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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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L’interesse per il fabbricato è stato stimolato dall’Amministrazione Comunale, che ne sta valutando la demolizione e costruzione ex-novo: la scuola infatti presenta attualmente una serie di problematiche, tra cui evidenti e diffusi fenomeni di degrado, la presenza di amianto e

Nella loro tesi di laurea gli ingegneri Biagiotti e Vargiu hanno affrontato il tema di grande attualità di riqualificazione funzionale ed adeguamento statico e sismico di un complesso scolastico: l’Istituto Comprensivo Don Milani sito a Firenze in via Cambray-Digny.L’interesse per lo studio dell’edificio è stato stimolato dall’Amministrazione Comunale, visto che lo stesso attualmente presenta un’incongrua organizzazione spaziale, diffusi fenomeni di degrado ed una struttura portante in acciaio con caratteristiche di prestazione non sempre soddisfacenti in ambito sismico. Alternativa alla riqualificazione potrebbe essere la demolizione dell’edificio, finalizzata ad una successiva ricostruzione; questa operazione presenterebbe tuttavia non pochi inconvenienti, perché l’area di edificazione è posta in forte depressione rispetto alla sede stradale ed ha una pericolosità idraulica medio-alta, tale da far sì che la quota d’imposta del nuovo fabbricato debba essere significativamente al disopra di quella attuale.Da qui la proposta avanzata nella tesi di un intervento concretamente realizzabile, definito in tutti i suoi aspetti e sviluppato sino a livello di progetto esecutivo, fatta eccezione per il sistema degli impianti. Il progetto, di natura fortemente interdisciplinare, a fronte di una attenta analisi conoscitiva dell’edificio, le cui tecniche realizzative non erano note, ha quindi proposto un nuovo assetto distributivo e funzionale degli ambienti scolastici, della palestra e dell’auditorium, la complessiva riqualificazione dell’involucro esterno e l’adeguamento statico e sismico della struttura. Il complesso scolastico ha pertanto acquisito razionalità, efficienza e riconoscibilità sul piano formale. Per la riqualificazione sono state in massima parte previste tecnologie leggere a secco, riciclabili, che hanno permesso il mantenimento dell’attuale struttura portante.Il progetto di adeguamento sismico è stato sviluppato proponendo una duplice modalità d’intervento, di cui l’una ha previsto l’introduzione di controventi tradizionali, disposti secondo il classico schema a croce di S. Andrea, mentre l’altra è consistita nell’impiego di controventi dissipativi, includenti dispositivi fluido-viscosi a matrice siliconica. Entrambe le soluzioni progettuali prevedono la realizzazione di plinti su micropali come sistema fondale delle nuove strutture di controvento.In generale la tesi rappresenta un’ottima dimostrazione delle capacità professionali e tecniche degli Ingegneri Edili Magistrali formati a Firenze, operatori capaci di affrontare e risolvere aspetti diversi di un progetto strettamente correlato con la prassi del produrre e del costruire e in cui lo sviluppo sino a livello esecutivo dei dettagli costruttivi diviene parte integrante.

I relatori

INTRODUZIONE

La tesi affronta il tema del recupero di un edificio prefabbricato in acciaio, costruito intorno al 1964 nel Comune di Firenze in via Cambray-Digny ed oggi sede dell’Istituto Comprensivo Don Milani.

sintesi di tesi di laurea

Università degli Studi di Firenze - Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile PROGETTO DI RIQUALIFICAZIONE ARCHITETTONICA E STRUTTURALE DELL’ISTITUTO DON MILANI A FIRENZEAutori: Matteo Biagiotti, Veronica VargiuRelatori: Prof. Arch. Frida Bazzocchi, Prof. Ing. Vincenzo Di Naso, Prof. Ing. Maurizio Orlando, Prof. Ing. Gloria TerenziCorrelatore esterno: Ing. Lorenzo BoganiniData di Laurea: 29 settembre 2015

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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la non conformità delle strutture alla normativa antisismica. D’altra parte la ricostruzione in sito risulterebbe sconveniente dato che l’area di edificazione, posta in forte depressione rispetto alla sede stradale, presenta una pericolosità idraulica medio-alta che determinerebbe una nuova quota di imposta del fabbricato molto maggiore di quella compatibile con la configurazione attuale del terreno.

