RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA · 20 Riferimenti per la stesura della Relazione Tecnica ... p a o l...

t o m m a s o d u b b i n i I n g e g n e r e e d i l e

s a m u e l e s t r o n a t i I n g e g n e r e e d i l e

p a o l o l o r i I n g e g n e r e e d i l e

1

1 Sommario

1 Sommario ................................................................................... 1 2 Premessa .................................................................................... 3 3 Documentazione esistente ................................................................. 5 4 Conoscenza del manufatto ................................................................. 5 5 Indagini in-situ ............................................................................. 10

5.1 Sui terreni per la caratterizzazione dei suoli ........................................ 11

5.2 Sull’edificio per l’acquisizione del livello di conoscenza, del fattore di confidenza FC

e delle proprietà dei materiali ............................................................... 11

5.3 Sui solai per l’idoneità statica ........................................................ 15

5.4 Sul mantenimento della funzionalità degli impianti ................................ 17

5.5 Valutazione critica delle risultanze delle indagini ................................... 17

6 Valutazione della sicurezza ................................................................ 18 7 Vita nominale, classi d’uso e periodo di riferimento ...................................... 19 8 Azioni sulla costruzione .................................................................... 20

8.1 Combinazione delle azioni ........................................................... 20

8.2 Analisi dei carichi ..................................................................... 21

8.3 Determinazione dell’azione sismica ................................................. 26

8.4 Determinazione dell’azione del vento ............................................... 28

8.5 Determinazione dell’azione della neve .............................................. 28

8.6 Determinazione dell’azione della temperatura ..................................... 28

8.7 Determinazione delle azioni eccezionali ............................................ 28

9 Criteri generali di valutazione della vulnerabilità per azioni sismiche .................... 29 9.1 Analisi di regolarità ................................................................... 29

9.2 Classificazione degli elementi strutturali ............................................ 30

9.3 Valutazione della vulnerabilità statica finalizzata all’analisi sismica ................ 30

9.4 Valutazione dell’idoneità statica dei solai ........................................... 35

9.5 Identificazione degli interventi urgenti .............................................. 36

10 Aspetti ulteriori per la valutazione della vulnerabilità sismica del fabbricato............ 36 10.1 Presenza di elementi strutturali “secondari” ........................................ 36

10.2 Presenza di elementi costruttivi senza funzione strutturale sismicamente rilevanti

36

10.3 Modellazione delle tamponature sismo rilevanti ................................... 37

11 Modellazione della struttura .............................................................. 38 12 L’input di calcolo ........................................................................... 39 13 Metodi di analisi e criteri di ammissibilità ................................................. 41 14 Output di calcolo ........................................................................... 42

14.1 Analisi dinamica modale ............................................................. 42




2

14.2 Analisi statica non lineare (pushover) ............................................... 49

15 Verifiche di vulnerabilità edifici in muratura .............................................. 49 16 Determinazione dell’Indicatore di Rischio (IR) ............................................ 55 17 Valutazione critica dell’Indicatore di Rischio .............................................. 58 18 Verifica locali: pressoflessione fuori piano e meccanismi di danno ...................... 59 19 Valutazione della progressione del danno ................................................ 63 20 Riferimenti per la stesura della Relazione Tecnica ........................................ 68




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2 Premessa

L’edificio pubblico oggetto di Verifica di Vulnerabilità Sismica, ai sensi del Decreto del

Ministero delle Infrastrutture del 14 gennaio 2008, secondo quanto prescritto dall’O.P.C.M.

3274/2003 art.2 commi 3 e 6, è la Scuola Materna “Peter Pan”, ubicata a Falconara

Marittima (AN) in via Leopardi.

Questo edificio è stato oggetto d’interventi edilizi durante l’arco della sua storia, dei quali

l’Ufficio Tecnico Comunale ha testimonianza con documenti ed elaborati, che sono stati di

ausilio per lo studio in questione e a completa disposizione da parte dell’Amministrazione

Comunale di Falconara Marittima, per la finalità di completa Verifica di Vulnerabilità Sismica

del fabbricato ai sensi del DM2008.

Lo stabile è un edificio isolato posto a valle della collina del territorio falconarese, l’ingresso

principale è lungo via Leopardi ed avviene tramite una scalinata doppia simmetrica posta

sull’incrocio con una strada secondaria.

L’edificio risale ai primi anni del secolo scorso e geometricamente si articola in due corpi:

uno di forma rettangolare e uno con una disposizione a “L”.

Il fabbricato ha una struttura in muratura portante in mattoni pieni con inserimento di

elementi in cemento armato, come travi, pilastri e telai per poter rendere gli ambienti più

ampi e fruibili. Esso ha subito principalmente un intervento edilizio sostanziale: nel 2002

secondo il progetto redatto dall’Ing. Andrea Buccolini è stato eseguito un intervento di

miglioramento sismico con il completo rifacimento del solaio di copertura di entrambi i corpi

di fabbrica.

Il manufatto insiste sulla valle di una collina che presenta una pendenza che impone un

dislivello tra la facciata principale e quella retro del corpo longitudinale rettangolare di circa

1 m e rispetto alla facciata retro del corpo a L di circa 2 m. Il terreno si presenta

prevalentemente limoso - argilloso ed è costituito da un primo strato di deposito di terreno

di riporto dello spessore di circa 1 m, che ricopre strati di limo argilloso e argilla limosa

sabbiosa per poi arrivare ad uno strato di ghiaia e sabbia ad una profondità di circa 7 m dal

piano campagna, ed infine ripresentarsi uno stato di argilla sabbiosa limosa con buone

caratteristiche meccaniche, reperibile ad una profondità variabile tra 12 e 14 m.

L’edificio è composto da un piano seminterrato e si innalza con un piano fuori terra e un

sottotetto nella porzione rettangolare e due piani fuori terra e un piano sottotetto nella

porzione a forma a “L”.




4

Secondo quanto emerso dalla documentazione cartacea reperita, al piano seminterrato, è

presente un architrave in acciaio realizzato durante i lavori del 2002, per realizzare un

apertura e mettere in contatto le aule adibite a sala mensa e cucina.

Al piano terra sono presenti aule per l’insegnamento e al piano secondo aule per la

ricreazione e l’attività fisica, collegati da un corpo scala posto ad un’estremità del corpo a

“L”.

Il piano sottotetto, situato in corrispondenza della porzione rettangolare, è accessibile

tramite un’apertura al piano primo ed è destinato a sottotetto non accessibile, se non per la

sola manutenzione, mentre il sottotetto che copre la porzione a L è accessibile tramite una

botola situata nell’aula dell’attività fisica realizzato con un solaio plafone di circa 6 cm,

anch’esso per la mera manutenzione del solaio di copertura.

I solai di piano hanno principalmente una struttura in laterocemento, con solaio gettato in

opera. La copertura è stata realizzata durante i lavori del 2002 con lamiera grecata e

sovrastante soletta di irrigidimento ricoperta da un manto di coppi in laterizio.

Durante le indagini, è stato possibile riscontrare la presenza di una struttura in muratura con

l’inserimento di cordoli, travi e pilastri in c.a., a volte annegati senza regolare continuità nello

spessore murario, organizzata in un unico complesso strutturale senza giunti tecnici tra le

due porzioni rettangolare e a “L”.

Gli architravi riscontrati sono realizzati in c.a. e sono di buona fattura e ben ammorsati,

efficaci flessionalmente e si rilevata la presenza di un telaio in acciaio realizzato durante

l’intervento del 2002 al piano seminterrato per l’apertura di un varco di ampiezza di 1,00 m.

La forma in pianta prevede una lunghezza di circa 36.00 m, compresa la porzione a forma di

“L”, ed una larghezza di 23.00 m, mentre in altezza il fabbricato raggiunge dimensione

massima di circa 11.00 m e di circa 7.70 m in corrispondenza, rispettivamente, dello sporto

di gronda nella porzione più alta della porzione a “L” e della porzione rettangolare.

Le normative di riferimento per la redazione della presente Verifica di Vulnerabilità Sismica

sono le seguenti:

- “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008 (G.U. 4

febbraio 2008 n.29, Suppl. Ordinario n.30),

- Istruzioni per l’applicazione per le “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al

D.M. 14 gennaio 2008, Circolare 2 febbraio 2009 n.617,




5

- “Linee di indirizzo per la stesura della relazione tecnica per le verifiche di vulnerabilità

di edifici esistenti ai sensi del DM 14 gennaio 2008 e della circolare n. 617/2009”

approvate con Deliberazione di Giunta Regionale n. 1168 del 26/07/2010.

Gli allegati prodotti riferibili alla Verifica di Vulnerabilità Sismica in questione e consegnati

insieme al presente documento sono:

Documentazione fotografica;

Documentazione fotografica delle indagini in situ;

Relazione di calcolo con tabulati;

Tavole 1, 2, 3, 4 – Rilievo geometrico_piante e sezione, Rilievo geometrico_prospetti,

Individuazione delle indagini, Rilievo materico;

Supporto magnetico con alcuni degli elaborati di cui sopra;

Indagini diagnostiche sulle strutture;

Indagine geofisica sul sottosuolo.

