Restauro dell’antica ciminiera della Tonnara San Cusumano di Erice

Questa splendida torre in mattoni, alta oltre 20 metri, è stata realizzata da un artigiano trapanese nel 1905. Posizionata in riva al mare, è stata esposta alle intemperie per oltre 100 anni – anche se in disuso da oltre 50. Simbolo di una delle più antiche tonnare siciliane, la sua presenza “dominava” l’importante rito, spettacolare e cruento, della mattanza dei tonni; mentre da un punto di vista funzionale costituiva lo sfogo verso l’alto dei vapori creati nella lavorazione e cottura del tonno.
Malgrado sia stata realizzata senza alcuna conoscenza ingegneristica, la torre presenta delle soluzioni tecniche ed architettoniche di assoluto rilievo.
Dotata di un ampio basamento quadrato in mattoni, che ne è riuscito a garantire nel tempo la stabilità, si slancia verso l’alto con uno sviluppo conico interrotto dopo la metà dell’altezza da una variazione architettonica e decorativa.
La cosa più rilevante è lo splendido coronamento sommitale, che presenta una sfasatura a sbalzo, per poi riprendere in sommità le forme di slancio originali coniche.
L’ambiente particolarmente aggressivo come quello marino ed i forti venti di scirocco, levante e maestrale, che nel trapanese soffiano praticamente in modo costante, hanno contribuito in definitiva al degrado nel tempo della struttura.
Sottoposta giustamente al vincolo architettonico e paesaggistico dalla Soprintendenza ai Monumenti di Trapani, la ciminiera è unica nel suo genere, e trova pochissime strutture simili, ma non uguali, nel territorio nazionale.

Condizioni pre intervento
• Internamente la scala in ferro presente, ossidatasi negli anni, aveva causato il degrado della stessa e dei mattoni limitrofi, inoltre la malta legante posta tra i mattoni era ormai inconsistente, e molti mattoni, privi di legante, erano soltanto appoggiati l’uno all’altro.
• Esternamente i fenomeni erano analoghi, infatti i mattoni, soprattutto nel coronamento sommitale, erano praticamente liberi, senza alcun legame tra di loro.
• Strutturalmente la cosa più evidente (oltre che preoccupante) erano le numerose lesioni passanti trasversali, presenti a varie quote, che ne pregiudicavano la stabilità, rendendo ad un certo punto inevitabile il puntellamento esterno e la collocazione di tiranti provvisori.

Cosa è stato fatto
Nonostante un “quadro clinico” di tale gravità, l’abbattimento non era ipotizzabile, prima di tutto perché la ciminiera, nel corso dei decenni, era stata inserita all’interno dei vari locali dello stabilimento destinato attualmente alla lavorazione del tonno. In aggiunta come detto era tutelata dalla Soprintendenza, e rappresentava il simbolo della storia dell’azienda stessa, la Nino Castiglione S.r.l.
La passione e l’amore verso la propria storia hanno spinto Franco Castiglione, erede del padre Nino, fondatore dello stabilimento, ad incontrare la ECT – azienda già nota a Castiglione per via di importanti opere di consolidamento strutturale eseguiti con le fibre di carbonio nel trapanese, come il restauro strutturale dell’imponente complesso di San Domenico.
La O.F.E.A. (struttura di engineering partner della E.C.T.) guidata dall’Ing. Stefano Sabbatini si è trovata di fronte ad un problema molto complesso, poiché andavano coniugate le improrogabili esigenze di recupero strutturali e messa in sicurezza della ciminiera con le evidenti necessità di tutela estetica del bene.
Il percorso intrapreso è stato dunque quello di un adeguamento statico e di un miglioramento sismico dell’opera. Obiettivo dell’intervento strutturale era infatti il restauro ed il recupero dell’opera, adeguandolo alla nuova destinazione d’uso ma conservandone il valore storico, artistico e culturale.
Con l’ausilio dei più moderni sistemi di calcolo, e dopo complesse analisi e simulazioni virtuali, l’Ing. Sabbatini è giunto a una soluzione che, teoricamente, garantiva la restituzione della ciminiera alla propria integrità strutturale ed estetica.
Il progetto è stato valutato positivamente dall’Amministrazione Comunale di Erice, e soprattutto dalla Soprintendenza ai Monumenti di Trapani.
L’intervento prevedeva l’attuazione di due fasi, restauro strutturale e restauro architettonico, che dovevano necessariamente avvenire senza soluzione di continuità.
Era quindi necessario che il progetto fosse attuato coordinando in modo armonico e funzionale tutte le varie fasi, e che venissero impiegate maestranze altamente qualificate.
I lavori sono stati eseguiti sotto la guida di uno dei titolari dell’azienda, Marco Cucculelli che ha partecipato in prima persona, verificando costantemente la qualità dei lavori che tutto avvenisse nel rispetto delle necessarie condizioni di sicurezza.

