente a vista. Il piano seminterrato, dunque, presenta su due lati dei setti controterra, dello spessore di 30 cm, dai quali spiccano i pilastri dei telai “piani” che raggiungono il coronamento a quota 18,35 m. Nel piano seminterrato la grande luce del solaio è interrotta da un ulteriore telaio longitudinale posto a 6,00 m dal muro controterra, così da delimitare il locale da adibire a salone da quello più interno da adibire a locali tecnici.

Il telaio del prospetto principale presenta un ulteriore elevazione sino alla quota di 24 m costituita da 6 pilastri che spiccano in falso sulla travata di quota di +18,35 m, così da costituire le 5 nicchie in cui verranno alloggiate altrettante campane.

La concavità del prospetto principale, è stata ottenuta realizzando degli sbalzi con solette piene aggettanti dalle travi del telaio piano così da costituire utile supporto alla parete muraria realizzata con blocchi di laterizio da 25 cm interrotta da pilastrini in c.a. così dal limitarne la snellezza.

Al coronamento è stato posto un muretto alto 140 cm in c.a. dello spessore di 25 cm, così come previsto nel progetto architettonico e avente nella fattispecie anche la significativa funzione da confinare superiormente l’intero involucro.

    

L’impalcato di calpestio dell’aula liturgica posto a quota +3,96 m, costituito da 7 campi di solaio delimitati da travi alte (40x60 e 40x70 cm) e una sola trave in spessore di solaio (40x100 cm), così realizzata per esigenze architettoniche, ricadendo all’interno del futuro salone,  presenta luci variabili tra i 4 e i 9,50 m. Viste le luci, la conformazione dell’ordito delle travi e i carichi accidentali previsti per tale utilizzazione, la necessità di contenere il peso proprio della struttura - grazie alle implicazioni positive che tale fattore ha sul comportamento globale della struttura - riducendo le azioni sismiche e i carichi in fondazione, si è optato per un solaio a nervatura bidirezionale gettato in opera su pannelli-casseri in polistirene (EPS) rinforzati con profili zincati sagomati a “Z”, così da conferirgli autoportanza - in fase di getto - sino a luci di 1,50 m. Le nervature sono poste ad interasse di 60 cm, il fondello ha larghezza di 11 cm; lo spessore complessivo del solaio è di 40 cm di cui 5 cm è quello dell’EPS all’intradosso, e 5 cm  è lo spessore  della caldana. L’armatura longitudinale inferiore è stata disposta sul fondello con apposizione di distanziatori di 2 cm.

Per migliorare il comportamento statico della trave a spessore su cui si scaricano parzialmente quattro campi di solaio, si è deciso di adottare un sistema di coazioni interne tramite precompressione a cavi post-tesi.

Per la copertura dell'Aula è stata realizzata una struttura mista acciaio - calcestruzzo, composta da incavallature del tipo reticolare poste a interasse di 2,50 m circa aventi briglie superiori conformate a due falde con  inclinazione di 10° e briglie inferiori conformate a volta, con elementi calandrati così da divenire supporto diretto alla controsoffittatura realizzare con pannelli in MDF fonoassorbenti. Le briglie superiori sono costituite da profili UPN 80 accoppiati, mentre per le briglie inferiori, le diagonali e i puntoni sono state realizzate con profili Angolari LU 50x5 e 50x6 accoppiati. Le incavallature sono state ancorate sulle travate di coronamento in modo alternato in corrispondenza delle pilastrate della mezzeria della campata di ciascuna trave, tramite tirafondi annegati in fase di getto nel calcestruzzo. Le travi reticolari sono collegate inferiormente e superiormente, in corrispondenza di ciascun nodo, da una serie di arcarecci costituiti da 2 profili LU 50x5.