3 Documentazione esistente

La ricerca della documentazione tecnica pre-esistente è stata completamente messa a

disposizione da parte dell’Amministrazione Comunale, la quale ha fornito il materiale storico

idoneo per la stesura della presente relazione, tra i quali il deposito presso la Provincia di

Ancona-Area Opere Pubbliche e Sismica n. 997/02, completo di elaborati grafici e relazione

tecnica illustrativa e di calcolo, nonché il “Libretto sanitario sullo sfondellamento dei solai”

redatto nel 2010 dalla ditta Tecnoindagini s.r.l..

Sinteticamente, attraverso la documentazione reperita, è possibile riportare le seguenti

informazioni sintetiche relative all’edificio:

Data realizzazione edificio: primi 1900.

Anno ristrutturazione del piano seminterrato e sostituzione solaio di copertura: 2002

4 Conoscenza del manufatto

Il fabbricato si trova nella zona centrale della città di Falconara Marittima e fa parte di un

contesto urbano avente origine intorno gli anni del primo 1900.




6

L’edificio nel P.R.G. vigente è identificato all’interno delle “Aree individuate con perimetro

definito” all’interno del sistema delle attrezzature pubbliche specificato come Spazi e

attrezzature a livello di quartiere “I” (Istruzione dell’obbligo) nella zona denominata ZUR 1.

Individuazione nel P.R.G. vigente

Foto area dell’edificio

Si tratta di un edificio isolato e i quattro prospetti si affacciano su via Leopardi, dove

troviamo l’ingresso principale della scuola, su via della Repubblica e gli altri due prospetti su

una corte interna privata.

Allo stato attuale il fabbricato si sviluppa su tre livelli, uno posto al piano seminterrato e due

fuori terra, oltre il sottotetto non praticabile posto sulla porzione a “L”. Posta sull’angolo di

intersezione tra i prospetti che si affacciano sulle vie, vi è una scala a doppia rampa

simmetrica per l’accesso alla scuola che supera un dislivello di circa 3 m.




7

Dal punto di vista morfologico l’area su cui insiste il fabbricato presenta una leggera

pendenza con un’inclinazione di circa il 6%.

Come si può vedere dalla successiva immagine, lo stato attuale dell’immobile si presenta

come all’origine, quindi non ha subito nessun intervento sostanziale di modifica del sistema

strutturale.

Foto da archivio dei primi anni ‘900

Nel 2002 ci fu un importante progetto dell’Ing. Buccolini Andrea di rifacimento della

copertura dell’intero edificio, che previde la completa demolizione e rifacimento del solaio di

copertura con la realizzazione di cordoli in cemento armato estradossati rispetto al piano del

sottotetto. I lavori compresero anche l’apertura di un nuovo varco al piano seminterrato tra i

locali mensa e la cucina per una miglior distribuzione dei pasti.

La struttura portante verticale dell’edificio è in muratura e con l’inserimento di elementi in

c.a. come cordoli, telai e pilastri annegati nei maschi murari senza una regolare continuità sia

in pianta che in elevazione. La muratura è riconoscibile nella Tab. C8A.2.1 del D.M.

14/01/2008 in una tipologia (“Muratura in mattoni semipieni e malta di cemento”) avente

caratteristiche meccaniche molto performanti sia in termini di resistenza a compressione sia

di deformazione elastica, rispetto ai valori riportati in normativa, come si evince dalle prove

effettuate, riportate nei paragrafi successivi.




8

Gli orizzontamenti dei piani intermedi sono in laterocemento senza una sovrastante soletta

di irrigidimento, mentre i solai di copertura sono realizzati in lamiera grecata con sovrastante

soletta di 4 cm e finitura in tegole.

Si notano inoltre, soprattutto sulla porzione rettangolare, delle importanti e numerose

aperture nei maschi murari lungo la direzione longitudinale, carenza strutturale per scarso

contributo alla rigidezza del complesso.

La valutazione della sicurezza sismica dell’edificio viene condotta nel rispetto dei requisiti e

dei procedimenti imposti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni – D.M. 14 gennaio 2008 e

dalla Circolare esplicativa del 2 febbraio 2009. Lo scopo principale di tale studio è quello di

stabilire se la struttura attuale dell’edificio è in grado o meno di resistere alle sollecitazioni

determinate dalle combinazioni delle azioni di progetto, ivi compresa l’azione sismica

secondo le normative suddette.

A seguire si riportano alcune fotografie relative alla parte esterna del fabbricato e ad alcune

zone interne.

Ingresso principale




9

Corpo longitudinale

Corridoio del corpo longitudinale al piano terra




10

Locale ingresso con telaio in c.a.

5 Indagini in-situ

L’identificazione dell’organismo strutturale è un momento essenziale e obbligatorio senza il

quale non è possibile procedere alla fase di valutazione della sicurezza dell’edificio. A partire

quindi dalla base costituita dagli elaborati grafici reperiti, si è proceduto al completo

controllo del rilievo del fabbricato, fornito dall’Amministrazione. In primo luogo è stato

effettuato il rilievo geometrico della costruzione, sia in pianta che in elevazione, attraverso il

quale si sono potuti individuare gli elementi fondamentali che compongono la struttura

portante del fabbricato. A seguito della restituzione grafica si è quindi proceduto al progetto

della campagna di sondaggi che sono stati considerati, per numero e posizione,

fondamentali per la conoscenza costruttiva dell’edificio oggetto della valutazione di

sicurezza.

In particolare si è rivolta l’attenzione alla conoscenza approfondita dell’organismo

strutturale soprattutto in elevazione e degli orizzontamenti.




11

5.1 Sui terreni per la caratterizzazione dei suoli

Le informazioni relative alla tipologia di terreno di fondazione su cui è realizzato l’edificio

sono di fondamentale importanza per determinare l’effettiva capacità di resistenza del

complesso terreno-fondazione e per una corretta modellazione delle strutture in elevazione.

Sono stati effettuati sondaggi diretti la cui localizzazione è individuata nella Tav.03

PLANIMETRIA CON INDIVIDUAZIONE DELLE INDAGINI. Tutti e tre saggi (Saggio F1, F2 e F3)

sono stati eseguiti a quota del piano seminterrato, in via Leopardi, in posizioni opposte tra

loro, per la verifica dell’uniformità della fondazione in muratura. La prova penetrometrica

standard (Saggio G1), con lo scopo di indagare la tipologia fondale, è stata eseguita sul

fronte principale dove è presente la scala di accesso alla scuola, sempre al piano

seminterrato, insieme ad un’indagine geofisica con metodologia MASW per la

caratterizzazione sismica del sito in oggetto.

Il terreno di fondazione rinvenuto durante tali sondaggi è caratterizzato da un primo strato

prevalentemente limoso - argilloso, da uno strato di argilla limosa caratterizzata da discreta

consistenza, da uno strato di ghiaia e sabbia, ben addensato con buone capacità

meccaniche, e da un successivo strato di argilla sabbioso limosa di buona consistenza.

Si riportano i dati relativi alla categoria di sottosuolo ed alla categoria topografica desunti;

per i risultati più dettagliati si rimanda all’Indagine Geofisica di cui sopra, in allegato alla

presente relazione.

La categoria di sottosuolo assegnata è C.

La categoria topografica di appartenenza è T1.

Riassumendo:

Categoria di sottosuolo C

Categoria topografica T1

Si è notato che la struttura in elevazione non presenta particolari segni di cedimenti fondali,

data la mancanza di lesioni o dissesti riconducibili a tale fenomeno.

5.2 Sull’edificio per l’acquisizione del livello di conoscenza, del fattore di

confidenza FC e delle proprietà dei materiali

L’accurato rilievo geometrico e dei materiali delle strutture in elevazione e la

documentazione reperita hanno portato ad una conoscenza dettagliata delle caratteristiche

dell’edificio, fornendo anche la possibilità di eseguire una modellazione corretta




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dell’organismo resistente, un’esatta valutazione dei carichi applicati ed ottenere

informazioni legate alla definizione dei livelli di conoscenza stabiliti nelle NTC del 2008.

Le indagini sulle murature e sugli elementi in c.a. sono state condotte con saggi visivi tramite

la rimozione dell’intonaco e con saggi volti alla determinazione della loro consistenza nello

spessore, nonché con una prova magnetoscopica mezzo ferroscan per la determinazione

dell’armatura negli elementi strutturali in c.a.. Inoltre, a completamento del quadro

conoscitivo della struttura, si è proceduto all’esecuzione di due prove di carico su solaio per

conoscere al meglio lo stato degli orizzontamenti. Si riportano in allegato i risultati delle

prove effettuate.

