Progettazione preliminare previa verifica statica della Scuola Elementare Materna M. Morleo - Avetrana PREMESSA METODOLOGIA DI STUDIO...

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2 INDICE PREMESSA METODOLOGIA DI STUDIO Introduzione Analisi metodologica OPERAZIONI COMPLETATE Indagine storica Rilievo geometrico Esame visivo dello stato dei luoghi INDAGINI SULLE STRUTTURE E SUI MATERIALI Richiami Normativi Piano di indagine CONCLUSIONI Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 1

3 Premessa Ai sottoscritti tecnici ing. Francesco PORCO ed ing. Cristian DI DONFRANCESCO è stato conferito incarico per la Progettazione preliminare previa verifica statica degli elementi anche non strutturali dell edificio scolastico per la messa in sicurezza e la prevenzione e riduzione del rischio sismico: Scuola elementare materna M. Morleo via largo Regina Pacis (Disciplinare di incarico del 17/10/2013). L incarico in oggetto prevede, nello specifico, le seguenti operazioni: 1. Redazione della relazione metodologica; 2. Attuazione delle verifiche tecniche di sicurezza sismica e redazione del documento di valutazione dei livelli di rischio; 3. Fase I Rilievo geometrico strutturale; 4. Fase II Definizione delle indagini specialistiche e verifiche numeriche, assistenza a prelievi e prove in situ; 5. Fase III Sintesi dei risultati; 6. Progettazione Preliminare; 7. Tutte le incombenze tecnico-amministrative conseguenti finalizzate all acquisizione dei pareri, permessi e quant altro necessario per la successiva attuazione dell intervento. La presente relazione illustra la metodologia di lavoro adottata, e descrive le operazioni già avviate e concluse alla data odierna e relative alla Fase di Studio I. In particolare risultano completate le attività descritte e specificate ai punti 1, 2, 3, e definite le indagini di cui al punto 4, che devono essere affidate a laboratorio autorizzato dalla stazione appaltante. Inoltre alla presente risultano pertanto allegati i seguenti elaborati: IN Inquadramento IN01 Aerofotogrammetria e Planimetria Generale RA Rilievo Architettonico RA01 Pianta Piano Rialzato RA02 Pianta Piano Primo RA03 Pianta Coperture Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 2

4 RA04 Prospetti e Sezioni DF Documentazione Fotografica Dissesto e Degrado DF01 Pianta Piano Rialzato DF02 Pianta Piano Primo DF03 Pianta Copertura DF04 Blocco Palestra PI Piano di Indagine PI01 Scuola: Indagini sulle Fondazione PI02 Scuola: Indagini sulle Murature del I Livello PI03 Scuola: Indagini sulle Murature del II Livello PI04 Scuola: Indagini sui Solai del I Livello PI05 Scuola: Indagini sui Solai del II Livello PI06 Palestra: Indagini sulle Fondazione PI07 Palestra: Indagini sui Pilastri del I Livello PI08 Palestra: Indagini sulle Travi del I Livello PI09 Palestra: Indagini sui Solai del I Livello Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 3

