Università di Firenze

Università di Firenze
Dipartimento di Architettura (DIDA)
Direttore del Dipartimento: Prof. Giuseppe De Luca

Articolo di Ricerca: Le Terme Stabiane di Pompei. Comportamento meccanico di alcune strutture murarie durante gli eventi sismici del 1° secolo

Autori: 
Nicola Ruggieri: University of Calabria, DiBEST; Parco Archeologico di Pompei, Segreteria Tecnica di Progettazione
Stefano Galassi: Universita degli Studi di Firenze Scuola di Architettura, Department of Architecture
Giacomo Tempesta: Universita degli Studi di Firenze Scuola di Architettura, Department of Architecture

Pubblicazione: International Journal of Architectural Heritage - Conservation, Analysis, and Restoration. Volume 12, 2018 - Issue 5:
Pompeii’s Stabian Baths. Mechanical behavior assessment of selected masonry structures during the 1st century seismic events

Qui l'articolo completo (in versione 'before peer review') (in lingua inglese) (contiene documentazione fotografica e immagini di Aedes.PCM)

Aedes è lieta di presentare nella sezione Academy la Ricerca su Pompei condotta da Nicola Ruggieri, Stefano Galassi e Giacomo Tempesta, di grande interesse culturale, scientifico e tecnico.

Siamo onorati di proporvi questo lavoro, dove il software PCM è stato utilizzato per le modellazioni e le analisi, fornendo risultati in ottimo accordo con i rilievi effettuati.
La collaborazione con il Dipartimento di Architettura dell'Università di Firenze si proietta in ulteriori studi, attraverso il progetto Academy che vedrà l'utilizzo di PCM da parte di laureandi.

Nel presente contesto si propone una sintesi della Ricerca su Pompei, rinviando al documento completo per tutti i dettagli e gli approfondimenti.
Nel documento completo, corredato di numerose fotografie, si esamina la sequenza storica dei danni prodotti dagli eventi sismici e delle relative opere di rinforzo che precedettero l'eruzione del 79 d.C.
Relativamente alle elaborazioni di calcolo, il lavoro descrive puntualmente le corrispondenze fra cinematismi modellati e danni reali per crolli di porzioni murarie, e presenta i risultati delle analisi pushover. Avendo eseguito entrambe le analisi, viene chiaramente identificato nei meccanismi di collasso la modalità di comportamento che giustifica il quadro reale dei danni che realmente si verificarono.

 

L’eruzione del Vesuvio del 79 d.C. cristallizzò il complesso delle Terme Stabiane nella configurazione che è stata riportata alla luce con gli scavi archeologici effettuati nella seconda metà dell’Ottocento. Incrociando gli studi prodotti dagli archeologi con l’osservazione dei danneggiamenti e del quadro fessurativo conseguenti agli eventi sismici del I secolo e la constatazione della presenza, già in epoca antica, di opere urgenti di messa in sicurezza, sono stati sviluppati dei modelli di calcolo che hanno permesso di formulare ipotesi coerenti sulla successione temporale degli eventi, dei danneggiamenti e sulla evoluzione dell’aspetto formale dell’edificio termale.

In particolare, attraverso analisi sismiche globali e analisi cinematiche su porzioni murarie localizzate dell’ambiente del “destrictarium”, si è confermato che nel I secolo d.C. non vi fu un unico terremoto di proporzioni disastrose ma vi furono almeno due eventi sismici significativi. 

I lavori di ricostruzione avviati dopo il primo sisma e le opere temporanee di messa in sicurezza dopo il secondo non furono mai ultimati a causa dell’eruzione del Vesuvio.
Scopo dell’articolo è individuare e parametrizzare il terremoto responsabile attraverso lo studio degli effetti sismici leggibili nei danneggiamenti e nei resti archeologici delle murature delle Terme.

L’identificazione del sisma e la classificazione dei danneggiamenti prodotti si configurano come un utile strumento di conoscenza opportunamente utilizzabile anche ai fini della messa in opera di interventi di protezione e di difesa del patrimonio architettonico dal rischio sismico.
 