Pertanto, grazie all’esecuzione di queste prove, si è potuto arrivare al raggiungimento del

livello di conoscenza 2 (si veda capitolo successivo), secondo quanto prescritto dalla

normativa al Cap. C8A.1.A.3.

Come detto anticipatamente, la tipologia muraria che caratterizza l’edificio è riconducibile

sostanzialmente a un tipo: “muratura in mattoni semipieni e malta cementizia”, in quanto è

tipica dei primi anni del ‘900, epoca di costruzione, e in quanto gli spessori rilevati fanno

escludere altre tipologie di muratura.

Lo spessore della muratura è variabile da circa 60 cm al piano terra a circa 50 cm per il piano

primo fino ad arrivare a circa 25 cm per i piani alti.

Dalle indagini effettuate si è inoltre potuto valutare l’efficacia dell’ammorsamento tra i muri

di spina e quelli delle facciate esterne, il quale risulta di buona qualità e la presenza di

cordoli di piano di irrigidimento della scatola muraria.

MURATURA

Per quanto riguarda le murature, si fa riferimento alle prove di laboratorio effettuate, le

quali hanno dato risultati sorprendentemente positivi, simbolo di un blocco di mattone

performante, con valori alla lunga maggiori di quelli stabiliti da normativa.

Dalla prova con martinetto piatto doppio effettuata sulla parete originaria, propriamente

sulla muratura in mattoni pieni e malta di cementizia, si è determinato il seguente valore:

Emed = 9321 N/mm2 per la muratura in mattoni pieni

Il range di valori proposti per questo tipo di muratura dalla Tabella C8A.2.1 è:

fm 0 E G w

N/cm2 N/cm

2 N/mm

2 N/mm

2 kN/m

3

min-max min-max min-max min-max

Muratura in mattoni semipieni e malta cementizia 500 24 3500 875 15

800 32 5600 1400




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Ricordando che si considera raggiunto il livello di conoscenza LC2, per tale livello la NTC08 al

p.to C8A.1.A.4 riporta la Tab. C8A.1.1, la quale indica: “LC2 – Resistenze: medie degli

intervalli riportati in Tabella C8A.2.1 per la tipologia muraria in considerazione; moduli

elastici: valori medi degli intervalli riportati nella tabella suddetta.”

Si riscontra, dalle prove effettuate, che il mattone in sito è più prestante rispetto alle

caratteristiche meccaniche estrapolabili dal range in normativa. Infatti, dalle prove, si nota

una resistenza del campione caratteristica di 58,6 N/mm2 ed è stata riscontrata la presenza

di una malta cementizia classificata M8: secondo il p.to 11.10.3.1.2 delle NTC08,

relazionando i due risultati tramite la tabella Tab. 11.10.V si deduce che il valore della

resistenza è pari a 12,0 N/mm2, che convertito è 1200 N/cm2, ben maggiore rispetto al

massimo riportato nella suddetta tabella.

Pertanto, i valori definiti in seguito a questo primo passaggio saranno quelli medi degli

intervalli della tabella, in quanto le NTC08 prevedono di verificare la vulnerabilità

dell’edificio con i valori medi riportati in tabella C8A.1.1 e sono i seguenti:

fm 0 E G W

N/cm2 N/cm

2 N/mm

2 N/mm

2 kN/m

3

Muratura in mattoni semipieni e malta cementizia 650 28 4550 1137,5 15

Tali valori sono pronti per l’applicazione dei coefficienti correttivi previsti dalla Tabella

C8A.2.2, stante le risultanze delle indagini sperimentali e visive.

Il passaggio finale per la caratterizzazione della muratura, l’applicazione del Fattore di

Confidenza FC, comporta l’abbattimento delle sole resistenze medie dei materiali per il

calcolo della capacità della costruzione. Avendo quindi raggiunto un LC2, il fattore FC da

adottare, come riportato in Tabella C8A.1.1, sarà pari ad 1,20.

ELEMENTI STRUTTURALI IN C.A.

Relativamente agli elementi in c.a. riscontrati in fase di rilievo, in particolare ai solai di piano,

alle travi, ai pilastri e ai cordoli di piano, si è ritenuto opportuno effettuare delle prove di

compressione su carote di calcestruzzo e delle prove di trazione sui tondini di armatura,

estratti dai pilastri presenti al piano terra sulla porzione a “L”, al fine di indagare la loro

resistenza poiché il loro contributo nella prestazione sismica globale del fabbricato è di

primaria importanza.




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Da un esame visivo, lo stato di conservazione e di consistenza del cls risulta in buono stato,

confermato anche dai risultati delle prove effettuate.

Si adottano, pertanto, valori medi attribuibili sulla base dei materiali normati, ai quali vanno

comunque applicati i coefficienti parzializzatori previsti dalle norme attuali.

Le caratterizzazioni meccaniche dei materiali scelti sono così riassunte.

- Calcestruzzo

Dalle prove di laboratorio su carote di cls, si è riscontrato avere le seguenti caratteristiche

meccaniche:

Numero Provino Rapporto

altezza/diametro

Resistenza

cilindrica a

compressione

fc (N/mm2)

Resistenza

cilindrica a

compressione

media

fcm (N/mm2)

Resistenza

cubica a

compressione

Rc (N/mm2)

Provino n. 1 1 14.9 17.5 17.5

Provino n. 2 0.83 16.9 19.9 24.0

fc= Resistenza cilindrica a compressione pari ad f in opera fcm= fc/0,85 = Resistenza cilindrica a compressione media Rc= fcm/d = Resistenza cubica a compressione d= coefficiente correttivo posto uguale a 1 per carote con rapporto h/d pari a 1:1, a 0,83 per rapporto 2:1

Facendo una media tra i risultati dei due provini, si può calcolare una resistenza cilindrica a

compressione pari a 18,70 N/mm2 e una cubica pari a 20,75 N/mm2, pertanto, in fase di

modellazione, si è considerata l’adozione di una classe equivalente al C16/20, ovvero un cls

di qualità medio - bassa, che risulta essere un elemento vulnerabile, pertanto deve essere

adeguatamente tenuto in conto nel comportamento globale e soprattutto nel momento in

cui ci si riferisca alla singola “prestazione locale”.

- Acciaio

Relativamente alle barre d’acciaio di armatura, si è proceduto innanzitutto ad un’indagine

magnetometrica, mezzo ferroscan, atta a definirne posizione e numero. Si è potuto inoltre

riscontrare la presenza diffusa di elementi in c.a. come travi pilastri e cordoli di piano.

Successivamente, mediante piccoli scassi effettuati sul copriferro, si è anche potuto

prendere coscienza dello stato di conservazione delle armature stesse e i relativi copriferri.

Per quel che riguarda la totalità degli elementi indagati, le barre d’armatura sono risultate

lisce e si sono misurati considerevoli valori di copriferri fino a toccare i 10 cm di spessore.




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Dalle prove di laboratorio su prelievi dal pilastro al piano terra di barre in acciaio, si è rilevata

una tensione di snervamento fy pari a 246,60 N/mm2 riconducibile ad un acciaio di barra

liscia classificabile come FeB 22K, pertanto, in fase di modellazione, si è effettuata l’adozione

di una tale classe, acciaio che rappresenta una tipologia classica utilizzata come acciaio da

carpenteria nei primi anni del ‘900.

In conformità a quanto prescritto nel paragrafo 8.5.4 e nell’appendice C8A delle Norme

Tecniche per le Costruzioni – D.M. 14 gennaio 2008 e alla Circolare esplicativa del 2 febbraio

2009, si procede alla determinazione del livello di conoscenza e degli strumenti di analisi e di

verifica da adottare per l’edificio oggetto di studio per realizzare il modello 3D su cui

effettuare le analisi.

Per le costruzioni in muratura sono previsti tre livelli di conoscenza dell’edificio: livello LC1 -

livello LC2 - livello LC3. Si è mirato a raggiungere un Livello di Conoscenza LC2.

Il livello di conoscenza LC2 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo

geometrico, le verifiche in situ estese sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle

proprietà dei materiali. A questo livello di conoscenza corrisponde il fattore di confidenza

FC=1.20.

5.3 Sui solai per l’idoneità statica

I solai di piano sono in laterocemento eccetto il piano di copertura ove è presente un solaio

in lamiera grecata con sovrastante soletta di 4 cm. Un’ulteriore differenziazione è data

dall’altezza che passa da uno spessore di circa 16 cm del solaio di interpiano tra seminterrato

e piano terra ad uno di spessore di circa 6 cm del solaio tra piano primo e sottotetto,

variando anche l’interasse dei travetti.

