il caso del Teatro della Pergola

Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
Sintesi di Tesi di Laurea in Ingegneria Civile discussa il 6 Febbraio 2004
presso la Facoltà di Ingegneria di Firenze
La prevenzione incendi nei teatri storici:
il caso del Teatro della Pergola
L’idea della tesi è nata dalla curiosità di capire quanto un edificio monumentale, quale
il Teatro della Pergola di Firenze, sorto verso la metà del XVII secolo, fosse
conciliabile con le schematiche regole antincendio dell’era moderna, talvolta troppo
esuberanti davanti a tanta storicità. Il lavoro di tesi si è infatti posto l’obiettivo di
verificare ed ottimizzare le condizioni di prevenzione incendi, sia attiva che passiva, di
un teatro di notevole pregio storico-artistico alla luce delle attuali norme antincendio.
Come strumento di lettura della natura dell’edificio, si è innanzitutto indagato sul
significato architettonico della tipologia edilizia, ripercorrendo a grandi linee
l’evoluzione dell’architettura teatrale, e sul ruolo delle singole parti necessarie ad un
luogo di spettacolo, distinguendo tra luoghi degli spettatori e luoghi degli attori.
Teatro greco: Teatro di Diòniso ad Atene
Teatro romano: Teatro di Marcello a Roma
Teatro all’italiana: Teatro alla Scala a Milano
Teatro elisabettiano: Swan Theatre
I
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
Teatro di Gropius: Totaltheater
Teatro alla francese: Opéra di Parigi
Si è poi cercato di capire quel lungo processo di formazione dell’attuale stato del
teatro, non scevro di innumerevoli e forti interventi, firmati da illustri architetti ed
ingegneri, senza parlare degli splendidi affreschi ottimamente conservati che rendono
il teatro un gioiello d’arte.
La nascita del Teatro della Pergola si lega alla fondazione nel
1644 dell’Accademia dei Concordi; successivamente tale
gruppo di artisti e letterati si scisse in Accademici Infuocati, con
sede nell’attuale Teatro Niccolini, ed Accademici Immobili, i
quali videro sorgere nel 1657 il Teatro della Pergola,
nell’omonima via, ad opera dell’architetto Ferdinando Tacca, il
quale trasformò un tiratoio della lana in un vero e proprio teatro.
L’impianto originario del Teatro della Pergola era del tipo all’italiana, con struttura
lignea e profilo mistilineo, pianta ovoidale e loggia inferiore aperta intorno alla platea,
con un totale di 54 palchi dislocati su 3 ordini ed una graticciata già allora di 500mq.
II
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Tesi di laurea
Pianta del Teatro del Tacca
Prospettiva della sala del Teatro del Tacca
Le principali modifiche strutturali avvenute nell’arco di più di 3 secoli possono
riassumersi nella seguente tabella:
1688
Arch. FILIPPO SENGHER
sostituzione della loggia con il I ordine di palchi, con 78
palchi di legno dislocati su 4 ordini
1755
Arch. GIULIO MANNAIONI
ricostruzione in muratura della sala a pianta ovoidale con 84
palchi dislocati ancora su 4 ordini
1789
1855
1912
Arch. GIULIO MANNAIONI
Ing. LUCA RISTORINI
Arch. GAETANO BACCANI
Arch. Ing. PIER ANTONIO
SPIGHI
aggiunta del V ordine di palchi e realizzazione del Saloncino
restauro della sala e riprogettazione degli atri
demolizione degli ultimi due ordini di palchi (IV e V) e
creazione della galleria
sostituzione delle capriate lignee degradate con capriate in
1967
Arch. LUIGI CALITERNA
acciaio, rifacimento del loggione ed opere generali di
consolidamento strutturale
Si riportano alcune immagini relative all’intervento di Caliterna.