1. ANALISI CONOSCITIVA DELL’EDIFICIO

1.1. Aspetti distributivi e architettonici

Il plesso scolastico esistente si compone di quattro volumi distinti ed interconnessi, articolati su due o tre livelli per un totale di circa 5000 mq; nell’attuale configurazione si distinguono tre corpi edilizi che ospitano gli spazi di una scuola media ed un blocco posto a ovest, scollegato e indipendente, sede dagli anni ‘90 di una scuola per l’infanzia (Figura 2).

Dato il dislivello altimetrico del lotto, l’accesso principale all’istituto avviene attraverso una passerella che immette al piano primo della

struttura, dove sono disposti gli ambienti amministrativi, alcune aule, una palestra e un auditorium. Mentre il piano secondo è interamente occupato dalle aule didattiche, i pochi laboratori presenti sono collocati senza continuità al piano terra, dove si trovano anche un piccolo refettorio ed i locali spogliatoio a servizio della palestra, totalmente scollegati dalla zona di attività motoria posta al primo piano.L’assetto poco razionale degli spazi consente di ospitare tre sezioni didattiche, con evidente sottoutilizzo degli ambienti rispetto alle loro potenzialità. All’interno del corpo di fabbrica non si identificano inoltre aree ricreative ed i piccoli atri presenti sono di bassa qualità ambientale, scarsamente illuminati, attrezzati e valorizzati.Per ciò che concerne l’involucro esterno, i vari fabbricati compongono un insieme architettonico organico, contraddistinto da una fascia basamentale in mattoni faccia vista al piano terra e da pannelli prefabbricati contenenti amianto ai piani superiori (Figura 3 e 4). L’amianto è presente attualmente anche in copertura.

Figura 1 – Ingresso principale all’Istituto Comprensivo Don Milani

Figura 2 - Vista aerea del fronte sud-est

Figura 3 - Fronte nord con fascia basamentale in mattoni facciavista e pannelli prefabbricati

Figura 4 - Fronte sud del complesso

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

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Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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1.2. Aspetti strutturali e costruttivi

L’impianto strutturale della scuola è stato ricostruito grazie ad una serie di sopralluoghi e saggi in sito che hanno compensato la non reperibilità del progetto originario.La struttura è risultata composta da telai in acciaio su plinti isolati e concepita secondo una logica costruttiva che mira alla massima standardizzazione dei componenti tecnologici: travi e colonne sono realizzate rispettivamente con profili IPE e HE, disposti in maglie regolari create sul modulo base di 1.20 m, con interasse tra i pilastri di 2.40, 4.80 e 6.00 m (Figura 5). Dalle ispezioni è emersa anche la mancanza di elementi controventanti i telai.

Le colonne perimetrali si estendono per tutta l’altezza della costruzione, mentre quelle interne si interrompono ai vari impalcati, presentando una sezione ridotta ai piani superiori.Le travi principali sono realizzate in tre lunghezze standardizzate di 2.40, 6.00 e 8.40 m e presentano uno schema statico su due o tre appoggi per gli elementi di spina e di doppio incastro per quelli di bordo. Le travi secondarie hanno invece una lunghezza di 6.00 m e schema statico di semplice appoggio.In corrispondenza dei nodi interni due travate si interrompono su di una terza continua, vincolate a quest’ultima tramite una flangia a T presaldata all’anima del profilato passante; tutte le travi

poggiano sulla piastra sommitale del pilastro inferiore e sul loro estradosso si vincola la piastra di base della colonna superiore, come si osserva in Figura 6.I collegamenti perimetrali trave-colonna sono realizzati tramite flange, che creano in maniera diversificata, un vincolo di incastro per le travi di bordo e di cerniera per quelle di spina (Figura 7 e 8).