5 1. Metodologia di Studio 1.1 Introduzione Lo spirito della strategia operativa adottata è coerente alle indicazioni degli studi promossi inizialmente in ambito FIB-CEB, ed adottati in seguito dalle NTC 2008 e dalla relativa Circolare esplicativa, in tema di accertamento e diagnosi dello stato di conservazione degli edifici esistenti, come esposto nel Diagramma a blocchi di Figura 1, nel quale è esposto il modello citato nella sua formulazione più generale. Tali studi sottolineano la necessità di attenersi ad una procedura sistematica e sequenziale, usualmente definita protocollo procedurale di indagine, articolata secondo livelli graduali di approfondimento. I successivi livelli di indagine prevedono una fase preliminare dedicata alla raccolta delle informazioni e documenti disponibili, in cui viene definito il quadro di riferimento dell indagine e, in base ad esso, progettata l articolazione logico-temporale dei passi successivi da compiere. 1.2 Analisi metodologica. In generale le cause di dissesto e degrado delle opere in calcestruzzo armato non sempre sono evidenziabili attraverso semplici ispezioni visive, ma è necessario effettuare una campagna di indagini più o meno sofisticate che permettono di effettuare una diagnosi accurata dei fenomeni rilevati. Infatti spesso il degrado dei materiali ed il dissesto della struttura non sono ascrivibili ad un unica causa ma dipendono da più fattori, alcuni dei quali giocano un ruolo importante nella fase di innesco del degrado, altri contribuiscono al loro aggravamento. Generalmente le operazioni attraverso le quali occorre procedere per arrivare all emissione di una diagnosi del degrado e del dissesto che ha coinvolto l opera in calcestruzzo e alla valutazione dello stato di consistenza del corpo di fabbrica sono: 1. Indagine storica ed acquisizione elaborati di progetto. 2. Rilievo geometrico. 3. Esame visivo dello stato di dissesto. 4. Predisposizione di un piano di indagine sulle strutture e sui materiali da effettuare in situ (prove non distruttive) ed in laboratorio (prove distruttive). 5. Esecuzione delle indagini ed esame critico delle risultanze sperimentali con emissione della Diagnosi. 6. Valutazione delle attuali condizioni di sicurezza dell immobile. 7. Definizione delle tecniche e delle modalità di intervento. Di seguito è riportata una descrizione sintetica delle singole fasi. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 4

6 Raccolta Informazioni Visita Preliminare Intervento urgente Ispezione di Pianificazione Proposte Ispezione di routine Prove approfondite Ispezione visiva Prove sui calcestruzzi Prove di base Prove sulle armature Vi sono già prove approfondite NO SI Prove sui calcestruzzi precompressi Prove sulla risposta delle strutture Analisi SI Limiti di impiego NO Sono necessarie maggiori informazioni Determinazione dello stato dei calcestruzzi Capacità di carico Adeguatezza Scelta Interventi Riparazione Riabilitazione Retrofitting Rinforzo SI E' una relazione preliminare Sostituzione NO E' stato fatto un processo di analisi NO Analisi degli interventi SI La struttura richiede interventi SI Gli interventi proposti richiedono maggiori informazioni SI NO NO Relazione Figura 1: Strategia di Assessment FIB-CEB Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 5

7 1. Indagine storica ed acquisizione elaborati di progetto. La raccolta di tutti i dati sulla storia della costruzione unitamente agli elementi raccolti attraverso il sopralluogo e l esame visivo, può essere molto utile alla individuazione delle possibili cause di degrado, i cui riscontri potranno essere trovati attraverso poche ma ben mirate prove in situ e di laboratorio. I dati storici includono quelli relativi al periodo di costruzione, ai materiali impiegati, alle condizioni di esercizio e alla situazione ambientale (dati climatici) e ad eventuali eventi che hanno provocato significativi dissesti sull immobile (frane, sisma o altro). Particolare importanza riveste l individuazione delle normative vigenti nel periodo di redazione del progetto, in maniera da avere informazioni circa i carichi, le resistenze dei materiali, le modalità di calcolo. 2. Rilievo geometrico. Sulla base degli elaborati del progetto originario, il secondo passo della fase di studio è quello di effettuare un rilievo metrico al fine di riportare tutte le eventuali modifiche subite dalla fabbrica strutturale nel corso degli anni. Tale rilievo deve essere dettagliato e riportato in appositi elaborati, che costituiranno poi la base sia per l indagine visiva del degrado e del dissesto, sia per la programmazione delle indagini. 3. Esame visivo dello stato di dissesto. L esame visivo può fornire utili indicazioni circa la raccolta di alcuni elementi indispensabili alla preliminare individuazione del fenomeno almeno per come esso si manifesta apparentemente. Un accurata documentazione fotografica dei difetti, localizzati in relazione al rilievo dell opera, può essere molto utile per la preparazione di un dossier finalizzato all emissione della diagnosi. È opportuno raccogliere e documentare sistematicamente la presenza di fessurazioni, eventuali ferri d armatura scoperti, macchie di ruggine, delaminazioni superficiali del calcestruzzo ed eventuali distacchi dello stesso. Alla fine di tale indagine è possibile fare le prime ipotesi circa le cause del dissesto e del degrado. 4. Predisposizione del piano di indagine sui materiali e sulla struttura. Il piano delle indagini da effettuare sulla struttura dipende ovviamente dalle patologie riscontrate nella fase di analisi visiva. Generalmente si eseguono prove in situ sui materiali, e valle di queste si individuano campioni da prelevare e sottoporre ad indagini di tipo distruttivo da eseguire in laboratorio. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 6

