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1 U N I V E R S I T À D E G L I S T U D I D I F I R E N Z E F A C O L T À D I I N G E G N E R I A Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Edile T E S I D I L A U R E A PROGETTO DI UN ALBERGO, UN AUDITORIUM E UNA SALA ESPOSITIVA IN PIAZZA GUIDO GUERRA A EMPOLI. Relatori: Prof. Arch. Ettore Guglielmi Prof. Ing. Maurizio Orlando Prof. Ing. Claudio Borri Prof. Ing. Marco Pio Lauriola Candidato: Gianni Borgioli Anno Accademico 2009/2010

2 I N D I C E Introduzione... 3 L area dell intervento... 4 Individuazione dell area... 4 Lo sviluppo storico di Empoli... 6 L area di Piazza Guido Guerra La situazione urbanistica Il piano attuativo Il project financing Il progetto L auiditorium Acustica e architettura L evoluzione degli spazi per lo spettacolo La flessibilità dello spazio Il progetto L albergo Evoluzione dell ospitalità Il settore turistico Gli spazi dell albergo Normative Il progetto Il progetto strutturale dell auditorium Le strutture degli auditorium La struttura Definizione delle azioni sulla costruzione

3 Criteri di modellazione della struttura Azione sismica Definizione degli spettri di progetto Verifica stato limite di danno Sollecitazioni stato limite ultimo La copertura dell auditorium Verifica della trave in legno lamellare Verifica trave in fase Verifica trave in fase Verifica dei connettori Verifica trave in fase Verifica sismica Le travi in calcestruzzo armato Verifiche travi Verifica mensole tozze Il solaio del piano terra I pilastri in calcestruzzo armato Verifiche pilastri Le pareti in calcestruzzo armato Verifica del setto Conclusioni Bibliografia

4 S I N T E S I D E L L A T E S I I N T R O D U Z I O N E Il presente lavoro è nato dalla volontà di concludere il percorso universitario di studi con un esperienza progettuale che coinvolgesse le discipline studiate in questi anni. La selezione del tema si è quindi orientata verso la ricerca di un area su cui progettare un intervento. La scelta è caduta su Piazza Guido Guerra ad Empoli ed è stata ispirata dalla scheda del regolamento edilizio del Comune di Empoli riguardante il recupero di quest area, comunemente nota agli empolesi come il Piaggione. L interesse è determinato dalla varietà e l ampiezza delle richieste, dalla posizione dell area a ridosso del centro storico e dalla sua storia particolare. Il progetto si è evoluto partendo dallo studio dell area, del suo sviluppo storico e delle previsioni di piano. Il regolamento urbanistico richiede che nell area venga realizzato un auditorium ed una sala espositiva, con il meccanismo del project financing, lasciando la possibilità di sfruttare la restante superficie edificabile. Una volta definito il nuovo assetto dell area sono stati progettati gli edifici che maggiormente la caratterizzano: l albergo, la sala espositiva e l auditorium. La progettazione dell auditorium si è spinta fino al progetto esecutivo.

5 I N D I V I D U A Z I O N E D E L L A R E A Fig. 1 Individuazione dell area sulla cartografia regionale. La zona in oggetto di progettazione si trova ad Empoli (FI) ed è situata tra il centro storico e la sponda sinistra dell Arno e più precisamente delimitata da viale Petrarca (S.S. 67), viale Cesare Battisti e da piazza Guido Guerra. L area, di proprietà dell Amministrazione Comunale, ha una superficie di oltre m 2 ed è attualmente occupata dal Palazzo delle Esposizioni e da parcheggi di superficie. Il Regolamento Urbanistico del Comune di Empoli, in vigore dal 2005, prevede per tale area un Piano Attuativo, di cui tratteremo più avanti. Fig. 2 Area d intervento, immagine aerea. 2

