1.0 PECULIARIA DELL EDIFICIO

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2 1.0 PECULIARIA DELL EDIFICIO L intervento in oggetto riguarda la progettazione esecutiva di un Centro servizi socio assistenziali art.1 - comma 2 - lettera c - Legge Regionale 41/2003, con tipologia Casa di riposo a prevalente accoglienza alberghiera ai sensi dell art.8-comma 1-lettera c-legge regionale 41/2003, attuata attraverso le seguenti normative di riferimento: -Regolamento Regionale n 2 del 18 Gennaio Si prevede la riqualificazione architettonica-strutturale ed impiantistica dei cinque edifici del comprensorio finalizzata a quanto sopraesposto, denominati Edificio A, B, C, D, E. Il sito dell intervento è ubicato alla via della Falcognana del comune di Roma, Municipio XII. Ai sensi dell allegato 2 della D.G.R.L. N 387/2009 l opera in progetto si è considerata in classe d uso III Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi con riferimento ad eventuale collasso tra le strutture civili lettera g) Centri per Anziani con presenze medie giornaliere maggiori di 15 persone. Costruito agli inizi del 1900, fa parte di un complesso più ampio che prevede altre unità strutturali indipendenti dal punto di vista statico e sismico. Figura 1: Ubicazione su mappa Figura 2:Prospetto principale

3 Corpo in muratura tufo Figura 3:Prospetto posteriore CORPO A Figura 4: Ubicazione delle Unita Strutturali oggetto d intervento di Adeguamento Sismico L edificio principale più grande oggetto del presente abstract è il CORPO A, che dal punto di vista dimensionale in pianta è 30.00x11.00 m ed in altezza circa 7.50 m. E costituito da un piano terra ed un primo piamo, non presenta solaio di sottotetto, ma direttamente la copertura in c.a., a due falde con pendenza media del 30%. Per le varie partizioni strutturali si espone quanto segue:

4 Fondazioni: dai sondaggi effettuati si è verificato che le stesse sono in pietrame mediamente di altezza pari a 85 cm e larghezza mediamente pari allo spessore della muratura con riseghe di 20 cm, le stesse non presentano cordoli di collegamento nelle due direzioni principali. Strutture verticali: le murature perimetrali sono costituite prevalentemente in pietrame e malta non squadrati e in alcuni casi integrati con mattoni pieni, l intersezione dei maschi murari non sempre è eseguita a perfetta regola d arte. All interno sono presenti una serie di murature in mattoni pieni ad una testa, dello spessore di 14 cm, non opportunamente ammorsate alle murature perimetrali, e sulle quali poggiano i solai di piano. Le murature di alcuni locali accessori sono in muratura di tufo. Strutture orizzontali: sono presenti i solai di primo impalcato e di copertura. Il solaio di piano è del tipo in latero-cemento tipo sap con soletta da 3 cm non armata e pignatta da 16 cm, all interno dei travetti si è riscontrata armatura da 4 mm in alcuni casi alquanto deteriorata. Dalle prove effettuate si è riscontrato un cordolo di piano a spessore di muratura ed h=50 cm privo di armatura. Il solaio di copertura di più recente realizzazione è in laterocemento di spessore 20 cm (16+4 cm) con cordolo in c.a. 50x70 cm, realizzato solo longitudinalmente (lato lungo edificio) nella zona di appoggio del solaio, posto con orditura spingente. Gli architrave di porte e finestre sono per la maggior parte in mattoni pieni. La soletta del balcone ubicato sull ingresso principale è in acciaio con putrelle IPE160 e tavelloni da cm 6 con getto di massetto e pavimento, molte delle putrelle risultano in avanzato stato di ossidazione. Nel complesso l edificio non presenta quadri fessurativi significativi o cedimenti in fondazione, ma carenze strutturali dovute al deterioramento dei materiali o all esecuzione a non perfetta regola d arte di alcuni elementi strutturali. La struttura e irregolare sia in pianta che in altezza a causa dei rientri dovute alle appendici laterali, dell assenza di solaio di sottotetto e gli elementi resistenti non proseguono a tutta altezza. 2.0 DEFINIZIONE DEL LIVELLO DI CONOSCENZA L edificio esistente, è stato realizzato agli inizi del 1900 quindi prima del 1974, anno in cui furono istituite le prime zone sismiche e normativa in Italia, per cui soggetto dimensionato a soli carichi verticali. Ai fini della valutazione dell opera post intervento (adeguamento sismico) si è reso necessario definire un livello di conoscenza medio - LC2 (Conoscenza Adeguata) con un fattore di confidenza per le verifiche FC=1.20, di modo che ci ha permesso di utilizzare metodi di analisi e verifica in campo non lineare molto più efficienti per gli edifici esistenti. La campagna d indagini e prove strutturali geotecniche e geofisiche su tutto l agglomerato è consistita in:

