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Sommario

RELAZIONE GENERALE ........................................................................................................................ 2 Oggetto ........................................................................................................................................................ 2 - INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO (punto 8.4.1 del DM 2008) - .......................................... 2 Normative di riferimento ............................................................................................................................. 2 Codice di calcolo impiegato ........................................................................................................................ 2 Metodologie di calcolo, tipo di analisi e strumenti utilizzati ...................................................................... 2 Indagini eseguite sull’edificio in c.a. esistente ............................................................................................ 3 Descrizione dell’opera e collocazione nel territorio .................................................................................... 3 Le caratteristiche del sito di fabbrica .......................................................................................................... 4 Vita nominale della costruzione VN............................................................................................................ 5 Classe d’uso della costruzione .................................................................................................................... 5 Vita di riferimento della costruzione VR..................................................................................................... 6 Categoria suolo e coefficiente topografico .................................................................................................. 6 Spettro di risposta ........................................................................................................................................ 6 Tipo e caratteristiche dei materiali strutturali .............................................................................................. 7

CEMENTO ARMATO ...................................................................................................................... 7 Acciaio per C.A. ...................................................................................................................... 8 METODO AGLI STATI LIMITE ...................................................................................................... 8

Acciaio per Carpenteria metallica ..................................................................................................... 8 Prestazioni di progetto, classe della struttura, vita utile e procedure di qualità ..................................... 9 Criteri di schematizzazione strutturale, proprietà dei materiali, efficacia del modello ........................ 10 Criteri per la misura della sicurezza ..................................................................................................... 11 Metodo di calcolo agli stati limite ........................................................................................................ 11 Combinazioni delle azioni sulla costruzione ........................................................................................ 11

CARICHI VARIABILI: ......................................................................................................... 12 Azioni ambientali e naturali ................................................................................................................. 12 Destinazione d’uso e Sovraccarichi variabili dovuto alle azioni antropiche ........................................ 12

AZIONI SISMICHE .............................................................................................................. 13 Presentazione del modello strutturale e sue proprietà .......................................................................... 13 Schematizzazione delle azioni, condizioni e combinazioni di carico .................................................. 16

Combinazioni di carico .................................................................................................................... 16 Codice di calcolo adottato, solutore e affidabilità dei risultati .................................................................. 17 Valutazione dei risultati e giudizio motivato sulla loro accettabilità ......................................................... 18

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RELAZIONE GENERALE e SUL CALCOLO STATICO DELLE STRUTTURE

Oggetto

LAVORI DI RISANAMENTO STRUTTURALE DELL'ISTITUTO COMPRENSIVO SCUOLA

DELL'INFANZIA “CAMILLO ROMANO” DI VIA L. STURZO, NEL COMUNE DI BOLOGNETTA,

PROVINCIA DI PALERMO.

- INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO (punto 8.4.1 del DM 2008) -

Committente: COMUNE DI BOLOGNETTA

Normative di riferimento • Legge 5 novembre 1971 n. 1086 (G. U. 21 dicembre 1971 n. 321) - ”Norme per la disciplina delle opere

di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica”.

• Legge 2 febbraio 1974 n. 64 (G. U. 21 marzo 1974 n. 76) - ”Provvedimenti per le costruzioni con

particolari prescrizioni per le zone sismiche”.

• Decreto Ministero Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 2008 (G. U. 4 febbraio 2008, n. 29 - Suppl.Ord.)

“Norme tecniche per le Costruzioni”.

Inoltre, in mancanza di specifiche indicazioni, ad integrazione della norma precedente e per quanto con esse

non in contrasto, sono state utilizzate le indicazioni contenute nella:

• Circolare 2 febbraio 2009 n. 617 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (G.U. 26 febbraio

2009 n. 27 – Suppl. Ord.) - “Istruzioni per l'applicazione delle 'Norme Tecniche delle Costruzioni' di cui al

D.M. 14 gennaio 2008”.

Codice di calcolo impiegato Denominazione

Nome del Software MasterSap

Versione 2013

Caratteristiche del Software Software per il calcolo di strutture agli elementi finiti per Windows

Numero di licenza d'uso 28860 del del 07/03/1995

Produzione e Distribuzione Studio Software AMV di Ronchi dei Legionari (Gorizia)

Metodologie di calcolo, tipo di analisi e strumenti utilizzati

L’analisi di tipo numerico è stata realizzata mediante il programma di calcolo MasterSap,

E’ stata utilizzata un’analisi lineare dinamica nel rispetto delle norme indicate in precedenza. Le procedure di

verifica adottate seguono il metodo di calcolo degli stati limite ultimo /esercizio, CNR 10011-1997, CNR 10022-

1984/ EC2/ EC3/ EC5.

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Essendo vigenti le Norme tecniche sulle costruzioni, di cui al D.M. 14/01/2008, si opta per una verifica globale

secondo gli spettri di risposta e le combinazioni di carico dettati da quest’ultima normativa.

Gli algoritmi del programma di calcolo agli elementi finiti tengono in debito conto sia della spazialità del

manufatto, sia tutte quelle peculiarità geometriche insite nella stessa struttura.

Risulta oramai noto infatti che l’input eseguito con il metodo grafico restituisce, avendo cura di procedere su di

una mappa fedelmente riprodotta, l’esatto modello matematico delle strutture verificate.

Tale modello contiene in sé tutti quelle variabili che caratterizzano la struttura nel suo insieme, per una

appropriata valutazione del grado di sicurezza dinamico degli elementi portanti e, nel caso contrario, di eventuali

deficienze dimensionali.

L’attendibilità dei risultati in uscita al programma risulta garantita da numerose prove di collaudo che sono state

eseguite sulle più disparate strutture precedentemente realizzate, siano esse in conglomerato cementizio armato,

in profili di acciaio o in assi di legno.

Indagini eseguite sull’edificio in c.a. esistente Livelli di conoscenza e fattori di confidenza (punto 8.5.4 del DM 2008)

Grazie alle prove, ai controlli diretti, ai carotaggi effettuati dalla GEOLAB, forniti dalla committenza, e da

successivi saggi effettuati in loco al fine di avere una più precisa caratterizzazione delle armature della struttura,

si è potuto procedere alla redazione del calcolo strutturale dell'edificio esistente. Lo scopo precipuo di tali ulteriori

attente indagini è stato quello di poter appurare l'intrinseca natura dell'ossatura dell'edificio.

Si può di conseguenza affermare, di aver raggiunto un discreto livello di conoscenza che può essere

equiparato al livello LC2, suffragato dal minuzioso rilievo geometrico, dalle verifiche in situ estese ed esaustive

sui dettagli costruttivi e dalle indagini estese sulle proprietà dei materiali, quest'ultime precedentemente realizzate

dalla ditta GeoLab.

Di conseguenza scaturisce il corrispondente fattore di confidenza così raggiunto è FC=1,2. Questi parametri

sono parte integrante delle variabili di input richieste dal programma agli elementi finiti utilizzato per le puntuali

verifiche alle membrature portanti.

Descrizione dell’opera e collocazione nel territorio La presente relazione riguarda la verifica e l’adeguamento dell'intera struttura alla NTC 2008.

Per il fabbricato esistente sono stati redatti a suo tempo i relativi calcoli statici. Tali calcoli sono muniti di visto,

ai sensi dell’art. 17 Legge 02/02/1974 n. 64, al prot. n. 19294 in data 28-11-1978 rilasciato dall’Ufficio del Genio

Civile di Palermo.

La forma in pianta del fabbricato è una figura articolata costituita da più rettangoli leggermente traslati lungo la

direzione longitudinale e trasversale.

Le dimensioni dell'opera sono pari a :

m 31,90 - per la lunghezza ;

m 19,40 - per la larghezza;

m 7,00 - per l’altezza, sul terrazzo di copertura non praticabile.

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Si riportano a titolo riepilogativo le caratteristiche strutturali del manufatto.

Le opere fondazionali sono costituite da un graticcio di fondazione realizzato da travi rovesce in conglomerato

cementizio armato.

La struttura in elevazione è costituita da pilastri e travi, in c.a., disposti in modo da formare una doppia serie di

telai, longitudinali e trasversali, a maglie chiuse.

Gli orizzontamenti sono costruiti in latero-cemento con travetti prefabbricati in cemento armato.

