Tesi di laurea di: Riccardo CamiRelatori: prof. Claudio Alessandri

arch. Carla Di Francesco13 luglio 2000

Tavola 1 - Inquadramento e analisi storica.

CRONOLOGIA ESSENZIALE

1402- Giovanni Romei nasce a Ferrara daun’agiata famiglia di mercanti.La sua famiglia acquisisce notevoli ricchez-ze con le attività commerciali del padre Pie-tro Romei; Giovanni Romei accresce il pa-trimonio ereditato dal padre grazie al com-mercio del grano, della canapa e delle mer-cerie, e diventa uno dei personaggi più im-portanti nella vita economica e politica dellaFerrara del tempo.Verso il 1450 Giovanni Romei diventa un po-tente banchiere, e 1458 viene nominato fat-tore generale del Duca.Intrattiene abilmente contatti con la casad’Este e con i colti umanisti del tempo, esposa in secondo matrimonio Polissenad’Este. Queste nozze garantiscono il pro-trarsi dei buoni rapporti con il potente casa-to estense.1440- Inizia la costruzione di Casa Romei,che deriva dall’unione di tre abitazioni.1483- Giovanni Romei muore. Parte dellacasa è donata all’adiacente Convento delCorpus Domini.1491- Casa Romei viene interamente annes-sa al Convento. In questo periodo vengonochiuse le finestre su via Savonarola, comeera prassi negli ambienti conventuali deltempo.Metà del XVI secolo- Il Cardinale Ippolitod’Este, promuove lavori di abbellimento dialcuni dei locali di Casa Romei con pitturemurali.1866- Conseguentemente alle LeggiSabaude di soppressione degli ordini reli-giosi Casa Romei diventa di proprietà stata-le.1872- Diventa dimora dei profughi alluvionatidal fiume Reno, e fino al 1890 viene utilizza-ta come ricovero per le famiglie indigentidella città.1895- Dopo un periodo di abbandono e de-cadimento il Comune di Ferrara ne proponela demolizione.1897- La casa viene acquisita dall’Ufficio Re-gionale per la conservazione dei monumen-ti, l’odierna Soprintendenza per i Beni Am-bientali ed Architettonici.fine del XIX secolo- Considerevole degradoe dissesto strutturale. Molti archi sono pun-tellati o tamponati, nelle logge nord e nellebaldresche. Nella loggia principale sono sta-ti ricavati dei vani chiusi; il salone è divisoin più ambienti; le finestre vengono più vol-te modificate o tamponate.1898-1955- Restauri di finiture e strutture: ri-parazione di tetti, fognature, pavimenti, in-fissi; manutenzione straordinaria e consoli-damento strutturale.1912- Riapertura delle finestre archiacutequattrocentesche.1913-1919- Primo restauro dei dipinti dellasala delle Sibille.1919-1920- puntellatura delle logge sui tre latidel piano superiore.1924- Vengono rimossi i pilastri costruiti asostegno delle baldresche dopo un terremo-to del 1920, e ricostruite due volte dellebaldresche e tre arcate della loggiasoprastante.1920-1940- Si eseguono importanti interventidi restauro e consolidamento strutturale.1931- Inserimento delle catene alla quota delsolaio dei loggiati.1941- Rilievi delle deformazioni di facciataprincipale, logge, solai. Raddrizzamentodelle colonnine del loggiato superiore.Sottofondazioni in muratura sotto la faccia-ta principale ed il colonnato interno,riapertura di finestre sul lato e sulla facciata,e dei tre portali di ingresso.anni ’50- Sostituzione della copertura in le-gno dell’ala sud con capriate prefabbricatein C.A.; per sistemare l’ingresso e l’abitazio-ne del custode si stravolgono i vani dell’an-golo nord-est; viene demolita la scala del XVsecolo e collocata una nuova scala all’an-golo nord-ovest. Vengono scrostati i muridei chiostri dall’intonaco che presentavatracce delle decorazioni originali. Soffittilignei, decorazioni ed affreschi vengono in-vece restaurati con la massima cura.1950-1951- Restauro della sala delle Sibillecon distacco dei dipinti e riposizionamentoalle pareti previo fissaggio su pannelli di sup-porto.1952- Viene istituito il Museo di Casa Romei,in cui si custodiscono marmi ed affreschiprovenienti da vari edifici della città. La So-printendenza per i Beni Ambientali eArchitettonici di Ravenna, Forlì e Ferrara ètuttora impegnata in un organico restauroarchitettonico di Casa Romei e divalorizzazione delle opere in essa ospitate.1975- Taglio alla base dei muri.1987- Doccioni in rame, sistemi di raccoltadelle acque a terra e fognature.1989-1990- Rifacimento degli intonaci.1982-1994- Dotazione di vespaio non aeratoe di impianto di riscaldamento apavimentodelle sale a piano terra.1975- I dipinti sono sottoposti a periodica re-visione e manutenzione.1988 e 1992- Restauro dei soffitti decoraticon carte dipinte.1990- Restauro delle superfici esterne relati-ve al cortile principale.Anni ’90- ritrovamento di vasca termale inmattoni, pareti in legno decorate e frammen-ti di decorazioni murarie.