   

Sulle travi è stata fissata, tramite chiodatura diffusa, una lamiera grecata tipo HI Bond  A55 - P770 G6 dello spessore di 8/10 mm, ad aderenza migliorata con nervature dirette perpendicolarmente alle travi di appoggio. Posta in opera una rete elettrosaldata Ø5 20x20 cm, è stata collegata alla trave di coronamento tramite delle moiette inghisate alla stessa, quindi è stato effettuato il getto di calcestruzzo realizzando una caldana dello spessore di 5 cm. L’obiettivo è stato quello di rendere la soletta di copertura, quanto più possibile, solidale alla struttura di coronamento favorendo il comportamento scatolare dell’involucro edilizio.

Per l’analisi della risposta della struttura per combinazioni di carico sismiche si è utilizzata l’analisi lineare dinamica con fattore di struttura q=1,5. In essa l’equilibrio è trattato dinamicamente e l’azione sismica è modellata direttamente attraverso lo spettro elastico ridotto.

Le non linearità geometriche sono state prese in considerazione, quando necessario, attraverso il fattore θ, incrementando gli effetti dell'azione sismica orizzontale di un fattore pari a 1/ (1- θ) per θ è compreso tra 0.1 e 0.2.

Trave a spessore precompressa

La travata trasversale a due campate dell’impalcato dell’aula liturgica, necessariamente a spessore per i motivi architettonici anzidetti e con larghezza imposta dalle limitazioni geometriche indicate nelle NTC 2008 (§ 7.4.6.1.1.), ha dimensione 90x40 cm e quindi capacità resistente inadeguata a sostenere l’aliquota di carico dei quattro campi di solaio a nervature bidirezionale che su di essa gravano.

    

La soluzione progettuale adottata per dare soluzione al problema statico è stata quella di applicare alla travata una precompressione a “cavo concordante”, con armature post-tese non aderenti (unbonded tendons).

Le dimensioni della trave hanno permesso di alloggiare otto trefoli viplati e ingrassati con guaina HDPE da 15,2 mm (con fptk= 1860 N/mm2; fp(1)k=1670 N/mm2, ptk=260 KN) con ancoraggio alle due teste con dispositivi brevettati TTM di tipo attivo non aderente, rivestiti completamente di politilene . Sul lato passivo il sistema ricadendo all’interno della soletta inferiore della Cappella della Madonna a sbalzo rispetto all’edificio, è stato annegato nel getto di calcestruzzo.

Nei sistemi iperstatici la preventiva determinazione dei carichi equivalenti è indispensabile per definire le caratteristiche di sollecitazione e, da esse, le tensioni prodotte dalla coazione artificiale. Il sistema equivalente permette di trattare la precompressione come una serie di carichi distribuiti lungo la trave e forze oblique sulle testate. La pressione che il cavo esercita sulla trave, equivalente a una forza uniformemente distribuita per l’intera sua lunghezza, dipende, a parità del tiro N, dal raggio di curvatura del cavo. Assunto una legge di andamento del cavo con curvatura costante di tipo quadratica, si ottiene che il carico ripartito è uguale a q=N8f/L2.

Figura 1 Sistema di carichi equivalenti alla precompressione

Inoltre si è voluto progettare un tracciato del cavo, tale da annullare le reazioni iperstatiche senza però alterare il sistema equivalente, ossia un tracciato coincidente con la linea delle pressioni e perciò detto “cavo concordante”.

Si è proceduto quindi al calcolodella reazione R (incognita iperstatica) eguagliandola alla reazione equivalente alla precompressione; siè calcolata l’inclinazione dell’angolo β del cavo tale da annullare la reazione R del cavo e l’eccentricità e1 ossia la distanza verticale del cavo nell’appoggio centrale.

Infine si è tracciato l’esecutivo del tracciato curvilineo del cavo.