Le opere da realizzarsi, che rientrano nella categoria del adeguamento sismico (punto 8.4.1 del DM 14/01/2008) consistono in:

Piano seminterrato

1. Tipo A: pilastrini di rinforzo travi, in c .a., al piano seminterrato 1° impalcato (6-7, 8-9, 6-12, 9-16, 26-27, 36-

37);

2. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16;

3. Tipo B: realizzazione di due svincoli su travi esistenti, esattamente al nodo “i” della trave 16-9 ed al nodo “i”

della trave 29-30 ;

Piano terra

4. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16;

5. Tipo F:puntoni in acciaio del tipo HEA, al 2° impalcato , tra pilastri e travi emergenti e tra pilastri e travi

mascherate.

Piano primo

6. Tipo H: controventatura con profili metallici del telaio 43-28 al piano primo ;

7. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16; solo per metà al piano primo

8. Tipo F: puntoni in acciaio del tipo HEA, al 3° impalcato, tra pilastri e travi emergenti e tra pilastri e travi

mascherate

altri interventi

9. Demolizione veletta perimetrale in c.a. ;

10. Tipo G: realizzazione montanti metallici ex novo rinforzo scala, per sostegno trave svincolata al 100%(Tipo B1);

11. Tipo E :montante in c.a. a sostegno della pensilina adiacente ai pilastri n. 11-12-13 e 22;

12. Tipo D: ricostruzione ex novo di travi, utilizzando l'armatura esistente come ancoraggio per la posa in opera

della nuova armatura;

13. Tipo C: Rinforzo di 1 m aggiungendo 1 φ 16 per lato in testa e al piede del pilastro

14. Tipo B: Svincoli delle travi del 50% allo scopo di creare una cerniera nella trave stessa

Tutti gli interventi sono ben riconoscibili nelle tavole di progetto.

Le caratteristiche del sito di fabbrica La relazione geotecnica trova il suo fondamento sulle indicazioni dettate dalla relazione geologica del Dott.

Geologo Nicola Addelfio nel rispetto delle disposizioni nazionali e regionali in materia di edificabilità in zona

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sismica. Per la stesura della relazione, si è fatto riferimento alle valutazioni geologico-tecniche sulla base di un

rilevamento, di una indagine geofisica ed una prova penetrometrica in sito.

A tal proposito si ricorda che il territorio comunale di Bolognetta (PA) con OPCM 3519 d.d. 28/04/2006 e D.M.

14/01/2008 – Nuove norme tecniche per le costruzioni, è stato mappato sismicamente, come tutti i comuni

d’Italia.

Dagli studi e dalle indagini effettuate, la stratigrafia del terreni di sedime è la seguente:

- da 0,00 m a 10,00-10,20 m – detrito di falda costituito da elementi calcarei di varie dimensioni

immersi in matrice argillo-sabbiosa umida ;

- da 10,00-10,20 m fino a 12,00 m – argille sabbiose marrone alterate con struttura scagliosa;

- da 12,00 m fino a 15,00 m – argille e argilliti marnose grigie asciutte e compatte.

Tale serie geolitologica di riferimento può essere descritta dai seguenti parametri geotecnici nei termini di

resistenze ultime utilizzati per la quantificazione dei carichi limite ed ammissibili:

- da 0,00 m a 10,00-10,20 m

angolo di attrito interno φ = 28°

peso di volume γ = 1,78 t/m3

Coesione C' = 0,00 t/m2

Vista la natura del terreno di fondazione in esame, si può affermare che non rientra tra quelli potenzialmente

liquefacibili in presenza di sollecitazioni sismiche.

La struttura viene analizzata dopo aver implementato un modello tridimensionale agli elementi finiti nello

spazio, vincolato alla base da una fondazione superficiale a graticcio.

L’analisi scelta è quella dinamica secondo i criteri dettati dal NTC08, la quale ultima esige conoscere alcuni

importanti parametri, per i quali risulta fondamentale stabilire i giusti valori.

Vita nominale della costruzione VN La vita nominale VN dell’opera strutturale in oggetto è intesa come il numero di anni minimo durante il quale la

struttura, soggetta alla periodica manutenzione ordinaria, deve potere essere utilizzata per lo scopo al quale è

stata adibita. La vita nominale dei diversi tipi di opere è quella riportata nella Tab. 2.4.I delle NTC08 e viene qui

precisata assimilando la struttura in studio alle opere ordinarie (rigo 2 della tabella 2.4.I con vita nominale uguale

o maggiore a 50 anni)

Classe d’uso della costruzione Dal momento che ci si trova in presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una

interruzione di operatività o di un eventuale collasso, tutte le costruzioni risulteranno catalogate in numero quattro

classi d’uso. Nel caso nostro il fabbricato rientra nella :

CLASSE III - Costruzioni il cui uso preveda elevati affollamenti con funzioni pubbliche e sociali

essenziali.

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Vita di riferimento della costruzione VR Le azioni sismiche della costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento VR che si

ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale VN per il coefficiente d’uso CU ( tabella

2.4.II ) otteniamo la vita di riferimento della nostra costruzione e cioè

VR= VN x CU = 50 x 1,5 = 75.

Da questi primi parametri, in combinazione con lo stato limite studiato scaturisce la probabilità percentuale di

superamento, dell’intensità sismica attesa, nel periodo di riferimento ed il tempo di ritorno del sisma.

Dalle coordinate geografiche ( latitudine e longitudine ) si perviene alla determinazione dei seguenti fattori che

delineano, in maniera inequivocabile, lo spettro di risposta del sisma. I parametri sono ag/g – F0 – Tc

rispettivamente:

ag =accelerazione orizzontale massima al sito;

Fo = valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;

Tc = periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale.

Categoria suolo e coefficiente topografico Questo parametro si ricava dalle indagini geologiche condotte preventivamente sul lotto di terreno interessato

dalla costruzione. La relazione geotecnica fornisce la categoria a cui il sottosuolo appartiene.

Come indicato nella relazione geologica, la condizione stratigrafica del sottosuolo ed il valore delle VS30,

determinati nel sito in esame con l’indagine geofisica, collocano i terreni di sedime nella categoria di suolo di

fondazione C di cui alla tabella 3.2.II – categorie di sottosuolo:, coefficiente topografico T2.

Spettro di risposta Spettro di risposta da applicare al progetto ( SLV – SLD – Elastico – SLO – SLC )

Si perviene così alla probabilità di superamento dell’intensità sismica proposta nel periodo di riferimento.

Da quest’ultima scaturisce il tempo di ritorno del sisma TR,

Dall’indicazione del Comune, dove è prevista la costruzione dell’edificio, tramite al conoscenza delle

coordinate geografiche (latitudine e longitudine) si viene a determinare, in base alla mappatura stabilita dal D.M.

14/01/2008, i principali parametri dell’azione sismica ( ag – Fo – Tc* )

Occorre poi conoscere la categoria del suolo, nel nostro caso C, il fattore di importanza ed il coefficiente

topografico. Quest’ultimo tiene conto di eventuali acclivi.

Chiudono l’input iniziale i seguenti parametri:

1. Coefficiente di smorzamento;

2. Eccentricità accidentale;

3. Criterio dimensionamento in Bassa o Alta duttilità;

4. Numero frequenze ( tali da eccitare l’85% delle masse in gioco );

5. Angolo del sismica orizzontale;

6. Abilitazione del sisma verticale;

7. Combinazione dei modi secondo gli algoritmi SRSS o CQC.

Si è inoltre concordato le verifiche delle prestazioni saranno effettuate per le azioni derivanti dalla neve, dal

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vento e dalla temperatura secondo quanto previsto al cap. 3 del DM 14.01.08 e della Circolare del Ministero

delle Infrastrutture e dei Trasporti del 2 febbraio 2009 n. 617 per un periodo di ritorno coerente alla classe della

struttura ed alla sua vita utile.

Tipo e caratteristiche dei materiali strutturali CEMENTO ARMATO

- cls per le strutture in c.a. esistenti: classe Rbk = 20,00 N/mmq con modulo di elasticità pari a Ec=

284.000 daN/cmq e peso specifico gc= 2500 daN/mc.

Nuove opere da realizzarsi

Tipologia strutturale: Elevazione Classe di resistenza necessaria ai fini statici: 30 N/mm2 (300 daN/cm2)

Condizioni ambientali: Strutture interne di edifici non industriali con umidità moderata.

Classe di esposizione: XC3

Rapporto acqua/cemento max: 00.55.00

Classe di consistenza: S4 (Fluida) con Additivo Superfluidificante

Diametro massimo aggregati: 16 mm

Parametri caratteristici e tensioni limite per il metodo degli stati limite Tabella riassuntiva per vari Rck

Rck fcd = 0.52 Rck

0.85 fcd = 0.44 Rck 0.35 Rck

fctd Ec v' u.m.