Già alla fine dell’800 molti archi eranopuntellati.

Sopra e a sinistra i puntelli messi a sostegnodella struttura a baldresche, in seguito alterremoto del 1920 circa. Nel 1924 due arcate dellebaldresche e tre del loggiato soprastantevengono ricostruite.

Si hanno notizie di scavi effettuati sotto laparete di via Savonarola dal 1928. E’presente un condotto fognario appenasotto il livello della strada.

1950 circa: rifacimento dei tetti construtture in C.A. in sostituzione alleoriginali strutture lignee.

Rilievo della facciata del 1941 con disegno degli archiritrovati sotto al muro di via Savonarola durante degliscavi eseguiti nel 1974.

Il rifacimento del solaio del salone d’onore risale al 1957. In seguito i solai sonostati rilevati e consolidati dall’ing. Mezzadri nei primi anni ‘80.

Figura 1 - Sala dei Profeti. Figura 2 - Sala delle Sibille. Figura 3 - Loggia grande a sud del primocortile.

Figura 4 - Sala a sud del secondo cortile,con tramezze lignee.

Figura 5 - Sala della scimmietta. Figura 6 - S alone d’onore. Figura 7 - S ala di Davide e Golia. Figura 8 - S ala di Tobia e l’angelo, ladecorazione della volta.

N

cortile minore

pianta piano terra 1:200

v i a s a v o n a r o l a

sala dellesibille (2)

sala deiprofeti (1)

lapidario(14)

ingressobiglietteria

lapidario convasca termale

loggia grande (3)

sala con soffittoligneo decoratocon carte dipinte

cortile principale

(13)

(11)

(10)

(9)

via

prai

solo

(12)

pianta primo piano 1:200

sala di davidee golia (7)

sala di tobia el’angelo (8)

cappellasala s.nicolada tolentino

sala verde(15)

studiolo digiovanni

romei

sale con tramezze ligneedipinte (4)

salone d’onore (6)sala dellascimmietta (5)

abitazionecustode

loggiato (17)

(16)Vista di insieme di Casa Romei da nord-ovest.

Cortile principale, la parete sud. Cortile principale, vista da sud-ovest.

Vista dall’alto.

Figura 17 - Loggia nord al primo pianodel cortile maggiore.

Figura 16 - Parete est del primo cortile, illoggiato è retto da una struttura a“baldresche”.

Figura 12 - Facciatasu via Praisolo.

Figura 11 - Parete di facciata su viaSavonarola.

Figura 10 - Parete sud del cortile minore.Figura 9- Parete ovest del cortile minore. Figura 15 - Sala verde.Figura 14 - Sale del lapidario a ovest delprimo cortile a piano terra, durante ilavori della primavera 2000.

Figura 13 - Cortile principale, vista danord-ovest.

casa romei

dissesti e lavori

Tesi di laurea di: Riccardo CamiRelatori: prof. Claudio Alessandri

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1

2

v i a s a v o n a r o l a

via

pra

isolo

N

Figura 17- La parete di facciata su via Praisolo rilevata con il teodolite. Le curve di livello identifi-cano l’entità e l’andamento delle deformazioni fuori dal piano verticale della parete. Si noti che ilrisultato del calcolo agli elementi finiti, visibile nel diagramma riportato sopra, ricalca lo statodeformativo rilevato.

