Figura 1 Sede della Prefettura di Reggio Calabria. Figura 2 Fase di esecuzione carotaggio su elementi vericali in cls armato

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2 PECULIARITA DELL EDIFICIO L edificio oggetto di studio è sede della Prefettura di Reggio Calabria. E stato effettuato il rilievo geometrico dell organismo strutturale. Nel rilievo sono state considerate le modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall analisi storico-critica. Il rilievo ha consentito di individuare l organismo resistente della costruzione, ovvero la struttura in muratura confinata. Sono stati analizzati la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi e rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all individuazione dei quadri fessurativi e degli eventuali meccanismi di danno. Particolare attenzione è stata dedicata all individuazione delle caratteristiche geometriche degli elementi resistenti orizzontali e verticali (dimensioni delle pareti portanti, spessori dei solai, sezioni degli elementi in c.a., ecc ). Attraverso una campagna di indagini in sito è stata studiata la tecnica con la quale fu realizzata la costruzione, i materiali impiegati e i dettagli costruttivi. Di seguito sono descritte per tipologia e numero le indagini in sito che sono state effettuate. Trattandosi di una costruzione esistente, le indagini in sito sono finalizzate al raggiungimento di un predeterminato livello di conoscenza, ed alla conseguente adozione di un fattore di confidenza nelle valutazioni di sicurezza sismica. Tuttavia, trattandosi di una costruzione avente rilevanza storico architettonica, e per via anche dell attuale destinazione d uso, la campagna di indagini è stata pianificata e condotta in modo da arrecare il minor danneggiamento possibile all edificio contemperando le esigenze di carattere strutturale e conoscitivo con quelle di funzionamento e fruibilità da parte degli organi della Prefettura. Figura 1 Sede della Prefettura di Reggio Calabria Figura 2 Fase di esecuzione carotaggio su elementi vericali in cls armato Figura 3 Frame su pannello murario

3 Sono state effettuate le seguenti prove: n. 10 prelievi di campioni di calcestruzzo e verifica della carbonatazione; n. 2 prelievi di campioni di barre di armatura; n. 31 saggi diretti su elementi strutturali in muratura e c.a.; n. 4 frame su pannelli murari; n. 3 prove con martinetto piatto singolo finalizzate per la stima della tensione normale in direzione verticale della muratura; n. 3 prove con martinetto piatto doppio per stima del modulo elastico della muratura; n. 3 prove semi-invasive a martinetti piatti per la stima della tensione tangenziale limite associata al meccanismo di rottura a taglio per scorrimento. Per conseguire una congrua conoscenza delle caratteristiche meccaniche dei materiali, ci si basa su documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali. Sono state effettuate e motivate, per tipo e quantità, anche in funzione del loro effettivo uso nelle verifiche una serie di indagini in sito volte a conseguire un predeterminato livello di conoscenza. I valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono valutati sulla base delle prove effettuate sulla struttura e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle norme per le nuove costruzioni. La stima delle caratteristiche meccaniche della muratura costituente le pareti portanti dell edificio viene effettata attraverso la prova con martinetti piatti. Essa consente di stimare sia la tensione normale di esercizio, sia la tensione normale ultima (prova con martinetto doppio) ed anche la tensione tangenziale ultima (prova di scorrimento). Attraverso la stima indiretta, sarà possibile ricavare il valore del modulo di elasticità normale della muratura. Figura 4 Vista renderizzata del modello di calcolo Figura 5 Vista del modello di calcolo Figura 6 Pianta a quota inferiore con evidenza di fondazioni a quote sfalsate Figura 7 Pianta impalcato quota 7.40 metri