8 Le prove in situ sono quelle, a carattere non distruttivo, effettuate sulle strutture per una delle seguenti ragioni: rilevare la presenza di difetti interni non visibili esternamente (fessure, fratture); raccogliere informazioni preliminari di carattere comparativo circa la omogeneità del materiale, così da individuare in modo preciso le zone della struttura da sottoporre ad eventuali prelievi per le successive prove di laboratorio; verificare il posizionamento dei ferri d armatura ed il relativo spessore di copriferro (per strutture in c.a.); verificare l eventuale stato di innesco della corrosione sulle barre di armatura (per strutture in c.a.); valutare le tensioni in opera sui maschi murari (per strutture in muratura); valutare le tensioni ultime nei maschi murari (per strutture in muratura) La valutazione delle risultanze sperimentali delle prove in situ permette di meglio finalizzare il prelievo di campioni da sottoporre a prove di tipo distruttivo. In particolare attraverso le indagini da eseguire in laboratorio è possibile stabilire: la profondità di carbonatazione del calcestruzzo; eventuale presenza di cloruri ed il loro profilo; resistenza caratteristica delle classi omogenee di calcestruzzo; determinazione carico di snervamento e di rottura per l acciaio. 5. Esecuzione delle indagini ed esame critico delle risultanze sperimentali con emissione della diagnosi. L esecuzione delle indagini e l esame critico dei risultati ottenuti, permettono di validare le ipotesi formulate nella fase di indagine visiva ed eventualmente di individuare altre cause o concause del degrado che la prima fase di indagine non poteva accertare. Preme sottolineare che l esecuzione di indagini sulla struttura è l unico modo che il tecnico ha a disposizione per valutare le resistenze attuali dei materiali in opera. 6. Valutazione delle reali condizioni di sicurezza. La valutazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali, ottenuta attraverso le indagini sperimentali, permette di effettuare un calcolo delle sollecitazioni sulla struttura e di valutare coefficienti di sicurezza residui. L effettuazione del calcolo strutturale permette, inoltre di verificare la rispondenza dell edificio alla normativa vigente, che potrebbe essere differente rispetto a quella in vigore all epoca di costruzione. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 7

9 7. Definizione delle tecniche e delle modalità di intervento. La valutazione delle sollecitazioni nelle membrature portanti, alla luce delle resistenze residue dei materiali, permette di individuare le zone deboli dell organismo strutturale e quindi di definire le tecniche e le modalità degli interventi necessari a colmare le deficienze strutturali. Ovviamente in questa fase, prima di redigere un progetto esecutivo di consolidamento, si può effettuare una valutazione economica di massima e quindi decidere circa l opportunità di intervenire piuttosto che declassare o addirittura demolire il fabbricato. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 8