III
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Tesi di laurea
Capriate in legno degradate
Piano della graticciata
Capriate in acciaio di sostituzione
Gradinata del loggione
Attualmente il Teatro della Pergola risulta un’enorme complesso di edifici assemblati
nel tempo, inglobato nel centro storico fiorentino, in un buono stato di conservazione,
con struttura portante in muratura e presenza di alcuni orizzontamenti lignei
(palcoscenico, platea, graticcia, sale da ballo); il teatro è poi caratterizzato da una
perfetta sintonia tra la zona destinata al pubblico, costituita da una sala principale e da
una sala adiacente denominata Saloncino, e la zona destinata agli artisti ed ai tecnici,
costituita da un complesso sistema di annessi; inoltre l’edificio risulta dislocato su 9
livelli per un’altezza massima di quasi 25m ed una superficie totale di quasi 10000mq,
con capienza della sala principale di 999 posti e del Saloncino di 324 posti.
IV
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
Atrio delle colonne
Platea della sala principale
Palcoscenico del Saloncino
Per rendersi conto delle possibilità d’intervento e degli obblighi legislativi, si è prima
indagato sul concetto di sicurezza antincendio negli edifici storici e relative
problematiche, dai fattori di criticità ai tipici fattori d’innesco, ponendosi il duplice
obiettivo di incolumità delle vite umane (unico obiettivo per gli edifici di nuova
costruzione) e di salvaguardia dei beni storici, sensibili sia alla fiamma viva con
perdita di materia, sia al flusso di fumi con gravi danni alle superficie.
V
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
Si è poi interpretato il significato dei vari
parametri di incendio (resistenza al fuoco,
carico d’incendio, reazione al fuoco, tempi di
evacuazione, densità di affollamento, capacità
di deflusso, etc.) e dei criteri di progettazione in
base al rischio incendio, tenendo conto sia di
un fattore tecnico, legato al progetto ed alla
gestione dell’edificio in termini di prevenzione
attiva e passiva, sia di un fattore psicologico,
mediante un’analisi dei processi di percezione
del rischio per l’ottimizzazione degli interventi
atti a favorire un’adeguata risposta della folla in caso di panico; il perfetto connubio
dei due fattori conduce in genere ad un processo di evacuazione rapido ed ordinato.
Si sono dunque rapportate ed incrociate le normative in materia di sicurezza
antincendio, relative sia ai luoghi di trattenimento, sia agli edifici di pregio storico, sia
ai luoghi di lavoro in genere.
Il lavoro della tesi si è poi dislocato su tre livelli di analisi e valutazione:
dall’osservazione dell’edificio nel suo complesso, alla risposta strutturale di alcune
parti dello stesso, al comportamento chimico-fisico di alcuni materiali di rivestimento.
In primo luogo si è osservato e “misurato” l’intero fabbricato in termini di funzionalità
e di fruibilità, per capire se l’attuale stato di utilizzo fosse dotato di adeguate
attrezzature antincendio e soprattutto di idonee e sufficienti vie di esodo, in rapporto al
flusso dei frequentatori; in altre parole si è saggiato il livello di sicurezza dell’edificio,
eseguendo un dettagliato rilievo, per numero e posizione, degli attuali sistemi e
dotazioni antincendio, con relativa riproduzione grafica.
VI
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
n.63
S
E
E
N
O
60
0
wc
donne
accademia
+4.99
R
n.57
sala da ballo (5%)
E
R
n.56
n.58
38
10
Saloncino
wc
uomini
+4.99
80
150
+6.19
35
0
3
0
8
8
wc hd
+5.80
palcoscenico (1%)
1 addetto
2 utenti
accademia
wc
10 macchinisti
camerino
camerino
n.64
R
2 artisti camerino
(5 macch.) 1 artista
2 artisti
(5 macch.)
E
E
archivio
accademia
wc hd
R
ascensore hd
97
0
galleria (Sala Oro)
R
1
58
cam.
magazzino
scene
n.37
E
E
2
2
spogliatoio
macchinisti
R
1
1
R
locale
compress.
+3.19
n.54
10
10
ingressoregresso
comparse
R
corte
E
E
16
16
n.61
0
57
+3.30
n.55
n.60
E
R
corte
corte
+4.99
+4.99
rip.
corte
97
0
E
cam.
R
n.59
E
wc
3
+0.45
75
0
E
camerino
rip.