4 Tuttavia, le indagini effettuate, sia come numero sia come ubicazione delle prove, sono state determinate in modo da interferire il meno possibile con le esigenze di conservazione dell edificio che ha valenza storico-architettonica. Nel presente studio, per i valori delle caratteristiche meccaniche delle murature si è fatto riferimento anche alla Tab. C8A.2.1. Sono state effettuate tre prove di compressione con martinetti piatti (semplice e doppio) e tre prove di scorrimento. Attraverso le prove di compressione con martinetto singolo e doppio sono state ricavate le tensioni normali di esercizio e ultime, rispettivamente. Inoltre sono stati ricavati i valori dei moduli di elasticità normale medio secante misurato in corrispondenza del terzo ciclo di carico della muratura. Per stimare la resistenza in situ dei calcestruzzi sono stati prelevati dieci campioni cilindrici di calcestruzzo i quali sono stati sottoposti, previa rettifica, a prova di compressione monoassiale presso il Laboratorio Ufficiale di Prove sui Materiali e sulle Strutture dell Università Mediterranea di Reggio Calabria. DESCRIZIONE DEL LAVORO Lo studio riguarda la verifica di vulnerabilità sismica delle strutture dell edificio sede della Prefettura di Reggio Calabria. La classe d uso di una costruzione dipende, in presenza di azioni sismiche, dalle conseguenze di un interruzione di operatività o di un eventuale collasso. L edificio in esame appartiene alla Classe IV Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Preliminarmente viene svolta l analisi storico critica che consente di studiare il processo edilizio che ha interessato la costruzione in esame. In particolare, si pone l attenzione sulle normative vigenti durante la costruzione della struttura e su quelle vigenti all atto dell esecuzione di eventuali interventi di carattere strutturale effettuati durante la vita della costruzione. Viene curata anche l acquisizione di informazioni relative alle tecniche costruttive, i materiali e i dettagli costruttivi che hanno caratterizzato la realizzazione dell opera. Figura 8 Parete con differenti quote di fondazione Figura 9 Risulta evidente la complessità della struttura e la presenza di confinamenti con elementi in cls armato Nelle costruzioni esistenti è importante la conoscenza della struttura (geometria e dettagli costruttivi) e dei materiali che la costituiscono. Viene introdotto il fattore di confidenza, strettamente legato al livello di conoscenza conseguito nelle indagini conoscitive di cui sopra; attraverso il FC si vanno preliminarmente a ridurre i valori medi di resistenza dei materiali della struttura esistente, per ricavare i valori da adottare, nel progetto o nella verifica, e da ridurre ulteriormente, quando previsto, mediante i coefficienti parziali di sicurezza. Il livello di conoscenza conseguito può essere ragionevolmente identificato come LC2, pertanto, è stato assunto un fattore di confidenza FC pari a 1.2. Secondo quanto si evince dal C8A.1.A.4 è possibile adottare: 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. La Circolare n. 617 delle nuove norme tecniche sulle costruzioni (D.M. 14 gennaio 2008) recita quanto segue: Le strutture in muratura essendo caratterizzate da un comportamento non lineare risultano, in ogni caso, più significativamente rappresentate attraverso un analisi statica non lineare. Pertanto, tale metodo è applicabile anche per gli edifici in

5 muratura anche se il modo di vibrare fondamentale ha una massa partecipante inferiore al 75%. Inoltre al successivo punto della Circolare si ribadisce quanto segue L analisi statica non lineare viene utilizzata per sistemi dissipativi, come le strutture in muratura, in quanto è il metodo di calcolo più rappresentativo del loro comportamento ultimo e, quindi, della risposta sismica globale dell edificio. Tale metodo prevede, in ogni caso, solo una verifica globale in spostamento e non le verifiche dei singoli elementi. Pertanto il metodo di analisi utilizzato, detto appunto analisi statica non-lineare o pushover, non solo è il più attendibile ma rappresenta anche il metodo più caldamente consigliato, dalla circolare esplicativa della normativa, nella stima della risposta sismica degli edifici in muratura. Vale la pena evidenziare che numerosi ricercatori che operano nell ambito della modellazione degli edifici in muratura sostengono che i metodi di analisi lineare, siano assolutamente non idonei per la rappresentazione della risposta a collasso degli edifici aventi struttura muraria. Tuttavia, poiché l oggetto della verifica è un edificio esistente in accordo a quanto specificato nel paragrafo 8.3 delle NTC08, saranno condotte soltanto le verifiche nei confronti degli SLU. La Norma prescrive, inoltre, che queste ultime possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana(slv) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC). Nel seguito, saranno condotte solo le verifiche riguardanti lo stato limite di salvaguardia della vita umana (SLV). Le sollecitazioni degli elementi strutturali sono state calcolate mediante un analisi statica non lineare. Per ogni direzione dell azione sismica, l analisi statica non lineare (analisi pushover) consiste nell applicare alla struttura i carichi gravitazionali, considerati in combinazione sismica e quindi affetti dai coefficienti 2j, e un sistema di forze orizzontali, che crescono progressivamente in modo da spingere la struttura in campo non lineare fino a determinarne il collasso. Durante l analisi, i carichi orizzontali sono tutti incrementati mantenendo invariati i loro rapporti relativi, in modo da far crescere lo spostamento orizzontale di un punto di controllo, assunto coincidente con il centro di massa dell ultimo impalcato. L analisi fornisce il legame tra il taglio alla base e lo spostamento del punto di controllo che, riportato in un grafico, costituisce la curva di capacità della struttura. Il modello strutturale è stato sviluppato con il metodo degli elementi finiti. Per la sua formulazione è stato utilizzato il programma di calcolo 3DMACRO che è uno strumento assolutamente idoneo per la stima della capacità sismo-resistente di edifici in muratura confinata. PROGETTISTI prof. Adolfo Santini prof. Francesco Nucera Collaboratori per il rilievo geometricostrutturale: Arch. Patrizia L. Sergi Arch. Rosaria Borgia Arch. Manuela Santagati