Nuova copertura della sede municipale di Arcole File: 1305E_RelTecnicaOpereStrutturali_C-2.doc

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2 Relazione di calcolo Nuova copertura della sede municipale di Arcole File: 1305E_RelTecnicaOpereStrutturali_C-2.doc INDICE 1. PREMESSA DESCRIZIONE EDIFICIO ESISTENTE ANALISI DELLA VULNERABILITÀ ADEGUAMENTO SISMICO DELLA COPERTURA E DEL SOLAIO DI SOTTOCOPERTURA - INTERVENTI PREVISTI IN PROGETTO D APPALTO PARAMETRI GEOTECNICI...7 1

3 1. PREMESSA La presente relazione di calcolo verifica staticamente le opere previste nel progetto esecutivo dei lavori di manutenzione straordinaria della copertura e l adeguamento antisimico parziale (I^ stralcio) della sede municipale di Arcole, Verona. La sede municipale è automaticamente classificata come costruzione con funzione pubbliche strategiche importanti e quindi in classe IV^ (classe d uso Cu = 2.00 ) ed è monumento vincolato presso la competente Sovrintendenza. Della sede municipale allo stato esistente sono state effettuate analisi di vulnerabilità sismica di cui si dirà in seguito che hanno individuato gli interventi di progetto. In particolare, in questo primo (I^) stralcio dei lavori, si realizzano le opere previste nello studio di vulnerabilità, per il solo volume di sottocopertura, ovvero: - demolizioene rifacimento copertura in legno - demolizione e rifacimento del solaio di sottocopertura e cordolatura di piano - tirantatura della parete del prospetto principale e delle pareti perimetrali - interventi di rinforzo localizzato a piano secondo La progettazione delle strutture oggeto di progetto esecutivo è conforme alle Norme Tecniche sulle costruzioni D.M

4 2. DESCRIZIONE EDIFICIO ESISTENTE I dati seguenti sono desunti in parte dalla documentazione raccolta, fornita dalla Committenza, in parte dai sopralluoghi effettuati e dalla Relazione della Vulnerabilità sismica della sede municiplae effettuata da ATEC Engineering di Trieste in data Settembre 2013 (ing. Zarattini) e dalla Relazione di calcolo - Verifica sismica del municipio di Arcole, ai sensi del D.M N.T.C. dello Studio Ingegneria 360 dell ing. Marini, in data Novembre 2010 L edificio risale al 1938 ed è costituito da un blocco rettangolare formato da un piano interrato, da tre piani fuori terra, più sottotetto, di dimensioni massime di 20 metri circa per lato. Originariamente, la sede municipale occupava il piano rialzato ed il primo piano con accesso da Piazza Marconi, mentre al secondo piano era l appartamento del segretario al quale si accedeva dal corpo scale ubicato sul lato postico del fabbricato. La struttura portante dell edificio è costituita da muratura in pietra a spacco legata con malta, di buona tessitura e in buono stato di conservazione con spessori variabili da 60 cm circa al piano interrato, a cm nei piani fuori terra; all ultimo piano è stata rilevata muratura in mattoni pieni da 25 cm legati con malta. I maschi murari sono orditi secondo le due direzioni principali dell edificio dando forma a una struttura che originariamente si avvicinava molto a una struttura scatolare chiusa. A livello fondazionale si può ritenere che i maschi murari poggino direttamente sul terreno. Gli interventi edilizi succedutisi nel tempo hanno portato a qualche modifica dell ordito strutturale, in particolare apertura di varchi nei maschi murari, anche non allineati sui vari piani, realizzazione di alcune murature in altro materiale; le singole modifiche hanno avuto carattere di interventi locali; tuttavia l assieme delle modifiche nel complesso possono aver comportato una variazione del comportamento dell edificio ed in particolare un indebolimento della struttura del fabbricato che pertanto necessita della valutazione della sicurezza. I solai sono prevalentemente di tipo SAP con pignatte collaboranti di altezza complessiva da 20 cm circa compresa una cappa collaborante del quale non è nota l eventuale armatura. Precari invece appaiono i solai del sottotetto, difatti ad eccezione del solaio sopra la biblioteca che è di tipo Varese con travetti in calcestruzzo precompresso, nella zona sotto le falde si hanno pignatte appese alle travi in legno del tetto; praticamente si tratta di un controsoffitto che strutturalmente non dà alcun contributo alla rigidezza dell edficio, oltre a costituire un elemento di precarietà. La copertura è lignea con travi principali a correre secondo la direzione ortogonale alla linea di falda, cui si sovrappone un orditura secondaria di arcarecci a sostegno delle tavelle; nel sottetto la muratura prosegue fino a sostenere le travi in legno, fa eccezione un pilastrino in muratura di mattoni pieni, isolato, che sostiene una grossa trave in legno orientata nel senso della falda; complessivamente l ordito del tetto e soprattutto i sistemi di appoggio delle travi appaiono casuali e improvvisati. Sono presenti due corpi scale: il corpo scale nel corpo principale del fabbricato per la costruzione del quale fu realizzato un foro solaio davanti ai disimpegni di piano e il corpo scale nel blocco sporgente sul lato postico del fabbricato. Relativamente a quest ultimo si nota l assenza di solai di piano e quindi, se si eccettuano la scala stessa e i suoi pianerottoli, comunque non efficacemente ammorsati nella muratura, questo corpo edilizio si 3