Un terremoto di intensità elevata, calcolato al nono grado della scala Mercalli e avvertito anche a Napoli, Ercolano e Nocera, colpì Pompei il 5 febbraio del 62 d.C. Al terremoto del 62 ne seguirono altri, come quello registrato dalle cronache dell’epoca nel 64.

Scosse quindi ricorrenti fino al 79, negli ultimi anni sicuramente precorritrici dell’attività eruttiva del Vesuvio, compatibile con la sismicità tipica di questa area ed in generale di quelle vulcaniche.
Inoltre, i diversi cantieri presenti a Pompei, situazione sintetizzata in maniera estremamente efficace da Maiuri «… non c’è casa che non abbia in corso riparazioni …», trovano una facile spiegazione proprio nella sequenza sismica che caratterizzò la città campana durante il I secolo.

In questo articolo viene studiata una porzione significativa delle Terme Stabiane. L’edificio rappresenta, infatti, da un lato (sismologia storica) un significativo esempio che testimonia l’avvenimento del primo terremoto (62 d.C.) a cui seguì, con una datazione imprecisata, un secondo sisma. Dall’altro (sismografia storica), l’edificio si configura come un cantiere a cielo aperto dove è possibile leggere nelle rovine i danneggiamenti prodotti dal sisma e i successivi interventi di restauro e di messa in sicurezza delle strutture pericolanti.

In questo modo il sito archeologico delle Terme Stabiane a Pompei è, in questo articolo, utilizzato come un laboratorio di ricerca nel quale la collaborazione di studiosi di discipline diverse (archeologi, storici, architetti, strutturisti) contribuisce alla ricostruzione di un quadro completo degli eventi che si sono succeduti in un arco temporale ristretto a circa diciassette anni, cioè dal terremoto del 62 d.C. fino all’eruzione del Vesuvio del 79 d.C.



Fig. 1 - Planimetria dell’impianto termale. Il disegno originario, tratto dal volume di Hans Eschebach, 1979, è stato rielaborato.
Il riquadro in colore viola evidenzia la zona sottoposta ad analisi strutturale, il cui modello è rappresentato in fig. 2


Il disastroso terremoto del 62 d.C. provocò ingenti danni alle strutture delle terme stabiane, coinvolgendo in modo particolare l’edificio comprendente il destrictarium ed il nymphaeum; con tutta probabilità, il sisma si manifestò secondo l'orientamento sud-ovest > nord-est. A questo evento può essere ricondotto il crollo di una larga porzione delle strutture murarie poste in corrispondenza del lato a nord-est del nymphaeum.

Successivamente, il ripristino del funzionamento complessivo delle terme non fu possibile poiché qualche anno dopo un altro sisma, di pari violenza rispetto a quello del ’62, investì certamente l’area vesuviana. È ipotizzabile, leggendone gli effetti prodotti, che in questo caso la sua azione si sviluppò secondo una direzione est-ovest.

Allo scopo di valutare la risposta dell’edificio che ospita il destrictarium al sisma storico del 62 d.C., un modello numerico tridimensionale della porzione nord-ovest del complesso delle Terme Stabiane è stato formulato. È stata individuata la porzione costituita dai corpi di fabbrica lungo la via dell’Abbondanza, dove si trova l’ingresso alle terme, le botteghe sul fronte strada e il porticato, e da quelli lungo il vicolo del Lupanare, dove si trovano altre attività commerciali,i due corpi di fabbrica del destrictarium e la piscina. La porzione analizzata può infatti essere considerata come una unità strutturale indipendente, in quanto separata dai corpi di fabbrica adiacenti dalla presenza dell’ingresso principale e da un secondo accesso secondario dal vicolo del Lupanare.

L’analisi è stata condotta mediante l’applicazione del programma Aedes.PCM. Il modello numerico è stato sottoposto a due tipi di analisi: l’analisi sismica globale con spettro di risposta e le analisi cinematiche locali relative allo studio dei meccanismi di danno o di collasso dovuti al ribaltamento di porzioni murarie individuate nel corpo di fabbrica oggetto di studio.