5 INDAGINI GEOGNOSTICHE E GEOFISICHE: n 1 Sondaggio geognostico a carotaggio continuo; n 1 Piezometro a tubo aperto; n 3 Prove penetrometriche in foro SPT (Standard Penetration Test); n 1 Prelievo di campione indisturbato di terreno; n 4 Prelievi di campioni rimaneggiati di terreno; n 5 Analisi di laboratorio sui campioni prelevati; n 5 Indagini sismiche di superficie MASW. INDAGINI DIAGNOSTICHE SUI FABBRICATI ESISTENTI: n 13 Scavi a sezione obbligata in fondazione; n 25 Indagini semidistruttive sulla muratura; n 12 Carotaggi nelle murature portanti; n 12 Indagini per la verifica della tipologia e orditura di solai; n 22 Indagini per verificare la presenza e la geometria di eventuali architravi; n 3 Prove con martinetto piatto semplice; n 8 Prove con martinetto piatto doppio; n 22 Indagini pacometriche; n 7 Prelievo di carote di cls con relative prove di schiacciamento a compressione; n 7 Determinazioni della profondità di carbonatazione sulle carote estratte; n 6 Prelievi di barre di armatura con relativa prova di trazione. Si riportano delle immagini significative delle prove effettuate nonche una sintesi dei risultati ottenuti: Figura 5: Foro di sondaggio con installazione piezometro Figura 6: Geometria ed orientamento di due stendimenti MASW

6 L elaborazione degli stendimenti sismici ha consentito di individuare, per il sito in studio, la presenza di due o tre sismostrati, le cui caratteristiche sono riepilogate nelle tabelle poste a seguire:

7 Figura 7: Risultati V S30 Dalle prove penetrometriche dinamiche in foro SPT effettuate sul sondaggio S1 sono stati ottenuti i seguenti risultati : Figura 8: Risultati SPT in foro con stima dei parametri geotecnici

8 Dalle prove di laboratorio su un campione indisturbato sono state effettuate prove di identificazione e di taglio diretto ottenendo i seguenti risultati : Figura 9: Risultati di laboratorio su campioni indisturbati e rimaneggiati con determinazione dei parametri fisico meccanici del terreno Indagini e prove semidistruttive e non sulle parti strutturali Figura 10: Saggio in fondazione dell edificio in oggetto

9 Figura 11: Indagini semidistruttive per identificazione della tipologia muraria e particolari di ammorsamento nel cantonale Figura 12: Carotaggi nelle murature per individuazione della stratigrafia muraria

10 Figura 13: Individuazione orditura dei solai tipo SAP con indagini semidistruttiva Figura 14: Individuazione architravi con indagini semidistruttiva

11 Figura 15: Esempio tipico di individuazione di un architrave Figura 16: Individuazione in pianta di martinetti piatti semplici e doppi

12 Figura 17: Tabella riassuntiva dei risultati ottenuti dalle prove con martinetto piatto semplice e doppio sull edificio in oggetto Figura 18: Indagine pacometrica per il rilievo delle armature, in cordoli, architravi, travetti di solaio etc.