5 presenta in una prima disamina di tipo qualitativo come un elemento vunerabile rispetto al resto del fabbricato, cui non è apparentemente efficacemente collegato e, in assenza di diaframmi rigidi e di cordoli di piano, vulnerabile anche rispetto a potenziali azioni orizzontali fuori del piano che ne possono causare il crollo anche parziale (meccanismi locali di ribaltamento). Altri elementi che destano interesse in merito a vulnerabilità locali sono i maschi murari della facciata principale al secondo e terzo piano, di spessore inferiore rispetto alle altre murature e perdipiù indeboliti dai fori finestra. L analisi a vista permette dunque di affermare che, nel complesso lo stato di conservazione del fabbricato, sia delle murature che delle malte, è apparso buono, senza fessurazioni o degradi evidenti; fanno eccezione alcune piccole fessurazioni riguardanti i due muri a lato dell atrio al piano terzo che si sarebbero manifestate a seguito del sisma del maggio 2012 dell Emilia. I fori finestra sono allineati sulle verticali e sufficientemente lontani dagli angoli, per cui è possibile individuare dei maschi murari senza soluzioni di continuità dalle fondazioni al tetto. Mentre perplessità permangono sulle situazioni locali anzidette del corpo postico e della successione di interventi che hanno riguardato le murature interne, sulla debolezza del sistema tetto che ha anche caratteristiche spingenti sulla muratura. Va opportunamente segnalato alcune gravi debolezze insite nel fabbricato quali ad esempio l assenza di cordoli di piano sottocopertura, il quantitativo di armatura nelle cappe dei solai, le architravi di tutte le aperture. L edificio è stato recentemente dichiarato di interesse culturale con Decreto del 14 ottobre 2011 da parte della Soprintendenza per i beni architettonici e paesaggistici per le province di Verona, Rovigo e Vicenza. 3. ANALISI DELLA VULNERABILITÀ Alla luce dell analisi effettuata nella Valutazione sismica dell intero edificio, si estrapolano le seguenti indicazioni per la messa in sicurezza antisismica del fabbricato: - Maschi murari del corpo centrale della facciata principale, di minore spessore, denunciano ampi spostamenti = > previsti tiranti al piano di intervento in copertura - Murature perimetrali dell ultimo piano del fabbricato (sottotetto) che denunciano ampi spostamenti anche per effetto del peso della copertura ; Murature interne dell ultimo piano e pilastro isolato in muratura a sostegno del tetto = > previsto rifacimento copertura e muri di sottotetto con nuovi cordoli c.a. di sommità di collegamento - deve essere comunque prevista la realizzazione dei cordoli di piano assicurando la trasmissione degli sforzi tra muri e solai = > prevista la realizzazione di nuovi cordoli di solaio o collegamento ai cordoli in c.a. esistenti di gronda - il solaio appeso del sottotetto va eliminato e sostituito con un nuovo solaio rigido realizzabile con una soletta in calcestruzzo armato o con una lamiera grecata e getto integrativo => prevista la realizzazione di nuovo solaio misto in acciaio cls - la copertura che complessivamente non supera la verifica, va sostanzialmente rifatta con nuove orditure e una adeguata ed efficace cordolatura di piano => intervento previsto nel presente P.E. 4