10 2. Operazioni completate 2.1 Indagine storica. Sono state effettuate delle indagini storiche al fine di verificare l eventuale presenza di documentazione tecnica presso gli enti preposti. In particolare in data 25/11/2013, è stata effettuata la ricerca archivistica c/o la Struttura Tecnica Provinciale di Taranto (ex Genio Civile), con verifica dei dati contenuti nei registri dal 1972 al 1985, in data 29/11/2013 è stata effettuata la ricerca archivistica c/o l'archivio di Stato di Taranto, con verifica della documentazione progettuale contenuta in varie buste. Le ricerche non hanno permesso di recuperare alcuna documentazione ufficiale, né della scuola né della palestra (i due corpi di fabbrica principali), nonostante quest ultima risulti di più recente realizzazione (presumibilmente degli anni 70) ed a struttura in cemento armato. L unico documento disponibile, peraltro fornito direttamente dalla stazione appaltante è il certificato di collaudo a firma dell Ing. Guido Casto, datato 11 settembre Tale collaudo è stato effettuato solo attraverso una ispezione visiva, senza l esecuzione di prove sulle strutture o sui materiali. Sempre dall ufficio tecnico è stata fornita copia della documentazione del Lavori di ristrutturazione e manutenzione straordinaria, eliminazione barriere architettoniche, adeguamento alle norme di prevenzione incendio ed adeguamento igienico sanitario della Scuola Elementare M. Morleo. Tale progetto a firma dell ufficio tecnico comunale, redatto nel 2004 e i cui lavori sono stati completati nel 2006, e collaudati nel 2010, ha previsto come opere più importanti la realizzazione dell edificio che ospita le centrali tecnologiche e la realizzazione del vano ascensore all interno della scuola per l abbattimento delle barriere architettoniche. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 9

11 2.2 Rilievo geometrico Contestualmente all indagine storica sono stati eseguiti dei rilievi geometrico/strutturali al fine di definire le geometrie dei diversi corpi di fabbrica. In particolare, dal punto di vista strettamente strutturale, la scuola risulta costituito da due corpi di fabbrica principali indipendenti realizzati in tempi diversi: - la scuola vera e propria, che ha struttura in muratura; - la palestra, costruita in epoca più recente ed a struttura in calcestruzzo armato. Oltre a tali due corpi è presente, come già anticipato, anche un piccolo edificio che ospita le centrali tecnologiche e che essendo di recente realizzazione è stato escluso dalle valutazioni oggetto della presente. Si evidenzia che avendo al momento eseguito solo ispezioni visive, se per la scuola la geometria strutturale è definita a meno di alcuni particolari quali la tipologie dei solai, la tipologia delle murature ed il grado di ammorsamento delle stesse, per la palestra si è riusciti solo a rilevare la maglia pilastri di massima e la corretta definizione delle geometrie di tutti gli elementi strutturali potrà avvenire solo a valle delle indagini previste. Per ulteriori dettagli si rinvia agli elaborati grafici (architettonici e strutturali) allegati alla presente. Figura 2: Individuazione dei corpi di fabbrica strutturali Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 10

12 Foto 1: Vista d insieme dell edificio scolastico Foto 2: Vista d insieme dell edificio scolastico Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 11

13 2.3 Esame visivo dello stato dei luoghi A seguito dei diversi sopralluoghi effettuati è stato possibile verificare quali sono le situazioni di degrado e i fenomeni di dissesto degni di nota. In particolare per l edificio scolastico gli unici fenomeni degni di nota sono il forte ammaloramento dell intonaco esterno che lascia praticamente a vista la tessitura muraria e pertanto non ha più alcuna funzione protettiva per la muratura e il degrado localizzato legati a situazioni particolari di umidità anche ascrivibili alla scarsa efficienza dei serramenti e dell isolamento delle murature perimetrali. Discorso a parte merita la palestra che risulta fortemente ammalorata a causa di infiltrazioni anche della copertura, che sono ad uno stadio tale da aver costretto la direzione scolastica ad inibirne l uso e ad elaborare un progetto di manutenzione straordinaria per il ripristino delle condizioni minime necessarie per l utilizzo in sicurezza. Per ulteriori dettagli si rinvia agli elaborati della documentazione fotografica allegata alla presente. Foto 3: Particolare del degrado delle finiture esterne Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 12

14 Foto 4: Degrado di alcuni ambienti all interno della scuola Foto 5: Degrado di alcuni ambienti all interno della scuola Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 13

15 Foto 6: Situazione di degrado all interno della palestra Foto 7: Particolare del degrado all interno della palestra Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 14