Figura 5 – Planimetria strutturale impalcato del piano primo e relativo estratto con individuazione delle maglie tipo

6a

6b

Figure 6a e 6b – Viste del nodo interno tipo, in cui si evi-denzia l’attacco tra le travi ortogonali

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

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Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

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Anche i solai sono elementi prefabbricati in tegoli di calcestruzzo armato (Figura 9), posti a interasse di 60 cm, tranne in corrispondenza dei blocchi scala dove è invece presente una lamiera grecata e una soletta in calcestruzzo.Un altro aspetto particolare è costituito dalla copertura della palestra e dell’auditorium, realizzata con una struttura reticolare spaziale a maglia tetraedrica in tubi metallici a sezione cava

(Figura 10).

1.3. Analisi della struttura allo stato attuale

Per completare il quadro conoscitivo dello stato attuale la struttura è stata modellata agli elementi finiti con il codice di calcolo SAP2000NL (Figura 11) e ne è stato studiato il comportamento sotto l’azione dei carichi verticali, eseguendo verifiche di resistenza e stabilità agli Stati Limite Ultimi. Non disponendo di informazioni sul materiale in opera, le analisi sono state condotte nell’ipotesi di un acciaio S-235, equivalente all’acciaio Tipo 1 dell’epoca. In prima istanza le resistenze di progetto sono state ridotte di un fattore di confidenza pari ad 1.35, considerando che, nonostante l’accuratezza delle informazioni reperite a livello di geometria e dettagli costruttivi, la mancanza di dati sulla qualità dell’acciaio comporta complessivamente di non poter

superare un livello di conoscenza LC1.

Figura 7 - Vista esterna del nodo perimetrale tipo

Figura 8 – Vista interna del nodo perimetrale tipo, in cui si osserva una trave di bordo e una di spina

Figura 9 - Vista dell'intradosso del solaio in tegoli in cal-cestruzzo all’appoggio con la trave secondaria

Figura 10 - Vista della struttura reticolare di copertura presente in corrispondenza di auditorium e palestra

Figura 11 - Modello agli elementi finiti della struttura allo stato attuale

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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massa totale attivata superiore all’85% solo al dodicesimo modo.

3. INTERVENTI DI RECUPERO

3.1. Modifiche di carattere funzionale-

distributivo del sistema ambientale

Nel rispetto dell’attuale articolazione planimetrica e altimetrica dei vari fabbricati, il progetto prevede un intervento di sostanziale modifica dell’assetto distributivo interno, ricercando nell’estrema regolarità dell’impianto strutturale la possibilità di una configurazione razionale e funzionalmente efficiente degli spazi richiesti. Sfruttando la particolare morfologia del complesso, ciascun volume è stato destinato ad accogliere una specifica tipologia di attività, separando gli spazi strettamente richiesti dalla funzione scolastica da quelli potenzialmente tramutabili in servizi di quartiere, così da ampliare il bacino d’utenza della struttura e massimizzarne lo sfruttamento.Il nucleo didattico è stato dunque sviluppato nel corpo edilizio principale, creando appendici funzionali destinate allo spettacolo, allo sport ed alle attività di laboratorio nei tre blocchi secondari. La disposizione degli spazi complementari in apposite ali del plesso è volta sia ad assecondare le particolari esigenze dei diversi sistemi ambientali senza venir meno ad una diretta connessione con le unità pedagogiche, sia un’autonomia gestionale delle aree specialistiche rispetto al blocco didattico.L’ingresso al corpo principale è stato spostato alla quota d’imposta dell’edificio, in posizione pressoché baricentrica rispetto allo sviluppo del fronte principale posto a nord, prevedendo un’ampia area di accesso esterno antistante la scuola. Al piano terreno sono stati organizzati gli ambienti con una destinazione d’uso più legata alle funzioni pubbliche che a quelle prettamente didattiche, in modo da limitare gli spostamenti dei visitatori esterni: sono stati dunque previsti gli spazi di accoglienza, di amministrazione e la biblioteca, che comprende al suo interno un apposito locale temporaneamente fruibile per gli incontri insegnante-genitore. I due piani superiori accolgono tutti gli ambienti per la didattica e sono strutturati secondo una medesima configurazione distributiva che sfrutta la modularità delle maglie