250 130 110 87.5 10 284 600 0.12 [kg/cm2] 300 156 132 105 11.4 311 800 0.12 [kg/cm2] legenda:

fcd (resistenza di calcolo cilindrica);

fcd = 0.83 Rck / γc, (γc = 1.6); fcd = 0.83 Rck / 1.6 = 0.52 Rck;

0.85 fcd (tensione di calcolo a compressione cls per le verifiche SLU a presso tenso flessione);

0.85 fcd = 0.85 0.83 Rck / 1.6 = 0.44 Rck;

0.35 Rck (tensione di calcolo per sola compressione);

fctd (resistenza di calcolo a trazione);

fctd = fctk / γc; fctk = 0.7 0.27 Rck2/3 (N/mm2);

Ec modulo di elasticità normale;

v' = coefficiente di Poission.

Valori indicativi di alcune caratteristiche meccaniche dei calcestruzzi impiegati:

Ritiro (valori stimati): 0.25 mm/m (dopo 5 anni, strutture non armate);

0.10mm/m (strutture armate).

Rigonfiamento in acqua (valori stimati): 0.20 mm/m (dopo 5 anni in strutture armate).

Dilatazione termica: 10*10^(-6) °C^(-1).

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Viscosità ϕ = 1.70.

Acciaio per C.A. armature metalliche esistenti : tondino del tipo ad aderenza migliorata del tipo FeB38K con una resistenza

a snervamento pari a : sigma = 3750 daN/cm2;

ACCIAIO PER C.A. B450C METODO AGLI STATI LIMITE

fyk tensione caratteristica di snervamento: ≥ 4580 kg/cm2 (≥ 450 N/mm2)

ftk tensione caratteristica di rottura: ≥ 5500 kg/cm2 (≥ 540 N/mm2)

ftd tensione di progetto a rottura: fyk / γS = fyk / 1.15 = 3980 kg/cm2 (= 391 N/mm2)

L’acciaio dovrà rispettare i seguenti rapporti: fy / fyk < 1.35 ft / fy ≥ 1.15

Diametro delle barre: 6 ≤ φ 40 mm.

E’ ammesso l’uso di acciai forniti in rotoli per diametri ≤ 16 mm.

Reti e tralicci con elementi base di diametro 6 ≤ φ 16 mm.

Rapporto tra i diametri delle barre componenti reti e tralicci: φmin/φµax ≥ 0.6

Acciaio per Carpenteria metallica

Proprietà dei materiali per la fase di analisi strutturale

Modulo Elastico: E = 2.100.000 kg/cm2 (210.000 N/mm2)

Coefficiente di Poisson: ν = 0.3

Modulo di elasticità trasversale: G = E / [2*(1+ν)] (N/mm2)

Coefficiente di espansione termica lineare: α = 12*10-6 per °C-1 (per T < 100°C)

Densità: ρ = 7850 kg/m3

Caratteristiche minime dei materiali

S235 S275 S355 S355

tensione di rottura 360 N/mm2 430 N/mm2 510 N/mm2 550 N/mm2

tensione di snervamento 235 N/mm2 275 N/mm2 355 N/mm2 440 N/mm

Saldature Su tutte le saldature sarà eseguito un controllo visivo e dimensionale. Il filo di saldatura utilizzato è di tipo IT-

SG3 (Saldature ad alta resistenza, fino a 600N/mm2), ed ha le seguenti caratteristiche:

Caratteristiche meccaniche: R=590N/mm2; S=420N/mm2; KV (20°C) = 50J

Composizione chimica media: C = 0.08%; Mn =1.4%; Si = 0.8%; P = 0.02%; S = 0.02%.

I saldatori utilizzati per la costruzione delle strutture sono certificati secondo la UNI EN 287/1.

Bulloneria

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Nelle unioni con bulloni si assumono le seguenti resistenze di calcolo:

STATO DI TENSIONE

CLASSE VITE ft

(N/mm2)

fy

(N/mm2)

fk,N

(N/mm2)

fd,N

(N/mm2)

fd,V

(N/mm2)

4.6 400 240 240 240 170 5.6 500 300 300 300 212 6.8 600 480 360 360 255 8.8 800 640 560 560 396 10.9 1000 900 700 700 49

legenda:

fk,N è assunto pari al minore dei due valori fk,N = 0.7 ft (fk,N = 0.6 ft per viti di classe 6.8)

fk,N = fy essendo ft ed fy le tensioni di rottura e di snervamento

fd,N = fk,N = resistenza di calcolo a trazione

fd,V = fk,N / √2 = resistenza di calcolo a taglio

Prestazioni di progetto, classe della struttura, vita utile e procedure di qualità Le prestazioni della struttura e le condizioni per la sua sicurezza sono state individuate dal progettista e dal

committente. A tal fine è stata posta attenzione al tipo della struttura, al suo uso e alle possibili conseguenze di

azioni anche accidentali; particolare rilievo è stato dato alla sicurezza delle persone.

La classe della struttura è di tipo 1.

Risulta così definito l’insieme degli stati limite riscontrabili nella vita della struttura ed è stato accertato, in fase

di dimensionamento, che essi non siano superati.

Altrettanta cura è stata posta per garantire la durabilità della struttura, con la consapevolezza che tutte le

prestazioni attese potranno essere adeguatamente realizzate solo mediante opportune procedure da seguire non

solo in fase di progettazione, ma anche di costruzione, manutenzione e gestione dell’opera.

Per quanto riguarda la durabilità si sono presi tutti gli accorgimenti utili alla conservazione delle caratteristiche

fisiche e dinamiche dei materiali e delle strutture, in considerazione dell’ambiente in cui l’opera dovrà vivere e dei

cicli di carico a cui sarà sottoposta.

La qualità dei materiali e le dimensioni degli elementi sono coerenti con tali obiettivi.

I nodi di incontro delle aste, sedi di forte concentrazione di sforzi, saranno particolarmente irrobustiti con

fazzoletti di lamiera, su cui si potranno agevolmente accoppiare i profili concorrenti.

La lamiera per i fazzoletti irrigidenti sarà tagliata e sagomata direttamente in officina, gli spigoli saranno

sempre smussati con l'intento di stemperare i picchi di tensione che si annidano proprio nei bruschi cambi di

profilo.

In fase di costruzione saranno attuate severe procedure di controllo sulla qualità, in particolare per quanto

riguarda materiali, componenti, lavorazione, metodi costruttivi.

Saranno seguiti pertanto tutti gli inderogabili suggerimenti previsti nelle “Norme Tecniche per le Costruzioni”.

Le norme precisano che la sicurezza e le prestazioni di una struttura o di una parte di essa devono essere

valutate in relazione all’insieme degli stati limite che verosimilmente si possono verificare durante la vita normale.

Prescrivono inoltre che debba essere assicurata una robustezza nei confronti di azioni eccezionali.

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Le prestazioni della struttura e la vita nominale sono riportati nei successivi tabulati di calcolo della struttura

La sicurezza e le prestazioni saranno garantite verificando gli opportuni stati limite definiti di concerto al

Committente in funzione dell’utilizzo della struttura, della sua vita nominale e di quanto stabilito dalle norme di cui

al D.M. 14.01.2008 e s.m. ed i.

In particolare si è verificata :

- la sicurezza nei riguardi degli stati limite ultimi (SLU) che possono provocare eccessive deformazioni

permanenti, crolli parziali o globali, dissesti, che possono compromettere l’incolumità delle persone e/o la perdita

di beni, provocare danni ambientali e sociali, mettere fuori servizio l’opera. Per le verifiche sono stati utilizzati i

coefficienti parziali relativi alle azioni ed alle resistenze dei materiali in accordo a quando previsto dal D.M.

14.01.2008 per i vari tipi di materiale. I valori utilizzati sono riportati nel fascicolo delle elaborazioni numeriche

allegate;

- la sicurezza nei riguardi degli stati limite di esercizio (SLE) che possono limitare nell’uso e nella durata

l’utilizzo della struttura per le azioni di esercizio. In particolare di concerto con il committente e coerentemente alle

norme tecniche si sono definiti i limiti riportati nell’allegato fascicolo delle calcolazioni;

- la sicurezza nei riguardi dello stato limite del danno (SLD) causato da azioni sismiche con opportuni periodi

di ritorno definiti di concerto al committente ed alle norme vigenti per le costruzioni in zona sismica;

- robustezza nei confronti di opportune azioni accidentali in modo da evitare danni sproporzionati in caso di

incendi, urti, esplosioni, errori umani;

Per quando riguarda le fasi costruttive intermedie la struttura non risulta cimentata in maniera più gravosa

della fase finale.