6 L A S I T U A Z I O N E U R B A N I S T I C A L area in esame è rappresentata nella tavola 12 del regolamento urbanistico. La zona è perimetrata da una linea tratteggiata rossa che indica che l area è soggetta a piano attuativo, la sigla PUA 1.1 fa riferimento alla scheda norma 1.1. La campitura a righe oblique bianche e gialle, indica la zona di recupero. La campitura a quadri verdi nella zona inferiore, rappresenta una destinazione a verde pubblico. Inoltre sono presenti, con linee nere gli allineamenti obbligati. E prescritta la realizzazione di uno spazio espositivo di m 2 e di un auditorium di almeno 600 posti. Sono ammesse destinazioni di tipo: commerciale, direzionale, turistico ricettiva, alberghiera ed extra alberghiera, residenziale, pubbliche o d interesse pubblico. L attuazione è prevista tramite project financing. 3

7 I L P R O G E T T O Fig. 3 Planimetria generale L area è in una posizione ottimale dal punto di vista dell accessibilità, da un lato è adiacente al centro storico, dall altro è lungo la strada statale tosco-romagnola, che attraversa Empoli in direzione est-ovest, ed è a ridosso del ponte che collega Empoli con Sovigliana. L intervento va a spostare il baricentro del centro città verso l Arno e quindi verso i quartieri aldilà del fiume, del comune di Vinci, andando così a consolidare l idea di città su due rive. Le maggiori problematiche dell area sono rappresentate dal collegamento pedonale con via Ridolfi e dall altra parte la strada statale n. 67 Tosco-Romagnola che la separa dall Arno. Il Piaggione rappresentava per i cittadini un luogo pubblico, una funzione sociale di svago e di rapporto con il fiume, la presenza della statale, una strada a scorrimento veloce che si è interposta tra l Arno e il margine urbano, provocando un 4

8 forte abbassamento della qualità urbana dovuta alla presenza di traffico congestionato in alcune ore della giornata e troppo veloce in altre. Questa situazione può migliorare con la realizzazione di una nuova rete stradale, per il passaggio est-ovest della città, che dovrebbe assorbire il traffico passante e permettere la trasformazione in strada urbana della statale, consentendo l uso di parte della sede stradale per pedoni e ciclisti. Attualmente il tratto lungo l area in esame non presenta neppure i marciapiedi. L avvio del progetto presuppone la scelta di demolire l attuale palazzo delle esposizioni, le motivazioni sono varie: Il cambiamento delle condizioni socioeconomiche ha annullato le necessità per cui era sorto, l utilizzo attuale è saltuario e per le più svariate necessità a cui viene adattato con risultati scadenti. Per la sua riconvenzione occorre un radicale intervento sia dal punto di vista distributivo che strutturale e impiantistico. La struttura necessita di una manutenzione urgente, in molti punti i ferri d armatura affiorano in superficie a causa del degrado, inoltre la sua destinazione ne fa un edificio rischio elevato e, pur non essendo imposto dalla normativa, un adeguamento sismico sarebbe auspicabile. L edificio non ha particolare valenza architettonica, è stato concepito come un oggetto a se stante e risulta alieno all intorno. Inoltre la posizione al centro del lotto non è favorevole, in quando va separare la parte più vicina al centro storico dalla zona della pineta. Il progetto prevede la creazione di una piazza su cui si affacciano tutti gli edifici, collegata direttamente ad un giardino. Questo è ricavato dall area occupata dal parcheggio dove sono già presenti numerosi grandi pini. Al centro della piazza si posiziona l auditorium, l elemento principale del progetto. Il porticato presente sotto le due stecche di edifici con piano terra dedicato a negozi e primo ad abitazioni, è il naturale prolungamento del percorso pedonale proveniente dal centro storico, attraverso via Ridolfi. Gli edifici prevedono aperture che permettono il passaggio verso la piazza e il giardino. L albergo è su un piano rialzato di due metri rispetto alla piazza e va a chiudere il lato nord, in modo da proteggere la piazza dal traffico. Tutta la parte ovest della piazza è occupata dal parcheggio interrato 5

9 superficie volume spazio espositivo ed auditorium m m 3 albergo m m 3 negozi e abitazioni m m 3 totale m m 3 parcheggi superficie posti parcheggio interrato m parcheggio albergo m parcheggi superficie 654 m 2 45 totale m Fig. 4 viste dell intervento in progetto. 6

