Edifici di culto | Chiesa di Santa Gianna Beretta Molla a Trezzano sul Naviglio (Milano)

Calcestruzzo attivo per strutture snelle

Per la nuova chiesa di Trezzano la struttura è stata realizzata totalmente in calcestruzzo fotocatalitico autocompattante bianco Italcementi dal potere di conservare inalterato nel tempo l’aspetto estetico grazie alla proprietà dell’auto-pulizia della superficie, con prestazioni meccaniche e durevolezza di rilievo.

La nuova chiesa dedicata a Santa Gianna Beretta Molla nella parrocchia di S. Ambrogio a Trezzano sul Naviglio (Milano) è stata edificata dal gruppo Meraviglia Spa su progetto dello studio Quattroassociati. Il lotto si presenta stretto e a ridosso sia dell’edificato di quartiere che del Naviglio Grande che delimita l’asse viario prospiciente l’ingresso dei fedeli.
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Il complesso parrocchiale sostanzialmente si può suddividere in due volumi: il primo, alto 21 m, prevede la collocazione della chiesa vera e propria, la cappella feriale e i vani di pertinenza (sacrestia, servizi, locale tecnico…), nel secondo, disposto su due livelli, al piano terra vi sono gli uffici parrocchiali e gli spazi dedicati alla Caritas, mentre al primo piano sono stati collocate unità abitative destinate al clero residente o predisposte a uso foresteria.

Terreno

Per la determinazione della portanza e della tipologia di terreno del lotto si è dapprima proceduto a una campagna geognostica attraverso l’esecuzione di 4 prove penetrometriche di tipo dinamico spinte sino alla profondità di 15 m, mentre per l’identificazione della categoria del suolo, ai fini del calcolo sismico, è stata eseguita un’indagine (profilo Masw) per misurare la velocità di propagazione delle onde di taglio. Sulla base delle indagini eseguite si è potuto stabilire che dalla quota 0,00 m a – 2,7 m l’orizzonte superficiale è costituito da sabbia limosa che presenta caratteristiche geotecniche modeste, da 2,7 m a 9,0 m l’orizzonte costituito prevalentemente da sabbia con limo e ghiaia che presenta caratteristiche da scarse a mediocri (Nscpt 4 / 6), da 9 m a 15 m presenza di sabbia ghiaiosa debolmente limosa con caratteristiche geotecniche da discrete a buone (Nscpt maggiore di 12). La falda, individuata mediante la messa in opera di un piezometro è stata misurata a – 2,8 m dal piano campagna. Per l’indagine sismica con la prova Masw si è ottenuta una velocità delle onde di taglio relativamente ai primi 30 m di sottosuolo pari a 348 m al secondo che consente di classificare l’area della costruzione nella categoria di suolo «C».

Fondazioni

Le caratteristiche geotecniche del terreno sino alla quota di circa 9 m hanno dettato l’impossibilità di realizzare delle fondazioni superficiali che avrebbero portato a cedimenti differenziali incompatibili con la struttura della chiesa. È stata perciò deciso di progettare fondazioni profonde con l’adozione di pali vibro-infissi diametro 300 mm inflitti a circa 12 m con cassero a recupero fondello a perdere e getto in opera. Le armature previste, in conformità ai minimi indicati nelle Ntc 2008 per la zona sismica, sono 7 dal diametro di 12 mm per ciascun palo con spirale diametro 8 mm passo 15 cm. L’intero complesso, diviso in tre parti da giunti strutturali, ha strutture di fondazione nastriformi poggianti sui pali di fondazione. In condizioni statiche la portata ultima dei pali di fondazione è di 403,77 kN; per le verifiche sismiche i pali sono stati verificati anche per la portanza trasversale utilizzando la costante di Winkler orizzontale. Ciascun palo è stato verificato ponendo direttamente nel modello 3D completo della chiesa e delle opere un vincolo nell’esatta posizione prevista per ciascun palo e quindi potendo leggere puntualmente la sollecitazione sulla testa di tutti i pali.