Da questa prima analisi è emersa l’incapacità della maggior parte degli elementi strutturali di soddisfare le verifiche attualmente previste, rendendo di fatto sconveniente il recupero della struttura. Una successiva indagine, condotta assumendo un livello di conoscenza LC3, ha invece evidenziato criticità a livello delle sole travi secondarie e delle principali sulle quali si appoggiano (Figura 12 e tabella 1). Questa forte variabilità dei risultati tra le due analisi effettuate mostra come le indagini diagnostiche per la caratterizzazione dell’acciaio risultino determinanti nell’ottica di una conveniente riabilitazione delle strutture, ponendosi come presupposto indispensabile per la successiva

fase di progetto.

Dall’analisi modale dell’edificio, si è inoltre osservato come il comportamento globale sia fortemente influenzato dalla diversa deformabilità dei vari blocchi che lo costituiscono; in particolare i primi modi di vibrare interessano soltanto il corpo della palestra, estremamente deformabile, mentre le restanti parti entrano in gioco dal

quinto modo, raggiungendo una percentuale di

Figura 12 - Individuazione degli elementi non verificati: a sinistra lo studio con LC1, a destra con LC3

Tabella 1 - Riepilogo elementi non verificati nel blocco centrale

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

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Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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strutturali per la definizione delle fasce funzionali interne e la perimetrazione degli ambienti. Le aule sono disposte in successione lungo i fronti nord e sud, collegate da una zona centrale in cui sono disposti i servizi e l’atrio ricreativo, con ampio affaccio sull’esterno.Per non apportare modifiche all’assetto strutturale, palestra ed auditorium sono state mantenute al piano primo dei rispettivi volumi posti ad est, organizzando al piano terra spazi inerenti alla specifica funzione di intrattenimento o di sport e dotando i padiglioni di ingressi autonomi. Per potenziare i servizi offerti, in corrispondenza del blocco auditorium sono previsti locali per la musica, mentre al piano terra del nucleo sportivo si collocano gli spogliatoi, un’ulteriore piccola palestra per le attività ginniche e gli spazi di servizio, comprensivi dell’infermeria scolastica.Gli atelier e gli spazi di laboratorio sono stati invece raggruppati e disposti nel blocco ovest, concepito anch’esso come un nucleo funzionale dotato di una sua indipendenza, con proprio ingresso dedicato e aree parcheggio prospicienti il corpo di fabbrica. Gli ambienti predisposti al suo interno, comprensivi di spazi per attività artistiche, scientifiche, informatiche e linguistiche, si prestano così ad un utilizzo continuativo anche da parte della comunità in orario extrascolastico, per eventuali corsi di recupero o di aggiornamento, oppure per lo svolgimento di attività creative, come corsi di pittura o di ceramica.

3.2. Sostituzione dei componenti di involucro

A sostituzione degli attuali pannelli contenenti cemento amianto si propongono tamponamenti leggeri totalmente assemblati a secco, facilmente integrabili con la struttura in acciaio (Figura 16a). La composizione dei componenti di facciata è concepita in modo tale da creare una modularità delle partizioni opache e trasparenti che stabilisca un rapporto dialettico tra la scansione prospettica e la successione degli ambienti interni.Per le partizioni opache è previsto l’impiego di pareti pluristrato, con sottostruttura metallica e pannelli cementizi, esternamente completate con un rivestimento ceramico che, tramite

Figura 13 - Planimetria del piano terra nella configurazione di progetto

Figura 14 – Planimetria del piano primo nella configurazione di progetto

Figura 15 – Planimetria del piano secondo nella configurazione di progetto

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l’impiego di tonalità cromatiche differenziate, sottolinea l’articolazione prospettica delle varie pareti perimetrali.Le pareti trasparenti sono invece realizzate con facciate continue a montanti e traversi, nelle quali gli elementi portanti sono realizzati con una struttura in legno, esternamente protetta da un rivestimento in acciaio corten (Figura 16b). L’intento perseguito è quello di rendere percepibile all’interno degli ambienti la struttura lignea, conferendo agli spazi una familiarità domestica, e al contempo garantire un’efficace protezione della struttura agli agenti esterni senza venir meno ad un analogo impatto formale.