10 L A U I D I T O R I U M A cu st ica e ar ch itettura Un tempo di riverberazione alto da un effetto di pienezza del suono che va a discapito della chiarezza del suono, gli stili musicali sono nati anche in relazione a tipi particolari di sala, in relazione all ambiente acustico. Per cantanti, musicisti e ascoltatori non è solo importante il tempo di riverberazione (determinato dal volume dello spazio interno e dall'assorbimento totale del materiale delle superficie) ma piuttosto il momento dell'inizio della vibrazione dello spazio, il processo dello sviluppo graduale della risonanza, ovverosia la questione da dove, a quale distanza temporale e in quale quantità le riflessioni sonore giungano ad un possibile ascoltatore da una determinata posizione della fonte sonora. Esistono molti criteri di valutazione acustica nella letteratura specializzata e in particolare nella norma ISO 3382, inoltre si possono eseguire simulazioni al calcolatore di acustica architettonica, tramite un modello tridimensionale alle cui superfici viene assegnato un coefficiente di assorbimento e uno di diffusione per ogni frequenza. Fig. 5 Tempi di riverberazione per tipologia di sala. 7

11 Valori di volume per posto a sedere adatti ad ottenere un adeguata risonanza: sala conferenze 4-6 m 3 teatro di prosa 4-6 m 3 spazio polifunzionale (musica e prosa) 6-9 m 3 musica sinfonica m 3 chiese >10 m 3 sale prova m 3 L a f le ssibilità dell o sp azio La flessibilità dello spazio ovvero la capacità di adattamento alle diverse situazioni (spettacolari) o esigenze (acustiche) mediante la convertibilità delle caratteristiche, è obiettivo perseguito dai progettisti di luoghi dello spettacolo, a partire dagli anni 60, con ricerche incentrate sulla flessibilità acustica. È necessario poter variare la sonorità degli ambienti per rappresentare spettacoli di un repertorio molto vasto e di epoche diverse, con esigenze foniche diverse, dagli spazi ampliamente riverberanti per gli organi romantici agli spazi secchi per le composizioni barocche. Occorre quindi un luogo capace di variare la forma, la dimensione, la sonorità, la funzionalità. Solo i centri maggiori e le aree metropolitane, vale a dire dove è possibile un sicuro riscontro economico dovuto alla consistente massa di pubblico, possono concedersi il lusso di realizzare teatri e auditorium. Questo esclude la parte più cospicua del territorio, caratterizzata da centri medio piccoli come Empoli, da una diffusa partecipazione agli eventi artistici. La non economicità delle sale monouso, specifiche per una tipologia di spettacolo, spinge verso la scelta della sala flessibile pluriuso, con possibilità di alternare esibizioni appartenenti a tipi dissimili e promuovere l uso della struttura durante l intera giornata alfine di coinvolgere il maggior numero di utenti. La sala deve consentire rilevanti livelli di variabilità, sia dimensionale che acustica, modificando la posizione di alcuni elementi, attraverso lo spostamento del soffitto oppure elementi verticali per ottenere dimensioni ridotte. Le condizioni di acustica ambientale sono adattabili nel momento in cui le superfici, di preferenza delle pareti, siano acusticamente modificabili. Il caso più semplice è rappresentato da rivestimento con tendaggio delle pareti fono riflettenti o dalla movimentazione di tende a rullo fono assorbenti, motorizzate. Il successo delle misure acustiche variabili è determinato dalla facilità di utilizzo e adattamento da parte dell utenza finale. 8