R
+2.99
R
n.68
194
0
n.38
+6.27
wc
uomini
wc
donne
118
160
+2.99
corridoio palchi
+4.01
+5.06
+0.00
E
+3.90
wc
uomini
locale
inaccessibile
E
rip.
0
48
+5.88
4
4
4
4
3
3
3
3
5
6
E
6
E
1 add. seguipersona
platea
sala proiezioni
+5.66
5
4
quadro f.m.
attacco
compagnie
n.35bis
E
+5.06
ca
me
rin
o
3
3
3
13
13
bauli
+4.89
3
parrucchiere
trucco
n.30
rip.
28
28 caffè
E
tel.
u.s.
camerini
1
1
+2.99
1
1
16
16
E
n.31
E
1
n.27
u.s.
palcoscenico
1
15
15
26
24
4
docce
24
24
26
5
+3.42
1
2
+0.15
corte
botola per
passaggio scene
n.74
n.72
filtro
wc
n.73
n.29
amministratore
compagnie
61
41
1
attrezzeria
3 facchini
3
3
+4.83
cabina di2
palcosc.
E
1 add. camerini
rip.
cam
erin
o
3
ca
me
rin
o
ca
me
rin
o
3
ca
me
rin
o
wc
donne
n.35
3sartoria
sarte
+5.06
3
ca
me
rin
o
4
wc
uomini
E
4
5
accademia
spogliatoio
maschere
uomini
wc
n.36
corte
n.28
ca
me
rin
o
+3.89
3
3
E
R
R
+5.04
wc
1
ca
me
rin
o
spogliatoio
maschere
donne
corridoio palchi
E
E
E
3
115
+4.01
ca
me
rin
o
Vicolo della Pergola
1 add. antincendio
3
3
3
3
4
ca
me
rin
o
4
cam
erin
o
4
ca
me
rin
o
4
wc donne
atrio di accesso
platea e palchi
+3.13
30
6
E
wc
palcoscenico (3%)
30
30
30
6
spogliatoio
add. pulizie
0
48
+0.10
+2.47
+1.25
18
2 addetti
3
0
+1.00
ca
me
rin
o
+1.54
+5.06
+6.27
ca
me
rin
o
vestibolo
18
0
36
ca
me
rin
o
+6.10
1
falegnameria
2
0
3 addetti
R
R
+3.20
Via della Pergol
a
II ORDINE
Flussi di esodo e dotazioni antincendio (II ordine)
Dalla valutazione degli spazi è emerso che il 35% della superficie totale dell’edificio è
destinato a vie di smistamento, ovvero corridoi, scale e vani di disimpegno; ciò
significa che i percorsi di uscita risultano per loro natura lunghi e talvolta tortuosi.
VII
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
n.63
E
E
R
E
n.64
R
n.57
E
R
n.58
n.56
R
n.38
R
R
R
R
n.59
n.68
n.55
R
E
E
E
n.60
E
n.37
E
E
n.54 E
R
R
E
R
n.61
E
E
E
E
E
n.35bis
E
E
E
E
n.28
n.36
E
n.35
n.27
E
n.31
E
n.30
E
E
n.74
n.72
n.73
n.29
E
R
R
R
R
Destinazione d’uso degli spazi (II ordine)
Si è poi eseguita una valutazione delle vie di fuga nell’ipotesi di utenza presente nella
stagione estiva (periodo del Maggio Musicale), con afflussi diurni di circa 690 persone
ed afflussi serali di circa 1250 persone.
1 2
A 1A 2A
B 1B 2B
Si sono così individuate 4 condizioni di carico in termini di
utenza, incrociando la massima attività diurna del Saloncino
con la massima attività serale della sala principale; le due
situazioni sono state valutate in due momenti diversi: poco
prima dell’inizio dello spettacolo ed alla la fine dello stesso
con massimo affollamento in palcoscenico.
Individuati per ogni vano dell’edificio i percorsi di uscita in caso di calamità, mediante
il programma Excel si sono dunque realizzati fogli di calcolo, per ogni condizione di
carico, per ogni livello e per ogni vano dell’edificio, sia nello stato di fatto che, come
vedremo, nello stato trasformato, per un totale di 72 fogli di calcolo.