13 3.0 RIEPILOGO INDAGINI E PROVE STRUTTURALI GEOTECNICHE E GEOFISICHE Da tutte la campagna d indagine e prove effettuate sull edificio in oggetto possiamo riassumere i principali dati utilizzati per la corretta progettazione degli interventi di adeguamento sismico e le relative verifiche: Livello di conoscenza LC2 e relativo fattore di confidenza per le verifiche FC=1.20; Muratura 1 Pietrame in cattive disordinata, parametri medi dalla Tabella C8A.2.1 allegata alla circolare n 217/09 delle NTC ; Muratura 2 Muratura a conci di pietra tenera (tufo) parametri medi dalla Tabella C8A.2.1 allegata alla circolare n 217/09 delle NTC ; Solai in laterocemento tipo SAP, poggianti su murature di laterizio spessore medio cm 20; Elementi in c.a quali architravi, cordoli e travetti di solaio leggermente armati; Categoria di suolo B (V S30 = m/s); Categoria topografica T1 ;

14 4.0 AZIONI SISMICHE L opera e oggetto d intervento di adeguamento sismico con Classe d Uso III, per cui deve essere verificata nei confronti delle seguenti azioni sismiche e stati limite: DEFINIZIONE DELL AZIONE SISMICA UBICAZIONE SITO COORDINATE GEOGRAFICHE VITA NOMINALE [Anni] CLASSE D USO Longitudine Est [ ] Latitudine Nord [ ] 50 III A g / g F o T * C 12 33' 55" 41 45' 46" STATO LIMITE Stato Limite di danno - SLD Stato Limite di Salvaguardia della Vita - SLV CATEGORIA DI SOTTOSUOLO Categoria di sottosuolo B (360<V S30 <800m/s) CONDIZIONI TOPOGRAFICHE Categoria topografica T1 S S F a / g 1.20 O g S T 1.00

15 5.0 PROGETTO Dopo accurate indagini e verifiche tecniche degli edifici si sono individuati gli interventi più opportuni da eseguire per rendere idonei gli stessi agli usi previsti in progetto. Di seguito si riassume l intervento di adeguamento sismico previsto per l Edificio A ai sensi del D.M 14 Gennaio 2008: Norme tecniche per le costruzioni e della relativa Circolare Esplicativa del 2 Febbraio 2009 n. 617 Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni. Gli interventi previsti sono i seguenti: Rinforzo fondazione esistente in pietrame mediante cordoli disposti da ambo i lati, di sezione 30x60 cm, realizzazione cordoli di collegamento ed alloggio pilastri in acciaio, di sezione 30x60 e 50x60 cm. Rinforzo murature esistenti con intonaco armato su entrambe le facce. Realizzazione di una struttura in acciaio interna costituita da pilastri HEB200, travi di collegamento HEB160, ed orditura secondaria HEB120 atta a portare i solai in lamiera grecata e getto di completamento in cls. La struttura in acciaio sarà prolungata fino al sottotetto al fine di costituire opportuno confinamento al solaio in c.a. esistente ma con orditura spingente. In corrispondenza dei nuovi solai saranno realizzati dei cordoli in acciaio costituiti da putrelle UNP160, opportunamente collegati alle murature mediante connessioni in acciaio da 16 mm. Si precisa che data la diversa distribuzione interna, la realizzazione di un secondo impalcato, le precarie condizioni del solaio esistente in c.a. e la dimensione ridotta dei muri portanti interni si è optato per la realizzazione di una struttura in acciaio interna che portasse i soli carichi verticali lasciando alle murature perimetrali opportunamente rinforzate il compito di assorbire le forze sismiche. Saranno realizzati dei nuovi architrave in c.a. in corrispondenza dell apertura di nuovi vani, mentre la chiusura sarà effettuata con muratura in mattoni. Sarà inoltre rifatto il balcone principale di ingresso al piano primo, sostituendo le attuali travi IPE160 ammalorate altre di medesime dimensioni e soletta collaborante da 4 cm armata con rete elettrosaldata. La scala interna di collegamento sarà in acciaio costituita da travi UNP160 opportunamente collegate alle murature portanti ed ai solai di piano in acciaio.

