VERIFICA SISMICA DELLA SCUOLA ELEMENTARE D ANNUNZIO

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1 COMUNE di SALSOMAGGIORE TERME Provincia di Parma VERIFICA SISMICA DELLA SCUOLA ELEMENTARE D ANNUNZIO RELAZIONE DI SINTESI PARTE III - CONCLUSIONI Committente: Amministrazione Comunale di Salsomaggiore Terme Piazza Libertà, Salsomaggiore Terme (PR) 00 01/03/10 Ing. Emanuel Perani e Ing Massimo Pilati Prof. Ing. Paolo Riva rev. data Redatto Verificato

2 La costruzione originaria risale ai primi anni del secolo scorso, più precisamente agli anni , e presenta una pianta a C - inscritta in un rettangolo di ingombro 57x24m - con sviluppo trasversale medio di circa 12m. Nel 1937 si realizzò, in ampliamento all originaria edificazione - in prolungamento dell ala di est-, l edificio scolastico denominato allora E.Toti. Lo sviluppo altimetrico delle due strutture è il medesimo; disposte su tre livelli, di cui l ultimo è un sottotetto, hanno altezze di interpiano pari a 4,85m (sia a piano terra, sia a piano primo), mentre il sottotetto a falde inclinate ha un altezza media di 2,50m. Entrambi i corpi di fabbrica hanno struttura portante in muratura di mattoni pieni e malta di calce idraulica, mentre gli orizzontamenti originari erano in cemento armato. Molti di questi oggi risultano sostituiti da solai il latero-cemento o rinforzati da putrelle in acciaio a seguito di un intervento di ristrutturazione realizzato nei primi anni settanta. La copertura è realizzata in legno massello con capriate e terzere a reggere un orditura secondaria ortogonale alla linea di gronda. Per quanto concerne le vulnerabilità specifiche, connesse con le vicende evolutive della fabbrica: si valuteranno: Engi.co srl via Boccaccio, Milano Tel Fax engi.co@engi.co.it 2

3 i meccanismi di collasso locale determinati dai cinematismi possibili. A tale scopo sono stati indagati gli ammorsamenti tra le murature ortogonali, facendo riferimento anche alla documentazione d archivio recuperata e, a tal proposito, esaustiva; le manomissioni che nel tempo si sono succedute, legati ad interventi manutentivi minori che hanno comportato la chiusura di vani preesistenti con tamponamenti non solidali alle attigue murature. Quale strumento metodologico per la definizione dei livelli di conoscenza e dei fattori di confidenza sono state adottate le indicazioni contenute nelle Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio Si sottolinea in ogni caso il ricorso alla Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimoni culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni per quanto concerne l aspetto connesso con il terreno ed il sistema di fondazioni. Per tale ambito si è applicato il principio per il quale non è necessaria un indagine diretta del sistema fondale e del terreno non essendo presenti fenomeni di dissesto. Contestualmente le caratteristiche stratigrafiche del terreno sono state reperite dalle carte geologiche disponibili e dai dati desunti da una relazione geologica svolta per un sito in prossimità dell edificio in esame e a disposizione dell amministrazione. La campagna diagnostica è stata valutata sulla base delle caratteristiche costruttive dell edificio, della tipologia strutturale e delle vicende costruttive: si ritiene che l appropriato livello di conoscenza da adottare alla base delle verifiche, in relazione alle indagini svolte, sia il livello di conoscenza adeguato LC2. Pertanto le verifiche sono state svolte assumendo il fattore di confidenza Fc = Per quanto concerne l accelerazione sismica, essa è stata valutata fissando preliminarmente i parametri che concorrono alla sua determinazione, ossia le coordinate geografiche el sito, la vita nominale (Vn) e la classe d uso del manufatto. Tali parametri vengono qui riportati congiuntamente ai valori dell accelerazione sismica di picco al suolo. Coordinate geografiche del sito: longitudine: 9,9806 latitudine: 44,8157 Vita nominale: La vita nominale della struttura in oggetto è stata considerata Vn = 50 anni, corrispondente a Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale Engi.co srl via Boccaccio, Milano Tel Fax engi.co@engi.co.it 3