12 I L P R O G E T T O Fig. 6 Viste dell auditorium e sala espositiva. La possibilità di un territorio urbano di competere con altre realtà e porsi come polo di attrazione non dipende esclusivamente dall adeguatezza e dalla qualità delle sue infrastrutture tradizionalmente a supporto dello sviluppo di insediamenti produttivi. Dipende anche dalla sua capacità di offrire e strutture per tutte le attività che migliorano la qualità della vita e dell ambiente, attività che a loro volta creano e attirano nuove figure imprenditoriali. È all interno di questo tipo di considerazioni che si è collocato il progetto per un auditorium, luogo per la musica, ma pensato strutturalmente flessibile per rispondere ad un complesso di funzioni. Una struttura in grado di aumentare la competitività del sistema urbano. La forma quadrangolare di molte sale sinfoniche storiche appare la più adatta per doti acustiche e di duttilità. Il volume dell edificio è dimensionato su quello di una sala da concerto di musica classica: 600 spettatori, per ottenere un tempo di riverberazione accettabile occorre 10 m 3 per spettatore, quindi 6000 m 3. Valutando in prima approssimazione un metro quadro per spettatore, occorre una sala di 600 m 2 e un altezza di 10 m. Per adattare la sala ad utilizzazioni che necessitano di tempi di riverberazione bassi il soffitto è dotato di pannelli mobili che permettono di diminuire l altezza della sala fino a 6 m ottenendo così 6 m 3 per spettatore, volume ottimale per 9

13 sale conferenze e teatri di prosa. L ingombro delle poltrone è di 60 cm di larghezza e 110 cm di lunghezza considerando anche lo spazio antistante. La sala è divisa in due settori di 10 file, ogni fila ha 30 poltroncine. Ogni fila è divisa in tre parti dai corridoi, il maggior spazio è dato alla zona centrale con 14 poltrone (numero che è preferibile non superare per ragioni di accesso), le due parti laterali sono costituite da 8 poltrone. i corridoi sono di 1,5 metri. Entrambi i settori sono costituiti da gradoni sfalsati di 15 cm in modo garantire a tutti la visibilità del palco. Per variare l uso della sala occorre, oltre che cambiare il volume, mutare le superfici assorbenti o riflettenti secondo l impiego. Sopra al palco è previsto un panello riflettente che il compito di indirizzare il suono dell orchestra sulla sala, durante usi diversi il pannello viene alzato, la parete di fondo è rivestita in materiale assorbente per evitare echi fastidiosi per ogni uso. Le pareti laterali fono riflettenti garantiscono un comportamento ottimale per i concerti di musica classica, ma pessimo per quanto riguarda l uso come sala conferenze, teatro di prosa o per concerti con musica amplificata. Per risolvere questo problema le pareti sono rivestite da pannelli ad assorbimento variabile, trasformando in questa maniera una sala musicale molto sonora in un ambiente con una migliore intelligibilità verbale. Inoltre gli altoparlanti utilizzati dovranno essere particolarmente direttivi, vale a dire che irradino esclusivamente verso il pubblico. Per ottenere le giuste prestazioni acustiche occorre uno studio opportuno, che esula dal contenuto di questa tesi. Il progetto prevede accorpare l auditorium e la sala espositiva ih modo da sfruttare in comune alcuni spazzi, come l ingresso, il guardaroba, il bar. La sala espositiva è di 1178 m 2 ed è frazionabile in due. L auditorium ha una sala da 600 posti posiziona al centro dell edifico, sul fronte e sul retro trovano posto gli uffici, le sale prova nonché il deposito e i locali tecnici. L ingresso si volge verso il centro storico ed è l elemento che si evidenzia arrivando sull area da via Ridolfi. La copertura della sala espositiva è realizzata con degli shed in modo da avere illuminazione dall alto su tutta la superficie. È stata considerata una maglia strutturale regolare di 8,40 x 8,40 m in modo da favorire la prefabbricazione degli elementi strutturali. La maglia scelta risulta ottima per le esigenze del parcheggio, che si estende sotto l auditorium, la sala espositiva e la piazza. Il parcheggio è di circa m 2 ed ha 251 posti, è diviso in due compartimenti dotati di rampa di uscita, le 10

14 uscite pedonali sono due dotate di ascensore e una di sola emergenza. Le due parti dell edificio si differenzia tramite i rivestimenti utilizzati: per la sala espositiva è stata scelta la pietra Santafiora tipo Leopard levigato; l Auditorium è semplicemente intonacato fino alla quota di 5,6 m (che corrisponde all altezza della sala espositiva), mentre al di sopra è applicato un rivestimento in doge in cotto Sannini T-type. Queste hanno la funzione di elementi frangisole e evidenziano la parte superiore dell auditorium come un volume omogeneo che appare sospesero sulla piazza. Fig. 7 Santafiora tipo Leopard levigato Fig. 8 doghe in cotto Sannini T-type 11