Figura 16- Spostamenti in direzione orizzontale (y). Sono evidenti i fenomeni deformativi cheinteressano il muro di facciata su via Savonarola, la parete ad arcate ad esso parallela e la paretesud che si affaccia sul primo cortile. L’ala ovest tende a piegare nella zona centrale strapiombandoverso l’interno dell’edificio. (La deformazione è amplificata 500 volte).

Figura 14- Rappresentazio-ne a bande colorate delledeformazioni orizzontali in di-rezione nord-sud. Per effettodel cedimento di fondazione,la parete prospiciente viaSavonarola tende ad inclinar-si verso l’esterno, come suc-cede nella realtà.

Figura 13- Diagramma delledeformazioni verticali dellastruttura. Per effetto del cedi-mento del terreno a minoreportanza posizionato al di sot-to delle due pareti esterne suvia Savonarola e Praisolo, lestrutture adiacenti a queste,in particolare l’angolo nord-ovest dell’edificio, subisconoi maggiori spostamenti ver-so il basso.Si è ottenuto nel modello unandamento delle distorsionianalogo a quello presente inrealtà nell’edificio, misuratomediante il rilievo con ilteodolite effettuato.

Figura 15-Deformazione delmuro di facciata su viaSavonarola e del colonnato,nella zona corrispondente alprimo cortile.I muri strapiombano versol’esterno per effetto del cedi-mento di fondazione del murodi facciata.La deformazione ricalcaquella rilevata, per cui il mo-dello può considerarsiqualitativamente aderentealla realtà, e si possono rite-nere attendibili le ipotesi fat-te sui cedimenti di fondazio-ne.(Le deformazioni sono ampli-ficate 5oo volte).

Figura 12- Risultati del calco-lo effettuato dall’elaboratoreelettronico: diagramma delletensioni di trazione principa-li. Si noti che le parti sogget-te alle maggiori sollecitazio-ni positive sono gli archi deiloggiati e quelli presenti nel-le pareti trasversali dell’alaovest del fabbricato.

Figura 11- Risultati del calco-lo effettuato dall’elaboratoreelettronico: diagramma delletensioni di compressioneprincipali. Si noti che le partipiù compresse sono i pilastrie la base dei muri, e la distri-buzione delle sollecitazioni incorrispondenza degli archidei loggiati e di quelli presen-ti nelle pareti trasversali del-l’ala ovest del fabbricato.

Figura 10- Veduta di insiemedel modello di Casa Romeicon terreno differenziato.I colori evidenziano i diversimateriali che sono stati defi-niti: in rosa più chiaro lemurature, in arancione la pie-tra, in rosa intenso il terrenoe in blu la porzione di terre-no cui sono state assegnatecaratteristiche meccanicheindicative di una minoreportanza, che si estende permetà della profondità del ter-reno modellato.La differenziazione del terre-no è stata operata per avvi-cinarsi alla reale configura-zione dell’edificio.

Figura 1- Teotolite “GeotopGTS 310” utilizzato per il rilievodi Casa Romei. Figura 7- Render del modello rilevato.Figura 4- La nuvola di punti ottenuta con il rilievo

al teodolite.Figura 3- Ogni punto è numerato e nominato.Figura 2- Uno dei 4867 punti rilevati. Figura 6- Modello 3D dell’edificio, visualizzazione

hidden line.Figura 5- I punti rilevati vengono collegati conpoligoni elementari.

1- facciata su via savonarola. 2- facciata su via praisolo.

Figura 9- Deformazioni della parete di facciata su via Praisolo. Dall’alto: prospettodella parete; identificazione dei fuori piombo mediante curve di livello; paretecomposta dai poligoni rilevati; sezioni verticali, eseguite ogni tre metri ed amplificatedieci volte. Scala 1:200.

Figura 8- Deformazioni presenti nella parete di facciata su via Savonarola. Dall’alto: prospetto della parete; visualizzazionedei fuori piombo mediante curve di livello; parete composta dai poligoni rilevati;sezioni verticali. La parete è statasezionata con un passo di tre metri; i profili sono amplificati di dieci volte. Scala 1:200.

rilievo con il teodolite

modello FEM totale con terreno differenziato

Tavola 2 - Rilievo con teodolite e modello totale di calcolo agli elementi finiti.