Sono stati effettuati sondaggi volti ad indagare la stratigrafia dei solai ad ogni piano,

individuando la tipologia, l’ammorsamento nelle pareti murarie e lo spessore del pacchetto

al finito, confermato anche su quanto scritto sul documento messo a disposizione

dall’Amministrazione “Libretto sanitario sullo sfondellamento dei solai” redatto dalla ditta

Tecnoindagini s.r.l., dove si è potuto venire a conoscenza dell’interasse dei travetti; per la

copertura si è fatto riferimento al progetto del 2002 dell’Ing. Andrea Buccolini.

La presenza di cordoli perimetrali in c.a. è stata riscontrata a tutti i livelli estesa a tutto

l’edificio.

La stratigrafia completa dei solai è descritta nella tabella seguente, le cui sigle fanno

riferimento all’individuazione della Tav. 4 – “Rilievo materico”:




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Sigla Piano del solaio Tipo solaio Interasse H solaio

S2.40 1° solaio

porzione a L

Latero - cemento

gettato in opera

senza soletta

40 cm 16 cm

S2.40 2° solaio

porzione a L

Latero - cemento

gettato in opera

senza soletta

40 cm 16 cm

S2.20

1° solaio

porzione

rettangolare

Latero - cemento

gettato in opera

senza soletta

20 cm 16 cm

S2.20

Sottotetto

porzione

rettangolare

Latero - cemento

gettato in opera

senza soletta

20 cm 16 cm

S1 Sottotetto

porzione a L

Latero - cemento

gettato in opera

senza soletta

30 cm 6 cm

C1 Copertura

Lamiera grecata tipo

hi-bond A55/P600

(s=12mm) con soletta

di irrigidimento

s=5.5+4cm

/ 1.2+5.5+4 cm

Come si evince dalla precedente tabella, i solai non hanno una soletta sovrastante di

irrigidimento pertanto, secondo quanto esposto dalla normativa tecnica ai fini del calcolo, gli

impalcati sono stati considerati deformabili, confermato anche dal documento “Rilevamento

della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura” redatto dalla Direzione Generale delle

Politiche Territoriale e Ambientali Settore - Servizio Sismico Regionale della Regione

Toscana.

Ma nonostante quanto suddetto, dalla prova di carico effettuata si evince che i solai hanno

un buon comportamento fuori dal piano, riuscendo a garantire una ottima capacità

flessionale deformativa. Di fatti, dai risultati ottenuti si nota che la freccia massima relativa

al solaio con maggior luce di inflessione è di 1,18 mm sotto un carico applicato di 491 Kg/m2,

equivalente a circa il carico accidentale da normativa pari a 300 Kg/m2 incrementato del




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coefficiente parziale di sicurezza 1,5. Tale valore è da considerarsi un ottimo risultato, anche

paragonandolo ai valori ottenuti dalle verifiche analitiche effettuate considerando un vincolo

di incastro delle estremità del travetto del solaio, condizione di calcolo per la deformazione

ultima massima più restrittiva, che riporta come freccia massima 1,539 mm. Volendo

confrontarlo con un valore dettato dalla normativa, le NTC08 tralasciano un indice numerico

limite, ma facendo riferimento alla vecchia normativa DM 09/01/2006, essa fornisce per il

caso esaminato un valore pari a L/1000, e nel nostro caso fornisce un limite di 4.5 mm per il

confronto.

Pertanto, si può affermare che i solai hanno un’ottima capacità deformativa e non hanno

problemi di tipo statico deformativo.

5.4 Sul mantenimento della funzionalità degli impianti

Non sono state valutate le problematiche riguardanti il mantenimento della funzionalità

degli impianti.

5.5 Valutazione critica delle risultanze delle indagini

Si espongono di seguito, in successione, i commenti di sintesi concernenti la geometria

strutturale, i dettagli costruttivi e le proprietà dei materiali.

I. Giudizio sull’organizzazione muraria

L’organizzazione della compagine muraria, desumibile dalla lettura degli elaborati grafici,

risulta buona, soprattutto per disposizione in pianta, anche con riferimento agli spessori;

a tal proposito, non sono state rilevate elevazioni murarie con spessori inferiori a “due

teste” (25 cm), mentre con riferimento alla continuità verticale si riscontra che la

porzione con forma a “L” ha un piano in più.

II. Dettagli costruttivi

La qualità del dettaglio costruttivo riferibile alle strutture murarie è, analogamente,

mediamente buona: le pareti risultano ben erette sia in altezza e per quanto riguarda lo

spessore, ed in corrispondenza delle intersezioni è stato individuato un corretto grado di

ammorsamento.

Con riferimento gli elementi in c.a., cordoli e travi in elevazione risultano di buona

fattezza ed efficacemente collaboranti per contribuire favorevolmente alla prestazione

sismica della scatola muraria, sia con riferimento al comportamento globale (2° modo),

che al comportamento locale delle singole pareti (1° modo della muratura di esplicare un

collasso). C’è da evidenziare tuttavia che questi non hanno un adeguato quantitativo di




18

armatura sia per sopportare sollecitazioni flessionali che a taglio, né un copriferro

appropriato.

Per quanto riguarda gli elementi secondari in c.a., gli architravi delle aperture esterne ed

interne risultano flessionalmente efficaci e con un discreto ammorsamento.

Per i solai, è comunque possibile osservare che non sussistono, complessivamente,

problematiche o fenomeni fessurativi tali da indicarne un cattivo funzionamento nei

confronti dei carichi verticali.

Con riferimento al contributo alla prestazione sismica dato dagli stessi, questi risultano di

discreta qualità, ma, siccome non è presente una soletta d’irrigidimento di almeno 4 cm,

ai fini della valutazione finale della vulnerabilità, essi sono stati considerati deformabili

nel proprio piano come le NTC08 impongono, supportate, come detto

antecedentemente, anche dal documento “Rilevamento della vulnerabilità sismica degli

edifici in muratura” redatto dalla Direzione Generale delle Politiche Territoriale e

Ambientali Settore - Servizio Sismico Regionale della Regione Toscana.

III. Proprietà dei materiali

Il giudizio riassuntivo relativo alle diverse tipologie murarie è di buona rispondenza con i

valori normati (e adeguatamente migliorati con i parametri adottabili), nonché superiori.

Per quel che riguarda il cls, dalle indagini effettuate, si può riscontrare un calcestruzzo di

classe C16/20, ed inoltre, attraverso diversi “scassi” effettuati su più punti, si è potuto

prendere “coscienza” della qualità e del grado di conservazione. Si è riscontrata la

presenza di copriferri eccessivi e non simmetrici sia per le travi che per i pilastri, che

arrivano addirittura a toccare i 10 cm, riducendo così notevolmente la sezione resistente.

6 Valutazione della sicurezza

Pur non ricadendo in alcuna delle condizioni espresse nelle Norme tecniche delle Costruzioni

NTC08 al § 8.3 riguardante i motivi che possano indurre la committenza a far eseguire una

valutazione di vulnerabilità sismica, questa è stata fatta in rispetto e in conformità a quanto

previsto nell’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274/03 e s.m.i., il quale

prescrive la verifica nei confronti delle norme attuali per le costruzioni esistenti per

assicurare che in caso di evento sismico sia protetta la vita umana, siano limitati i danni e

rimangano funzionanti le strutture essenziali agli interventi di protezione civile.




19

Per quanto affermato dal § 8.3 di NTC08, pur potendo eseguire la valutazione della sicurezza

esclusivamente con riferimento ai soli SLU (per la muratura o strutture miste il solo SLV -

Stato Limite di Salvaguardia della Vita), con riferimento alle verifiche globali (meccanismi

d’insieme) verranno riprodotti nel seguito risultati relativi anche agli SLE, rispettivamente

allo SLD (Stato Limite di Danno) e allo SLO (Stato Limite di Operatività). Gli Indici di Rischio

saranno comunque riferiti al solo SLV.

Analogamente, anche per le obbligatorie valutazioni di sicurezza riferibili ai meccanismi di

collasso locali, le verifiche ed i relativi Indici di Rischio saranno riferiti allo SLV.

7 Vita nominale, classi d’uso e periodo di riferimento

Per la determinazione dell’azione sismica dettata dall’ubicazione dell’edificio in esame e

dalla destinazione d’uso dell’edificio medesimo si riportano di seguito i parametri significativi

tenendo in conto quanto esposto in normativa.

Le NTC 2008 in presenza di azioni sismiche, suddividono le costruzioni in Classi d’uso.

L’edificio in oggetto ha come funzione principale quella di edificio pubblico, quindi un

ambiente suscettibile ad affollamento. In base a quanto descritto nel paragrafo 2.4.2. delle

NTC 2008 e nel paragrafo C2.4.2. della Circolare esplicativa del 2009, si assume che l’edificio

sia in Classe d’uso III, in quanto costruzioni il cui preveda affollamenti significativi.

Dalla definizione della Classe d’uso segue la scelta del coefficiente d’uso Cu, coefficiente che

verrà moltiplicato per la Vita nominale dell’edificio (espressa in anni) per ottenere il periodo

di riferimento VR della costruzione, al fine di valutare l’azione sismica.