15 Fig. 9 sezione dell auditorium. Fig. 10 pianta del piano terra dell auditorium e sala espositiva. 12

16 Fig. 11 pianta del piano primo dell auditorium Fig. 12 Pianta piano interrato. 13

17 L A L B E R G O Gli s pazi dell alber go Gli elementi che costituiscono l albergo variano con la destinazione della struttura e delle sue dimensioni. In termini di superficie e di attenzione progettuale richiesta la zona camere costituisce la parte più importante della struttura, occupa una percentuale che in genere varia fra il 70 e l 80 del totale. Gli alberghi di alto livello presentano una percentuale minore di area totale riservata alle camere, in quanto devono tener conto di una gamma di servizi ausiliari quali l area dedicata a varie tipologie di ristorazione, l area dedicata alle conferenze, quella per il tempo libero, palestra piuttosto, centro benessere ecc.. L area di ricevimento rappresenta lo spazio più caratteristico della struttura. Tramite l ingresso, si accede all atrio dove sono presenti i servizi di accettazione, portineria e segreteria. Tutto il pacchetto è detto front office e ha una relativa zona di attesa e di sosta. L area di ricevimento comprende anche locali sussidiari destinati ad uffici, depositi bagagli, sevizi igienici e quant altro. L atrio costituisce la zona di circolazione, di controllo e d incontro più importante dell organismo ricettivo, da qui accede alla zona ascensori e alle zona accessorie, come bar e ristoranti. La zona camere deve rispondere ad esigenze di fruizione, comfort, sicurezza, benessere e privacy. La tipologia di camera più comune è quella doppia, rappresenta il 75% negli gli alberghi di tipo business, mentre in quelli di tipo leisure c è uguale richiesta di camere doppie e triple, circa il 40% ciascuno. Le camere con letto singolo sono richieste soprattutto nell attività business, circa il 15%, altra tipologia da considerare è la camera suite, che indica un piccolo appartamento costituito da ingresso, salotto, una o più camere contigue e bagno. Le scelte del progetto sono orientate verso due sole dimensioni delle camere, una per le camere doppie e per le singole ed una per le triple, e le suite. 14

18 I L P R O G E T T O Fig. 13 Viste dell albergo. L ipotesi di questo insediamento alberghiero ha come obiettivo un tipo di clientela business e di turismo itinerante per far fronte alla numerosa richiesta di posti letto che normalmente si crea nelle zone a turismo diffuso e nelle realtà industriali evolute. Il comune di Empoli non dispone di nessuna struttura alberghiera a quattro stelle di carattere commerciale/congressuale ed anche i comuni del Circondario e quelli del comprensorio del Cuoio non risultano sufficientemente attrezzati. Il possibile bacino d utenza di un insediamento di questo tipo è riferito non solo al territorio del comune di Empoli, ma anche al distretto economico dell Empolese Val d Elsa ed al distretto conciario di Santa Croce sull Arno. Inoltre dobbiamo considerare la crescita delle attività in ambito turistico - rurale, che coinvolge soprattutto una parte del circondario (ad esempio Vinci, Certaldo, Castelfiorentino, Montaione, Gambassi), ma che può avere 15