Dall’analisi precedente si evince che, secondo le attuali norme antincendio, esistono
dei margini per migliorare l’attuale sistema di esodo per garantire il completo e più
rapido sfollamento del pubblico e del personale previsto.
Si sono proposti di conseguenza 3 tipi di intervento, suddivisi per categorie (edilizi,
antincendio e gestionali), atti a colmare certe carenze, a sopperire a certe realtà
contrastanti o talvolta più semplicemente ad aumentare la sicurezza antincendio, in un
VIII
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
ambiente in cui il carico di incendio è tutt’altro che trascurabile e gran parte degli
utenti sono estranei al contesto.
Come principi base degli interventi proposti si è cercato di:
• individuare percorsi di esodo aggiuntivi, evitando di eliminare parte del
pubblico, via comunque perseguibile;
• separare le vie di fuga del pubblico da quelle degli artisti e degli addetti,
essendo diverse le percezioni dell’ambiente;
• bilanciare i flussi di esodo sul numero delle uscite, evitando l’attuale
sovraffollamento di alcune uscite contrapposto allo scarso utilizzo di altre;
• rispettare il patrimonio storico-artistico sia interno che esterno;
• proporre soluzioni semplici, reversibili e meno invasive possibile;
• sfruttare ogni versatilità dell’edificio avvalendosi di criteri di sicurezza
equivalente.
Alcuni esempi di interventi edilizi sono: realizzazione di nuove vie di esodo con
creazione di aperture e scale in acciaio o in cemento armato, studiando per ogni
percorso più soluzioni e cercando di perturbare il meno possibile la compagine
strutturale del teatro; ottimizzazione della compartimentazione degli ambienti a
rischio; trattamenti antisdrucciolo di superfici logore; risistemazione di pavimenti
sconnessi; realizzazione di un montacarichi di palcoscenico; aumento della riserva
d’acqua; realizzazione di rampe per facilitare l’accesso dei disabili; etc..
Alcuni esempi di interventi antincendio sono: protezione dei principali vani scala che
conducono all’esterno o verso luoghi sicuri; installazione di rivelatori di fumo
puntiformi, lineari e perimetrali; installazione di sistemi di spegnimento a sprinkler
(totalmente assenti); incremento di idranti a muro, altoparlanti, estintori a polvere e
CO2, pulsanti di allarme, evacuatori di fumo e porte REI; introduzione di allarmi
luminosi (totalmente assenti); etc..
Alcuni esempi invece di interventi gestionali sono: gestione del convoglio del
pubblico verso il nuovo sistema di vie di esodo da parte del personale opportunamente
formato ed informato, correlando i flussi di esodo con il numero e la collocazione
delle maschere; eliminazione e/o ridistribuzione dei posti a sedere; pulizie periodiche
IX
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contro le polveri infiammabili; simulazioni antincendio; assoluto divieto di parcheggio
di motocicli e vetture nelle vie perimetrali per agevolare l’accesso dei soccorsi;
gestione della sicurezza nei luoghi di lavoro; gestione dei sistemi di allarme; etc..
Si sono successivamente eseguite alcune valutazioni economiche:
• si sono stimati i ricavi perduti a seguito dell’eliminazione di alcuni posti;
ipotizzando uno spettacolo in sala ed uno nel Saloncino, i ricavi perduti sono di
1250€ per spettacolo di prosa;
• si sono valutati i costi di realizzazione degli interventi proposti, ovvero per ogni
intervento si sono individuate le singole lavorazioni, oltre alle materie prime
necessarie; il computo totale è risultato di 385.000€, oneri per l’attuazione dei
piani di sicurezza inclusi;
• si sono stimati i costi di manutenzione annua degli interventi antincendio
proposti, pari a 5.800€/anno.