Strutture

La Chiesa è caratterizzata da una vela in calcestruzzo armato (Italcementi) posta sopra l’altare che chiude sulla sommità con le altre pareti verticali; la conclusione della vela, in copertura, forma una grande croce su cui è poggiato il lucernario principale realizzato in carpenteria metallica.
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Il tetto piano totalmente aperto è dunque stato chiuso con un reticolo cruciforme di travi in acciaio che hanno la funzione sia di assorbire le spinte dovute alla forma della struttura in calcestruzzo, ridistribuendole su tutti i setti, che di sostenere la croce interna, sospesa sull’aula, realizzata da un telaio in acciaio rivestito in cartongesso.
I restanti corpi di fabbrica che formano il complesso religioso sviluppano complessivamente un’altezza di circa 6,8 m con dimensioni in pianta complessive di circa 45,5 m di lunghezza per 61,5 m di larghezza, tutte le parti strutturali in calcestruzzo sono realizzate completamente gettate in opera.

Metodo di calcolo. L’analisi di tipo numerico è stata realizzata mediante il programma di calcolo MasterSap, prodotto da Studio Software Amv di Ronchi dei Legionari (Gorizia). Il calcolo del complesso parrocchiale è stato eseguito dividendo l’intero fabbricato in tre parti fisicamente separate dai giunti strutturali. I giunti sono stati realizzati con perni tipo Cret. Nel modello si sono posti opportuni vincoli le cui reazioni sono state utilizzate per il dimensionamento degli apparecchi per i giunti. Tutti e tre i modelli di calcolo della struttura, totalmente in calcestruzzo con spessore medio di 25 cm, sono stati studiati con l’utilizzo di elementi finiti bidimensionali a tre/quattro nodi. La modellazione strutturale effettuata per le tre parti costituente il complesso parrocchiale, oltre a permettere il dimensionamento delle singole pareti componenti la costruzione e a mettere in conto gli effetti sismici, ha permesso di verificare e capire il comportamento tridimensionale di alcune parti della struttura.

Sagrato. La struttura del sagrato, che chiude l’accesso alla chiesa dalla strada, è caratterizzata da setti sospesi di altezza 3,3 m ortogonali al muro di confine con sporgenze di 2,2 m verso il sagrato. Con il modello 3D è stata possibile la realizzazione di questi elementi sporgenti studiando l’effetto stabilizzante della soletta di copertura che con il suo funzionamento a trave orizzontale permette la stabilità dell’intera opera.
07a-trezzano_21L’abbassamento dei setti è stato oggetto di misurazione all’atto dello scassero ed ha fornito i risultati attesi previsti dal programma di calcolo. La trave che unisce i setti ha solo un valore estetico ed è portata dai setti sporgenti. Particolare dell’armatura del muro perimetrale è l’armatura orizzontale aggiuntiva esterna composta da ferri di diametro 12 mm calcolata per assorbire la flessione del muro soggetto alla spinta orizzontale dovuta all’eccentricità dei setti.

Pensilina. La pensilina che corre sui lati sud e ovest del complesso parrocchiale ha richiesto la modellazione attraverso software. Il primo è il tratto sulla via Buozzi in cui la trave di supporto della pensilina è armata a torsione per resistere alle sollecitazioni in prossimità della grande apertura sul patio interno. La sezione della trave è stata oggetto di ottimizzazione per ridurre la flessione della pensilina, massima proprio in corrispondenza dell’apertura. La torsione interessa anche la fondazione al di sotto del muro.

Il secondo tratto, in corrispondenze all’angolo dove la pensilina è supportata dal muro posto solo al di sopra della pensilina, è sospeso con appoggio solo sul lato ovest. L’abbassamento della pensilina è stato oggetto di misurazione all’atto dello scassero ed ha fornito i risultati inferiori a quelli attesi previsti dal programma di calcolo.

La pensilina è armata superiormente con barre con diametro 16 mm aumentati in alcuni tratti utilizzando barre con diametro 20 mm. Particolare attenzione, per la variabilità dei casi, è stata posta per assicurare l’ancoraggio dei ferri superiori tesi dovendosi procedere sempre con il getto della pensilina dopo quello della parete di supporto.