Per ulteriori approfondimenti sullo sviluppo dei calcoli si rimanda al seguente articolo:

Peculiarità strutturali del Nuovo Complesso Gesù Maestro

Solaio a nervature bidirezionali e prova di carico

La tecnologia di realizzazione del campo di solaio dell’Aula liturgica, sfruttando pannelli-casseri in polistirene (EPS) con nervature bidirezionali, ha permesso, con costi contenuti, di ottenere un solaio strutturalmente molto performante. Dalla teoria delle piastre è noto come tale tipologia di orizzontamento consente un migliore sfruttamento delle caratteristiche di resistenza del solaio, che viene calcolato in funzione del suo reale comportamento statico e non con la semplice schematizzazione “a trave” dei solai monodirezionali. La bidirezionalità delle nervature, per rapporti tra le luci dei campi di solaio minore di 1,7 e prossimi a 1  - come per i solai di luce più impegnativa (n.1 e n.4) - consente: da una parte, la ripartizione dei carichi su tutte le travi dell’impalcato longitudinali e trasversali, dall’altra, la collaborazione attiva delle nervature mutuamente ortogonali nell’assorbire le sollecitazioni flettenti indotte dai carichi che su ciascun campo insistono.

Di tale prerogativa dei solai bidirezionali non ne giovano soltanto i singoli campi di solaio, mostrando una considerevole rigidezza e una maggior capacità resistente, ma anche la struttura nella sua globalità. Perde di significato la distinzione in travi principali e travi di collegamento: tutte le travi costituiscono un reticolo di elementi dimensionati con capacità resistenti confrontabili evitando congestioni di armature. Da ciò discende un vantaggio anche per il dimensionamento dei pilastri con il criterio della gerarchia delle resistenze, ottenendo momenti resistenti dei pilastri più contenuti. Infine tale tipologia di solai permette una migliore trasmissione delle forze ai telai, rispondendo, in merito a tale aspetto, a un’esplicita richiesta delle NTC 2008 (v. §7.3.6.1).

Controlli eseguiti nella fase di esecuzione

La risposta statica del campo di solaio di maggiori dimensioni (n.1 9x10 m) e della trave a spessore precompressa su cui lo stesso scarica su un lato, è stata analizzata attraverso una prova di carico eseguita prima della messa in opera del massetto dal laboratorio autorizzato Dismat srl.

Particolare attenzione è stata posta nella predisposizione della prova, studiando il carico equivalente di prova e la sua disposizione nonché la strumentazione di misura. Si sono infatti adottati due sistemi di misura assolutamente indipendenti: il primo, di tipo diretto misurante gli spostamenti verticali tramite trasduttori di tipo potenziometrico, il secondo, indiretto, facente ricorso alla tecnica inclinometrica.

Per un approfondimento sulle modalità esecutiva della prova di carico e per tutti i controlli eseguiti in fase esecutiva si rimanda all'estratto di articolo del Convegno GASPI 2018: Scarica

Ringraziamenti

Si ringraziano l’arch. R. Rigamonti, l’arch. P. Gatti e lo studio Negozio Blu Architetti (Torino) per i elaborati grafici architet- tonici messa a disposizione e per la collaborazione offerta in fase di esecuzione.

Si ringrazia l'Ing. Elio Lo Giudice per l'indiscussa professionalità e la grande disponibilità offerta nel curare tutti gli aspetti strutturali e non solo, di maggiore attenzione e complessità durante l'esecuzione dei lavori.

Si ringraziano gli Ingg.ri Agostino Curto Pelle, Roberta Mantione e Giovanni Uccello, assistenti alla D.L., per l’elevato grado di professionalità mostrato nell’assolvere i compiti loro affidati.

Si ringrazia l’Impresa Civiesse srl nella persona del Dott. Vincenzo Salamone per la passione, lo spirito propositivo e la disponibilità profusi anche nei momenti più difficili della complessa fase realizzativa.

Si ringraziano Don Giuseppe Pontillo e l'Arch. C. Giglia per l'apertura e la disponibilità mostrate nell'affrontare senza riserve e pregiudizali tutte le problematiche tecnico-amministrative emerse durante l'esecuzione dei lavori.

Si ringrazia Mons. Diego Martorana per la fiducia accordataci e l'entusiamo che ci ha trasmesso.

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