UN CASO REALE CUNEO 15 Aprile 2014 Ing. Adriano Scarzella

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1 UN CASO REALE CUNEO 15 Aprile 2014 Ing. Adriano Scarzella

2 I recenti sismi avvenuti in Italia, in particolare quello dell Aquila nel aprile 2009 e dell Emilia nel maggio 2012, hanno causato il crollo di numerosi capannoni industriali, portando l attenzione sulla questione della sicurezza sismica delle strutture costituite con elementi prefabbricati in c.a. e c. a. p. in quanto non adeguate a sopportare le forze sismiche 00 PREMESSA Il presente studio vuole solo dare indicazioni di tipo progettuale generale che andranno poi attuate in un progetto esecutivo. 01 INTRODUZIONE Lo studio è relativo ad un fabbricato a destinazione a palestra in calcestruzzo armato prefabbricato, realizzato precedentemente all emanazione delle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008.

3 Tra i motivi di questi collassi possono essere individuate in particolare quattro cause ricorrenti: La mancanza di collegamenti tra elementi strutturali, ovvero tra tegoli e travi e tra travi e pilastri; La carenza strutturale dei pilastri, in termini di resistenza e di duttilità; La presenza di elementi di tamponatura prefabbricati non adeguatamente vincolati alla struttura; La presenza di scaffalature non controventate, portanti materiali pesanti, che possono collassare coinvolgendo la struttura, causandone il danneggiamento o addirittura il crollo. EDIFICIO PALESTRA -SERVIZI Il fabbricato sito nel Comune di Bra è composto da due porzioni di fabbricato: una parte con telai in calcestruzzo prefabbricato e una adiacente in calcestruzzo armato in opera

4 01 DISEGNI PALESTRA PREFABBRICATA EDIFICIO PREFABBRICATO Sono state recuperate alcune tavole di progetto : 1.1 FONDAZIONI Le fondazioni come risulta dal progetto sono costituite da plinti collegati con un cordolo perimetrale ed una trave rovescia centrale che ha anche la funzione di sorreggere il solaio del piano terreno.

5 1.2 SEZIONE TRASVERSALE Sezione trasversale su solaio a piano terra, coppelle di copertura e trave di bordo e con vista dei plinti di fondazione, dei pilastri e della trave principale con indicazione dell altezza di 7,90 mt.

6 1.3 PARTICOLARE Coppelle di copertura delle dimensioni di 490 x100 cm. semplicemente appoggiate sulle travi principali

7 1.4 PARTICOLARE TRAVI Travi principali ad altezza variabile da cm. 100 all appoggio a 148 cm. in mezzeria con una larghezza da cm. 20 all appoggio a 15 cm. in mezzeria

8 1.5 PARTICOLARE PILASTRI pilastri prefabbricati ad H 40x45 cm. lunghi 980 cm., infissi 100 cm. nel bicchiere e con 50 cm. di forcella Armatura 6 16 fino a 4,50 mt. e 4 16 sopra fino alla forcella

9 02 FOTOGRAFIE Particolare dell appoggio della trave prefabbricata nella forcella del pilastro 2.1 La parte prefabbricata della struttura è rappresentata da un capannone a telai monodimensionali: - Struttura a telai semplici paralleli - - Plinti collegati con travi rovesce - - Pilastri prefabbricati a forma di H delle dimensioni esterne di 40x 45 cm. con forcelle per appoggio trave inseriti in plinti a bicchiere - - Travi trasversali a sezione variabile appoggiate su pilastri

10 2-2 TIPOLOGIA COPPELLE Vista appoggio della trave sul pilastro e delle coppelle di copertura

11 2.3 VISTA INTERNA -Lateralmente è presente una tamponatura in doppio pannello di muratura da 12 cm ma con altezza fino a 4,5 mt. Sulla parete di fondo la tamponatura è completa a soffitto. Nessun tipo di collegamento meccanico tra i vari elementi strutturali.

12 2.4 - I tamponamenti perimetrali di chiusura sono fissati ai pilastri mediante semplice incastro della parete esterna nell incavo del pilastro. Non esistono collegamenti meccanici (staffature, bullonerie, etc.) fra gli elementi strutturali principali (travi, pilastri) dato che l approccio progettuale utilizzato non considerava le azioni sismiche.

13 2. 5 EDIFICIO A SERVIZI La struttura gettata in opera è costituita attorno al corpo centrale della scala, ha due piani, un tetto con un frontale molto marcato, ha un altezza di 6,5 mt. E destinata a servizi per la palestra.

