Catacombe San Callisto a Roma. Profili pultrusi per una passerella in ambienti con elevata umidità

Lungo la via Appia Antica, dopo la chiesetta del “Quo Vadis?”, si trovano le catacombe di S. Callisto, tra le più grandi e importanti di Roma. Appartengono ad un complesso cimiteriale molto vasto (circa 15 ettari di terreno) costituito da una rete di gallerie lunghe quasi 20 chilometri e articolate su diversi piani fino ad una profondità di circa 20 metri. Sorte nella metà del secondo secolo, portano il nome del diacono S. Callisto che fu preposto da Papa Zefirino (inizio III secolo) all’amministrazione del cimitero, divenuto da quel momento il cimitero ufficiale della Chiesa di Roma.
Davanti alla cripta dei Papi il piccolo cubicolo di Orfeo versava in pessimo stato di conservazione e nascondeva, grazie anche ad un antico restringimento in muratura poi asportato, una grande parte affrescata con Orfeo dipinto sulla volta centrale. Al fine di rendere fruibile al personale tecnico della Pontificia Commissione di Archeologia Sacra e agli studiosi il Cubicolo di Orfeo, è stata creata una struttura composta, realizzata con materiali in F.R.P. (Fiber Reinforced Polymer) leggeri, resistenti ed in grado di resistere alle condizioni aggressive di forte umidità presenti all’interno delle Catacombe.
Le particolari condizioni ambientali e il contesto specifico, soprattutto in considerazione delle caratteristiche geologiche del luogo, sono stati determinanti per la definizione dei materiali da utilizzare per la realizzazione della struttura in progetto. Con tali premesse, i progettisti hanno optato per elementi preformati in materiale composito, definito in gergo tecnico “pultruso” (dal termine inglese pull + extrusion, ovvero estrusione per trazione, la tecnica utilizzata per ottenere questo tipo di materiale), in sostituzione di prodotti come barre e reti elettrosaldate realizzati nei tradizionali materiali metallici.

INTERVENTO CON SISTEMA FIBRE NET

La struttura a passerella realizzata all’interno del Cubicolo di Orfeo è costituita da un’intelaiatura di profili pultrusi in materiale composito G.F.R.P. (Glass Fiber Reinforced Polymer) con matrice polimerica e fibre di vetro lunghe, che sostengono altri elementi, pure in composito, sui quali poggia uno strato di vetro strutturale (spessore pari a 27 mm) per permettere la pedonabilità della passerella e di minimizzare l’impatto della stessa all’interno dell’angusto cunicolo. Le aste e gli elementi di connessione sono realizzati con coppie di profili pultrusi in composito a C 200x60x10 e le colonne di base, che sostengono lo sbalzo, poggiano, attraverso una piastra di ripartizione, sul pavimento del livello inferiore del Cubicolo. Gli elementi di connessione fra i profili e le piastre di fondazione sono realizzati in acciaio zincato e connessi mediante bulloni, anch’essi in acciaio zincato. Le tirantature che sostengono lo sbalzo, invece, sono realizzate mediante trefoli in acciaio INOX Aisi 316.
L’intervento con i materiali pultrusi è stato completato attraverso due fasi successive, con la progettazione ed il successivo monitoraggio delle fasi d’installazione di:

1. elemento in acciaio innestato sulle strutture della passerella nel livello inferiore del Cubicolo di Orfeo per sostenere una porzione a sbalzo del tufo immediatamente inferiore rispetto all’ingresso al Cubicolo;
2. una struttura di sostegno all’architrave in pietra che presentava l’inserimento di un elemento di messa in sicurezza temporaneo ed in pregiudicato di fessurare per il solo peso proprio.