Criteri di schematizzazione strutturale, proprietà dei materiali, efficacia del modello La struttura e il suo comportamento sotto le azioni statiche e dinamiche è state adeguatamente valutato,

interpretato e trasferito nel modello che si caratterizza per la sua impostazione completamente tridimensionale.

A tal fine ai nodi strutturali possono convergere diverse tipologie di elementi, che corrispondono nel codice

numerico di calcolo in altrettante tipologie di elementi finiti. Travi e pilastri, ovvero componenti in cui una

dimensione prevale sulle altre due, vengono modellati con elementi “beam”, il cui comportamento può essere

opportunamente perfezionato attraverso alcune opzioni quali quelle in grado di definire le modalità di

connessione all’estremità. Eventuali elementi soggetti a solo sforzo normale possono essere trattati come

elementi “truss” oppure con elementi “beam” opportunamente svincolati.

Le pareti, le piastre, le platee ovvero in generale i componenti strutturali bidimensionali, con due dimensioni

prevalenti sulla terza (lo spessore), sono stati modellati con elementi “shell” a comportamento flessionale e

membranale.

I vincoli con il mondo esterno vengono rappresentati, nei casi più semplici (apparecchi d’appoggio, cerniere,

carrelli), con elementi in grado di definire le modalità di vincolo e le rigidezze nello spazio. Questi elementi,

coniugati con i precedenti, consentono di modellare i casi più complessi ma più frequenti di interazione con il

terreno, realizzabile tipicamente mediante fondazioni, pali, platee nonché attraverso una combinazione di tali

situazioni.

Il comportamento del terreno è sostanzialmente rappresentato tramite una schematizzazione lineare alla

Winkler, principalmente caratterizzabile attraverso una opportuna costante di sottofondo, che può essere anche

variata nella superficie di contatto fra struttura e terreno e quindi essere in grado di descrivere anche situazioni

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più complesse. Nel caso dei pali il comportamento del terreno implica anche l’introduzione di vincoli per la

traslazione orizzontale.

I parametri dei materiali utilizzati per la modellazione riguardano il modulo di Young, il coefficiente di Poisson,

ma sono disponibili anche opzioni per ridurre la rigidezza flessionale e tagliante dei materiali per considerare

l’effetto di fenomeni fessurativi nei materiali.

Il calcolo viene condotto mediante analisi lineare, ma vengono considerati gli effetti del secondo ordine e si

riesce a simulare il comportamento di elementi resistenti a sola trazione o compressione.

La presenza di diaframmi orizzontali, se rigidi, nel piano viene gestita attraverso l’impostazione di un’apposita

relazione fra i nodi strutturali coinvolti, che ne condiziona il movimento relativo.

Si ritiene che il modello utilizzato sia rappresentativo del comportamento reale della struttura. Sono stati inoltre

valutate tutti i possibili effetti o le azioni anche transitorie che possano essere significative e avere implicazione

per la struttura.

E’ stata impiegata un’analisi dinamica modale in campo lineare con adozione di spettro di risposta conforme

alla nuova normativa menzionata. Agli effetti del dimensionamento è stata quindi impiegato il metodo degli stati

limite ultimo e di esercizio

Criteri per la misura della sicurezza Metodo di calcolo agli stati limite

In generale ai fini della sicurezza sono stati adottati i criteri contemplati dal metodo semiprobabilistico agli stati

limite. In particolare sono stati soddisfatti i requisiti per la sicurezza allo stato limite ultimo (anche sotto l’azione

sismica), allo stato limite di esercizio, nei confronti di eventuali azioni eccezionali. Per quanto riguarda le azioni

sismiche verranno anche esaminate le deformazioni relative, che controllano eventuali danni alle opere

secondarie e agli impianti.

Combinazioni delle azioni sulla costruzione Le azioni definite come al § 2.5.1 delle NTC 2008 sono state combinate in accordo a quanto definito al §

2.5.3,applicando i coefficienti di combinazione come di seguito definiti:

Tabella 2.5.I – Valori dei coefficienti di combinazione

Categoria/Azione variabile ψ0j

ψ 1j

ψ 2j

Categoria A - Ambienti ad uso residenziale 0,7 0,5 0,3 Categoria B - Uffici 0,7 0,5 0,3 Categoria C - Ambienti suscettibili di affollamento 0,7 0,7 0,6 Categoria D - Ambienti ad uso commerciale 0,7 0,7 0,6 Categoria E - Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale 1,0 0,9 0,8 Categoria F - Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso ≤ 30 kN) 0,7 0,7 0,6 Categoria G - Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso > 30 kN) 0,7 0,5 0,3 Categoria H - Coperture 0,0 0,0 0,0 Vento 0,6 0,2 0,0 Neve (a quota ≤ 1000 m s.l.m.) 0,5 0,2 0,0 Neve (a quota > 1000 m s.l.m.) 0,7 0,5 0,2 Variazioni termiche 0,6 0,5 0,0

I valori dei coefficienti parziali di sicurezza γGi e γQj utilizzati nelle calcolazioni sono dati nelle NTC 2008 in

§ 2.6.1, Tab. 2.6.I Le azioni applicate al modello strutturale sono le seguenti

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CARICHI VARIABILI:

C Ambienti suscettibili di affollamento.

Cat. C1 – Ospedali, ristoranti, caffè, banche, scuole.

306 kg/mq (3,00 kN/mq

H Coperture e sottotetti.

Cat. H1 – Coperture e sottotetti accessibili per sola

manutenzione.

51 kg/mq (0,50 kN/mq)

Neve

Per i carichi di neve si considerano i seguenti valore di riferimento al suolo:

Zona III– Mediterranea

qsk = 0.60 kN/m2 (61 kg/mq) per as ≤ 200 m

qsk = 0.51*[1+(as/481)2] kN/m2 per as > 200 m

Si applicheranno le regole di calcolo stabilite al par. 3.4 nel D.M. 14/01/2008.

Nel calcolo delle strutture si è tenuto conto delle situazioni derivanti dall'effetto combinato dei carichi

accidentali e permanenti.

Azioni ambientali e naturali Si è concordato con il committente che le prestazioni attese nei confronti delle azioni sismiche siano verificate

agli stati limite, sia di esercizio che ultimi individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo

complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti.

Gli stati limite di esercizio sono:

- Stato Limite di Operatività (SLO)

- Stato Limite di Danno (SLD)

Gli stati limite ultimi sono:

- Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)

- Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC)

Le probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR , cui riferirsi per individuare l’azione sismica

agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono riportate nella successiva tabella:

Stati Limite PVR : Probabilità di superamento nel periodo di riferimento VR

Stati limite di esercizio SLO 81%

SLD 63%

Stati limite ultimi SLV 10%

SLC 5%

Destinazione d’uso e Sovraccarichi variabili dovuto alle azioni antropiche Per la determinazione dell’entità e della distribuzione spaziale e temporale dei sovraccarichi variabili si farà

riferimento alla tabella del D.M. 14.01.2008 in funzione della destinazione d’uso.

I carichi variabili comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera; i modelli di tali azioni possono

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essere costituiti da:

• carichi verticali uniformemente distribuiti qk [kN/m2]

• carichi verticali concentrati Qk [kN]

• carichi orizzontali lineari Hk [kN/m]

I valori nominali e/o caratteristici qk, Qk ed Hk di riferimento sono riportati nella Tab. 3.1.II. delle NTC 2008.

In presenza di carichi verticali concentrati Qk essi sono stati applicati su impronte di carico appropriate all’utilizzo

ed alla forma dello orizzontamento; in particolare si considera una forma dell’impronta di carico quadrata pari a 50

x 50 mm, salvo che per le rimesse ed i parcheggi, per i quali i carichi si sono applicano su due impronte di 200 x

200 mm, distanti assialmente di 1,80 m.

AZIONI SISMICHE

Analisi svolta secondo OPCM 3519 d.d. 28/04/2006 e successive modifiche.

L’azione sismica è stata applicata alla struttura in conformità alle disposizioni dell’Ordinanza 3519 d.d.

28/04/2006 e successive modifiche ed aggiornamenti.

L’azione sismica è calcolata mediante analisi /dinamica modale.