6 In sede di cantiere, con l inizio dei lavori, il Direttore Lavori dovrà avere cura di verificare i suddetti assunti, caratteristici e alla base del presente calcolo statico, e nel caso non fossero confermati, interpellare il Progettista. 4. ADEGUAMENTO SISMICO DELLA COPERTURA E DEL SOLAIO DI SOTTOCOPERTURA 4.1. INTERVENTI PREVISTI IN PROGETTO D APPALTO Gli interventi di adeguamento sismico parziale sono relativi alle sole opere previste nel presente progetto esecutivo ovvero il il solaio di copertura e il solaio di sottocopertura, oltre a vari rinforzi locali, di seguito descritti e identificati. Gli interventi di natura strutturale previsti nel progetto esecutivo come anticipato nel paragrafo precedente - sono riconducibili ai principi informatori, indicati nella relazione di verifica della vulnerabilità sismica della ATEC Ingegneria, vedi capitolo Analisi della vulnerabilità, limitatamente alla porzione di edificio oggetto di intervento, ovvero il volume compreso tra la copertura e il solaio di sottocopertura (e limitati altri interventi a piano secondo esposti nel seguito): A. Demolizione della copertura esistente con realizzazione di un solaio di copertura, adeguatamente collegato alle murature perimetrali e interne, e che fornisca altresì controvento alle murature di sottocopertura B. Ripristino, rinforzo e interconnessione delle murature di sottocopertura con demolizione di pilastri isolati in muratura C. Demolizione del solaio di sottocopertura con realizzazione di un solaio di sottocopertura, adeguatamente collegato alle murature perimetrali e interne, leggero e resistente, atto a trasferire le forze sismiche ai vari maschi murari sottostanti, come piano rigido e indeformabile D. Puntuali rinforzi di elementi fragili a piano secondo, ritenuti essenziali in questa fase, in particolare con riferimento alle murature di controvento in destra e in sinistra presso lo sbarco della scala interna (placcaggio), la sostituzione di tramezzi dei bagni attuali con una muratura portante in laterizio, e la realizzazione di una trave di rinforzo in acciaio impostata su tali murature rinforzate. Infine, al fine di conseguire già in questo primo stralcio dei lavori, le indicazioni della suddetta relazione di verifica di vulnerabilità sismica che prevede per i piani terra, primo e secondo il rinforzo di tutti i maschi murari con tecnica di placcaggio / fibratura con fibre FRP, in quanto sono attesi ampi spostamenti presso lo stato limite ultimo in fase sismica, sulla facciata principale e sul vano scale posteriore, si realizzeranno delle tirantature incrociate presso gli orizzontamenti del solo solaio tra piano secondo e volume sottocopertura. Per la realizzazione dei tiranti tra il solaio tra piano secondo e volume sottocopertura (interv. E.), si sfruttano le putrelle di piano; per la realizzazione dei tiranti tra piano primo e piano secondo e tra piano terra e piano primo, si utilizzano delle lunghe barre passanti da facciata a facciata contrapposte, con barre DN 20 mm e capichiave DN 200 mm di estremità. 5

7 INTERVENTO A. NUOVA COPERTURA La realizzazione della nuova copertura sarà realizzata con travetti in legno lamellare incollato in classe di resistenza GL24H, con tetto a semplice padiglione, imposto sulle murature d ambito e sul muro di spina centrale. I quattro diagonali saranno realizzati con putrelle HEA 140 rompitrattate da pilastrino quadro 100x100x5. Le putrelle saranno normalmente staffate con piastre in acciaio al cordolo in c.a. della gronda / cordolo in c.a. esistente. I travetti saranno di dimensioni 120x160 mm passo 500 mm su una luce massima di circa 5.70 metri orizzontali. Assito in abete sp. 25 mm, guaina di impermeabilizzazione, morali cm 4/5 e manto di copertura in coppi. INTERVENTO B. RINFORZO MURI SOTTOCOPERTURA In sottocopertura sono previsti dei rinforzi delle murature non coerenti o non interconnesse. Sono previsti i seguenti interventi: - Demolizione parziale testata muro di spina centrale e rifacimento cordolo c.a. di appoggio travetti legno - Demolizione parziale testata muri d ambito perimetrali e rifacimento cordolo c.a. di appoggio travetti in legno - Realizzazione delle interconnessioni tra i muri di controvento e il muro di spina con nuovi tratti di muro a scuci-cuci - Realizzazione di nuovi muri di controvento, con aperture passi d uomo - dotate di architravi in c.a. - Realizzazione di cordolo in c.a. in testata ai muri di controvento interni trasversali; collegamento del cordolo stesso al cordolo del muro di spina e dei muri d ambito perimetrali; collegamento della copertura in legno - assito di copertura - al cordolo c.a. di sommità dei muri di controvento trasversali, con viti per c.a.. INTERVENTO C. SOLAIO DI SOTTOCOPERTURA Viene realizzato - previa demolizione dell esistente solaio in varese o travi in legno un nuovo solaio di sottocopertura. Il solaio in acciaio calcestruzzo collaboranti, è realizzato con putrelle IPE 120 ad interasse 150 cm, su soprastante grecata tipo Brollo Marcegaglia EGB 210 D da 55 mm e ulteriore soletta in c.a. da 6 cm, armata con rete dn 8 / 20 x 20. Le travi in acciaio sono rese collaboranti alla soletta in c.a. con connettori tipo Tecnaria CTF, chiodati con sparachiodi alla putrella. Le putrelle saranno rese solidali alla muratura, senza realizzazione di fori di indebolimento entro muro, peraltro difficilmente realizzabili sulla gronda perimetrale in c.a., per mezzo di un profilato L 150 x 100 x 10 connesso alla muratura con tirafondo e bullone M16 x 500 passo 1000 mm, inghisato con resina epossidica Hilti HIT RE 150 o equivalente. La stessa soletta in c.a. di spessore complessivo mm = 11.5 cm sarà resa solidale alla muratura con tirafondo in armatura per c.a. DN 12 x 1000 passo 1000 mm, inghisato con resina epossidica Hilti. Pertanto la realizzazione degli ancoraggi del solaio alla muratura con passo (1000/2) = 500 mm, collegato a cordolo / gronda c.a. esistenti o a nuovo cordolo c.a. realizza la ripartizione efficace del carico tra muri e solaio per mezzo dei suddetti cordoli di piano del sottotetto. 6