Si sono in seguito valutati i tempi di evacuazione, sebbene la normativa non ponga dei
limiti. La valutazione è stata eseguita, sia nello stato di fatto che nello stato
trasformato, per tutti i locali destinati al pubblico, calcolando un tempo cinematico, un
tempo che tiene conto della folla, mediante formula sperimentale, ed un tempo che,
oltre a tener conto della folla, tiene conto anche dell’effettivo numero di moduli
disponibili per ogni vano. Dal confronto dei due stati è emerso che nello stato
trasformato lo sfollamento è più equiripartito ed avviene in tempi minori con riduzioni
fino al 71%, ovvero l’esodo ovunque risulta più rapido. Infatti sebbene a volte il
tragitto di uscita sia più lungo in termini di spazio percorso, il minor affollamento lo
rende sicuramente più sgombro, ottenendo un esodo più rapido e più fluido, senza
considerare che l’effetto panico si attenua con il minor affollamento. Ad esempio nel
loggione si è passati da 4 a 6 percorsi di fuga e, mentre nello stato di fatto l’ultima
persona ad abbandonare il locale impiega circa 18 minuti, nello stato trasformato ne
impiega solo 10.
X
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
Scendendo ad un maggior livello di dettaglio, lo studio si è focalizzato sul Saloncino:
inventariati tutti gli oggetti contenuti nel vano (dal cordame al fondale, dagli
strapuntini alla tappezzeria), si è stimato il carico d’incendio per ogni oggetto in esso
contenuto, compresi il controsoffitto a centine asciate ed il sistema di copertura in
abete. Si è così risaliti alla resistenza al fuoco richiesta per normativa, pari a 90 minuti.
Una volta eseguito il rilievo geometrico del sistema di copertura ed analizzati i carichi
sopportati dalle capriate lignee, si sono verificati tutti gli elementi strutturali a
sostegno della copertura, sia a freddo che a caldo, per i principali tempi di esposizione
al fuoco.
Capriate in abete
Controsoffitto a centine asciate
Dall’analisi precedente è emerso che, ad esempio, le capriate iniziano a crollare dopo
33 minuti dall’inizio dell’incendio per cedimento delle saette e se anche si
proteggessero le saette inizierebbero a cedere i puntoni dopo 69 minuti; comunque sia
il dissesto della copertura inizia solo dopo 18 minuti dall’inizio dell’incendio per
XI
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
cedimento dei travicelli, che sono gli elementi di sezione più ridotta, dunque gli
elementi più vulnerabili. Si sono così proposti degli interventi per riportare la
resistenza a 90 minuti, quali il rivestimento con tavole in abete fissate con viti per
saette e puntoni della capriata e per gli arcarecci di copertura, la realizzazione di un
controsoffitto in cartongesso per la protezione dei travicelli, e la compartimentazione
del locale, corredati dal relativo preventivo economico, stimando un costo totale di
circa 44.000€.
In ultima analisi si è confrontato il comportamento al fuoco delle capriate in acciaio
del palcoscenico della sala principale con e senza protezione antincendio, secondo le
norme UNI 9503.
Capriate in acciaio del palcoscenico
183
175
2100
Analizzati i carichi della graticciata e della copertura (strutture portate dalle capriate),
si è determinato con metodo incrementale l’andamento delle temperature degli
XII
Ing. Erica Ciapini
Tesi di laurea
elementi in acciaio, mediante programma di calcolo Matlab; in particolare si è valutato
l’andamento della temperatura della capriata tipo non protetta esposta al fuoco per 180
minuti; analogamente per la trave protetta, basandosi su prove di laboratorio, si è
individuata la variazione con la temperatura di alcuni parametri della protezione
antincendio ipotizzata (vernice intumescente). Si sono così determinate le
sollecitazioni sia di progetto che allo stato limite ultimo, deducendo la temperatura
critica per ogni elemento, dunque per l’intera capriata, pari a 397°C. Nota la
temperatura critica, si sono confrontate le resistenze al fuoco nelle due situazioni.
Come risultato si è trovato che le capriate non protette iniziano a crollare dopo 8
minuti dall’inizio dell’incendio, mentre una protezione antincendio tipo vernice
intumescente garantisce almeno 60 minuti per il completo sfollamento.
XIII