Parete sulla vasca d’acqua. Realizzata sospesa sopra la vasca d’acqua sul lato della chiesa, la parete ha dimensioni di 4,5 m di larghezza, 4,7 m di altezza e spessore 20 cm ed è collegata alla parete laterale della chiesa solo lungo un lato verticale. Anche in questo caso lo studio del modello tridimensionale ha permesso di disporre un’armatura orizzontale e verticale idonea allo sbalzo e alla parete di supporto. Nella parte alta la parete è sostenuta da un reticolo di travi la cui principale ha dimensione 55 cm di larghezza per un’altezza di 69 cm ed è armata con 5 barre diametro 20 mm poste inferiormente. Il suo dimensionamento è stato definito sulla base di considerazioni deformative. Particolare attenzione si è posta nella messa in opera dell’armatura di interfaccia tra la parete sospesa e la trave di supporto.
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Copertura della zona dell’altare. La trave più significativa dell’intero complesso è quella che sostiene la soletta in calcestruzzo pieno di copertura della zona dell’altare e che corre parallela alla vela che già sostiene la soletta di copertura senza appoggio con una luce complessiva di 19,5 m con sezione di larghezza 30 cm per un’altezza di 85 cm. Per ridurre il momento flettente di campata è stata fatta proseguire oltre l’appoggio di 2,5 m per il sostegno della parete laterale del coro. Alla trave sono appoggiati anche i serramenti che danno luce alla zona dell’altare. La trave è armata con 6 barre diametro 24 millimetri poste inferiormente in campata e 8 barre diametro 24 millimetri poste sull’appoggio.

Stabilità globale della chiesa. La stabilità della struttura della chiesa è assicurata dall’effetto forma delle strutture e del suo comportamento tridimensionale. Elementi come la vela posteriore e il campanile frontale non trovano la loro stabilità senza la struttura metallica di copertura, costituita dalle quattro travi principali a cassone che hanno come loro compito principale quello di chiudere la struttura assicurando il funzionamento tridimensionale e facendo in modo che gli effetti delle eccentricità strutturali e dell’azione orizzontale del vento si possano ridistribuire su tutte le pareti laterali della chiesa permettendo anche di avere il tetto piano completamente aperto. Le quattro travi costituiscono inoltre gli appoggi del lucernario e della grande croce sospesa al centro dell’aula. I muri della chiesa sono in generale armati con barre diametro 12 mm posti verticalmente, tranne in alcuni casi di muri impegnati a flessione in cui si è utilizzato barre diametro 16 mm come nelle pareti laterali al campanile.

Vela. La vela è stata realizzata con il getto di calcestruzzo con spessore 25 cm, di sezione a omega, appoggiato alle pareti laterali della chiesa e sospeso nella sua parte finale al di sopra della zona dell’altare. La vela è stata inserita nel modello di calcolo con la sua reale curvatura utilizzando il doppio raggio come dai disegni architettonici e utilizzando elementi finiti a guscio a tre/quattro nodi. Il peso specifico del materiale è stato aumentato per tenere in conto dell’effettivo peso della finitura in pietra. Oltre al modello a elementi finiti bidimensionali della vela si è proceduto a creare un secondo modello in cui la vela era simulata con un graticcio di travi in modo che fossero più evidenti le azioni all’interno della struttura e più facilmente leggibili le risultanti. Da entrambe le analisi si è evinto che la parte terminale sospesa della vela ha un comportamento ad «arco rovesciato»; il bordo libero della vela al di sopra della zona dell’altare risulta compresso perché puntando sulle due sezioni terminali di appoggio contrasta la trazione nella vela. Nel tratto orizzontale tra i due appoggi si identifica inoltre la tipica trazione alla base di un arco. L’armatura del bordo libero della vela è stata eseguita come per una trave compressa con barre diametro 16 mm calandrati e staffati. Nella zona tesa tra gli appoggi si sono inseriti barre di diametro 20 mm orizzontali. L’armatura verticale disposta nella vela è calcolata, oltre che per la trazione, per il momento flettente dovuto al peso proprio e al vento agente ed è composta da barre di diametro 12 e 16 mm posate a passo 20 cm.

Aspetto sismico

Per il calcolo delle sollecitazioni si è utilizzato un fattore di struttura  pari a 3 (strutture in calcestruzzo armato a pareti) e classe di duttilità bassa (Cd «B»).
Le tre parti costituenti il complesso parrocchiale sono costituite da pareti con funzionamento tridimensionale, le azioni orizzontali sismiche e del vento si distribuiscono su tutte le pareti che compongono il complesso tramite i piani rigidi delle solette in calcestruzzo pieno.