8 A livello del solaio di sottocopertura, saranno realizzati dei tiranti, sfruttando la continuità delle putrelle e saldando il terminale + capochiave del tirante alla putrella stessa. In corrispondenza del ritto rompitratta con quadro 100 x 100 x 5 delle putrelle diagonali della copertura a padiglione, è previsto una doppia putrella IPE 120 di sostegno del ritto stesso. INTERVENTO D. RINFORZI LOCALI A PIANO SECONDO A piano secondo sono previsti i seguenti rinforzi locali: - esecuzione di soprastante trave in doppia IPE 300, appoggiata a maschi murari sottostanti rinforzati con tecnica di placcaggio (muri laterali di sbarco del vano scala: vedi punto seguente), avendo questi ultimi importanti funzioni di controvento, anche in funzione del contrasto da offrire ai tiranti agenti sui maschi murari della facciata principale - rinforzo del muri del vano di sbarco scala con placcaggio con betoncino in c.a. sp. 5 cm e rete dn 6 / 20 x 20 e cuciture trasversali, su entrambe le superfici NB. Non sono previsti altri interventi a piano secondo, piano primo e piano terra in questa fase, primo stralcio lavori, demandando l adeguamento sismico completo del fabbricato, posto in classe d uso IV^, ai successivi finanziamenti. In questa fase si può anticipare che saranno necessari interventi puntuali di rinforzo e rifacimento di porzioni murarie, rimosse nel corso degli anni e una analisi dinamica non lineare con pushover, che tenga conto dell effettiva resistenza ultima offerta dai materiali. INTERVENTO E. TIRANTATURA SOLAIO SOTTOCOPERTURA Come già esposto nel paragrafo solaio di sottocopertura: sono presenti = 7 tiranti, con 7 x 2 = 14 capichiave, sulle 4 facciate principali, a livello del solaio di sotto-copertura. Tiranti con capochiave dn 200 sp. 100 con boccola filettata M16, zincati e verniciati nel colore indicato dalla Sovrintentenza. La relazione di calcolo attuale si limita pertanto alla verifica statica e sismica degli interventi previsti nel presente progetto e non costituisce aggiornamento della analisi di vulnerabilità sismica dell intero edificio in quanto tutti gli interventi previsti nel progetto sono interventi locali che non modificano il valore dell indicatore di rischio sismico dell edificio, che rimane fissato al valore attuale, come indicato dalla relazione di vulnerabilità sismica, inferiore all unità. 5. PARAMETRI GEOTECNICI L intervento prevede complessivamente una riduzione dei carichi della struttura esistente di copertura riducendo di conseguenza il peso sulle fondazioni e sul terreno. 7

9 Le informazioni riguardanti gli aspetti geologici e geotecnici sono stati desunti dalla relazione geologico geotecnica del 27/05/2011 del progetto preliminare per la manutenzione straordinaria della copertura e adeguamento sismico parziale della sede municipale; e successiva integrazione geologica geotecnica con indagine sismica a firma del geologo dott. Lino Munari. In breve, l edificio poggia su un deposito alluvionale importante, la categoria di sottosuolo è C, ciò che comporta un amplificazione stratigrafica degli effetti del sisma, la categoria topografica è T1 (terreno pianeggiante), ciò che invece non comporta amplificazione topografica del sisma. 8