Ex-laboratori Certosa di Collegno Università di Torino: il progetto di recupero strutturale

Ex-laboratori Certosa di Collegno Università di Torino: il progetto di recupero strutturale

Gli ex-laboratori Cerosa di Collegno furono costruiti attorno agli anni ’15-20 del secolo scorso su progetto dell’ing. arch. Pietro Fenoglio, uno dei massimi interpreti dello stile Liberty italiano. In essi si svolgevano varie attività manuali (tessitura, edilizia ecc), alcuni dei 4000 ospiti del Regio Manicomio di Collegno, istituto che fu attivo all’interno della Certosa dal 1852 fino al 1970 circa.

Nel progetto originario, il Fenoglio seppe coniugare funzioni architettoniche richieste (ampi spazi luminosi), con schemi strutturali essenziali ed efficaci.

Elemento caratterizzante è costituito dalle coperture a shed, nelle quali le falde inclinate trovano appoggio su travi in acciaio binate, tramite esili puntoni in legno.

Ogni 5 metri i carichi verticali sono scaricati dalle le travi binate alternativamente sulle murature e su colonnine in acciaio. Le spinte orizzontali risultanti dallo schema statico, sono assorbite da tiranti in acciaio vincolati alle murature perimetrali. In questo modo le murature sono chiamate a sopportare prevalentemente i carichi gravitazionali. I maschi murari tra le grandi aperture, sono fondati su pozzi isolati in calcestruzzo e pietrame e raccolgono i carichi dei sotto-finestra tramite semplici archi in mattoni appena al di sotto del piano campagna.

Il progetto prevede gli interventi di messa in sicurezza, restauro e riqualificazione di alcuni immobili tutelati come Beni Architettonici e Culturali, parte del complesso della Certosa Reale di Collegno, destinati ad ospitare il corso di Laurea in Scienze della Formazione dell’Università degli Studi di Torino.

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Fig.1_Schema funzionale

Ex-laboratori certosa di Collegno: rilievi e indagini preliminari

I rilievi eseguiti con tecniche tradizionali sono stati integrati con rilievi mediante laser-scanner utili per descrivere nel dettaglio le geometrie che, secondo le prescrizioni della Soprintendenza ai Beni Architettonici e Culturali, dovranno essere rispettate scrupolosamente dagli interventi di restauro o ricostruzione.

Le pessime condizioni di conservazione dell’edificio e i conseguenti rischi per la sicurezza, hanno rallentato notevolmente l’esecuzione delle indagini che tuttavia hanno consentito di caratterizzare compiutamente le componenti edilizie e il sottosuolo in termini sia geometrici sia fisico-chimici.

Sono state svolte le seguenti attività:

  • prospezione sismica  in  foro  tipo  down-hole
  • prove penetrometriche dinamiche DPSH
  • sondaggi a carotaggio continuo
  • indagini stratigrafiche mediante pozzetto fondale
  • saggi conoscitivi mediante smontaggi parziali
  • indagini stratigrafiche mediante demolizione localizzata
  • indagini stratigrafiche mediante endoscopia a parete
  • dosaggio dei sali solubili nelle malte
  • determinazione del contenuto d’acqua nelle murature
  • analisi petrografica su sezione sottile
  • analisi chimico fisica dei materiali
  • prove con martinetti piatti doppi
  • prove su ancoranti
  • misura della durezza superficiale di strutture in acciaio
  • estrazione di provini di carpenterie e prove di trazione a rottura
  • prelievi di elementi costruttivi per ricerca MCA / FAV
  • caratterizzazione di terreni (percentuale di inquinanti)
  • indagini per la valutazione del rischio bellico
  • video-ispezioni su fognatura esterna

Ex-laboratori certosa di Collegno: progetto strutturale

Il progetto definitivo-esecutivo strutturale, attualmente in fase di appalto, è stato indirizzato alla massima conservazione possibile sia dei volumi complessivi sia degli schemi statici originari (copertura a shed con spinta assorbita da tiranti in acciaio) pur nel rispetto dei requisiti di Legge.

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Fig.2_Intonaci armati

Le murature originarie saranno oggetto di interventi di restauro e consolidamento basati su processi deumidificanti e applicazione di intonaci di malte inorganiche, armati con reti basaltiche e connettori in eliche acciaio inox posate a secco.

Localmente sono previsti interventi cuci-scuci e la chiusura di preesistenti canne fumarie con blocchi di laterizio porizzato e mattoni pieni.

A livello delle fondazioni, le murature saranno collegate a cordoli continui in c.a.. Un ulteriore elemento irrigidente delle fondazioni sarà costituito dai vespai aerati, dotati di doppia cappa armata inferiore e superiore, collegata ai cordoli perimetrali.

La copertura esistente, completamente compromessa dal degrado e in parte collassata, sarà sostituita con un nuovo sistema strutturale il cui elemento caratterizzante sarà costituito da pannelli di dimensioni 9.5m x 4 m prefabbricati con orditura di legno lamellare GL24C, coibente in fibra di legno e doppia membrana irrigidente in OSB. I pannelli troveranno appoggio inferiormente sulle murature tramite profilo  in acciaio di ripartizione, e superiormente su puntoni in legno incernierati su nuove travi in acciaio IPE450.