Fig. 1 - Modello architettonico dell’unità strutturale delle Terme Stabiane oggetto di analisi sviluppato con il software Aedes-PCM: a) vista dei corpi del destrictarium e del porticato di accesso dall’interno della palestra; b) vista delle botteghe lungo la via dell’Abbondanza


Per l’analisi globale, a partire dal modello architettonico è stato costruito un modello della struttura a telaio equivalente, nel quale tutti gli impalcati lignei sono stati assunti come deformabili e la copertura, sempre in legno, è stata assunta come spingente sulle murature perimetrali.

Per le analisi locali, relative allo studio dei cinematismi prodotti dalla sequenza sismica del I secolo d.C., il software è stato utilizzato per generare, a partire dal modello architettonico, un apposito modello cinematico nel quale, ritagliate le porzioni di murature coinvolte nel cinematismo, sono stati definiti i meccanismi di ribaltamento che è possibile leggere attraverso l’osservazione dei quadri fessurativi esistenti e delle mancanze dovute ai crolli.

In particolare, nell’ottica degli eventi che si suppone essersi succeduti durante il sisma, si è ritenuto opportuno studiare due gruppi di cinematismi. Il primo gruppo si riferisce agli effetti prodotti dal sisma del 62 d.C. e riguarda il vano del nympheum del destrictarium. Il secondo gruppo di cinematismi si riferisce invece al terremoto successivo e riguarda le murature del destrictarium rivolte verso la palestra e verso le botteghe.



Fig. 3 - Analisi dei meccanismi di collasso (Aedes-PCM). Primo evento sismico: a) ribaltamento del cantonale nord-est del nymphaeum; b) ribaltamento della parete est; c) ribaltamento della parete nord. Terremoto successivo: d) ribaltamento di un macro-blocco della muratura est del destrictarium; e) ribaltamento del cantonale sud-est; f) ribaltamento della muratura posta sopra il colonnato


Per ciascun cinematismo considerato, l’indicatore di rischio sismico che è stato calcolato è molto inferiore all’unità, oscillando in un range compreso fra 0.35 e 0.73, denunciando dunque la vulnerabilità effettiva delle porzioni murarie che, in effetti, sono crollate durante gli eventi sismici del I secolo.

È interessante notare come soltanto il caso del ribaltamento del macro-blocco della parete muraria est del destrictarium presenti un indicatore di rischio sismico prossimo all’unità (0.969). Tale condizione, infatti, è perfettamente coerente con il fatto che tale porzione muraria, in effetti, non è completamente ribaltata, ma si è dislocata in una posizione di fuori piombo verso l’interno del vano.

 

Attraverso una metodologia che incrocia i dati derivanti da indagini sismologiche, reperite in letteratura, con le indagini sismografiche condotte dagli autori, in questo articolo è presentato uno studio relativo ai danneggiamenti del complesso delle Terme Stabiane in Pompei prodotti dal sisma del I secolo d.C.

L’analisi è stata incentrata sul corpo di fabbrica del destrictarium, dove sono stati individuati indizi sufficientemente chiari per formulare ipotesi coerenti con la successione degli eventi avvenuti nell’arco temporale compreso fra il 62 d.C. e il 79 d.C., anno dell’eruzione del Vesuvio. L’analisi del quadro fessurativo, dei crolli, delle mancanze e dei restauri storici è stata affiancata all’uso di modellazioni numeriche dell’edificio che hanno confermato le ipotesi formulate.

I risultati delle analisi strutturali sono quindi da considerarsi di supporto alla ricostruzione temporale degli eventi e hanno fornito informazioni utili per parametrizzare il terremoto, in termini di direzione dell’azione sismica ma anche in termini di PGA. I dati ottenuti dalle analisi, le vulnerabilità evidenziate nel sistema costruttivo pompeiano, i parametri ottenuti per qualificare il terremoto costituiscono una fonte di conoscenza utilizzabile anche per l’attuale problema della difesa dal rischio sismico del sito archeologico di Pompei.