14 2.6 COLLEGAMENTO TRA STRUTTURE Le due strutture sono adiacenti anche se strutturalmente separate. Il frontale del tetto basso però può martellare il pilastro prefabbricato

15 03 MODELLAZIONE STRUTTURALE UN CASO REALE PALESTRA 3.1 MODELLAZIONE Modellazione strutturale della sola parte con pilastri prefabbricati. Il complesso strutturale è stato rappresentato da un modello agli elementi finiti, schematizzando la struttura in maniera adeguata allo scopo delle analisi, mediante il ricorso a elementi monodimensionali per travi, pilastri

16 3.2 DEFORMATA (AUTOVETTORE 2) Si può ben vedere come gli effetti torcenti della struttura che si creano a causa dell eccessiva rigidezza della parete retrostante a tutt altezza, genera dei momenti maggiori sui pilastri più distanti da tale parete. Per tale motivo non risultano soddisfatte le verifiche a flessione di ben 10 elementi colonna su un totale di 12

17 04 ESITO FINALE DEL CALCOLO PRELIMINARE: A Da modellazione 1) - Inefficacia da parte di numerosi pilastri a sopportare la prevista sollecitazione sismica necessità di incremento della sicurezza; 2) - Necessità di formare giunti tra pareti perimetrali e pilastri in modo tale da impedire la rottura del pilastro causato dall eccessivo sforzo di taglio generato dal contatto tra i due elementi sotto azioni orizzontali cicliche; 3) -Necessità di procedere alla integrazione dei collegamenti fra pilastri e travi a valle del necessario consolidamento dei pilastri; 4) - Necessità di procedere alla integrazione dei collegamenti fra tegoli e travi e fra travi e pilastri con possibilità di cedimenti strutturali sotto sisma per perdita di appoggio; 5 ) - Opportunità di valutare la creazione di un giunto sismico tra la struttura prefabbricata e l edificio adiacente, in modo da rendere le due strutture indipendenti, verificando con tale intervento che non si verifichino fenomeni di battimento. RISULTATI DEI CALCOLI La modellazione e la scheda speditiva sono state realizzate solo per la parte prefabbricata.

18 05 SCHEDA SPEDITIVA La struttura presenta i problemi segnalati dal D.L. 74/2012 (art. 3), con mancanza di collegamenti tra elementi orizzontali e verticali (solaio trave; trave pilastro; tamponature) La qualificazione secondo scheda e procedura allegata segnala problemi di capacità portante a taglio derivante da flessione sui pilastri, in particolare nella direzione delle murature a nastro esistenti. Dopo gli interventi che sono illustrati in questa relazione per la palestra si passerebbe dalla classe V alla classe III. La valutazione di base della struttura, dopo i necessari interventi di cui al D.L. 74/2012, porge un valore di PGA pari al 53% del valore richiesto dalla norma (a g = 0,055g) con valori di PGA 0,029g

19 06 SCELTE D INTERVENTO Visti i risultati della modellazione e della scheda speditiva si desume che la struttura, nella sua configurazione attuale, non sia in grado di sopportare, senza danni significativi e/o crolli parziali (ad es. perdita di appoggio degli elementi prefabbricati, cedimento della sezione di base dei pilastri ecc.), le azioni orizzontali dovute al terremoto di progetto Viene escluso l abbattimento e la ricostruzione, in quanto l edificio si presenta come una struttura semplice, senza soppalchi interni, senza impianti o macchinari, di isolato e con possibilità di accesso e lavorazioni dai piazzali laterali. Se si decide di eseguire, un adeguamento al 100% dell azione sismica prevista per nuove costruzioni, questa potrebbe comportare una serie di interventi molto invasivi che andrebbero a incidere pesantemente sui costi. In positivo in questo caso non vi è il grande problema che si verifica negli edifici industriali nei quali occorre garantirne la possibilità di continuare, senza significative interruzioni, la produzione e la lavorazione all interno durante i lavori particolarmente invasivi. 6 A - ABBATTIMENTO E RICOSTRUZIONE 6 B - INTERVENTI: ( 8.4NTC) - RIPARAZIONE LOCALE - MIGLIORAMENTO - ADEGUAMENTO

20 07 CRITERI E TIPI D INTERVENTO MIGLOR / ADEGU. Riparazione di eventuali danni Riduzione di carenze dovute ad errori grossolani Miglioramento della capacità deformativa (duttilità) dei singoli elementi Riduzioni delle condizioni che determinano situazioni di forte irregolarità degli edifici, in termini di massa, resistenza rigidezza anche per elementi non strutturali Riduzione delle masse (anche demolendo parti) Riduzione delle tensioni degli elementi strutturali esistenti mediante inserimenti di elementi che dissipano energia. Riduzione delle eccessive deformabilità degli orizzontamenti Miglioramento del collegamento tra gli elementi non strutturali Incremento della resistenza degli elementi verticali resistenti (tenendo conto della diminuzione della duttilità degli stessi) Realizzazione dei giunti sismici Miglioramento del sistema delle fondazioni