L’azione sismica allo s.l.u. è rappresentata quindi dal seguente spettro di risposta.

L’azione sismica allo stato limite di danno deriva dallo spettro di risposta elastico mediante applicazione di

un fattore q di struttura pari a 2.5

Presentazione del modello strutturale e sue proprietà

Diamo una breve descrizione delle simbologie adottate da MasterSap.

I NODI La struttura è individuata da nodi riportati in coordinate.

Ogni nodo possiede sei gradi di libertà, associati alle sei possibili deformazioni. I gradi di libertà possono

essere liberi (spostamenti generalizzati incogniti), bloccati (spostamenti generalizzati corrispondente uguale a

zero), di tipo slave o linked (il parametro cinematico dipende dalla relazione con altri gradi di libertà).

Si può intervenire sui gradi di libertà bloccando uno o più gradi. I blocchi vengono applicate nella direzione della

terna locale del nodo.

Le relazioni complesse creano un legame tra uno o più gradi di libertà di un nodo detto slave con quelli di un

altro nodo detto master. Esistono tre tipi di relazioni complesse.

Le relazioni di tipo link prescrivono l’uguaglianza tra gradi di libertà analoghi di nodi diversi. Specificare una

relazione di tipo link significa specificare il nodo slave assieme ai gradi di libertà che partecipano al vincolo ed il

nodo master. I gradi di libertà slave saranno eguagliati ai rispettivi gradi di libertà del nodo master.

La relazione di piano rigido prescrive che il nodo slave appartiene ad un piano rigido e quindi che i due

spostamenti in piano e la rotazione normale al piano sono legati ai tre parametri di roto-traslazione rigida di un

piano.

14

Il Corpo rigido prescrive che il nodo slave fa parte di un corpo rigido e tutti e sei i suoi gradi di libertà sono legati

ai sei gradi di libertà posseduti dal corpo rigido (i gradi di libertà del suo nodo master).

I MATERIALI I materiali sono individuati da un codice specifico e descritti dal modulo di elasticità, dal coefficiente di Poisson,

dal peso specifico, dal coefficiente di dilatazione termica.

LE SEZIONI Le sezioni sono individuate in ogni caso da un codice numerico specifico, dal tipo e dai relativi parametri

identificativi. La simbiologia adottata dal programma è la seguente: Rettangolare piena (Rp); Rettangolare cava

(Rc); Circolare piena (Cp); Circolare cava (Cc); T (T.); T rovescia (Tr); L (L.); C (C.); C rovescia (Cr); Cassone

(Ca); Profilo singolo (Ps); Profilo doppio (Pd); Generica (Ge).

I CARICHI I carichi agenti sulla struttura possono essere suddivisi in carichi nodali e carichi elementari. I carichi nodali

sono forze e coppie concentrate applicate ai nodi della discretizzazione. I carichi elementari sono forze, coppie e

sollecitazioni termiche.

I carichi in luce sono individuati da un codice numerico, da un tipo e da una descrizione. Sono previsti carichi

distribuiti trapezoidali riferiti agli assi globali ( fX, fY, fZ, fV ) e locali ( fx, fy, fz ), forze concentrate riferite agli assi

globali ( FX, FY, FZ, FV ) o locali ( Fx, Fy, Fz ), momenti concentrati riferiti agli assi locali ( Mx, My, Mz ), momento

torcente distribuito riferito all'asse locale x (mx), carichi termici ( tx, ty, tz ), descritti con i relativi parametri

identificativi, aliquote inerziali comprese, rispetto al riferimento locale. I carichi in luce possono essere attribuiti

solo a elementi finiti del tipo trave o trave di fondazione.

GLI ELEMENTI FINITI La struttura può essere suddivisa in sottostrutture, chiamate gruppi.

ELEMENTO FRAME (TRAVE E PILASTRO, TRAVE DI FONDAZIONE) L’elemento frame implementa il modello della trave nello spazio

tridimensionale. E’ caratterizzato da 2 nodi principali I e J posti alle sue

estremità ed un nodo geometrico facoltativo K che serve solamente a fissare

univocamente la posizione degli assi locali.

L’elemento frame possiede 12 gradi di libertà.

Ogni elemento viene riferito a una terna locale destra x, y, z, come mostrato in

figura. L’elemento frame supporta varie opzioni tra cui:

• deformabilità da taglio (travi tozze);

• sconnessioni totali o parziali alle estremità;

• connessioni elastiche alle estremità;

• offsets, ovvero tratti rigidi eventualmente fuori asse alle estremità;

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• suolo elastico alla Winkler nelle tre direzioni locali e a torsione.

L’elemento frame supporta i seguenti carichi:

• carichi distribuiti trapezoidali in tutte le direzioni locali o globali;

• sollecitazioni termiche uniformi e gradienti termici nelle due direzioni principali;

• forza concentrata in tutte le direzioni locali o globali applicata in un punto arbitrario;

• carichi generici mediante prescrizione delle reazioni di incastro perfetto.

I gruppi formati da elementi del tipo trave riportano, in ordine, i numeri dei nodi iniziale (I), finale (J) e di

riferimento (K), la situazione degli svincoli ai nodi I e J (indicate in legenda eventuali situazioni diverse

dall’incastro perfetto ad entrambi i nodi), i codici dei materiali e delle sezioni, la situazione di carico nelle otto

possibili condizioni A, B, C, D, E, F, G, H, se è presente un numero, esso individua il coefficiente moltiplicativo del

carico corrispondente.

I gruppi relativi all'elemento trave di fondazione riportano informazioni

analoghe; le condizioni di carico sono limitate a due (A e B); È indicata la

caratteristica del suolo, la larghezza di contatto con il terreno e il numero di

suddivisioni interne.

Per la trave di fondazione il programma abilita automaticamente solo i gradi di

libertà relativi alla rotazione intorno agli assi globali X, Y e alla traslazione secondo Z, bloccando gli altri gradi di

libertà.

Ogni trave di fondazione è suddivisa in un numero adeguato di parti (aste). Ogni singola asta interagisce con

il terreno mediante un elemento finito del tipo vincolo elastico alla traslazione verticale tZ convergente ai suoi nodi

(vedi figura), il cui valore di rigidezza viene determinato da programma moltiplicando la costante di sottofondo

assegnata dall’utente per l’area di contatto con il terreno in corrispondenza del nodo.

I tipi di carichi ammessi sono solo di tipo distribuito fZ, fV, fy. Inoltre accade che:

Vi=Vf; di=df=0, ovvero il carico è di tipo rettangolare esteso per tutta la lunghezza della trave.

ELEMENTO SHELL (GUSCIO) L’elemento shell implementa il modello del guscio piatto ortotropo nello spazio tridimensionale. E’

caratterizzato da 3 o 4 nodi I, J, K ed L posti nei vertici e 6 gradi di libertà per ogni nodo. Il comportamento

flessionale e quello membranale sono disaccoppiati.

Gli elementi guscio/piastra si caratterizzano perché possono subire carichi nel piano ma anche ortogonali al

piano ed essere quindi soggetti anche ad azioni flettenti e torcenti.

Gli elementi in esame hanno formalmente tutti i sei gradi di libertà attivi, ma non posseggono rigidezza per la

rotazione ortogonale al piano dell’elemento.

Nei gruppi shell definiti “platea” viene attuato il blocco di tre gradi di libertà, uX, uY, rZ, per tutti i nodi del

gruppo. Ogni gruppo può contenere uno o più elementi (max 1999). Ogni elemento viene definito da questi

parametri:

elemento numero (massimo 1999 per ogni gruppo);

nodi di riferimento I, J, K, L;

spessore;

materiale;

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pressioni e relative aliquote dinamiche;

temperatura;

gradiente termico;

carichi distribuiti e relative aliquote dinamiche.

ELEMENTO BOUNDARY (VINCOLO) L’elemento boundary è sostanzialmente un elemento molla con rigidezza assiale in una direzione specificata e

rigidezza torsionale attorno alla stessa direzione. E’ utile quando si vogliono determinare le reazioni vincolari

oppure quando si vogliono imporre degli spostamenti o delle rotazioni di alcuni nodi (cedimenti vincolari).

I parametri relativi ad ogni singolo vincolo sono:

• il nodo a cui è collegato il vincolo (o i vincoli, massimo sei);

• la traslazione imposta (L) o la rotazione imposta (radianti);

• la rigidezza (per le traslazioni in F/L, per le rotazioni in F*L/rad).