La grande versatilità del materiale composito, connessa alla possibilità di controllare e calibrare la risposta prestazionale a monte, la durabilità rispetto agli agenti aggressivi esterni insieme al beneficio offerto dal ridotto peso proprio suggeriscono interessanti possibilità di impiego degli elementi FRP come rinforzo strutturale, adeguamento funzionale e antisismico. Inoltre, l’ottimo rapporto peso/prestazioni e la facilità di lavorazione in cantiere con normali attrezzature di taglio e foratura portano i profili pultrusi in GFRP ad essere sempre più utilizzati.
Anche nel caso del Cubicolo di Orfeo, le specifiche tecniche della soluzione progettuale adottata sono scaturite da esigenze precise fra le quali, in particolare, la rapidità di montaggio e la resistenza ad ambienti aggressivi, caratteristica questa ultima in grado di abbattere sensibilmente i costi di manutenzione. Inoltre, la leggerezza del composito, oltre a facilitare l’assemblaggio ed il varo, costituisce un evidente vantaggio per tutte quelle strutture che devono essere fondate su terreni cedevoli. La crescente richiesta di soluzioni strutturali con elementi di materiale composito pultruso ha portato, nel 2003, al recepimento in ambito nazionale delle normative europee EN 13706-1, EN 13706-2 e EN 13706-3, le quali definiscono i requisiti minimi necessari a classificare i profili pultrusi come “strutturali”. Il recepimento delle norme europee ha porta il CNR a redigere un nuovo Documento Tecnico CNR-DT 205/2007 per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di strutture realizzate con profili pultrusi a base fibra di vetro FRP che integra la serie di documenti riconosciuti dalla NTC 2008 e successiva circolare esplicativa n. 617 del 2009.

ALTRI INTERVENTI

In aggiunta alla realizzazione della passerella in profili pultrusi, i progettisti hanno definito anche un intervento di consolidamento del fronte tufaceo sopra la tomba di Cecilia. Anche in questo caso sono stati utilizzati materiali compositi e, nello specifico, barre spinottate realizzate in pultruso (fibra di vetro e resina) ad aderenza migliorata inserite secondo progetto nel fronte tufaceo ed annegate all’interno di una malta da iniezione, caratterizzata da un’adesione al supporto ed al rinforzo ed una resistenza a compressione estremamente elevate.
Vista la variabilità della profondità della roccia integra, o quantomeno pseudo integra (1.5-2.5 m), è stata prevista l’esecuzione di carotaggi del diametro di 50-60 mm (barra in composito con sezione di 350-400 mmq, specifiche meccaniche riportate nell’elaborazione delle prove sperimentali) per una lunghezza di circa 3 m.
Il fronte consolidato, con superficie totale di circa 15-20 mq., ha visto l’impiego di barre distribuite con una densità di circa 1.5-2 barre/mq, disposte con inclinazione variabile all’interno della roccia.
A conclusione dell’intervento di consolidamento del fronte tufaceo è stato posizionato anche un architrave in materiale pultruso al fine di consolidare la porzione inferiore a sbalzo del fronte sopra la tomba.

SCHEDA CANTIERE

OGGETTO_Catacombe di San Callisto. Realizzazione di una passerella e di un architrave in profili pultrusi e consolidamento del fronte lapideo mediante perforazioni armate
LOCALITA’_Roma
COMMITTENTE_Pontificia Commissione di Archeologia Sacra
PROGETTISTA_ing. Allen Dudine, ing. Enrico Zanello
IMPRESA APPALTATRICE PRINCIPALE_De Feo Restauri, Roma
REALIZZAZIONE_2015

MATERIALI E SISTEMI FIBRE NET

> per STRUTTURA A PASSERELLA IN PROFILI PULTRUSI
– profili pultrusi a C 200x60x10 realizzati in materiale composito G.F.R.P. (Glass Fiber Reinforced Polymer)

> per CONSOLIDAMENTO FRONTE TUFACEO CON BARRE PULTRUSE
– barra ad aderenza migliorata a sezione 10,35 rettangolare dim. 30×10 mm provvista di spinature di centraggio al foro