19 ricadute importanti sull intera area. Si tratta di un ulteriore direttrice di sviluppo, a complemento della posizione centrale dell area rispetto al triangolo Firenze, Pisa, Siena. L hotel in progetto è di categoria 4 stelle e dispone di 108 camere. Come servizi propone un ristorante per 150 persone, un tetto attrezzato a giardino con piscina e bar, una sala convegni da 182 posti frazionabile in due da 70 posti, e da una sala riunioni, inoltre l attività congressuale è collegata con l auditorium da 600 posti adiacente. Sotto l èdificio è presente un parcheggio con 120 posti auto, oltre ad uno spazio per soste brevi di fronte all albergo in grado di accogliere anche pullman. L edificio è costituito da cinque piani, quello interrato è occupato dal parcheggio, al piano terra sono posizionati gli spazzi comuni e gli altri tre sono occupati da camere. Nella zona centrale del piano terra troviamo la reception, il bar e gli uffici per la gestione dell albergo, l accesso avviene sia dal lato lungo l Arno che dalla piazza. Nella parte est del piano terra si trova il ristorante, accessibile sia dal lato Arno che dalla piazza, oppure direttamente dalla reception per i clienti dell albergo. La progettazione dell albergo è iniziata cercando una maglia strutturale che ben si adattasse alla distribuzione delle camere e del parcheggio sotterraneo. La maglia strutturale quadrata di 8,4 x 8,4 m si adatta bene alle esigenze. Le camere si basano su due dimensioni una di circa 23 m 2 ed una di circa 33 m 2 quella più piccola può essere usata come camera matrimoniale standard o come singola, quella più grande è utilizzabile come camera tripla o matrimoniale superiore, denominata comunemente junior-suite, la camera suite è composta da due camere piccole. Limitando a solo due dimensioni di camere è stato possibile soddisfare tutte le richieste tipologiche. Fig. 14 Pianta del piano interrato 16

20 Fig. 15 Pianta del paino terra. Fig. 16 Pianta del piano tipo. Fig. 17 Pianta del piano copertura Fig. 18 Le camere tipo. 17

21 I L P R O G E T T O S T R U T T U R A L E D E L L A U D I T O R I U M Le st rutture de gli au ditoriu m Le strutture degli auditorium sono le più varie, la soluzione adottata dipende dalla forma e dalle prestazioni richieste. Nella maggior parte dei progetti, soprattutto se le strutture sono nascoste alla vista sia all interno che all esterno, vengono proposte soluzioni tradizionali, in particolari reticolari in acciaio. Non mancano le soluzioni strutturali particolari. Gli edifici con forme più complesse sono, in genere, risolti con strutture in acciaio, che meglio si prestano a soluzioni speciali. Anche se le coperture sono spesso con capriate in acciaio, sono in aumentando le soluzioni in legno lamellare. Non mancano neppure le strutture miste: acciaio-calcestruzzo, legno-calcestruzzo e capriate in legno e acciaio. Le strutture con soletta collaborante risultano particolarmente indicate per migliorare l isolamento acustico, il suono trasmesso per via aerea è abbattuto maggiormente da strutture pesanti. L a s t r u t t u r a La struttura è costituita da telai in calcestruzzo armato su fondazione a platea. La maglia dei pilastri è quadrata con luci di 8,4 m. In corrispondenza della sala la maglia si interrompe e la luce in direzione trasversale arriva a 25,2 m. la copertura della sala è realizzata con travi in legno lamellare collaboranti con la soletta in calcestruzzo. I solai sono alveolari per il piano terra mentre per gli altri piani dove il carico è minore sono di tipo predalle. Fig. 19 Immagine della struttura 18

22 Fig. 20 Immagine della struttura Definizione delle azioni su ll a cost ruzione Le azioni sono definite nel DM infrastrutture 14 gennaio 2008 e nella circolare applicativa n. 617 del 2 febbraio Vita nominale la costruzione rientra nel tipo 2 della tabella 2.4.I, Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale. V N 50 anni Classe d uso L auditorium prevede affollamenti significativi. Classe III Il valore del coefficiente d uso C U è definito, al variare della classe d uso, secondo Tabella 2.4.II. C U = 1,5 Periodo di riferimento per l azione sismica Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento VR che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale V N per il coefficiente d uso C U : V R = V N C U = 75 anni 19