16 Foto 8: Scala di sicurezza in acciaio Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 15

17 3. Indagini sulle strutture e sui materiali 3.1 Richiami Normativi Secondo le NTC 2008, la valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti devono tenere conto dei seguenti aspetti: - la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione; - possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione; - la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti; - le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria. Nella definizione dei modelli strutturali, si dovrà, inoltre, tenere conto che: - la geometria e i dettagli costruttivi sono definiti e la loro conoscenza dipende solo dalla documentazione disponibile e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive; - la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali non risente delle incertezze legate alla produzione e posa in opera ma solo della omogeneità dei materiali stessi all interno della costruzione, del livello di approfondimento delle indagini conoscitive e dell affidabilità delle stesse; - i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza dipende dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive. Si dovrà prevedere l impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall affidabilità dell informazione disponibile e l uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati fattori di confidenza, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali. Tali fattori di confidenza 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 ulteriormente ridurre, quando previsto, mediante i coefficienti parziali di sicurezza. La relazione tra livelli di conoscenza, metodi di analisi e fattori confidenza è riportata nelle tabelle Tab. C8A.1.1 e Tab. C8A.1.2 rispettivamente per strutture in muratura e strutture in c.a. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 16

18 Tabella 1: Tab. C8A.1.1.(da NTC 2008) Tabella 2: Tab. C8A.1.2.(da NTC 2008) Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 17

19 Il raggiungimento di un determinato livello di conoscenza, e quindi l adozione del fattore di confidenza relativo, dipende pertanto dalla definizione delle carpenterie, dalla conoscenza dei dettagli costruttivi, e dalle indagini sui materiali. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 18

20 3.2 Piano di indagine Considerata la completa assenza di elaborati strutturali e di certificati originali di prova sui materiali e stante la non recente ultimazione delle opere strutturali, il piano di indagine è stato messo a punto con l intento sia di permettere l esatta rilevazione delle membrature portanti sia di ottenere valori di resistenza meccanica dei materiali in opera e con l intento di raggiungere per le due fabbriche strutturali, scuola e palestra, un livello di conoscenza accurato, LC3. In particolare per l edificio scolastico sono stati previsti complessivamente 4 prove a martinetto piatto, con esecuzione in ogni punto di prova sia con martinetto singolo che doppio. Oltre a tali prove di caratterizzazione meccanica sono anche previsti saggi esplorativi in fondazione, per il rilievo della stessa, ed elevazione per il rilievo delle tipologie, delle tessiture murarie e degli ammorsamenti tra le pareti. Saggi esplorativi sono previsti anche sui solai per verificarne la tipologia e lo stato di conservazione. Per la palestra sono state previste prove distruttive in numero di 9 carte e 6 estrazioni di barre d armatura, prove non distruttive scleroemtriche ed ultrasonore, prove magnetometriche per il rilievo delle armature e saggi visivi. Non sono state previste indagini sulle scale metalliche e sul locale che ospita la centrale termica. Per tutti i dettagli si rinvia agli elaborati grafici allegati alla presente. Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 19

21 4. Conclusioni Le attività condotte sul fabbricato in epigrafe, in questa prima fase di studio, hanno consentito agli scriventi di predisporre un dettagliato piano di indagini che è necessario effettuare per poter avere una adeguata conoscenza dei livelli di sicurezza dell immobile sia per azioni antropiche (controllate dall uomo) che per azioni sismiche. L indagine storica condotta sulla fabbrica strutturale non ha permesso di recuperare alcuna documentazione progettuale ne per l edificio scolastico vero e proprio (a struttura in muratura portante), ne per la palestra (a struttura in c.a. e di più recente realizzazione). I rilievi geometrici hanno permesso mettere a punto la geometria dei due corpi di fabbrica, anche se solo a valle delle indagini potranno essere rilevate le geometrie e le tipologie degli elementi non a vista (tipologie solai, travi in spessore di solaio, armature, etc.). Sulla base di quanto previsto dall incarico ricevuto, al fine di poter proseguire con le attività programmate, è necessario che la Committenza proceda all affidamento dell incarico per l esecuzione delle indagini sulle strutture e sui materiali sulla base del piano di indagine redatto ed allegato alla presente. E inoltre importante che venga affidato l incarico per la redazione della relazione geologica e di pericolosità sismica, per avere contezza delle portanze dei suoli e delle azioni sismiche. I Tecnici Incaricati Fase di Studio I - Relazione Metodologica RM01 20