Schematizzazione delle azioni, condizioni e combinazioni di carico Le azioni sono state schematizzate applicando i carichi previsti dalla norma. In particolare i carichi

gravitazionali, derivanti dalle azioni permanenti o variabili, sono applicati in direzione verticale (ovvero – Z nel

sistema globale di riferimento del modello). Le azioni del vento sono applicate prevalentemente nelle due

direzioni orizzontali o ortogonalmente alla falda in copertura. Le azioni sismiche, statiche o dinamiche, derivano

dall’eccitazione delle masse assegnate alla struttura in proporzione ai carichi a cui sono associate per norma.

I carichi sono suddivisi in più condizioni elementari di carico in modo da poter generare le combinazioni

necessarie.

Combinazioni di carico Le combinazioni di carico s.l.u. statiche (in assenza di azioni sismiche) sono ottenute mediante diverse

combinazioni dei carichi permanenti ed accidentali in modo da considerare tutte le situazioni più sfavorevoli

agenti sulla struttura. I carichi vengono applicati mediante opportuni coefficienti parziali di sicurezza,

considerando l’eventualità più gravosa per la sicurezza della struttura.

Le azioni sismiche sono valutate in conformità a quanto stabilito dalle norme e specificato nel paragrafo sulle

azioni. Vengono in particolare controllate le deformazioni allo stato limite ultimo, allo stato limite di danno e gli

effetti del second’ordine.

In sede di dimensionamento vengono analizzate tutte le combinazioni, anche sismiche, impostate ai fini della

verifica s.l.u. Vengono anche processate le specifiche combinazioni di carico introdotte per valutare lo stato limite

di esercizio (tensioni, fessurazione, deformabilità).

Oltre all’impostazione spaziale delle situazioni di carico potenzialmente più critiche, in sede di

dimensionamento vengono ulteriormente valutate, per le varie travate, tutte le condizioni di lavoro statico derivanti

dall’alternanza dei carichi variabili, i cui effetti si sovrappongono a quelli dei pesi propri e dei carichi permanenti.

Vengono anche imposte delle sollecitazioni flettenti di sicurezza in campata e risultano controllate le deformazioni

in luce degli elementi.

17

Codice di calcolo adottato, solutore e affidabilità dei risultati In base a quanto richiesto al par. 10.7.1. del Testo Unico d.d. 23 09 2005 il produttore e distributore Studio

Software AMV s.r.l. espone la seguente relazione riguardante il solutore numerico e, più in generale, la procedura

di analisi e dimensionamento MasterSap. Si fa presente che sul proprio sito (www.amv.it) è disponibile sia il

manuale teorico del solutore sia il documento comprendente i numerosi esempi di validazione. Essendo tali

documenti (formati da centinaia di pagine) di pubblico dominio, si ritiene pertanto sufficiente proporre una sintesi,

sia pure adeguatamente esauriente, dell’argomento.

Il motore di calcolo adottato da MasterSap, denominato LiFE-Pack, è un programma ad elementi finiti che

permette l’analisi statica e dinamica in ambito lineare e non lineare, con estensioni per il calcolo degli effetti del

secondo ordine.

Il solutore lineare usato in analisi statica ed in analisi modale è basato su un classico algoritmo di

fattorizzazione multifrontale per matrici sparse che utilizza la tecnica di condensazione supernodale ai fini di

velocizzare le operazioni. Prima della fattorizzazione viene eseguito un riordino simmetrico delle righe e delle

colonne del sistema lineare al fine di calcolare un percorso di eliminazione ottimale che massimizza la sparsità

del fattore.

Il solutore modale è basato sulla formulazione inversa dell’algoritmo di Lanczos noto come Thick Restarted

Lanczos ed è particolarmente adatto alla soluzione di problemi di grande e grandissima dimensione ovvero con

molti gradi di libertà. L'algoritmo di Lanczos oltre ad essere supportato da una rigorosa teoria matematica, è

estremamente efficiente e competitivo e non ha limiti superiori nella dimensione dei problemi, se non quelli delle

risorse hardware della macchina utilizzata per il calcolo.

Per la soluzione modale di piccoli progetti, caratterizzati da un numero di gradi di libertà inferiore a 500,

l’algoritmo di Lanczos non è ottimale e pertanto viene utilizzato il classico solutore modale per matrici dense

simmetriche contenuto nella ben nota libreria LAPACK.

L'analisi con i contributi del secondo ordine viene realizzata aggiornando la matrice di rigidezza elastica del

sistema con i contributi della matrice di rigidezza geometrica.

Un’estensione non lineare, che introduce elementi a comportamento multilineare, si avvale di un solutore

incrementale che utilizza nella fase iterativa della soluzione il metodo del gradiente coniugato precondizionato.

Grande attenzione è stata riservata agli esempi di validazione del solutore. Gli esempi sono stati tratti dalla

letteratura tecnica consolidata e i confronti sono stati realizzati con i risultati teorici e, in molti casi, con quelli

prodotti, sugli esempi stessi, da prodotti internazionali di comparabile e riconosciuta validità.

E’ importante segnalare, forse ancora con maggior rilievo, che l’affidabilità del programma trova riscontro

anche nei risultati delle prove di collaudo eseguite su sistemi progettati con MasterSap. I verbali di collaudo

documentano che i risultati delle prove, sia in campo statico che dinamico, sono corrispondenti con quelli dedotti

dalle analisi numeriche, anche per merito della possibilità di dar luogo, con MasterSap, a raffinate modellazioni

delle strutture.

In MasterSap sono presenti moltissime procedure di controllo e filtri di autodiagnostica. In fase di input, su

ogni dato, viene eseguito un controllo di compatibilità. Un ulteriore procedura di controllo può essere lanciata

dall’utente in modo da individuare tutti gli errori gravi o gli eventuali difetti della modellazione. Analoghi controlli

vengono eseguiti da MasterSap in fase di calcolo prima della preparazione dei dati per il solutore. I dati trasferiti

al solutore sono facilmente consultabili attraverso la lettura del file di input in formato XML, leggibili in modo

immediato dall’utente. Apposite procedure di controllo sono predisposte per i programmi di dimensionamento per

18

il c.a., acciaio, legno, alluminio, muratura etc.

Tali controlli riguardano l’esito della verifica: vengono segnalati, per via numerica e grafica (vedi esempio a

fianco), i casi in contrasto con le comuni tecniche costruttive e gli errori di dimensionamento (che bloccano lo

sviluppo delle fasi successive della progettazione, ad esempio il disegno esecutivo). Nei casi previsti dalla norma,

ad esempio qualora contemplato dalle disposizioni sismiche in applicazione, vengono eseguiti i controlli sulla

geometria strutturale, che vengono segnalati con la stessa modalità dei difetti di progettazione.

Ulteriori funzioni, a disposizione dell’utente, agevolano il controllo dei dati e dei risultati. E’ possibile eseguire

una funzione di ricerca su tutte le proprietà (geometriche, fisiche, di carico etc) del modello individuando gli

elementi interessati.

Si possono rappresentare e interrogare graficamente, in ogni sezione desiderata, tutti i risultati dell’analisi e

del dimensionamento strutturale. Nel caso sismico viene evidenziata la posizione del centro di massa e di

rigidezza del sistema. Per gli edifici è possibile, per ogni piano, a partire delle fondazioni, conoscere la risultante

delle azioni verticali orizzontali. Analoghi risultati sono disponibili per i vincoli esterni.

Valutazione dei risultati e giudizio motivato sulla loro accettabilità Il programma di calcolo utilizzato MasterSap è idoneo a riprodurre nel modello matematico il comportamento

della struttura e gli elementi finiti disponibili e utilizzati sono rappresentativi della realtà costruttiva. Le funzioni di

controllo disponibili, innanzitutto quelle grafiche, consentono di verificare la riproduzione della realtà costruttiva ed

accertare la corrispondenza del modello con la geometria strutturale e con le condizioni di carico ipotizzate. Si

evidenzia che il modello viene generato direttamente dal disegno architettonico riproducendone così fedelmente

le proporzioni geometriche. In ogni caso sono stati effettuati alcuni controlli dimensionali con gli strumenti

software a disposizione dell’utente. Tutte le proprietà di rilevanza strutturale (materiali, sezioni, carichi,

sconnessioni, etc.) sono state controllate attraverso le funzioni di indagine specificatamente previste.

Sono state sfruttate le funzioni di autodiagnostica presenti nel software che hanno accertato che non

sussistono difetti formali di impostazione.

E’ stato accertato che le risultanti delle azioni verticali sono in equilibrio con i carichi applicati.