23 Fig. 21 Pianta primo solaio 20

24 Fig. 22 Pianta secondo e terzo solaio. 21

25 Fig. 23 Pianta copertura. 22

26 C riteri di modell azione dell a st ruttura Il DM 14 Gennaio 2008 richiede che il modello della struttura sia tridimensionale e rappresentare in modo adeguato le effettive distribuzioni spaziali di massa, rigidezza e resistenza, con particolare attenzione alle situazioni nelle quali componenti orizzontali dell azione sismica possono produrre forze d inerzia verticali (travi di grande luce, sbalzi significativi, etc.). Nella definizione del modello alcuni elementi strutturali, considerati secondari, e gli elementi non strutturali autoportanti (tamponature e tramezzi), possono essere rappresentati unicamente in termini di massa, considerando il loro contributo alla rigidezza e alla resistenza del sistema strutturale solo qualora essi possiedano rigidezza e resistenza tali da modificare significativamente il comportamento del modello. Gli orizzontamenti della struttura possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano, in quanto dotati di soletta in cemento armato di almeno 40 mm di spessore, il solaio di copertura della sala è dotato di soletta di 50 mm di spessore collegata da connettori a taglio. Fig. 24 Modello SAP2000 Il modello della struttura è dettato da condizioni geometriche ed ipotesi progettuali. I pilastri e le travi sono stati inseriti come elemeti frame, mentre i settui e gli ascensori come elementi shell. Per verificare la bontà della meshiatura degli elementi shell è stata infittita in un altro modello, una volta verificato che i risultati erano coerenti è stato considerato valido questo modello, da un punto di vista computazionale più leggero, e su di esso sono state svolte le successive analisi. I primi modi di vibrazione riguardano le travi della copertura. Questi sono tutti modi verticali che non influenzano l analisi perché l azione verticale non è considerata. Essendo la trave di luce maggiore di 20 m l effetto dell azione sismica verticale deve 23

27 essere considerata, questo è stato fatto separatamente. I risultati dell anali evidenziano il buon comportamento dell edificio, i primi due modi sono di sola traslazione e solo i terzo presenta rotazione. Fig. 25 Forma modale n 13, periodo 0,5196 s. Fig. 26 Forma modale n 17, periodo 0,4938 s. Fig. 27 Forma modale n 18, periodo 0,4235 s. 24

28 Fig. 28 Spettri di risposta elastici per i diversi Stati Limite Fig. 29 Spettri di risposta SLV Fig. 30 Spettri di risposta SLD 25

29 Solle citazioni st at o li mite u lti mo Nell edificio possiamo distinguere tre tipi di telaio: Telaio 1 Telaio 2 Telaio 3 Riporto di seguito i grafici delle sollecitazioni delle tre tipologie di telai e dei due telai laterali, nella combinazione inviluppo slu. La parte rossa corrisponde alla combinazione SLV che considera l azione sismica combinata con gli altri carichi. La parte blu corrisponde alla combinazione fondamentale SLU, che considera i carichi statici amplificati. Fig. 31 Telaio 1. Fig. 32 Telaio 2. 26

30 Fig. 33 Telaio 3, momento flettente. Fig. 34 Telaio lato setto, momento flettente. Fig. 35 Telaio lato setto, taglio Fig. 36 Telaio lato setto, sforzo normale. 27

31 L A C O P E R T U R A D E L L A U D I T O R I U M Fig. 37 Pianta della copertura. Fig. 38 Sezione trasversale sala auditorium. La copertura è costituita da travi in legno lamellare collaboranti con la soletta in calcestruzzo. Questa soluzione garantisce elevata rigidezza del solaio nel proprio piano, stabilizza le travi impedendone lo svergolamento e permette la diminuzione della freccia di inflessione rispetto alle sole travi in legno, inoltre la massa del calcestruzzo garantisce un adeguato isolamento acustico della sala. L idea originale di far collaborare calcestruzzo e legno risale al 1956 ad opera di Möhler, le prime importanti realizzazioni con elementi strutturali composti in legnocalcestruzzo sono apparse in Svezia a partire dagli anni Settanta ed hanno avuto 28