Sintesi delle varie fasi di esecuzione delle opere

Restauro strutturale
Intervento all’interno della ciminiera
1) pulizia e regolarizzazione della superficie;
2) posizionamento ai quattro lati interni della ciminiera di un letto perfettamente levigato di malta acrilico modificata, steso per l’intera estensione in altezza, atto ad ospitare la successiva collocazione dei nastri in fibra di carbonio,
3) collocazione di 4 fasce verticali in triplice strato di nastro in fibra di carbonio ad altissimo modulo, aventi larghezza cm. 30,00 e lunghezza pari a quella della ciminiera.

Restauro strutturale
Intervento all’esterno della ciminiera
1) smontaggio ed estrazione di varie file di mattoni, secondo le direttive progettuali, con successiva pulizia e regolarizzazione della superficie;
2) posizionamento, alle varie quote previste, di un letto perfettamente levigato di malta acrilico modificata, steso per l’intera estensione circolare della ciminiera, atto ad ospitare la successiva collocazione dei nastri in fibra di carbonio,
3) collocazione di n° 28 fasciature orizzontali di nastro in fibra di carbonio ad altissimo modulo, aventi larghezza sia di cm. 10 che di cm. 15, a seconda della sezione e delle direttive progettuali,
4) rimontaggio dei mattoni.
• L’intervento esterno è stato effettuato previa rimozione di n° 2 file di mattoni circolari in corrispondenza della zona di posizionamento dei nastri in fibra di carbonio, preparazione della superficie, collocazione dei nastri in fibra di carbonio, successiva ricollocazione degli stessi mattoni, sigillati e stuccati, andando dunque a restituire alla ciminiera l’aspetto originario e rendendo l’intervento di consolidamento strutturale di fatto invisibile.
Connessione strutturale tra l’intervento esterno e quello interno
Sin dall’inizio l’esigenza primaria era quella di ricreare in definitiva un unico organismo strutturale, dove le sollecitazioni e gli sforzi fossero ripartiti secondo le ipotesi di calcolo e di progetto, e non secondo le deficienze di una struttura ormai alquanto precaria.
Ecco perché si è deciso di intervenire nel seguente modo:
1) le fasce di nastro in carbonio verticali interne e quelle orizzontali esterne sono state agganciate chimicamente e strutturalmente l’una all’altra, in corrispondenza delle zone in cui le tensioni apparivano critiche, tramite una chiodatura passante realizzata in materiali compositi;
2) le fasce di nastro in fibra di carbonio verticali sono state inoltre agganciate chimicamente e strutturalmente in vari punti al basamento in mattoni, tramite una chiodatura non passante realizzata in materiali compositi.

Restauro architettonico
Intervento all’esterno della ciminiera
Il restauro architettonico del manufatto, per esigenze operative e di continuità nelle opere, è stato eseguito contestualmente a quello strutturale.
La prima fase è stata quella del reperimento di materiale che fosse per quanto possibile simile a quello adoperato in origine dall’artigiano.
Si è fatto ricorso dunque ai seguenti materiali:
1) mattoni in cotto provenienti da fornaci siciliane;
2) pezzi speciali sagomati secondo tecniche ormai in disuso;
3) inerti selezionati secondo una granulometria ed una cromaticità che riprendesse quella originaria
4) sabbia di fiume
5) leganti tradizionali
Fasi dei lavori:
1) smontaggio dei mattoni del coronamento sommitale, i quali risultavano peraltro in gran parte già liberi, e successivo scarto di quelli inutilizzabili;
2) smontaggio delle file di mattoni orizzontali in corrispondenza delle zone che dovevano ospitate i nastri in fibra di carbonio;
3) posizionamento del rinforzo strutturale;
4) collocazione dei mattoni nuovi e, per quanto possibile, riutilizzo di quelli originari;
5) ricostruzione architettonica del coronamento in muratura sommitale; 6) stuccatura e sigillatura delle fughe tra i mattoni, rispettando gli spazi e le dimensioni date in origine dall’artigiano;
Le inevitabili differenze cromatiche, per effetto degli agenti atmosferici ed esterni risulteranno nel tempo sempre meno percebili.
Ove tali differenze sono visibili e presenti per improrogabili esigenze tecniche, non creano in seno al manufatto un effetto sgradevole, anzi, un po’ come in quelle pavimentazioni in cotto policromatiche, danno l’idea di rispondere a una precisa volontà dell’ideatore dell’opera.