4 Classe d uso e coefficiente Cu la classe d uso III è riferita a: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. [Il coefficiente Cu corrispondente alla classe di appartenenza dell edificio è pari a 1,50] Peak ground accelaration (PGA) I valori dell accelerazione (di ancoraggio degli spettri) risultano pertanto pari a: Per classe d uso III: per lo stato limite di esercizio di danno (SLD): 0,073 g per lo stato limite ultimo di salvaguardia della vita (SLV): 0,174 g Per l analisi sismica globale, il modello di riferimento utilizzato è quello a telaio equivalente tridimensionale, in cui le pareti sono rappresentate da macroelementi, rappresentativi di maschi murari e fasce di piano. Gli orizzontamenti sono invece modellati con elementi in grado di valutare il comportamento meccanico in fase sismica. A prescindere da questi aspetti fisico-matemateci del modello ciò che qui è importante sottolineare è che in primo luogo sono si è analizzato i manufatto e si è individuata l unità strutturale di riferimento. Facendo riferimento all immobile oggetto di studio è stato necessario stabilire se l ampliamento (ex scuola E. Toti) potesse ritenersi solidale con il manufatto originario o se, viceversa, costituisse un organismo indipendente. Si è scelto di considerare i due corpi solidali: questo comporta che l edificio (unità strutturale) analizzato sia caratterizzato da una forte irregolarità planimetrica al quale sono associati indicatori di collasso minori rispetto a quelli che si otterrebbero considerando le due strutture indipendenti. Ovvero si è adottato un modello strutturale conservativo ai fini del calcolo della sicurezza strutturale. Ipotesi differenti si sarebbero potute percorrere, a queste sarebbero associate forme di vulnerabilità (martellamento) che in ogni caso avrebbero suggerito i medesimi interventi di miglioramento. Le verifiche sismiche globali dell edificio sono state condotte mediante analisi statica non lineare di tipo push-over ritenuta, tra i metodi applicabili, quella più rappresentativa in relazione alla tipologia del fabbricato. La valutazione dei meccanismi locali, ovvero il ribaltamento delle pareti ortogonalmente alla propria giacitura, è stata effettuata ricorrendo a modelli di calcolo che considerano l equilibrio limite degli elementi della costruzione. Engi.co srl via Boccaccio, Milano Tel Fax engi.co@engi.co.it 4

5 Tali meccanismi sono quelli per i quali sono stati ottenuti i minori livelli di sicurezza, come peraltro facilmente ipotizzabile in sede di previsione, in relazione alla tipologia del fabbricato. Nel complesso il comportamento globale dell'edificio risulta fortemente influenzato dalla presenza dell ampliamento (ex-scuola toti). Allo stato di salvaguardia della vita, in direzione X il valore di αu = PGASLV / PGA10 si attesta su valori di 0.47, mentre in direzione Y di Allo stato limite di danno l'edificio risulta verificato in entrambe le direzioni I valori dei coefficienti che indicano la vulnerabilità sismica relativamente alle verifiche locali dei meccanismi di ribaltamento delle pareti sono molto inferiori rispetto a quello trovati nelle analisi globali. A conclusione vengono sintetizzati i valori degli indicatori di collasso per lo stato limite di danno e di salvaguardia della vita, nonché il moltiplicatore di collasso per i meccanismi locali MECCANISMI GLOBALI Stato limite di esercizio di danno limitato (SLD) e = PGA SLD / PGA 63% (indicatore di rischio di inagibilità): 1,115 Stato limite di ultimo di salvaguardia della vita (SLV) u = PGA SLV / PGA 10% (indicatore di rischio di collasso): 0,470 MECCANISMI LOCALI Stato limite di ultimo di salvaguardia della vita (SLV) u = PGA SLV / PGA 10% (indicatore di rischio di collasso): 0,120 Sulla base delle analisi svolte, sia di carattere qualitativo nonché quantitativo, vengono di seguito fornite le indicazioni dei possibili interventi finalizzati al miglioramento sismico dell edificio. In primo luogo appare evidente la necessità di programmare un intervento finalizzato alla riduzione/eliminazione dei rischi sismici associati a meccanismi di collasso locali o di primo modo. Tali meccanismi, infatti, si attivano molto prima che l edificio presenti un comportamento d assieme. A tale scopo si ritiene che l intervento più efficace, anche in relazione ai costi, possa essere la realizzazione un sistema di incatenamenti (catene / tiranti posti ai vari livelli del fabbricato): Engi.co srl via Boccaccio, Milano Tel Fax engi.co@engi.co.it 5

6 Per quanto concerne la proposta per un intervento di miglioramento sismico a livello globale, come rilevato dalla relazione di sintesi inerente la vulnerabilità sismica dell edificio il comportamento globale della struttura risulta principalmente influenzato dalla forte irregolarità in pianta che risulta essere la principale causa di vulnerabilità sismica. Si riscontrano infatti elevate richieste in spostamento in corrispondenza dell estremità dell ala ove è ubicato il corpo della ex scuola E.Toti come tipicamente si rileva negli edifici di forma allungata che presentano a un estremità un vincolo cinematico che, nel caso specifico, è costituito dal corpo principale della scuola d Annunzio. Tale effetto bandiera può essere annullato creando una disconnessione tra i due corpi di fabbrica. Vista la disposizione planimetrica degli spazi e dei volumi, è naturale proporre tale disconnessione in corrispondenza della zona di collegamento tra il corpo principale della scuola e l ampliamento. Tale disconnessione si ipotizza, in fase preliminare, possa avvenire attraverso la demolizione e ricostruzione del suddetto volume di collegamento. Ulteriori interventi, mirati ad un miglioramento globale della risposta sismica, si ritiene debbano essere formulati previa esecuzione di una campagna diagnostica volta a determinare con prove in situ (ad esempio martinetti piatti semplici e doppi) le caratteristiche meccaniche delle murature. Engi.co srl via Boccaccio, Milano Tel Fax engi.co@engi.co.it 6