32 un espansione industriale in Norvegia ed in Finlandia. La prima tecnica italiana di rinforzo dei solai lignei è la Turrini-Piazza nel 1983 e appartiene alla famiglia dei connettori a spinotti. Tale metodo è stato ideato fondamentalmente per interventi di recupero strutturale di solai in legno riferiti alla casistica tipica italiana. Fig. 39 Sezione longitudinale del sistema Turrini-Piazza. Per la trasmissione delle forze di taglio si usano come spinotti dei tondini ad aderenza migliorata impiegati normalmente per il C.A., piegati a forma di L e infissi tramite resina epossidica nei fori creati nella trave. I migliori risultati si ottengono evitando una forte concentrazione di sforzi di connessione in pochi punti, realizzando in altre parole un collegamento tra legno e cls relativamente continuo, effettuato con connettori di diametro non elevato e posti a distanza non eccessiva. La distanza tra gli spinotti a taglio nelle zone di massimo sforzo non deve essere inferiore ad otto volte il diametro stesso dello spinotto. Tale sistema di connessione risulta deformabile per la presenza di scorrimenti non trascurabili sulla superficie di contatto tra gli elementi connessi, dovuta alla deformazione del connettore e a fenomeni di rifollamento del legno dovuto alle caratteristiche fisiche del materiale, che subisce notevoli plasticizzazioni nelle zone compresse dal connettore. Tale tensione deve essere adeguatamente distribuita su una buona superficie di contatto aumentando il numero di connettori o aumentando la dimensione di contatto del connettore (il diametro). Le CNR-DT 206/2007 al punto 8.2 stabiliscono che la verifica a taglio delle sezioni terminali di travi con intagli deve essere svolta tenendo conto dello stato tensionale causato dall intaglio, con riferimento all altezza effettiva ridotta (h ef ) della sezione trasversale. 29

33 Nel caso in cui siano presenti tensioni di trazione in corrispondenza dell intaglio purché la lunghezza del tratto rastremato sia non inferiore a 10 volte (h-h ef ) ed h ef sia non minore di h/2, si deve verificare quindi la seguente condizione: valida per travi a sezione trasversale rettangolare con fibratura parallela all asse longitudinale della trave stessa. E sconsigliabile l uso di travi con intagli senza rastremazione o con lunghezza del tratto rastremato inferiore a 10 volte (h-h ef ) senza che siano presi opportuni provvedimenti per contrastare l apertura delle fessure del materiale in zona tesa. Per evitare tensioni perpendicolari alla fibratura in zona tesa, oltre a rispettare le limitazioni imposte, la parte dritta e inclinata della trave sono raccordate con una curva e vengono incollate due lamelle lungo tutta la parte inferiore della trave. In questo modo nella parte inclinata le tensioni sono parallele alla fibratura dalle due lamelle. Ve rifica dell a t r ave in le gn o l amell are La trave è stata verificata in tre fasi: Fase 0 La trave è posizionata sulla copertura e viene gettata la soletta in calcestruzzo. Prima di collaborare con il calcestruzzo la trave in legno assorbe tutto il carico, le tensioni che il carico permanente generano nella trave resteranno per tutta la vita della struttura, non andranno mai sulla parte in calcestruzzo. Fase 1 In questa fase il calcestruzzo e il legno collaborano e la trave deve essere verificata con i carichi aggiunti alla fase 0. La tensione sul legno della fase 0 va sottratta alla resistenza del legno. Fase è necessario verificare sul lungo tempo a causa delle deformazioni viscose dei materiali. Queste generano maggiori deformazioni e una migrazione delle tensioni dal calcestruzzo al legno. inoltre sono state effettuate le verifiche in caso d incendio e sisma. 30

34 Fig. 40 Sezione trasversale della trave. Caratteristiche geometriche: luce trave 24,70 m luce di carico 2,1 m spessore tavolato 4,5 cm distanza baricentri 88,5 cm larghezza trave 24 cm altezza trave 160 cm area trave 3840 cm 2 momento d'inerzia cm 4 modulo di resistenza cm 3 altezza trave agli appoggi 80 cm larghezza efficace soletta 210 cm altezza soletta 8 cm area soletta 1680 cm 2 momento d'inerzia soletta 8960 cm 4 31

35 Fig. 41 Particolare dell appoggio sulla trave in cls. Fig. 42 Particolare della trave. 32

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