La ciminiera della Tonnara S. Cusumano di Erice
Relazione tecnica – Aspetti tipologici e costruttivi
Solo a partire dagli anni Ottanta del XIX secolo si va diffondendo anche in Italia e quindi anche per la ciminiera oggetto di ristrutturazione, la manualistica che specifica, da un lato, le caratteristiche costruttive delle ciminiere in opera laterizia, come la pianta circolare con sezioni decrescenti verso l’alto, la rilevanza del basamento e la sua forma prismatica, l’enfatizzazione del coronamento, ecc, e codifica, dall’altro, le norme per il loro dimensionamento.
Vengono di seguito riepilogati gli aspetti caratteristici che connotano tale manufatto, quali emergono dai disegni dello stato pre intervento.
Sezione
La sezione della canna si attestata sulla forma circolare, sempre adottata per le ciminiere di altezza maggiore in conseguenza, non solo degli studi nel campo della scienza delle costruzioni, ma anche a partire dalla constatazione dei vantaggi conseguibili in termini di funzionalità.
L’arrotondamento della sezione della canna del condotto offriva esternamente una minore superficie esposta al vento, oltre naturalmente ad un momento d’inerzia costante in tutte le direzioni, e quindi sollecitazioni risultanti ottimizzate; internamente eliminando gli angoli morti, si riducevano possibili perdite di calore e turbolenze del moto convettivo ascensionale, che penalizzano il tiraggio.
Tipologia
La ciminiera è realizzata ad una canna di sezione decrescente verso la sommità con sviluppo rastremato del fusto in modo continuo all’esterno e con riseghe corrispondenti alla progressiva riduzione dello spessore all’interno (ad intervalli di almeno 3 m per contenere il numero di tipologie diverse di mattoni).
Gli spessori variano in funzione dell’altezza da valori che raggiungono il metro al piede e ridursi in sommità a tre teste di mattone.
Altezza
Le condizioni meteorologiche dominanti localmente (soprattutto il vento e la latitudine) e ragioni intrinseche di funzionalità e potenza del forno o della caldaia, e quindi volume dei gas o delle polveri da smaltire, loro grado di tossicità ecc.) erano i parametri che hanno dettato l’estensione in altezza del camino.
Il tiraggio naturale era innescato dal gradiente termico tra la bocca inferiore della ciminiera e quella superiore di emissione dei fumi e dei prodotti della combustione, i quali, essendo più caldi dell’aria esterna, creavano alla base del camino una depressione che metteva in moto il flusso ascensionale.
Per queste ragioni le ciminiere di più vecchia data, potendo contare solo sul tiraggio naturale, raggiungevano le maggiori altezze; le ciminiere di pianura venivano di solito spinte ad altezze superiori rispetto a quelle della fascia pedemontana, queste ultime avvantaggiate nell’evacuazione dei gas dalla presenza di correnti ascensionali.
Fondazioni e Basamento
La ciminiera è impostata su un solido zoccolo di base, in muratura di laterizio, a pianta quadra (sagomata in funzione delle caratteristiche del condotto che vi confluiva), la cui altezza si aggira su valori dell’ordine di 1/10 dell’altezza totale del manufatto.
Lo zoccolo poggia sulla fondazione; la pianta generalmente quadrata, realizzata in muratura portante, è ottenuta dall’allargamento dello stesso zoccolo fino a valori del lato all’incirca doppi del lato di base, o del diametro, della ciminiera.
Coronamento
Singolari e caratteristiche appaiono le parti sommitali della ciminiera, veri e propri coronamenti decorati, ispirati al repertorio degli stili classici, che, alle peculiarità estetiche, associano quelle funzionali di correzione delle turbolenze dei fumi o della ondata delle polveri, di cui viene in tal modo limitato il ritorno sulle pareti, che sono all’origine dei ben noti e temuti processi di degrado chimico, soprattutto delle malte, del paramento esterno.
La zona del coronamento è interessata da una parte di struttura in sopraelevazione, per aumentare il tiraggio del camino, che talora aumenta il pericolo di stabilità locale e globale.