Alla semplicità della composizione prospettica del corpo principale si contrappone una spiccata caratterizzazione dei tre padiglioni perimetrali, prevedendo un rivestimento a lamelle in acciaio corten che assolve contemporaneamente funzione decorativa e di ombreggiamento (Figura 17).In termini costruttivi il rivestimento impiegato nei corpi perimetrali si traduce in pannelli modulari precostituiti, in cui le lamelle in corten sono saldate su un telaio retrostante, composto da scatolari a sezione quadrata, che viene vincolato alla sottostruttura di facciata. Inoltre, in corrispondenza delle partizioni opache, sul telaio portante del pannello viene direttamente incollato il rivestimento ceramico, così da ottenere un effetto di tridimensionalità tra le lamelle e la retrostante superficie di chiusura (Figura 18a).I pannelli sono stati esecutivamente progettati in diversi formati standardizzati in modo che, diversificandone l’assemblaggio si crei una trama che permetta la continuità formale dell’involucro annullando la percezione del singolo componente (Figura 18b).

3.3. Interventi di rinforzo delle strutture

Gli interventi di carattere strutturale comprendono: il rinforzo delle travi e, localmente, di alcuni pilastri, la sostituzione dei solai, l’inserimento di giunti sismici e controventi e, a livello della fondazione, il collegamento dei plinti e l’introduzione di micropali in corrispondenza dei campi controventanti.La resistenza e la rigidezza delle travi sono state migliorate progettando membrature miste: i solai

Figura 16 - Dettagli costruttivi relativi alla parete opaca pluristrato (a) ed alla facciata continua in vetro (b)

Figura 17 – Due viste relative ai prospetti sud e nord

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esistenti sono stati dunque sostituiti con solai acciaio calcestruzzo e sono stati resi collaboranti alle travi tramite connettori metallici a piolo (Figura 19). Per ridurre la deformabilità dell’impalcato e stabilire un vincolo di piano rigido è prevista una soletta strutturale di 5.50 cm, per un’altezza di solaio, al netto dei completamenti, di 12 cm.Per migliorare il comportamento modale del complesso, sono stati inseriti dei giunti sismici alle estremità dei blocchi scala, ottenendo tre volumi strutturalmente indipendenti, per la palestra, il corpo centrale comprensivo dell’auditorium, e i laboratori (Figura 20)L’adeguamento sismico della struttura è stato poi condotto percorrendo due diverse tipologie di intervento, tramite l’inserimento di controventi di tipo tradizionale o di controventi integrati a dispositivi avanzati per la dissipazione.

3.3.1 Adeguamento sismico con controventi di tipo tradizionale

Una possibilità di adeguamento sismico è

costituita dall’introduzione di controventi

d’acciaio a croce di Sant’Andrea, realizzati con

profili tubolari cavi.

Tale soluzione incrementa la rigidezza della

struttura, riducendone il periodo di vibrazione,

limita le deformazioni in presenza di azioni

orizzontali e migliora il comportamento sotto

sisma dell’intero complesso.

Per stabilire la strategia di adeguamento più

conveniente da perseguire sono state vagliate

due ipotesi di intervento: progettare i controventi

rinunciando alle capacità dissipative della

struttura esistente oppure definire una “struttura

principale” dissipativa e sismoresistente

rappresentata dai soli campi controventati,

nell’ambito della quale garantire il rispetto

della gerarchia delle resistenze, lasciando che

i restanti elementi “secondari” forniscano un

contributo resistente ai soli carichi verticali. In

questo secondo caso la struttura secondaria

deve comunque essere in grado di assorbire le

deformazioni trasmesse da quella principale ed

avere, rispetto ad essa, una rigidezza orizzontale

non superiore al 15%.

In entrambi i casi è stata quindi valutata la

risposta sismica delle strutture allo Stato Limite

di salvaguardia della Vita (SLV) eseguendo un’analisi dinamica lineare con spettro di risposta con il codice di calco SAP2000NL.