VN >= 50 anni

Classe d’uso = III

Cu = 1.5

VR = VN ∙ Cu = 75 anni

Sono state eseguite le seguenti analisi strutturali e le relative verifiche previste dalla

normativa vigente:

analisi statica lineare non sismica;

analisi dinamica lineare modale;

analisi statica non lineare – “push – over”.

Per il fattore di struttura è stato considerato il valore calcolato in analisi statica non lineare

in modo da rendere possibile il calcolo dell’indicatore di rischio coerente con l’analisi

dinamica.




20

Il valore da normativa sarebbe stato pari a q=2.80. In analisi statica non lineare è stato

calcolato un valore pari a q=3.750.

Nella modellazione strutturale tridimensionale dell’edificio, i vani scala interni non sono stati

considerati, ma sono stati schematizzati come carichi applicati a livello di piano.

Si riporta di seguito l’analisi dei carichi utilizzati nel modello strutturale.

8 Azioni sulla costruzione

Sono stati considerati solo i carichi permanenti effettivamente presenti nell’edificio all’atto

della valutazione di vulnerabilità sismica e quelli variabili previsti dalle NTC 2008, cosi come

esposto nella Circolare esplicativa al §C8.7.

Nell’analisi dell’edificio, si nota che è una struttura isolata, pertanto a tal fine è stata

individuata un’unica unità strutturale US come l’intera costruzione oggetto di studio,

considerando le azioni che su di essa possono agire.

I carichi considerati sono:

peso proprio strutturale delle murature

peso proprio strutturale degli elementi in c.a.

pesi permanenti degli elementi portati

carico variabile ai solai di piano

carico neve sulla copertura

spinta della terra

vento

azione sismica

8.1 Combinazione delle azioni

Per le verifiche è stata considerata la combinazione sismica dei carichi agenti (rif. §2.5.3. e

§3.1.4.) considerando i seguenti coefficienti della Tab. 2.5.I, che assumono valori dipendenti

dal tipo di ambiente e dal tipo di azione:

Peso proprio e permanente




21

g1 = g2 = 1

Carico variabile 1°, 2° solaio (Cat. C1)

0j = 0,7

1j = 0,7

2j = 0,6

Carico variabile solai sottotetto e coperture (sottotetto Cat. H1)

0j = 0,0

1j = 0,0

2j = 0,0

Carico neve in copertura:

0j = 0,5

1j = 0,2

2j = 0,0

Per l'Analisi Statica non sismica, le combinazioni dei carichi utilizzano i coefficienti 0

(Combinazione SLU (2.5.1) del §2.5.3) e i coefficienti parziali di sicurezza G sono stati

impostati uguali a 1 ai sensi del §8.5.5. delle NTC08 a seguito dell’accurato rilievo geometrico

- strutturale e dei materiali effettuato mentre i Q sono adottati quelli descritti al §2.6.1,

Tab.2.6.I.

Per i carichi permanenti GK i coefficienti 0, 1 e 2 vengono tutti posti pari a 1.0.

8.2 Analisi dei carichi

Si riportano di seguito le analisi dei carichi relative alle diverse parti costituenti l’edificio.

Per quanto riguarda la definizione dell’incidenza relativa ai carichi permanenti strutturali e

non, si è proceduto attraverso l’utilizzo di valori di incidenze e pesi specifici desunti dalle

tabelle del Cap.3 delle NTC08 e relativi rimandi.

Si è tenuto in considerazione anche il peso del terreno che spinge sulle pareti contro terra

del piano seminterrato, calcolato dal peso specifico del terreno esaminato, riportato in

relazione geologica, in base all’altezza della parete, in modo da creare un carico lineare

crescente in profondità.

I carichi variabili sono stati definiti con i valori previsti dalle tabelle del Cap.3 della normativa

in funzione delle zone e degli spazi considerati. Sinteticamente:




22

- copertura

oltre al peso proprio determinato sulla base delle norme specifiche suddette, ed agli ulteriori

permanenti desumibili dall’analisi dei carichi, è stata valutata l’incidenza del carico dovuto

alla neve con la procedura stabilita dal DM2008 in funzione di quelli che sono i parametri e le

caratteristiche fisico-morfologiche del sito in cui è posizionato l’edificio;

- solai e scale

i carichi permanenti strutturali e non ed i carichi variabili sono stati individuati attraverso la

normativa, in particolare i carichi variabili sono stati assimilabili alla “Cat. C1: Ambienti

suscettibili di affollamento: Scuole” della Tab. 3.1.II;

- pareti

i pesi propri delle pareti sono stati valutati in funzione del tipo di parete considerata.

Segue il dettaglio delle analisi dei carichi.

- C1_SOLAIO COPERTURA: solaio in lamiera grecata tipo hi-bond A55/P600 (s=12mm) e soletta

di completamento in cls 5,5+4 cm (stot=~10 cm)

- PESO PROPRIO

lamiera grecata 5,5 cm ___________________ 15 kg/mq

Soletta di completamento 4 cm ____________ 190 kg/mq

TOTALE ______ PP = 205 kg/mq

- PERMANENTI

guaina ardesiata s=4mm __________________ 11 kg/mq

manto di tegole marsigliesi _______________ 40 kg/mq

TOTALE ______ Perm = 51 kg/mq

- ACCIDENTALI

Acc: Neve _____________________________ 125 kg/mq




23

- S1_SOLAIO PIANO SECONDO STRUTTURA A L (sottotetto) : solaio misto in laterocemento

con travetti gettati in opera e tavella interposta 6 cm i=30 cm (stot=7 cm) senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=6 cm __________________________ 52 kg/mq

- PERMANENTI

intonaco intradossale s=1 cm ______________ 30 kg/mq


- ACCIDENTALI

Acc: Cat. H1 Copertura accessibile per sola manutenzione ________ 50 kg/mq

- S2.20_SOLAIO PIANO PRIMO STRUTTURA RETTANGOLARE (sottotetto): solaio misto in

laterocemento con travetti gettati in opera e pignatta in laterizio 16 cm i=20 cm (stot=18 cm)

senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=16 cm __________________________ 160 kg/mq

- PERMANENTI

intonaco intradossale s=1 cm ____________ 30 kg/mq

caldana s=1 cm _______________________ 25 kg/mq


- ACCIDENTALI

Acc: Cat. H1 Copertura accessibile per sola manutenzione ________ 50 kg/mq

- S2.40_SOLAIO PIANO PRIMO STRUTTURA A L : solaio misto in laterocemento con travetti

gettati in opera e fondello e pignatta in laterizio 16 cm i=40 cm (stot=23 cm) senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=16 cm ________________________ 160 kg/mq




24

- PERMANENTI


massetto s=4 cm ________________________ 75 kg/mq

pavimentazione s=2 cm ___________________ 54 kg/mq


- ACCIDENTALI

Acc: Cat. C1 Scuole _______________________ 300 kg/mq

- S2.40_SOLAIO PIANO PRIMO STRUTTURA A L - TERRAZZA: solaio misto in laterocemento

con travetti gettati in opera e fondello e pignatta in laterizio 16 cm i=40 cm (stot=~23 cm)

senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=16 cm ________________________ 160 kg/mq

- PERMANENTI

intonaco intradossale s=1 cm ____________ 30 kg/mq

massetto s=4 cm ______________________ 75 kg/mq

guaina ardesiata doppia s=8mm __________ 22 kg/mq


- ACCIDENTALI

Acc: Cat. H2 Copertura accessibile(secondo categoria di appartenenza: C1)

________________________________________ 300 kg/mq

- S2.20_SOLAIO PIANO TERRA STRUTTURA RETTANGOLARE: solaio misto in laterocemento

con travetti gettati in opera e pignatta in laterizio 16 cm i=20 cm (stot=24 cm) senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=16 cm ________________________ 160 kg/mq




25

- PERMANENTI





- ACCIDENTALI


- S2.40_SOLAIO PIANO TERRA STRUTTURA A L: solaio misto in laterocemento con travetti

gettati in opera e fondello e pignatta in laterizio 16 cm i=40 cm (stot=24 cm) senza soletta

- PESO PROPRIO

solaio H=16 cm ________________________ 160 kg/mq

- PERMANENTI





- ACCIDENTALI


- SC1_SCALA INTERNA ED ESTERNA: soletta in laterocemento s= 14cm

- PESO PROPRIO

Soletta H=14 cm ________________________ 375 kg/mq

- PERMANENTI




26

gradino _______________________________ 180 kg/mq


malta allettamento _______________________ 30 kg/mq



- ACCIDENTALI

Acc: Cat. C2 Scala _______________________ 400 kg/mq

8.3 Determinazione dell’azione sismica

L’edificio, situato nella zona pianeggiante del territorio falconarese, è caratterizzato dai

seguenti parametri geografici, geologici e tipologici:

- Latitudine = 43.627022°

- Longitudine = 13.400741°

- Vita Nominale = “opere ordinarie VN >= 50 anni”

- Classe d’uso = III “edifici il cui uso preveda affollamenti significativi”

- Categoria di Sottosuolo = “C”

- Categoria Topografica = “T1”

Sulla base di questi parametri di ingresso, sono determinati gli spettri di progetto per lo

Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV) e per lo Stato Limite di Danno (SLD), ai sensi di

Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14.01.2008.