RILIEVO CON TEODOLITE

E’ evidente l’importanza di eseguire unrilievo dettagliato per conoscere lo statodell’edificio e l’entità delle deformazioni dellesue parti costitutive, in quanto permettedapprima di formulare delle fondate ipotesisulle cause del dissesto e sui meccanismiche permettono l’equilibrio delle strutture, edin un secondo tempo di confrontare i risultatidel calcolo agli elementi finiti con la realesituazione deformativa.Prima di tutto si è eseguita un’analisi deirilievi esistenti, che ha permesso diapprofondire la conoscenza dell’edificio e dicostruire i primi modelli al computer.Per avere informazioni più aggiornate eprecise si è quindi eseguito il rilievo delfabbricato mediante teodolite (fig.1), unapparecchio che misura le distanzecalcolando il tempo di riflessione sullesuperfici di un raggio infrarosso; essofornisce una nuvola di punti (figg.2-3-4) checollegati fra loro costituiscono un modellodigitale tridimensionale dell’edificio, da cuisi possono ricavare disegni e misure (figg.5-6-7) .Si possono inoltre ottenere le sezioni dellepareti ed evidenziarne i fenomenideformativi mediante curve di livello (figg.8-9) , ottenute sezionando ogni pareteinteressata con un fascio di piani paralleliverticali. Tale rappresentazione costituisceil riferimento per il confronto fra i risultatiottenuti dal calcolo agli elementi finiti e lareale configurazione deformata dellestrutture.Diverse pareti di Casa Romei presentanofuori piombo notevoli, che in alcuni puntisuperano i 20 centimetri.

CALCOLO STRUTTURALE.

Viene costruito un modello digitale tridimen-sionale dell’edificio, sul quale viene effet-tuato il calcolo con il metodo degli elemen-ti finiti. Questo metodo è un calcolo nume-rico effettuato all’elaboratore elettronicocon apposito software (MARC K7.2). Il pro-gramma permette di definire una mesh, cioèdi discretizzare il continuo materiale in ele-menti (detti appunto finiti) piani o solidi de-finiti dai nodi che li delimitano. Mediante fun-zioni interpolanti e la risoluzione di calcolimatriciali questo metodo permette di deter-minare lo stato tensionale e deformativo inogni punto dell’edificio, assegnati i carichiagenti, le caratteristiche geometriche e mec-caniche dei materiali e le loro leggicostitutive, le condizioni al contorno, le fun-zioni di carico, ecc.Attraverso questo modello si intende verifi-care l’attendibilità delle ipotesi avanzate sullecause che hanno determinato nei secoli lelesioni e deformazioni presenti nellamuratura, e verificare l’efficacia di eventualiinterventi di consolidamento delle strutture.Questo modello, che comprende tutto l’edi-ficio ed una porzione adeguata di terrenosotto ad esso (fig.10) , viene affiancato damodelli parziali che hanno lo scopo di veri-ficare con maggiore precisione i fenomeniriscontrati localmente a livello di singoleparti (pareti, archi…) o di porzioni limitatedell’edificio. La diminuzione della grandez-za del modello comporta naturalmente un ri-sparmio in termini di complessità di calcolo,che permette di definire una mesh più “fine”,cioè composta da un maggiore numero dielementi.

Il modello con terreno differenziato (fig.10)presuppone l’esistenza di una porzione disuolo dalle inferiori caratteristiche di resi-stenza meccanica.Questo modello, ha permesso di ottenere deirisultati di deformazione (figg.13-15)cherispecchiano la configurazione attuale del-le strutture di Casa Romei. Il muro su viaSavonarola, per effetto del cedimento del ter-reno su cui poggia, presenta una pendenzaverso l’esterno, il che ricalca la situazionereale, in accordo col rilievo con il teodoliteeffettuato (figg.16-17).Altri interessanti risultati sono quelli che in-dividuano l’andamento delle tensioni di tra-zione e compressione (figg.11-12) in corri-spondenza delle volte delle baldresche, de-gli angoli del primo cortile in cui si incontra-no le arcate dei due loggiati contigui e dellepareti trasversali dell’ala ovest.

Tesi di laurea di: Riccardo CamiRelatori: prof. Claudio Alessandri

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Tavola 3 - Modelli di calcolo agli elementi finiti e consolidamento delle fondazioni.