Struttura metallica. Le quattro travi metalliche di copertura a cassone, oltre che a chiudere superiormente la struttura in calcestruzzo assicurando la distribuzione delle sollecitazioni orizzontali sui setti laterali componenti le pareti della chiesa, hanno il compito di supportare il lucernario superiore e la struttura della croce sospesa.
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Le quattro travi a cassone in acciaio S355 hanno sezioni con larghezza 34 cm per un’altezza di 60 cm e si differenziano a due a due a secondo della loro funzione; le due travi che supportano le mensole per la croce hanno 4 bulloni classe M30 su ciascuna estremità e sono sollecitate oltre che a compressione e a flessione anche a torsione mentre le due travi che sostengono il lucernario hanno 2 bulloni classe M30 su ciascuna estremità e sono sollecitate a compressione e flessione. Le travi sono fissate alla struttura in calcestruzzo mediante bulloni che sono stati inseriti in appositi tubi filettati posizionati nelle mensole in calcestruzzo nella fase di getto. Sulle travi con le mensole di sospensione della croce è stata eseguita una prova di carico per verificarne la resistenza.

Croce sospesa. Il volume della croce interna è stato realizzato interamente in acciaio e rivestito in cartongesso. La struttura è sostenuta mediante 16 punti di ancoraggio alla copertura: 12 sono su mensole vincolate al cordolo in calcestruzzo che corre su tutto il perimetro dell’apertura superiore e 4 sono su mensole saldate alle 2 travi a cassone in acciaio principali. Ciascuna delle 12 pareti che compongono la croce è realizzata con quattro pannelli, i cui profili hanno spessore 4 e 6 mm, opportunamente controventati. Le 12 pareti vengono assemblate in cantiere e fissate tra loro mediante angolari di spessore 6 mm appositamente piegati in acciaio S355, utilizzando bulloni di classe 8.8 e piastre di acciaio di spessore 20 mm superiormente sugli angoli.

Materiali e finiture

L’intero complesso è realizzato con muratura e solai in calcestruzzo bianco Scc autocompattante, addittivato con principio Tx attivo (Italcementi)per quanto riguarda le parti a vista, tradizionale per le fondazioni o le parti non a vista.
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Internamente l’edificio è rivestito con contropareti e controsoffitti in cartongesso, con adeguata intercapedine atta a contenere un isolamento termo-acustico in pannelli di fibra di poliestere riciclato.

La struttura esterna a mantello dell’abside, l’interno del campanile e le pareti esterne fino a un’altezza di 2,40 m sono rivestiti in pietra naturale chiara sabbiata «Perlato Royal». La stessa pietra è utilizzata per la zoccolatura interna dell’aula liturgica, che riprende lungo le pareti, la quota segnata dall’innalzamento del pavimento del presbiterio. Anche i pavimenti della chiesa e delle parti comuni, così come le schermature delle terrazze, la scala, le soglie e le copertine alla quota + 3,20 m sono in Perlato Royal. Ampie zone del sagrato, della piazza e dei marciapiedi sono pavimentate con cubetti di granito.

Aspetti acustici

Nella progettazione acustica si è considerato il fatto che, nella chiesa semivuota, il riverbero prodotto dalle pareti, dai pavimenti e dalla forma architettonica del soffitto non compromettesse l’intelligibilità del parlato. 07b-trezzano_22
Gli elementi architettonici, il loro disegno e in generale le caratteristiche acustiche delle superfici sono tali da evitare riflessioni multiple, la focalizzazione dei raggi sonori, e tempi di riverberazione troppo lunghi. Si è previsto di assicurare alla chiesa condizioni acustico architettoniche idonee ad accogliere e valorizzare l’ascolto, rivestendo la struttura «a croce sospesa» e la parete contrapposta all’altare con materiale fonoassorbente Sto Panel, dalla finitura superficiale liscia e simile nell’aspetto al cartongesso. In generale in tutto il complesso sono stati studiati i punti critici e indicati i requisiti di abbattimento acustico, in particolare per le porte e le bussole.

di Corrado Colombo

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