Noto VR si ricavano i parametri sismici:




27

Parametri e spettro di pericolosità sismica




28

8.4 Determinazione dell’azione del vento

Per la definizione delle analisi di tipo statico, come prevista da vigente normativa, si è

proceduto alla determinazione dell’azione del vento, intesa come azione statica equivalente

agente sotto forma di pressione esterna sui paramenti murari dell’edificio oggetto di studio.

A tal fine sono state appropriatamente utilizzate le indicazioni e le relative formulazioni così

come proposte dalle NTC 2008, calcolate grazie al programma P.C.M., ai fini delle verifiche di

tipo statico.

I parametri scelti ai fini del calcolo della pressione esercitata dal vento sono i seguenti:

- Zona “3”

- Vb0 = 27 m/s

- a0 = 500 m.s.l.m.

- ka = 0.020 1/s

- Altezza del sito as = 13 m.s.l.m.

- Vb = Vb0 = 27 m/s

- Densità dell’aria = 1,25 kg/mc

- Classe di rugosità del terreno “C”

- Categoria di esposizione del sito “IV”

p = 60 kg/m2

8.5 Determinazione dell’azione della neve

In base all’ubicazione e alla geometria della costruzione si ha:

Provincia di AN zona I Mediterranea

as < 200 m s.l.m.

qsk = 1.50 kN/m2 (carico di neve al suolo)

ce = 1.0 (coefficiente di esposizione per topografia normale)

ct = 1.0 (coefficiente termico)

µ = 0.8 (coefficiente di forma per copertura a 2 falde pendenza




29

9 Criteri generali di valutazione della vulnerabilità per azioni

sismiche

9.1 Analisi di regolarità

Per l’analisi di regolarità dell’edificio, si rimanda alla lettura delle norme tecniche sulle

costruzioni NTC08 che affronta la problematica. Si riportano nella tabella sottostante solo i

risultati di ciascun controllo.

Reg

ola

rità

in p

ian

ta

a) configurazione in pianta compatta ed approssimativamente simmetrica

rispetto alle due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione delle masse

e delle rigidezze

NO

b) rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è

inferiore a 4 SI

c) nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25% della

dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione SI

d) gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro

piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti NO

Reg

ola

rità

in a

lte

zza

e) tutti i sistemi resistenti verticali (pannelli murari) si estendono per tutta

l’altezza della costruzione NO

f) massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi

cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa

da un orizzontamento all’altro non superano il 25%, la rigidezza non si riduce

da un orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del

10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture

dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante

sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50%

dell’azione sismica alla base

NO

h) eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione

avvengono in modo graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i

seguenti limiti: ad ogni orizzontamento il rientro non supera il 30% della

dimensione corrispondente al primo orizzontamento, né il 20% della

dimensione corrispondente all’orizzontamento immediatamente sottostante.

Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di almeno 4 piani per il

quale non sono previste limitazioni di restringimento

SI




30

9.2 Classificazione degli elementi strutturali

Gli elementi strutturali sono classificati in base ai probabili meccanismi di rottura a cui

potrebbero andare incontro in caso di sisma. A seconda del tipo di analisi che viene svolta,

l’interpretazione di tali caratteristiche di comportamento possono differire.

Nel caso di esecuzione di pushover gli elementi vengono classificati automaticamente dal

programma che è in grado di cogliere durante l’analisi se a determinare la crisi è un

meccanismo fragile (taglio o pressoflessione fragile) o duttile (flessione o pressoflessione). La

gerarchia dei meccanismi viene impostata mediante un confronto tra le capacità rotazionali

degli elementi e quelle resistenti a taglio (tenendo comunque conto dell’aliquota di

resistenza a taglio sottratta dai carichi statici).

9.3 Valutazione della vulnerabilità statica finalizzata all’analisi sismica

Per la scuola “Peter Pan” di Falconara, sono state condotte anche le verifiche statiche per

carichi verticali. In tal modo, è possibile fornire una valutazione ancora più completa e

globale della struttura studiata e indicarne quindi non solo il comportamento nei confronti di

un input sismico, ma anche esclusivamente nei confronti delle azioni verticali statiche legate

unicamente ai carichi permanenti e accidentali esistenti. L’obiettivo è quello di controllare

che tutti gli elementi strutturali verifichino in termini di resistenza, nella situazione di

partenza, preliminare all’ingresso delle forze sismiche.

In allegato, nella relazione di calcolo sono riportati i parametri geometrici e meccanici relativi

al modello di calcolo utilizzato sia per condurre le verifiche statiche, che ai fini delle verifiche

sismiche.

Dai risultati ottenuti dell’analisi statica non sismica, si può affermare che, ai fini dell’analisi

sismica e del giudizio di vulnerabilità globale del fabbricato, gli elementi murari sono

impegnati entro i loro limiti di resistenza, mentre gli elementi in cemento armato

riscontrano dei problemi, soprattutto le travi di collegamento presenti negli ambienti

adibiti ad aule didattiche della porzione longitudinale del complesso. Questa risposta

risulta essere prevedibile data la scarsa resistenza del calcestruzzo in essere e, oltretutto,

dell’eccessivo carico che grava su di esse, come i maschi murari in falso che sorreggono a

loro volta la copertura. Ponendo l’attenzione sullo stato tensionale dei pilastri, non si

rilevano crisi di tipo fragile, ma si suggerisce di prevedere un intervento di rinforzo in quanto

la situazione tensionale risulta essere vicina al valore di soglia di attenzione e perché

presentano copri ferri considerevoli, diminuendo così la sezione resistente, nonché un scarso

quantitativo di armatura longitudinale e trasversale.




31

Per quanto riguarda le fondazioni, non sono rivenuti problemi, infatti si raggiunge un

coefficiente di sicurezza maggiore 1, riscontrabile anche dall’assenza di particolati fenomeni

fessurativi riconducibili a cedimenti fondali.

Si riportano di seguito due report che mostrano i coefficienti di sicurezza per ogni verifica

effettuata e che evidenziano come i maschi murari non riscontrino problemi mentre sono gli

elementi in c.a. che determinano un coefficiente minore all’unità, in ragione della scarsa

qualità del calcestruzzo utilizzato. A seguire, alcune schermate delle verifiche con

evidenziate le travi in c.a. non verificate.

In definitiva, le risultanze delle indagini visive eseguite in situ che non hanno evidenziato la

presenza di quadri fessurativi degni di attenzione, nonché l’analisi critica dei risultati delle

verifiche strutturali sotto la combinazione statica di riferimento, permettono di affermare

che la struttura in muratura possiede le risorse necessarie per sopportare i carichi statici di

norma presenti, mentre il sistema in cemento armato presenta già dei deficit in fase

statica che si suggerisce di colmare nel più breve possibile.




32

Report - Analisi Statica Non Simica (senza verifica degli elementi in c.a.)




33

Report - Analisi Statica Non Simica (con verifica degli elementi in c.a.)




34

Pressoflessione Complanare - Analisi Statica Non Simica

Vista frontale

Vista retro




35

Verifica a Taglio - Analisi Statica Non Simica

Vista frontale

9.4 Valutazione dell’idoneità statica dei solai

Alla luce dei rilievi e delle indagini visive svolte, è possibile osservare che non sussistono

particolari problematiche in atto e non si riscontrano particolari segni di deformabilità né

particolari fenomeni fessurativi. Ad ogni modo, sono state condotte indagini statiche sui

solai per un controllo più approfondito.

Sono state eseguite due prove di carico sugli orizzontamenti con massima luce, per misurare

contemporaneamente la freccia della struttura e l’efficacia dei sistemi di ripartizione.

Alla luce dei risultati ottenuti, si può affermare che i solai non presentano gravi carenze

statiche strutturali e deformative, riscontrando un’ottima capacità resistente e un buon

comportamento fuori dal piano, riuscendo a garantire una ottima capacità flessionale

deformativa.

Di fatti, dai risultati ottenuti, come accennato precedentemente, si nota che la freccia

massima misurata relativa all’impalcato con maggior luce di inflessione è di 1,18 mm sotto

un carico applicato di 491 Kg/m2, equivalente a circa il carico accidentale da normativa, pari

a 300 Kg/m2, incrementato del coefficiente parziale di sicurezza 1,5. Paragonato al valore

ottenuto dalla verifica statica analitica effettuata con un vincolo di incastro delle estremità

del travetto del solaio, condizione di calcolo della freccia massima più restrittiva, che riporta

un valore pari a 1,539 mm, è da considerarsi un ottimo risultato.