16 6.0 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Ai fini della valutazione della vulnerabilità strutturale è stato messo a punto un modello di calcolo non lineare con: elementi beam a plasticità concentrata con interazione completa N-M2-M3 per pilastri; elementi beam a plasticità concentrata M2/M3 per le travi, cordoli e architravi; macroelementi non lineari a pressoflessione e taglio per la muratura; Elementi truss non lineari solo a trazione per catene e tiranti; Figura19: Modello strutturale in rendering Figura 20: Modello strutturale computazionale

17 Figura 21: Modello schemi resistenti impalcato quota 1 Figura 22: Modello schemi resistenti impalcato quota 2 Figura 23: Modello schemi resistenti impalcato quota 3 Figura 24: Modello schemi resistenti telai muratura 2-4

18 Figura 25: Modello schemi resistenti telaio muratura 1 Figura 26: Modello schemi resistenti telaio muratura 4 Figura 27: Modello schemi resistenti telaio interni in acciaio Figura 28: Modello schemi resistenti telaio interni in acciaio 24 Figura 29: Modello schemi resistenti telaio interni in acciaio 30

19 ANALISI DEI CARICHI Nome Voce di carico Condizione di carico Tipo Valore kn/m 2 Destinazione d'uso Coefficienti di combinazione sis SOLAIO_UFFICI PP SOLAIO Permanenti Strutturali Permanente strutturale SOLAIO_UFFICI PERMANENTE Permanenti Non Strutturali Permanente non strutturale SOLAIO_UFFICI VARIABILE Variabili C1. Ambienti suscettibili di affollamento 3.00 C. Ambienti suscettibili di affollamento SOLAIO_SOTTOTETTO PP SOLAIO Permanenti Strutturali Permanente strutturale SOLAIO_SOTTOTETTO PERMANENTE Permanenti Non Strutturali Permanente non strutturale SOLAIO_SOTTOTETTO VARIABILE Variabili H1. Coperture e sottotetti 2.0 A. Ambienti ad uso residenziale SOLAIO_COPERTURA PP SOLAIO Permanenti Strutturali Permanente strutturale SOLAIO_COPERTURA PERMANENTE Permanenti Non Strutturali Permanente non strutturale SOLAIO_COPERTURA VAR Variabili H1. Coperture e sottotetti 0.50 Copertura no praticabile SOLAIO_COPERTURA NEVE Variabili Personalizzato 1.00 Neve (a quota a 1000 m s.l.m.) Figura 30: Modello carichi impalcato quota 1

20 Figura 31: Modello carichi impalcato quota 2 Figura 32: Modello carichi impalcato quota 3

21 7.0 RISULTATI DELLE ANALISI SISMICHE Nel presente capitolo vengono riportati i risultati delle analisi statiche non-lineari di tipo sismiche (push-over) in termini di : Meccanismi di collasso, deducibili dall osservazione delle deformate a collasso, con relativi indicatori di danno Curve di capacità che consistono nel diagramma dell andamento di un parametro di spostamento rappresentativo della struttura in funzione di un parametro generalizzato di resistenza. Figura 33: Schema degli indicatori del danno adottati Le curve di capacità vengono espresse in termini di coefficiente di taglio alla base (C b ) dato dal taglio alla base dell edificio lungo la direzione di carico, adimensionalizzato rispetto al peso sismico dell edificio stesso: C in funzione dello spostamento, lungo la direzione di carico, dei punti di controllo scelti. Riepilogo risultati analisi Nella tabella di riepilogo vengono forniti i valori delle grandezze maggiormente significative ai fini della resistenza sismica: Il taglio massimo sopportato dalla struttura (V b,ultimo ); Il coefficiente di taglio alla base massimo (C b,ultimo ); Lo spostamento massimo fra tutti i punti di controllo nella direzione di carico (u max ); La massima deriva di piano ( ultimo ) b Vb W

22 Analisi T b,ultimo W C b,ultimo u max b,ultimo kn kn cm % Pushover +X Massa Pushover -X Massa Pushover +Y Massa Pushover -Y Massa Pushover +X Triang Pushover -X Triang Pushover +Y Triang Pushover -Y Triang Figura 34: Analisi pushover "Pushover +X Triang": curva di capacita'

23 Figura 35: Analisi pushover "Pushover +Y Triang": curva di capacita' Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 3 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 6 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41).