In Figura 21 si riporta la modellazione agli elementi finiti dei tre blocchi analizzati, mentre la Figura 22 chiarisce la disposizione dei controventi in pianta.

Figura 18 - Pannelli modulari in lamelle di acciaio corten e talaio retrostante in profili scatolari

Figura 19 – Esempio di rinforzo di una trave principale nel blocco palestra

Figura 20 – Individuazione del posizionamento dei giunti sismici

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Confrontando i risultati si è deciso di rinunciare al comportamento dissipativo della struttura sebbene ciò comporti l’utilizzo di tubolari con maggior diametro e quindi l’impiego di una maggiore quantità di acciaio, perché il soddisfacimento della gerarchia delle resistenze avrebbe comportato un intervento di adeguamento degli elementi e delle zone nodali troppo oneroso visto l’elevato numero di campi controventati costituenti la struttura principale.A titolo di esempio in Figura 23 si riporta un estratto dagli elaborati progettuali in cui si evidenzia un controvento relativo al blocco C, per il quale sono stati impiegati tubolari di diametro 101,6x10 mm. I collegamenti dei diagonali sono stati progettati prevedendo delle unioni flangiate con piastre circolari, inserendo anche dei fazzoletti di irrigidimento radiali per contenerne lo spessore (Figura 24).

L’introduzione dei controventi è accompagnata anche dal rinforzo locale del 15% degli elementi pilastro, per i quali si prevede la saldatura di

piastre aggiuntive per il soddisfacimento delle verifiche di resistenza e stabilità agli SLV (Figura 25).

a b c

Figura 21 - Modelli agli elementi finiti relativi al blocco palestra (a), al blocco aule e auditorium (b) ed al blocco laboratori (c) adeguati sismicamente con l’introduzione di controventi passivi a croce di Sant’Andrea

Figura 22 - Disposizione degli elementi controventanti

Figura 23 – Controvento a croce di Sant’Andrea nel bloc-co C (estratto dalle tavole di progetto)

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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Il controllo sugli spostamenti è stato effettuato sia allo Stato Limite di Operatività (SLO), verificando il rispetto dei limiti fissati dalle NTC2008 per edifici in classe d’uso 3, sia allo SLV, osservando

che gli spostamenti di interpiano risultano inferiori a quelli limite indicati dalla normativa americana ASCE-41 (ASCE-41 – 2006), pari a 0.02h essendo h l’altezza interpiano.

Figura 24 – (a) Particolare del nodo centrale tipo di una maglia di controvento; (b) modello agli elementi finiti per la de-terminazione dello spessore ottimale della flangia irrigidita

a b

a

b

Figura 25 - (a) Individuazione planimetrica delle colonne da rinforzare; (b) esempi di intervento locale di rinforzo sulle colonne esistenti

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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3.3.2 Adeguamento sismico con tecnologie avanzate

In alternativa all’utilizzo di sistemi di controventamento tradizionali è stato valutato l’impiego di tecnologie avanzate di protezione sismica per dissipazione supplementare di energia, adottata da specifici dispositivi inseriti all’apice di controventi a V rovescia.Allo scopo sono stati prescelti dissipatori fluido viscosi a matrice siliconica della serie Jarret BC1N, per la loro efficienza e le buone caratteristiche di ricentraggio al termine del sisma. Tali dispositivi sono composti da un serbatoio cilindrico dotato di un pistone, libero di muoversi all’interno (Figura 26); la dissipazione di energia avviene per effetto dell’elevato attrito che si sviluppa all’atto dello scorrimento del fluido viscoso nella sezione anulare posta tra la testa del pistone e il serbatoio interno.Come detto, l’intervento proposto prevede il montaggio di coppie di dispositivi in testa a controventi a V rovescia, realizzati anche in questo caso mediante diagonali tubolari (Figura 27), lasciando inalterate le posizioni delle maglie controventanti rispetto a quelle determinate in precedenza. Ai pistoni di ciascuna coppia viene imposta, in fase di montaggio, una posizione iniziale a metà corsa degli stessi, così da ottenere una risposta simmetrica sia in compressione che in trazione.