Sono state controllate le azioni taglianti di piano ed accertata la loro congruenza con quella ricavabile da

semplici ed agevoli elaborazioni. Le sollecitazioni prodotte da alcune combinazioni di carico di prova hanno

prodotto valori prossimi a quelli ricavabili adottando consolidate formulazioni ricavate della Scienza delle

Costruzioni. Anche le deformazioni risultano prossime ai valori attesi. Il dimensionamento e le verifiche di

sicurezza hanno determinato risultati che sono in linea con casi di comprovata validità, confortati anche dalla

propria esperienza.

I Calcolisti

(ing. Filippo Floramo)

(ing. arch. Antonino Floramo)

1

RELAZIONE TECNICA PER INTERVENTI SU EDIFICI ESISTENTI

(in conformità al punto 8.4 del DM 14.01.2008)

Premessa

La presente relazione ha lo scopo di illustrare tutti i lavori da realizzare e la loro modalità di

esecuzione riguardo i LAVORI DI RISANAMENTO STRUTTURALE DELL'ISTITUTO COMPRENSIVO SCUOLA DELL'INFANZIA “CAMILLO ROMANO” DI VIA L. STURZO, NEL COMUNE DI BOLOGNETTA, PROVINCIA DI PALERMO - INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO (punto 8.4.1 del DM 2008) -

Ditta: COMUNE DI BOLOGNETTA

Normative di riferimento

D.M. 14/01/2008 – Nuove norme tecniche per le Costruzioni

Circ. Ministero Infrastrutture e Trasporti 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008.

In conformità al punto 8.4 del D.M. 14/01/2008, i lavori in oggetti rientrano negli interventi locali di

miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

Descrizione dei lavori e modalità di intervento

Le opere da realizzarsi, che rientrano nella categoria del adeguamento sismico (punto 8.4.1 del DM 14/01/2008) consistono in:

Piano seminterrato

1. Tipo A: pilastrini di rinforzo travi, in c .a., al piano seminterrato 1° impalcato (6-7, 8-9, 6-12, 9-16,

26-27, 36-37);

2. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16;

3. Tipo B: realizzazione di due svincoli su travi esistenti, esattamente al nodo “i” della trave 16-9 ed al

nodo “i” della trave 29-30 ;

Piano terra

4. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16;

5. Tipo F:puntoni in acciaio del tipo HEA, al 2° impalcato , tra pilastri e travi emergenti e tra pilastri e

travi mascherate.

2

Piano primo

6. Tipo H: controventatura con profili metallici del telaio 43-28 al piano primo ;

7. Tipo E: inserimento e concatenamento di muri in c.a. nel telaio 25-16; solo per metà al piano primo

8. Tipo F: puntoni in acciaio del tipo HEA, al 3° impalcato, tra pilastri e travi emergenti e tra pilastri e

travi mascherate

altri interventi

9. Demolizione veletta perimetrale in c.a. ;

10. Tipo G: realizzazione montanti metallici ex novo rinforzo scala, per sostegno trave svincolata al

100%(Tipo B1);

11. Tipo E :montante in c.a. a sostegno della pensilina adiacente ai pilastri n. 11-12-13 e 22;

12. Tipo D: ricostruzione ex novo di travi, utilizzando l'armatura esistente come ancoraggio per la posa

in opera della nuova armatura;

13. Tipo C: Rinforzo di 1 m aggiungendo 1 φ 16 per lato in testa e al piede del pilastro

14. Tipo B: Svincoli delle travi del 50% allo scopo di creare una cerniera nella trave stessa

Tutti gli interventi sono ben riconoscibili nelle tavole di progetto.

Tutte le procedure da seguire durante gli interventi vengono così classificate:

• fase A – Equipaggiamento completo di tutti i dispositivi di sicurezza previsti nei lavori edilizi, e

cioè scarpe antinfortunistiche, elmetto, guanti, mascherina, cuffie insonorizzanti,

• fase B – forature, sia esse orizzontali che verticali nei conglomerati, da eseguirsi con trapano

roto-percussivo corredato di punte widia (carburo cementato) a diametro crescente per

l'inserimento delle barre filettate: infatti qualsiasi diametro di foro va prima eseguito con punta a

diametro dimezzato;

• fase C - pulizia dei fori va eseguita con scovolino, poi con cannula ad aria compressa (8

atmosfere) al fine di liberare il foro da polvere e detriti. N.B.: il foro non va mai bagnato;

• fase D - posa in opera dei vari profili metallici tagliati e saldati in officina e zincati a caldo per

scongiurare qualsiasi ossidazioni all’intradosso delle estremità delle travi da potenziare (vedi

schema eseutivo)

• fase E– iniezione di resina ibrida,senza vinilestere, in uretano metacrilato, sismica ed antincendio

certificata

• fase F inserimento delle barre filettate all'interno dei fori riempiti di resina per tre quarti della

profondità del foro con l'accortezza di ruotare leggermente gli assi filettati durante l'avanzamento

3

all'interno del foro;

• fase G serraggio dei dati eseguito in momenti diversi, il primo per semplice tenuta, l'ultimo con

chiave dinanometrica tarata su sforzo tabellare

I profili utilizzati , risulteranno saldati alle piastre di base mediante fazzoletti di rinforzo per un robusto

supporto. Inoltre, proprio nella sezione di attacco delle piastre, tali profilo sarà rinforzato con fazzoletti di

chiusura, aventi lo scopo di evitare spostamenti fuori piano (svergolamento) degli stessi elementi

metallici.

Resine epossidiche ed aggrappanti a ritiro controllato, consentiranno di ottenere una completa

solidarietà tra le strutture preesistenti e quelle da realizzare, senza debilitare le strutture preesistenti con

demolizioni inutili e dannose.

I Calcolisti Ing. Filippo Floramo

Ing. arch. Antonino Floramo

1

RELAZIONE SUI MATERIALI SUI SAGGI E PROVE ALLE STRUTTURE (in conformità ai punti 8.5.3 e 8.5.4 del DM 14.01.2008)

Oggetto

LAVORI DI RISANAMENTO STRUTTURALE DELL'ISTITUTO COMPRENSIVO SCUOLA DELL'INFANZIA “CAMILLO ROMANO” DI VIA L. STURZO, NEL COMUNE DI BOLOGNETTA, PROVINCIA DI PALERMO.

- INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO (punto 8.4.1 del DM 2008) -

Committente: COMUNE DI BOLOGNETTA

Premessa A seguito dell'incarico ricevuto e del materiale ricevuto dalla committenza indicante i saggi realizzati

dalla GeoLaB, i sottoscritti ing. Filippo Floramo ed ing. Antonino Floramo, hanno iniziato e portato a

termine, una serie di esplorazioni, saggi, indagini aggiuntive con idonea attrezzatura, atte alla

conoscenza diretta delle caratteristiche meccaniche delle strutture portanti, in seno all' edificio scolastico

in oggetto, costituito da telai di travi e pilastri in calcestruzzo armato.

Si riportano, a maggior intelligenza, lungo la stesura della presente, alcune fotografie ambientali,

scattate in occasione di tali indagini.

Descrizione dei corpi di fabbrica Il complesso scolastico della Scuola dell'Infanzia "Camillo Romano" di Via L.Sturzo situato nel

Comune di Bolognetta (PA) risulta formato, in pianta, da una figura articolata costituita da più rettangoli

leggermente traslati lungo la direzione longitudinale e trasversale. Il piano primo non si estende per tutto

lo sviluppo del piano terra così che i prospetti non risultano essere simmetrici rispetto a nessun asse.

La costruzione, nel suo complesso, trovasi libera da tutti e quattro i lati.

Introduzione Per l'edificio in oggetto sono state già realizzate e consegnate le indagini sui materiali e sulle

strutture, nello specifico: prove di carico statiche sui solai, prove di laboratorio – analisi diffrattometrica,

carotaggi,

La presente relazione, ha lo scopo di completare le indagini sopraindicate grazie ai risultati di altri

saggi, prove ed i controlli diretti effettuati sia sulle fondazioni, sia sulle strutture in c.a. intelaiate del

complesso scolastico, in oggetto.

Al fine di conseguire una congrua conoscenza delle caratteristiche dei materiali e del loro stato

conservativo ci si è basati, non disponendo di alcuna documentazione archiviata, sulle verifiche de visu in

occasione dei sopralluoghi effettuati, al fine di predisporre le attrezzature in situ, atte a permettere le

indagini sperimentali. I valori ottenuti delle resistenze meccaniche dei materiali sono stati valutati sulla

2

base delle indagini effettuate sulle strutture e fornite dalla committenza.