36

Le NTC08 tralasciano un indice numerico limite per la freccia dei travetti dei solai in

laterocemento, ma facendo riferimento alla vecchia normativa DM 09/01/2006, essa

fornisce per il caso esaminato un valore pari a L/1000, cioè un limite di 4.5 mm, valore

ancora più a favore di sicurezza, a conferma del fatto che gli impalcati riescono a garantire

un buon comportamento statico ed una buona capacità deformativa, escludendo pertanto

possibili problemi di tipo statico.

D’altro canto, sulla base del rilievo e dai dati reperibili sul documento messo a disposizione

dell’Amministrazione “Libretto sanitario sullo sfondellamento dei solai”, si consiglia un

continuo controllo del solaio del sottotetto della porzione a L, che presenta uno spessore di

soli 6 cm e che copre luci fino a 6 m, prevedendo in un futuro prossimo un intervento di

rinforzo o di rifacimento completo.

9.5 Identificazione degli interventi urgenti

Come interventi urgenti da realizzare si consiglia di effettuare una messa in sicurezza delle

facciate esterne del fabbricato eliminando le zone ammalorate come intonaci e calcestruzzo

degradato, prevedendo in un futuro prossimo una manutenzione completa del fabbricato

che si presenta non in buono stato conservativo.

Inoltre si suggerisce di porre l’attenzione alle travi in c.a. della porzione longitudinale

dell’edificio e ai telai del corpo centrale di ingresso, prevedendo un lavoro di fasciatura

finalizzato al rinforzo flessionale, a taglio e a compressione con strisce in materiali di fibre

composite, per esempio in carbonio FRP e incamiciatura con aumento dell’armatura

longitudinale e staffatura.

10 Aspetti ulteriori per la valutazione della vulnerabilità sismica del

fabbricato

10.1 Presenza di elementi strutturali “secondari”

Non ci sono elementi riconducibili a tale categoria.

10.2 Presenza di elementi costruttivi senza funzione strutturale sismicamente

rilevanti

Sono stati rilevati elementi non strutturali con potenziale rilevanza sismica:




37

tutti quegli elementi in cemento presenti sulle facciate esterne del fabbricato, quali

cornicioni, fregi, marcapiani che, data la loro scarsa manutenzione, si presentano in

cattive condizioni;

l’intonaco dei prospetti esterni, il quale si trova in pessimo stato di conservazione,

che ha già prodotto evidenti e avanzati fenomeni di ossidazione dei ferri d’armatura

dei pilastri, ove presenti, diminuendone il diametro.

Armatura pilastro ossidata per scarsa qualità dell’intonaco di facciata

Tali elementi si ritengono altamente vulnerabili e pertanto si consiglia una rapida e

tempestiva manutenzione, demolendo e ricostruendo le zone più ammalorate, in virtù

dell’incolumità pubblica sia su fronte strada sia sul retro per la fruizione della corte.

10.3 Modellazione delle tamponature sismo rilevanti

Non sono state rilevate tamponature sismo rilevanti.




38

11 Modellazione della struttura

Per le verifiche globali viene utilizzato il software P.C.M. di Aedes Software s.n.c..

Per la modellazione dell’intera struttura in configurazione di verifica è stato adottato uno

schema a telaio equivalente tridimensionale che modella in modo geometricamente

apparentemente semplificato (ma evoluto dal punto di vista scientifico e di rispondenza alle

norme attuali) con aste verticali i maschi murari e con aste orizzontali le fasce murarie di

piano e le eventuali travi. Tali elementi finiti sono fra loro collegati tramite nodi rigidi che,

nel piano delle pareti, realizzano degli incastri con i primi. Tale schematizzazione

monodimensionale delle strutture, è poi accompagnata da una modellazione ad elementi

finiti degli orizzontamenti, capace di tenere in conto sia dell’effettiva rigidezza a piastra che

questi possono offrire, sia del grado di vincolo che istituiscono con le murature verticali.

Le indagini visive in situ hanno evidenziato il buono stato materico e di conservazione degli

elemento in muratura che sono stati inseriti nel modello di calcolo.

Nel caso di analisi statica non lineari, il programma modella i maschi murari riconducendoli

ad elementi propri di un telaio equivalente, attivando tutti i controlli previsti dalla normativa

vigente per le strutture esistenti in muratura. L’eventuale accoppiamento con gli elementi in

cemento armato, che di fatto confinano e dunque rinforzano i pannelli murari, non avviene

tenendo conto dell’eventuale interazione laterale presente nell’interfaccia di contatto

muratura/cemento armato, bensì nel rispetto dell’ipotesi di congruenza degli spostamenti

laterali nodali guidati dalle capacità deformative degli elementi in muratura. In questo modo

ogni elemento verticale contribuisce con le proprie caratteristiche di deformabilità e

resistenza fino al superamento dei limiti deformativi imposti dalle formule normative.

Il modello così approntato è quindi in grado di effettuare analisi sismiche globali di tipo

statico non lineare permesse dalla normativa (denominate anche “pushover”), che

rappresentano il livello superiore di esame praticamente effettuabile su di un edificio in

muratura, in particolar modo se irregolare e soggetto ad un intervento di miglioramento o

adeguamento sismico. Secondo i dettami di questo tipo di analisi, i pannelli murari sono

caratterizzati da comportamento elastico-perfettamente plastico, con resistenza equivalente

al limite elastico e spostamenti al limite elastico e ultimi definiti per mezzo della risposta a

taglio, indicati dalla normativa stessa. Le rigidezze degli elementi deformabili sono calcolate

tenendo in conto sia del contributo flessionale che di quello tagliante. L’impiego di rigidezze

fessurate per i moduli elastici dei materiali è stato preferito, così come suggerito dalla norma

medesima al Cap. 7.2.6..

La struttura in esame non presenta singolarità degne di particolare menzione, sennò quella

di aver escluso per scelta propria l’inserimento delle coperture dell’edificio

schematizzandole come sistema di carichi distribuiti e puntali lungo le murature e travi

sottostanti, tenendo in conto i pesi propri, permanenti e l’azione variabile della neve.




39

I livelli di piano sono considerati deformabili, data la mancanza della soletta di irrigidimento,

gli elementi in c.a. sono stati armati con un quantitativo di barre longitudinali e trasversali

così come è stato riscontrato, desunto ed ipotizzato attraverso i dati ricavati dalle indagini in

situ come la prova magnetometrica ferroscan.

Le fondazioni sono state considerate come aste vincolate su suolo elastico assegnando un

coefficiente di Winkler pari a 1,20 Kg/cm3 desunto dai risultati dell’indagini geologiche

effettuate.

12 L’input di calcolo

DESCRIZIONE DEL MODELLO

Relativamente ai parametri geometrici e meccanici caratterizzanti il modello di calcolo, si

rimanda al dettaglio delle specifiche tabelle inserite all’interno dei precedenti capitoli e ai

relativi elaborati grafici. Si ribadisce, infatti, che lo stesso modello di calcolo è stato utilizzato

sia per le verifiche statiche, che per la verifica di vulnerabilità sismica.

GEOMETRIA DEL MODELLO

La modellazione dell'edificio viene realizzata mediante l'inserimento di pareti che vengono

discretizzate in macroelementi, rappresentativi di maschi murari e fasce di piano

deformabili; i nodi rigidi sono indicati nelle porzioni di muratura che tipicamente sono meno

soggette al danneggiamento sismico. Solitamente i maschi e le fasce sono contigui alle

aperture, i nodi rigidi rappresentano elementi di collegamento tra maschi e fasce.

Gli orizzontamenti sono modellati con elementi piani a tre nodi connessi ai nodi

tridimensionali e sono caricabili perpendicolarmente al loro piano dai carichi accidentali e

permanenti; le azioni sismiche caricano il solaio lungo la direzione del piano medio. Per

questo l'elemento finito solaio viene definito con una rigidezza assiale, ma nessuna rigidezza

flessionale, in quanto il comportamento meccanico principale che si intende sondare è

quello sotto carico orizzontale dovuto al sisma.

A maggior chiarimento di quanto appena descritto si riportano innanzitutto immagini

relative alla geometria del modello così come implementato nel software, che mostrano lo

schema a telaio equivalente con evidenziati in giallo i maschi murati e in rosso le fasce, e a

seguire altre immagini con lo schema filiforme.




40

Modello di calcolo (avanti)

Modello di calcolo (retro)




41

Modello di calcolo (filiforme)

13 Metodi di analisi e criteri di ammissibilità

Al fine di eseguire le dovute verifiche nei riguardi dell'edificio in questione, si è deciso di

procedere con l'esecuzione di un’analisi statica non lineare.