Figura 6- Diagramma delle tensioni di compressio-ne. Per effetto del cedimento di fondazione e dei car-relli laterali le compressioni seguono un andamentoad arco asimmetrico simile a quello di un arcorampante.

Figura 8- Diagramma delle deformazioni di rotturadovute al raggiungimento dei limiti di resistenza a tra-zione imposti per il materiale (calcolo non lineare).

Figura 7- Diagramma delle tensioni di trazione. Lalinea che individua i valori massimi congiunge i puntidove sono applicati i carrelli a scorrimento verticale.La portanza dei piedritti centrale e destro è ridotta alminimo, la parete viene sostenuta dai vincoli laterali.La parte inferiore della parete presenta la tendenzaa distaccarsi da quella superiore.

Figura 4- Condizioni al contorno: carichi di copertu-ra, di solaio, peso proprio; il terreno è vincolato soloa sinistra, per simulare il cedimento della fondazionedel muro di via Praisolo e del pilastro centrale. Sonostati applicati dei carrelli a scorrimento verticale ailati del modello, che agiscono gradualmente simu-lando il contatto con la parete ortogonale.

Figura 5- Diagramma delle deformazioni in direzio-ne verticale. Evidente il cedimento delle fondazionidalla parte di via Praisolo (a destra). La configura-zione deformata visibile ricalca quella ottenuta nel ri-lievo con teodolite effettuato.

Figura 3- Sopra, i ma-teriali assegnati, asinistra una pianta diinquadramento dellaparete.

Figura 2- Rappre-s e n t a z i o n eschematica deimeccanismi defor-mativi che hannodeterminato l’anda-mento della lesione.Si sovrappongonogli effetti deicedimenti dei pila-stri centrale e de-stro.

Figura 1- La frattu-ra esistente in unadelle pareti trasver-sali dell’ala ovest.

modello parziale lesione ala ovest

Figura 10- Nel riquadro l’angolo per cui si è definito ilpresente modello parziale. Nella zona in cui i due ar-chi si incontrano la mesh è più densa di elementi.

Figura 11- Modello di arco con carico concentrato.

Figura 16- Lesioni nella volta delle baldresche.Figura 15- Diagramma delle deformazioni di rotturaa trazione. Le volte delle baldresche sono interessa-te da deformazioni di rottura dovute al carico del log-giato superiore che ricalcano le lesioni esistenti.

Figura 14- Diagramma delle deformazioni verticali.Figura 13- Diagramma delle tensioni di trazione. Nelpunto in cui un arco si appoggia all’altro, si nota unaconcentrazione di sollecitazioni corrispondente alladeformazione dell’arco di sostegno.

Figura 12- Diagramma delle tensioni di compressio-ne. Nel punto in cui un arco si appoggia all’altro lacurva delle pressioni si alza per effetto del carico con-centrato.

Figura 9- L’angolo nord-est del primo cortile.

modello parziale angolo cortile

consolidamento delle fondazioni

Figura 21- Disposizione dei pali radice lungo i muri di facciata prospicienti le vie Savonarolae Praisolo e nel pilastro che regge la parete trasversale dell’ala ovest.

Figura 19- Disposizione dei pali radice di consolidamento delle fondazioni.

v i a s a v o n a r o l a

via

prai

solo

Figura 20- Vista di insieme da nord-ovest di Casa Romei. Sono visibili le due paretidi facciata su via Savonarola (a sinistra) e su via Praisolo (a destra), per le quali sipropone il consolidamento delle fondazioni.

Figura 18- Schema tipico disottofondazione a pali radice.

Figura 17- Diagramma carichi-cedimenti ricavato dauna prova su un palo del diametro di 10 centimetri,armato con una barra di 12 millimetri di diametro, einfisso per una lunghezza di 13 metri in un sottosuolocon strati alterni a spessore variabile di pozzolana,lapilli e sabbia. Anche per carichi di notevole entità icedimenti rilevati sono dell’ordine solamente di qual-che millimetro. Questo comportamento indica che unasottofondazione a pali radice non annulla la fondazio-ne esistente, ma si giustappone ad essa in funzionecomplementare, e solo al limite di nulla resistenza del-la fondazione esistente è totalmente sostitutiva.L’edificio in pratica continua a poggiare sulle vecchiefondazioni, solo in presenza di un seppure minimo ce-dimento intervengono i pali radice in collaborazionecon la fondazione esistente.