Accessori
La previsione di interventi di manutenzione e di riparazione, praticamente continui, ha richiesto la realizzazione di scale di accesso alla ciminiera in tutto il suo sviluppo verticale (già utilizzate in fase esecutiva per facilitarne la costruzione), ottenute murando semplicemente un ferro a U (ad intervalli di 30 cm) all’interno del manufatto.
Materiali
Le peculiarità costruttiva è esito dell’impiego di codici di pratica standardizzati, innestati su una solida tradizione artigiana che adottava particolari precauzioni nella realizzazione della muratura, al fine di ottimizzare il comportamento della ciminiera nei confronti delle sollecitazioni di trazione che potevano insorgere per effetto dell’azione del vento e delle escursioni termiche tra interno ed esterno.
Grande attenzione è stata posta, a tal fine, sia nel contenimento degli spessori dei giunti orizzontali e verticali dell’apparecchiatura muraria, nella cura dello sfalsamento dei giunti verticali e della perfetta orizzontalità dei corsi, sia nel controllo della geometria della canna in fase di esecuzione.
I mattoni della muratura del fusto sono ottenuti da argille sempre di ottima qualità molto ben cotte, in modo tale da poter contare su una loro buona resistenza meccanica associata a un comportamento non gelivo.
Tecniche di riparazione
Gli interventi di riparazione nel tempo sono variati, in relazione all’entità del danneggiamento, dal risarcimento locale delle malte o della muratura (cuci-scuci), al raddrizzamento della canna, compatibile con la funzionalità della ciminiera, fino alla ricostruzione delle parti danneggiate.
Patologie ricorrenti
Le manifestazioni tipiche di degrado della ciminiera in muratura durante la fase di esercizio erano connesse con la funzione di smaltimento dei fumi e dei prodotti gassosi dagli impianti serviti.
Importanti negli anni anche gli effetti provocati dalle peculiarità delle condizioni ambientali locali, peraltro tipiche del clima marino.
Gli effetti di esse si sono progressivamente accentuate, fino ad arrivare a mettere in discussione la stabilità della canna in assenza totale di manutenzione (conseguenti al cessare della sua attività, quando intervengano azioni affaticanti del vento o sollecitazioni dinamiche anche di modesta entità).
Tecnica adottata per l’adeguamento statico ed il miglioramento sismico dell’opera
Tecnica di adeguamento
L’intervento è basato sui materiali compositi fibro-rinforzati a matrice polimerica, unidirezionali. La tecnologia adottata consiste nell’incollaggio di nastri in composito su talune porzioni dei contorni murari.
Si tratta quindi della realizzazione di un’armatura “esterna”, aderente l’involucro edilizio dove i mattoni più esterni vengono smontati, viene costruito il supporto strutturale e vengono rimontati i mattoni precedentemente adattati. L’aderenza è prodotta dall’incollaggio epossidico, il quale garantisce un’ottima resistenza al distacco. Quando l’applicazione è eseguita appropriatamente, a dettare la resistenza al distacco non è né il composito, né il film epossidico, ma il supporto murario. Il distacco del rinforzo, dunque, avviene solo per decorticazione della struttura. La resistenza della muratura alla decorticazione rappresenta quindi l’ente resistente nei confronti dell’aderenza.
Oltre all’armatura incollata, l’intervento prevede barre, anch’esse in composito.
Tali barre, in accoppiamento con i nastri, creano un sistema strutturale integrato: la muratura costituisce l’ente resistente a compressione, il rinforzo in composito, l’ente resistente a trazione. Pertanto, a fronte di tutte le caratteristiche della sollecitazione che possono interessare i componenti strutturali, la muratura — posto che i rinforzi siano disposti adeguatamente — lavora a compressione, attestandosi su valori tensionali inferiori ai limiti fissati; il composito, in trazione, attestandosi a sforzi inferiori a quelli forniti dalle schede tecniche.
Materiali dei nastri