La risposta strutturale è stata determinata mediante il codice di calcolo SAP2000NL (Figura 28), modellando il sisma con gruppi

di accelerogrammi spettrocompatibili ed

effettuando analisi non lineari FNA. Per

ottimizzare il comportamento dei dispositivi

e della struttura stessa è stato valutato

l’inserimento di due diversi apparecchi: BC1GN,

con corsa massima di 80 mm e BC1FN, con

corsa di 60 mm.

Per scegliere il dispositivo ottimale è stato

effettuato un controllo allo Stato Limite ultimo

di Collasso (SLC) sui cicli di dissipazione, in

termini di spostamenti e forza massima registrati

nell’apparecchio; con tali valori di sollecitazione

sono poi stati dimensionati i diagonali dei

controventi.

Poiché l’intervento non si basa su un incremento

di rigidezza della struttura alle azioni orizzontali

ma sulla dissipazione dell’energia introdotta dal

sisma, i diagonali hanno solo una funzione di

sostegno del dispositivo e necessitano quindi

di sezioni ridotte rispetto al caso precedente,

dettate principalmente da problemi d’instabilità

delle aste compresse. In Figura 30 si riporta un

estratto delle tavole progettuali relativo ad un

controvento del blocco A, in cui si utilizzano

diagonali tubolari di diametro 88,9x5 mm.

Con riferimento allo SLV sono stati poi riverificati

tutti gli altri elementi strutturali, in termini di

resistenza e stabilità, determinato il numero di

rinforzi locali da prevedere per l’adeguamento

in ciascuna delle soluzioni vagliate. Le analisi

effettuate hanno portato a definire l’utilizzo di

dispositivi BC1FN nel blocco della palestra

e BC1GN negli altri, prevedendo comunque

interventi di rinforzo locale con aggiunta di

piastre saldate sul 10% dei pilastri.

Dall’analisi dei parametri modali della struttura

Figura 26 – Vista in sezione di un dispositivo fluido-vi-scoso a matrice siliconica

Figura 27 – Controventi dissipativi a V rovescia con di-spositivi del tipo Jarret BC1N

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

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riabilitata si osserva come i periodi propri di vibrazione subiscano un abbattimento meno evidente rispetto al caso precedente; al minor incremento della rigidezza della struttura si associano quindi spostamenti interpiano maggiori, che si mantengono comunque al di sotto dei valori limite indicati dalle NTC 08 e anche allo SLV inferiori a quelli fissati dalla norma americana ASCE-41 (Figura 31)

L’efficienza della tecnologia adottata è confermata dai grafici dell’energia riprodotti in Figura 32, che mostrano come l’aliquota di

Figura 30 – Controvento dissipativo nel blocco B (estrat-to dalle tavole di progetto)

Figura 31 - Confronto degli spostamenti interpiano allo SLV del blocco aule relativi alla soluzione tradizionale e dissipativa

Figure 29 - Esempio di ciclo dissipativo e rapporto tem-po-spostamento relativi ad un dispositivo BC1GN posto al piano terreno del blocco aule

b

Figura 28 - Modelli agli elementi finiti relativi ai corpi edilizi di palestra (a), aule e auditorium (b), laboratori (c) adeguati sismicamente con l’inserimento di controventi dissipativi

a c

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

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dissipazione sia attribuita per la quasi totalità ai dispositivi, risultando dell’ordine del 90% di quella in ingresso.