MODELLI PARZIALI

Il modello parziale della parete trasversaledell’ala ovest (fig.3)è molto significativo per-ché la lesione che essa presenta (fig.1) hapermesso di individuare il cedimento di fon-dazione della parete di facciata su viaPraisolo.La lesione ha la forma di un arco rialzato;tale andamento è stato riprodotto nel model-lo ipotizzando il cedimento fondale sia delpiedritto centrale, sia dell’appoggio laterale,corrispondente alla facciata ovest dell’edifi-cio.Per riprodurre la lesione sono stati inseritidei vincoli (fig.4) che impediscono glispostamenti orizzontali in corrispondenzadei lembi inferiore sinistro e superiore de-stro del muro. Tali carrelli, che agiscono gra-dualmente nel tempo secondo una legge li-neare, riproducono l’effetto di contatto fraquesta parete e quelle ad essa perpendico-lari, che ne limitano la deformazione provo-cando la lesione visibile.Sono state eseguite due analisi, una linearecon applicazione dei carichi e dei vincoli intrenta incrementi costanti, ed una a rotturacon applicazione dei carichi di tipo “arclength”, cioè ad incrementi variabili in fun-zione delle sollecitazioni nel materiale. Letensioni di compressione (fig.6) seguonol’andamento della lesione, una sorta di arcorampante; stesso andamento viene indivi-duato dal diagramma delle trazioni (fig.7) eda quello delle deformazioni di rottura (fig.8).

Il modello dell’ angolo nord-est del cortilemaggiore (figg.9-10)studia il comportamen-to delle zone dove è visibile l’inconsueta so-luzione strutturale che vede un arco troncar-si contro la parete ad esso perpendicolare,ed appoggiarsi sulla prima arcata di tale pa-rete (figg.11-14).E’ inoltre importante perché descrive come,per effetto dei carichi trasmessi dallecolonnine del loggiato superiore, si svilup-pino nelle volte delle baldresche delle con-centrazioni di tensioni che determinano lelesioni visibili all’intradosso delle volte stes-se (figg.15-16). Evidentemente i carichi tra-smessi dalle colonnine sulla volta non tro-vano adeguato sostegno nella struttura abaldresche sottostante, e inducono deglisforzi di taglio nella muratura che hanno pro-dotto le lesioni visibili. Il fenomeno è inoltreamplificato per la mancata corrispondenzadelle colonnine superiori con i sostegni in-feriori; esse risultano infatti disassate rispet-to ai piedritti delle baldresche, e questo fa sìche il loro peso si trasmetta direttamente allavolta.

CONSOLIDAMENTO DELLEFONDAZIONI

Sulla base degli studi effettuati, analisi sto-rica, rilievo con teodolite, calcolo agli ele-menti finiti, si propone un intervento sullefondazioni di Casa Romei da realizzarsi nelcaso in cui si verifichi un’evoluzione peggio-rativa dei cedimenti, delle lesioni e delledeformazioni presenti nelle strutture.Si prevede il consolidamento delle fondazio-ni che presentano i maggiori cedimenti, e ilcui abbassamento si è dimostrato essere laprincipale causa del dissesto delle strutturemurarie. Tali fondazioni sono quelle alla basedei muri di facciata su via Savonarola e suvia Praisolo, e quelle alla base dei pilastrinell’ala ovest dell’edificio (figg.19-20-21).Alcune caratteristiche dei pali radice (fig.18)ne fanno il metodo di consolidamento chesi ritiene più opportuno per la situazione diCasa Romei. Tali caratteristiche sono la fa-cilità di esecuzione ed il comportamentosotto carico: la costruzione di pali radice nonnecessita di scavi, opere provvisionali, pun-telli o azioni sulle strutture e richiede mac-chinari semplici e di minimo ingombro, il chesi traduce in un costo limitato dell’interven-to; il comportamento dei pali radice sotto ca-rico (fig.17) è ottimale in quanto essi, per laloro capacità di offrire una grande resisten-za a fronte di spostamenti minimi, non si so-stituiscono all’azione delle strutture esisten-ti, ma si affiancano ad esse agendo solamen-te nel caso di un aumento dei cedimenti difondazione.