Foto. 1 – Vista dei ferri di una trave di fondazione emergente

Lo scopo precipuo di tali ulteriori attente indagini è stato quello di poter appurare lo stato dell'ossatura

dell'edificio.

Analisi storica - Attestazioni (paragr. 8.5.1) In merito alla conoscenza storica del fabbricato in oggetto si ribadisce che non si dispone al momento

di attestazioni, disegni e/o esecutivi dell’epoca sufficientemente chiari e/o coerenti con l'edificio

effettivamente esistente. La stessa tipologia dell’edificio ci aiuta a stabilire, con un certo margine di

approssimazione, l’età verosimile del cespite che risale agli ottanta (1977) del secolo scorso.

Rilievo e geometria (paragr. 8.5.2) Il fabbricato, dalla conformazione prevalentemente rettangolare, seppur articolata, è un manufatto in

cemento armato, è costituito da 9 (nove) telai nella direzione longitudinale e 12 (dodici) telai nella

direzione trasversale, tali da formare un a maglia mutuamente collegata ai nodi. Le dimensioni dei pilastri

sono al piano seminterrato, terra e piano primo: da un minino di 30x60 cm ad un massimo di 30x140 c,

con qualche presenza puntuale di pilastrini 30x30 cm.

La fondazione è costituita da una sezione armata con le seguenti dimensioni: b= 40 cm in testa (base

inferiore 90 cm) x h = 90 cm più 15 cm circa di massetto di sottofondazione.

La foto seguente chiarisce la natura di tale conglomerato .

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Foto. 2 – Messa a nudo, della fondazione in conglomerato cementizio armato

con misurazione del diametro del tondino esistente.

II manufatto, al momento, possiede al piano seminterrato, parti superficiali degradate, caratterizzate

da umidità di condensa, che però non intaccano l’ossatura in cemento armato.

Gli incipienti danni, che possono riscontrarsi alle strutture, riguardano i problemi di risalita capillare,

che vanno ad interessare le parti a diretto contatto con la fondazione.

A onor del vero vi è da dire che lungo lo sviluppo in elevazione delle strutture intelaiate (cemento

armato) sono presenti crepe, fessure, distacchi d’angolo, che hanno portato ad una vistoso degrado nelle

armature specie nei pilastri esterni.

Foto. 3 – Foto del degrado dell'armatura al piede di un pilastro esterno con conseguente distacco dell'intonaco,

dovuti alla risalita capillare di umidità dalle fondazioni

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Caratterizzazione meccanica dei materiali (paragr. 8.5.3) Al fine di poter stabilire con una certa esattezza lo stato di conservazione ed il grado di affidabilità dei

materiali edilizi dell’epoca, in seno al complesso scolastico, ci si è avvalsi di quella strumentazione, in

possesso dello scrivente ed immediatamente disponibile, in grado di poter far luce sulle reali prestazioni

meccaniche degli elementi portanti.

Lo strumento tecnico utilizzato è il profoscope chiamato anche pacometro.

Il profoscope (pacometro) è uno strumento di controllo non distruttivo molto maneggevole per

consentirne l'utilizzo con estrema semplicità. La rilevazione delle armature è davvero rapida e precisa,

disponendo di un ottimo sistema di visualizzazione delle armature in tempo reale, che permette al

progettista delle strutture di appurare realmente l'ubicazione e l'orientamento dell'armatura sotto la

superficie del cemento armato, evitando tempi e costi di esecuzione di saggi demolitivi alle strutture

testate.

Foto. 4 – Profoscope della Proceq, utile a scandagliare barre d’armatura annegate nel calcestruzzo.

Il Profoscope usa diverse configurazioni di bobine per generare vari campi magnetici. L'elaborazione

avanzata del segnale consente:

• la verifica dell'orientamento di una armatura.

• la localizzazione di una armatura

• la localizzazione del punto medio tra le armature

• la determinazione della copertura

• la stima del diametro dell'armatura

Il dispositivo ha permesso di individuare i ferri d’armatura per le verifiche di rito.

Prove pacometriche alle strutture in c.a.

Ai fini di una più profonda conoscenza della qualità dei conglomerati cementizi esistenti nelle strutture

portanti sono stati effettuati delle indagini pacometriche al fine di individuare, senza necessità di scasso,

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l’esatta posizione delle armature annegate nel conglomerato cementizio.

Si è avuto cura di far scorrere il profoscope, dopo aver individuato i parametri di base dello scandaglio

e cioè: profondità stimata, interferro reciproco, diametro delle barre, sulle superfici da monitorare.

Scrutando con attenzione, sia verticalmente che orizzontalmente, la porzione di struttura, oggetto di

carotaggio, lo strumento segnalerà con riga luminosa e allarme sonoro, la trovata corrispondenza con le

barre d’acciaio, materiale fortemente magnetico. In tal modo si può localizzare il punto esatto della

perforazione senza rischiare di tranciare i ferri di armatura, sia essa principale (dritti di flessione) e/o

secondaria ( staffe per taglio e torsione ).

Foto n. 5 – Indagine pacometrica su un pilastro di piano terra

Foto n. 6 – Schema per Indagine pacometrica sulla trave 33-34 a piano terra

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Esame delle armature Le foto seguenti fanno luce sulla tipologia di ferro impiegato, trattasi di tondino ad aderenza migliorata

FeB 38 K, comunemente disponibile nei decenni scorsi.

Foto n. 7- Misurazione, mediante calibro decimale digitale, del diametro dei ferri principali (dritti)

Non avendo eseguito alcuna prova di trazione sul ferro d'armatura esistente all'interno delle strutture

portanti delle scuola, si assume come sollecitazione di snervamento il valore minimo che è pari fyk =

3750 Kg/cmq.

Foto n. 7- Misurazione, mediante calibro decimale, del diametro dei ferri secondari (staffe)

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Esiti del Laboratorio Per quanto riguarda le prove di laboratorio si fa riferimento alle prove di laboratorio eseguite dalla ditta

GEO LAB e fornite dalla committenza, ovvero dal responsabile del procedimento del Comune di

Bolognetta (PA).

Livelli di conoscenza e fattori di confidenza (paragr. 8.5.4) In riferimento ai sopralluoghi effettuati ed ai risultati dei saggi alla struttura, bisogna affermare che

l'esecuzione dei getti, a suo tempo realizzati e la conseguente maturazione dei conglomerati è potuta

avvenire in maniera non soddisfacente, in particolare si è riscontrata una difficoltà nel lavoro di scasso del

conglomerato al piano seminterrato in corrispondenza delle fondazioni, mentre, ai piani superiori, una fin

troppa facilità nella demolizione del conglomerato che risulta essere depotenziato e, (come si evince

anche dalla prove effettuate sui carotaggi dalla Geolab).

Foto n. 8– Consistenza del conglomerato cementizio in una trave di elevazione al piano terra

Dai test allo schiacciamento sulle carote, riportate nelle indagini della GEO LAB, nonché, dai saggi

effettuati dai sottoscritti e dalle calcolazioni redatte, dalle relazioni presentate, si può senz'altro arguire

che il manufatto in c.a., descritto in premessa, presenta un livello di conoscenza che possiamo definire

sufficiente. Si può di conseguenza affermare di aver raggiunto un livello di conoscenza LC2 suffragato

dalle indagini eseguite, dal minuzioso rilievo geometrico, dalle verifiche in situ estese ed esaustive sui

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dettagli costruttivi e dalle indagini estese sulle proprietà dei materiali.

Il corrispondente fattore di confidenza così raggiunto è FC=1,2 .

Avendo modellato tutta la struttura è stato possibile valutare la capacità sismica in termini di

resistenza (con l’ausilio del fattore di struttura) e di spostamento (determinando l’andamento dell’azione

orizzontale che la struttura è progressivamente in grado di sopportare) del fabbricato nello stato di fatto.

Lo stesso modello è stato poi rielaborato, corredandolo di tutti quei dispositivi di potenziamento, utili a

raggiungere un periodo di ritorno di 712 anni trattandosi di edificio pubblico rientrante nella classe III.

Concludendo si può affermare che la struttura portante dell'edificio in essere è stata adeguata alle

nuove prescrizioni imposte dalla vigente normativa sismica NTC 08.

I Calcolisti

(ing. Filippo Floramo)

(ing. arch. Antonino Floramo)