4. CONCLUSIONI

Il lavoro svolto propone una serie di interventi, di carattere architettonico e strutturale, che costituiscono una concreta alternativa alla demolizione del fabbricato esistente, consentendo il mantenimento dell’edificio nella sede e quota attuale e minimizzando l’impatto ambientale dovuto alle demolizioni.Nel rispetto della conformazione planimetrica e altimetrica originaria del complesso scolastico è stato elaborato un nuovo impianto distributivo e funzionale degli spazi, che oltre a consentire l’insediamento di una scuola media di quattro cicli triennali permette di creare nuovi servizi civici di quartiere, configurando un nuovo polo urbano.L’involucro edilizio è stato completamente riformulato prevedendo soluzioni tecnologiche totalmente a secco e l’utilizzo di componenti leggeri e modulari a sostituzione delle attuali tamponature. Il progetto dell’involucro mira anche a conferire una nuova caratterizzazione architettonica al complesso.La struttura originaria, composta da telai in acciaio, è stata recuperata ed adeguata nei confronti delle azioni statiche e sismiche

ipotizzando di aver definito la qualità del materiale in opera per conseguire un livello di conoscenza LC3. Si è visto che l’adeguamento sismico della scuola può essere conseguito attraverso l’introduzione di controventi, oggi assenti, sia di tipo passivo che integrati a dispositivi avanzati per la dissipazione di energia. Entrambe le soluzioni sviluppate richiedono il rinforzo locale di almeno il 10% dei pilastri e devono essere accompagnate da un intervento sulle fondazioni che prevede il ricollegamento dei plinti e la disposizione di micropali in corrispondenza dei campi controventanti.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

ANGOTTI F. (2011). Costruzioni in calcestruzzo, costruzioni composte acciaio-calcestruzzo: commentario alle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/1/2008, Pubblicemento, Roma.

ANTONINI E., BOERI A (2011). Progettare scuole sostenibili: criteri, esempi e soluzioni per l’efficienza energetica e la qualità ambientale, EdiconEdizioni, Monfalcone.

BALLIO G., MAZZOLANI F.M. (1987). Strutture in acciaio: sistemi strutturali, sicurezza e carichi, materiale, unioni e collegamenti, resistenza e stabilità, Hoepli, Milano.

BANDINI L., FANI A. Modellazione e progettazione ottimale di dispositivi ADAS e siliconici in controventi dissipativi di strutture in acciaio, Tesi di Laurea in Ingegneria Civile 2001/2002.

BURSI O.S., PUCINOTTI R., ZANON G. (2014). Progettazione di giunzioni e strutture tubolari in acciaio secondo gli Eurocodici e le Norme Tecniche per le Costruzioni, Dario Flaccovio Editore, Palermo.

CALONE E. (2014). Edilizia scolastica: riqualificazione, messa a norma, procedure, Wolters Kluwer Italia, Milano.

CHIARUGI A., SORACE S., TERENZI G. Impiego dei dispositivi siliconici per l’adeguamento sismico degli edifici: stato dell’arte e scelta delle tecniche di intervento, www.academia.edu.

Figura 32 - Quantità di energia sismica dissipata dai dispositivi nel blocco delle aule

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Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).

Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Sta-to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).

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Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053.

Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,Musei Civici, D 1053, particolare.

Boll.Ing. n.7 1-10-2010 12:18 Pagina 10

N. 12 - 2015

CHIUINI G., MELI C. (1978). Spazi e didattica nella scuola dell’obbligo, Fontana editrice, Perugia.

CORDOVA B. (2008). Manuale pratico per la progettazione delle strutture in acciaio, Hoepli, Milano.

DONATO F.L. (1956). Costruzioni Metalliche, Colombo Cursi, Pisa.

NIGRO E., BILOTTA A. (2011). Progettazione di strutture composte acciaio-calcestruzzo secondo gli Eurocodici e le Norme Tecniche per le Costruzioni, Dario Flaccovio Editore, Palermo.

SORACE S., TERENZI G. (2014). Motion control-based seismic retrofit solutions for a R/C

school building designed with earlier Technical Standards, Bulletin of Earthquake Engineering. Springer Science+Business Media Dordrecht.

SORACE S., TERENZI G., LICARI M. (2015). Traditional and vicous dissipative steel braced top addition strategies for a R/C building, International Journal of Structural Engineering.

ZAFFAGNINI M. (2006). L’edilizia scolastica, universitaria e per la ricerca. Quaderni del manuale di progettazione edilizia, Hoepli, Milano.

ZIGNOLI V. (1976). Costruzioni metalliche vol. I e vol. II, UTET, Torino.