Le verifiche richieste si concretizzano nel confronto tra la curva di capacità per le diverse

condizioni previste e la domanda di spostamento prevista dalla normativa. La curva di

capacità è individuata mediante un diagramma spostamento - taglio massimo alla base.

Secondo le prescrizioni da normativa (par. 7.3.4.1. e par. C8.7.1.4 della Circolare), le

condizioni di carico che devono essere esaminate sono di due tipi:

· “GRUPPO 1 distribuzione proporzionale alle forze statiche di cui al par. 7.3.3.2,

applicabile solo se il modo di vibrare fondamentale nella direzione considerata ha una

partecipazione di massa non inferiore al 75% ed a condizione di utilizzare come seconda

distribuzione la 2 a” par. 7.3.4.1.

· “GRUPPO 2 a) distribuzione uniforme di forze, da intendersi come derivata da una

distribuzione uniforme di accelerazioni lungo l’altezza della costruzione” par. 7.3.4.1.

· “…per le costruzioni esistenti è possibile utilizzare l’analisi statica non lineare,

assegnando come distribuzioni principale e secondaria, rispettivamente, la prima




42

distribuzione del Gruppo 1 e la prima del Gruppo 2, indipendentemente dalla percentuale

di massa partecipante sul primo modo.” par. C8.7.1.4.

L'analisi, eseguita in controllo di spostamento, procede al calcolo della distribuzione di forze

che genera il valore dello spostamento richiesto. L'analisi viene fatta continuare fino a che

non si verifica il decadimento del taglio del 20% dal suo valore di picco. Si calcola così il

valore dello spostamento massimo alla base dell'edificio generato da quella distribuzione di

forze. Questo valore di spostamento costituisce il valore ultimo dell'edificio.

Lo spostamento preso in esame per il tracciamento della curva di capacità è quello di un

punto dell'edificio detto nodo di controllo.

La normativa richiede il tracciamento di una curva di capacità bi-lineare di un sistema

equivalente (SDOF). Il tracciamento di tale curva deve avvenire con una retta che, passando

per l'origine interseca la curva del sistema reale in corrispondenza del 70% del valore di

picco; la seconda retta risulterà parallela all'asse degli spostamenti tale da generare

l'equivalenza delle aree tra i diagrammi del sistema reale e quello equivalente.

La determinazione della curva relativa al sistema equivalente, permette di determinare il

periodo con cui ricavare lo spostamento massimo richiesto dal sisma, secondo gli spettri

riportati sulla normativa.

La normativa definisce un’eccentricità accidentale del centro delle masse pari al 5% della

massima dimensione dell'edificio in direzione perpendicolare al sisma.

14 Output di calcolo

14.1 Analisi dinamica modale

In analisi dinamica modale, si fa riferimento alle verifiche a presso flessione ortogonale dei

setti murari e la verifica geotecnica delle tensioni sul terreno, in quanto le verifiche a

pressoflessione complanare, taglio per scorrimento e fessurazione diagonale saranno prese

in esame nell’analisi statica non lineare.

Per quanto riguarda la verifica a pressoflessione ortogonale, il programma P.C.M. prevede lo

svolgimento in due modalità, uno secondo quanto dettato in normativa al §7.2.3 delle

NTC08, ove si assume come azione sismica una forza convenzionale orizzontale Fa

determinata in base al peso dell’elemento verificato, all’accelerazione massima che subisce

l’elemento durante il sisma e il suo fattore di struttura, e l’altro considerando azioni

ortogonali con sollecitazioni di pressoflessione ortogonale derivanti dall’analisi sismica

spaziale del modello 3D dell’edificio.

Si nota che dalla verifica a pressoflessione ortogonale derivante dall’analisi del modello

tridimensionale, i maschi murari rispondono bene alle sollecitazioni ortogonali, come taglio e

momento fuori piano, conseguenza di un buon comportamento d’insieme della struttura.




43

Mentre, considerando la verifica convenzionale con forze equivalenti definite al §7.2.3, si

nota che ci sono alcuni maschi murari che non riescono a sostenere l’azione sismica. In

effetti, risolvendo modelli bidimensionali, questo è l’unico modo di valutazione degli effetti

ortogonali, tuttavia, essendo il modello dell’edificio spaziale, si può far riferimento alle vere

e proprie sollecitazioni di taglio e momento fuori piano che derivano dall’analisi sismica.

Ad ogni modo, i maschi murari che non verificano nella verifica convenzionale secondo il

§7.2.3, sono paramenti d’angolo che, come riscontrato in situ, riportano un buon

ammorsamento o che presentano un cordolo in c.a. superiore di piano.

Per quanto riguarda la verifica delle fondazioni, si riporta la schermata che fa riferimento allo

Stato Limite Ultimo di Salvaguardia della Vita considerando gli effetti sismici delle due

direzioni (+) e (-) che mostrano un buon comportamento.

Si riportano di seguito delle immagini del modello con evidenziate gli elementi non verificati

e il report che riporta i coefficienti di sicurezza.




44

Report – Analisi Dinamica Modale (senza verifica degli elementi in c.a.)




45

Report – Analisi Dinamica Modale (con verifica degli elementi in c.a.)




46

Pressoflessione Ortogonale – Analisi Dinamica Modale(§ 7.2.3.)

Coeff. Sic. 0.747

Vista frontale

Vista retro




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Distribuzione delle Tensioni sul Terreno con Verifica – Analisi Dinamica Modale

Stato Limite di tipo GEO: effetti statici + effetti sismici (-)




48

Stato Limite di tipo GEO: effetti statici + effetti sismici (+)




49

14.2 Analisi statica non lineare (pushover)

Con l’obiettivo di valutare le potenzialità duttili della struttura, viene eseguita un’analisi

statica non lineare attraverso la quale si vuol controllare la capacità della struttura di

deformarsi lateralmente, condizione fondamentale per l’innesco delle plasticizzazioni

strutturali. A tal proposito vengono lanciate 24 analisi non lineari, tenendo conto delle varie

eccentricità accidentali. Si ricorda che le deformazioni ultime a taglio e flessione per

murature esistenti sono rispettivamente lo 0.4 % e lo 0.6% dell’altezza del pannello.

Nel caso in esame, vengono esaminate solo 8 analisi non lineari in quanto i solai sono

considerati non rigidi pertanto non vengono considerati gli effetti dell’eccentricità

accidentale.

Si rimanda ai capitoli successivi alla valutazione dei risultati dell’analisi pushover per offrire

una risposta più completa in termini di indicatori di rischio e di verifica della vulnerabilità del

fabbricato.

15 Verifiche di vulnerabilità edifici in muratura

Spettro di normativa

Gli spettri di risposta sono definiti in funzione del reticolo di riferimento definito nella

“Tabella 1” (parametri spettrali) in allegato alle Norme Tecniche del 14 gennaio 2008.

Tale tabella fornisce, in funzione delle coordinate geografiche (latitudine, longitudine), i

parametri necessari a tracciare lo spettro. I parametri forniti dal reticolo di riferimento sono:

· ag: accelerazione orizzontale massima del terreno;

· F0: valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione

orizzontale;

· T*C: periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione

orizzontale.

La trilogia di valori qui descritta è definita per un periodo di ritorno assegnato (TR), definito in

base alla probabilità di superamento di ciascuno degli stati limite.

Tali valori saranno pertanto definiti per ciascuno degli stati limite esaminati.

Lo spettro sismico dipende anche dalla “categoria di sottosuolo” e dalla “categoria

topografica”.

Le verifiche che verranno eseguite riguardano i seguenti stati limite:




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- Stato limite di Salvaguardia della Vita (SLV):

Dmax: spostamento massimo richiesto dalla normativa individuato dallo spettro

elastico;

Du: spostamento massimo offerto dalla struttura corrispondente con il

decadimento della curva pushover di un valore pari al 20% di quello massimo;

q* < 3

q*: rapporto tra la forza di risposta elastica e la forza di snervamento del sistema

equivalente.

- Stato limite di Danno (SLD):

: spostamento massimo richiesto dalla normativa, calcolato in base allo

spettro sismico definito per lo stato limite di danno;

Dd: spostamento massimo corrispondente al valore che causa il superamento del

valore massimo di drift di piano (0.003).

- Stato limite di Operatività (SLO):

: spostamento massimo richiesto dalla normativa, calcolato in base allo

spettro sismico definito per lo stato limite di operatività.

DO: spostamento massimo corrispondente al valore che causa il superamento del

valore massimo di drift di piano (0.002).

O.P.C.M. 3362 dell' 8 luglio 2004:

Questa normativa prescrive il calcolo degli Indicatori di Rischio.

Il parametro (α)u è considerato un indicatore del rischio di collasso, il parametro (α)e un

indicatore del rischio d’inagibilità dell'opera.

Questi parametri vengono calcolati come indicato nel seguito:

PGADS : accelerazione stimata di danno severo

PGADL : accelerazione stimata di danno lieve

(α)u = PGADS/ PGA

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