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Fig.3_I pannelli prefabbricati di copertura

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Fig.4_I pannelli prefabbricati di copertura: dettagli di appoggio

Ex-laboratori certosa di Collegno

Fig.5_Sezione verticale

La scelta tecnologica della prefabbricazione trova la sua naturale giustificazione nei numerosi vantaggi che essa offre, quali il controllo della qualità secondo standard applicabili in stabilimento, minori tempi esecutivi, maggiore affidabilità della programmazione temporale, maggiore sicurezza dei lavoratori in quanto vengono ridotte drasticamente le operazioni in quota

Le esigenze di contenimento energetico (l’edificio è a energia “quasi-zero”), e il conseguente sensibile aggravio dei carichi gravitazionali in copertura, hanno necessariamente comportato maggiori ingombri strutturali. Tuttavia ovunque le nuove strutture della copertura saranno occultate dalle finiture in legno che, modellate esattamente secondo le geometrie rilevate con sistemi laser-scanner, lasceranno a vista solo i componenti strutturali originari quali le travi binate IPN220 e le esili colonnine in acciaio con caratteristico capitello, opportunamente restaurate.

Le azioni sismiche e quelle dovute al vento vengono distribuite sulle murature dai pannelli di copertura opportunamente irrigiditi nel piano grazie alle membrane di OSB. La connessione pannello/muratura è realizzata mediante profili UNP fissati con ancoranti chimici che sono stati testati preliminarmente in situ tramite specifica campagna di indagini strutturali.

L’analisi modale è stata svolta con SW PCM della AEDES secondo il metodo del telaio equivalente. Nel modello di calcolo le aperture ad arco sono state schematizzate secondo una modellazione detta a blocchi, che consente di eseguire le verifiche di compressione negli archi. Analisi di dettaglio dello stato tensionale delle murature, hanno riguardato la zona di appoggio dei pannelli lignei di copertura.

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Fig.6_Il modello FEM a telaio equivalente

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Fig.7_Il modello FEM a telaio equivalente

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Fig.8_Stato tensionale nelle zone di appoggio pannelli di copertura

Ex-laboratori certosa di Collegno: processi BIM

La modellazione BIM, sviluppata con il software ALLPLAN BUILDING, ha riguardato anche tutte le armature del c.a. mediante specifiche funzioni che hanno consentito di definire ogni sagoma di armatura con precisa aderenza alle geometrie dei casseri ed esatto riscontro nel computo metrico e nella lista dei ferri da inviare alla produzione. Parte del progetto architettonico sviluppato con ARCHICAD, e delle carpenterie in acciaio (TEKLA STRUCTURES) sono state importate in ALLPLAN per ottenere elaborati strutturali integrati e completi.

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Fig.9_Dettagli di armatura 1

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Fig.10_Dettagli di armatura 2

La gestione informatica del progetto secondo il metodo BIM (Building Information Modeling), prescritta dal bando di gara, ha comportato da parte del BIM Manager l’elaborazione del BIM Execution Plan (BEP) che raccoglie tutte le informazioni relative ai requisiti BIM del progetto e definisce gli standard cui tutti i membri del team di progettazione devono attenersi nello sviluppo dello stesso. L’utilizzo di software BIM authoring diversi da parte delle componenti specialistiche non deve costituire impedimento per la normale interoperabilità, il cui flusso di informazioni può avvenire in modo fluido attraverso il formato di interscambio aperto IFC.

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Fig.11_Interoperabilità BIM 1

Nel caso in esame, il modello federato, comprensivo quindi delle componenti architettoniche e  strutturali e impiantistiche meccaniche, è stato prodotto sulla base della piattaforma di condivisione (CDE: Common Data Enivironment) BIMPLUS, prodotto OpenBIM della Nemetschek i cui diritti di accesso sono estesi al committente e, in futuro lo saranno all’impresa e all’utente finale (Università di Torino).

Allplan BIM 1

Fig.12_Interoperabilità BIM 1

I software per il progetto strutturale e il gruppo di progettazione

I software utilizzati sono:

  • Analisi strutturali: PCM, MIDAS GEN
  • B.I.M. authoring: ALLPLAN BUILDING, TEKLA STRUCTURES

Il gruppo di lavoro comprende:

ICIS srl (Mandataria)

  • Responsabile del contratto: Ing. Luciano Luciani
  • Coordinatore di progetto e integratore delle prestazioni secialistiche: Ing. Adolfo Coggiola
  • Rapporti con gli enti di tutela: Arch. Mara Luciani
  • Responsabile qualità: Ing. Dario Russo

GAE ENGINEERING s.r.l.

  • Antincendio & CSP: Ing. Giuseppe Amaro

FBdA

  • Capogruppo del gruppo di progettazione e progetto architettonico: Arch. Francesco Bermond Des Ambrois

ICIS s.r.l.

  • Progetto architettonico e BIM manager: Arch. Luca Fornero
  • Progetto architettonico: Ing. Adolfo Coggiola
  • Supporto al progetto architettonico: Arch. Simone Cavini

Studio Tecnico PRO.ECO ss

  • Progetto impianti meccanici ed elettrici: Ing. Giuseppe Bonfante
  • Supporto al progetto impianti meccanici: Per. Ind. Franco Pautasso
  • Supporto al progetto impianti elettrici: Per. Ind. Alberto Tessari

ON. LECO srl

  • Analisi energetiche: Ing. Lorenzo Balsamelli
  • Acustica: Arch. Alessia Grignis
  • Sostenibilità ambientale (CAM): Dott.ssa Chiara Bonvicini

Ing. Pierluigi Violetto

  • Progetto strutturale: Ing. Pierluigi Violetto

RINETTI BARBARA srl

  • Conservazione e Restauro: Dott.ssa Barbara Rinetti

Con il contributo dello studio Violetto Ingegneria di Torino e Allplan.

 

 

I contenuti a cura della redazione di www.ingegneri.cc sono elaborati e visionati da Simona Conte, Giulia Gnola, Daniel Scardina, Gloria Alberti. Gli approfondimenti tecnici si rivolgono ad un pubblico di professionisti che intende restare aggiornato sulle novità di settore.

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