Si prevede un materiale composito fibro-rinforzato a matrice polimerica (acronimo FRP: Fiber-Reinforced-Polymer). La fibra annegata nella matrice è di carbonio. Si adotta il carbonio in quanto, tra le fibre usate nei compositi, si colloca come quella più rigida. Le fibre, che sono continue, hanno orditura longitudinale: composito uni-direzionale. La matrice è di tipo epossidico.
Materiali e prodotti d’infissione
Il prodotto d’infissione consiste in barre (tipo Tondosap), in materiale composito. Il materiale è caratterizzato da un frattile 5 ‰ della tensione di rottura a trazione maggiore di 2600 N/mm2 . Il nastro previsto è del tipo precedentemente illustrato (quello ad alta tenacità).
Modalità applicative delle strisce
La superficie da rinforzare viene preparata mediante una rasatura. Si applica un primo strato di resina epossidica fluida (poco viscosa). Sul tale strato viene disposto il tessuto. Il tessuto è costituito da sola fibra (tessuto nudo). Dopodiché, sul tessuto, si applica un ulteriore strato di resina epossidica. Quindi vengono applicati gli eventuali strati successivi, allo stesso modo. L’impregnazione del tessuto con resina epossidica dà luogo, contestualmente, al materiale composito — fibre annegate nella matrice — e all’incollaggio alla struttura — aderenza chimica — realizzando così il rinforzo esterno. La differenza tra il primo strato e gli eventuali strati successivi è che gli ulteriori strati, anziché attaccarsi alla muratura, si incollano agli strati precedenti.
1. Concezione strutturale dell’intervento in composito
Un primo aspetto dell’intervento riguarda l’applicazione di nastri in fibra di carbonio per il confinamento della muratura agli sforzi verticali di precompressione tali da innalzare le capacità di resistenza a schiacciamento e di un rinforzo verticale a modo di armatura verticale a sostegno all’interno del camino, per contrastare l’effetto di ribaltamento e di spinta.
Inoltre, al fine di ottenere una collaborazione tra esterno ed interno vengono inserite all’interno della muratura dei tiranti passanti in materiale composito. I rinforzi posti sia verticalmente sia orizzontalmente vanno a creare un’armatura che collabora con i tiranti interni di precompressione, l’effetto è quello di contrastare azioni di ribaltamento e fenomeni torsionali e contemporaneamente contenere le fessurazioni.
L’intervento risulta molto meno invasivo e senza apporto di peso rispetto all’inserimento di elementi in calcestruzzo, inoltre essendo l’applicazione della fibra “puntuale e continua” sulla superficie , conferisce alla muratura una grande resistenza a trazione che si distribuisce in modo omogeneo in tutta la sezione compresa tra le due fasce di rinforzo, come una trave, senza discontinuità con la rimanente parte della muratura.
Interno
– Rinforzo verticale della ciminiera, mediante n°4 nastri in fibra di carbonio (3 strati) largo 20 cm, cercando di portare il rinforzo sotto il livello del pavimento ad interessare le fondazioni. Inserimento alla base dei pilastri di n° 4 connessioni di ancoraggio per una profondità di almeno 60 cm, dopo avere verificato la consistenza della fondazione con eventuale consolidamento mediante iniezioni di malta.
– Rinforzo di collegamento con sistema di connessione realizzato in materiali compositi.
Esterno
– Cerchiatura esterna dei muri ai vari livelli, posizionata a circa 8-10 cm sotto il bordo esterno della muratura stessa, mediante applicazione di n° 2 nastri in fibra di carbonio 1 strato largo 10 e l’altro 15 cm.
2. Parametri e grandezze di calcolo: enti resistenti
Non sono state eseguite prove di caratterizzazione meccanica. Per i parametri meccanici, si adottano allora valori in netto favore di sicurezza. Per la muratura si assume una tensione caratteristica di schiacciamento (frattile 5 % inferiore) pari a 0.80 N/mm2. Come valore di calcolo per l’analisi a rottura (frattile 5 ‰ inferiore) si assume 1.05 N/mm2.
Le resistenze dei rinforzi in composito vengono espresse per larghezza di nastro e per strato. Siccome lo spessore è fissato con il prodotto, di contro, la tensione ha meno significato. Le resistenze utilizzate nel calcolo derivano da un’ampia messe di prove di caratterizzazione dei materiali.

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