24 Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 7 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 9 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 10 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 12,15,18 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41).

25 Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 1 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 22 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 23 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 24 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41). Analisi "Pushover +X Triang". Configurazione della parete 30 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 41).

26 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 2 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 4 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

27 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 8 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione delle pareti 11 e 13 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV.

28 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione delle pareti 14 e 16 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV. Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 17,19 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 5 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

29 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 20 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 21 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

30 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 25 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 26 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

31 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 27 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49). Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 28 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

32 Analisi "Pushover +Y Triang". Configurazione della parete 29 in corrispondenza della capacita' relativa allo stato limite SLV (passo 49).

33 8.0 VERIFICA SISMICA DELL EDIFICIO Figura 38: Analisi pushover "Pushover +X Triang": stima della vulnerabilita' sismica. Figura 39: Analisi pushover "Pushover +Y Triang": stima della vulnerabilita' sismica.

34 8.1 STIMA DI VULNERABILITÀ Analisi Stato limite In termini di capacità di spostamento Richiesta Capacita' PGA/g S q* d* e, max d* max d max d SL Pushover +X Massa SLD Pushover +X Massa SLV Pushover -X Massa SLD Pushover -X Massa SLV Pushover +Y Massa SLD Pushover +Y Massa SLV Pushover -Y Massa SLD Pushover -Y Massa SLV Pushover +X Triang SLD Pushover +X Triang SLV Pushover -X Triang SLD Pushover -X Triang SLV Pushover +Y Triang SLD Pushover +Y Triang SLV Pushover -Y Triang SLD Pushover -Y Triang SLV Legenda: PGA : accelerazione di riferimento per il sito di costruzione S : coefficiente suolo q * : fattore di struttura d * e_max : massimo spostamento del sistema elastico equivalente d * max : massimo spostamento del sistema bilineare equivalente d _max : massimo spostamento del sistema reale (richiesta di spostamento) d SL : capacità di spostamento del sistema reale allo stato limite considerato : coefficiente di sicurezza (d SL / d max ) In termini di Resistenza sismica Analisi V b, agente V b, resistente V b, agente /V b, resistente Fattore di sicurezza kn kn Pushover +X Massa < Pushover -X Massa < Pushover +Y Massa < Pushover -Y Massa < Pushover +X Triang < Pushover -X Triang < Pushover +Y Triang < Pushover -Y Triang <

35 8.2 INDICATORI DI RISCHIO Indicatori di rischio (PGA) Evento PGA g PGA CLD /PGA DLD PGA CLV /PGA DLV Rotazione di snervamento in un'asta /4 della rotazione ultima in un'asta Rottura a flessione in un'asta Analisi globale della vulnerabilita' sismica in termini di forza Direzione X Direzione Y Analisi globale della vulnerabilita' sismica (SLD) Direzione X Direzione Y Analisi globale della vulnerabilita' sismica (SLV) Direzione X Direzione Y Legenda: Evento: evento di crisi monitorato; PGA: accelerazione al suolo; PGA CLD /PGA DLD : indicatore di rischio relativo al rapporto di PGA per lo SLD; PGA CLV /PGA DLV : indicatore di rischio relativo al rapporto di PGA per lo SLV; Dai risultati ottenuti dalla verifica post-intervento, si può osservare che, la struttura: è adeguata alla resistenza sismica richiesta dalle norme per il sito in esame α UV >1.00; ha un livello di sicurezza superiore allo stato ante intervento; il livello sicurezza minimo è governato dai meccanismi duttili avendo eliminato quelli fragili. Infine per quando attiene al capitolo 10 delle NTC2008 (Analisi assistita dall elaboratore), possiamo dire che il modello di calcolo implementato nel software 3DMACRO-SCA, si è dimostrato molto potente in quanto ci ha permesso di determinare tramite analisi pushover i punti di debolezza della struttura nonché calibrare gli interventi nel rispetto costi-benefici. IL PROGETTISTA Planning Workshop Srl (Ing. ROSSI. Giuseppe) I PROGETTISTI DELLE STRUTTURE Planning Workshop Srl (Ing. OLIVETO Francesco) (Ing. MAURONE Giovanni)

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