21 08 IPOTESI DI MIGLIORAMENTO SISMICO Premesso che nel capannone in esame non vi sono danni da riparare, né vi sono errori grossolani ne ci sono condizioni di forte irregolarità si desume che: L intervento di miglioramento sismico della struttura si può suddividere in tre parti principali: A ) Distacco con il fabbricato adiacente in cemento armato in opera B ) Solidarizzazione di tutti gli elementi strutturali principali (tegoli, travi, pilastri e murature) mediante l applicazione di collegamenti meccanici in acciaio; C ) Progettazione degli interventi di adeguamento strutturale necessari per garantire l assorbimento delle sollecitazioni sismiche gravanti sugli elementi portanti esistenti, non adeguatamente dimensionati per sopportare le sollecitazioni sismiche dovute ai citati collegamenti. A) DISTACCO FABBRICATI Martellamento tra le due strutture (struttura prefabbricata e struttura gettata in opera) Si amplierà la distanza già esistente tra i solai gettati in opera del piano primo, secondo e del tetto e i pilastri prefabbricati portandola ad un valore minimo di 8 cm. Si dovrà distanziare le velette in c.a. laterali tagliando la più bassa di circa 10 cm

22 09 INTERVENTI POSSIBILI Collegamento coppelle alla trave B1 COLLEGAMENTO COPPELLE Nello specifico, il collegamento orizzontale dei tegoli può essere assicurato da piastre metalliche che collegano elementi di copertura alle travature portanti: il collegamento si può configurare tramite la disposizione di una piastra metallica bullonata al piede del tegolo per permettere la rotazione (come da schema di calcolo) e a sua volta imbullonata ad una piastra ancorata alla trave.

23 B 2.1 INTERVENTI VOLTI A EVITARE PERDITE APPOGGIO N.ID. TP-1 COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO MEDIANTE PERNO ( SCHEDE LUIS ) Miglioramento del vincolo tra pilastro e trave, impedendo la caduta della trave dal pilastro. Mantenimento dello schema statico preesistente. Prima di forare qualsiasi elemento, individuare mediante pacometro le zone prive di armatura. Foratura della trave e del pilastro in corrispondenza dell intersezione fra i due elementi. Nel caso sia già presente il foro prevederne un eventuale incremento di diametro Posizionamento di un profilo di supporto al perno agganciato al pilastro mediante barre di ancoraggio inghisate con resina. Inserimento del perno di collegamento all interno del foro e fissaggio mediante dado e controdado per consentire la libera rotazione degli elementi. B 2. 1 COLLEGAMENTO TRAVE - PILASTRO

24 B 2.2 COLLEGAMENTO CON FUNI

25 COLLEGAMENTO TRAVE PILASTRO Per il collegamento tra le travi principali e i pilastri si può prevedere l applicazione di una coppia di angolari piegati in acciaio inox ad alta resistenza per ciascun pilastro, fissati sia alla trave che alla colonna con tasselli chimici B 2.3 COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO

26 RINFORZO PILASTRO C 1.1 RINFORZO STRUTTURA PORTANTE Il rinforzo che si ritiene più opportuno è quello di incamiciare il pilastro in una struttura metallica con angolari e piatti di collegamento su tutto il pilastro. Sezione calastrellata Il rinforzo che si ritiene più opportuno è quello di incamiciare il pilastro con una struttura metallica realizzata con angolari e piatti di collegamento su tutto il pilastro.

27 RINFORZO LOCALE CON INCRAVATTATURA METALLICA CON EVENTUALE CONNESSIONE ALLA FONDAZIONE C 1.2 RINFORZO STRUTTURA PORTANTE Vantaggi Si consente il confinamento passivo alla base del pilastro per la sua lunghezza critica, incrementandone la duttilità a compressione del calcestruzzo e quindi a flessione della zona critica. Non si modifica lo schema statico del progetto in termini di sezione e critica e relativa duttilità Svantaggi - Difficoltà di esecuzione Necessità di spacchi locali - Discontinuità delle caratteristiche deformative in campo anelastico lungo il fusto del pilastro, tenendo conto della zona inferiore alla pavimentazione.

28 CONFINAMENTO ALLA BASE PILASTRI C 1.3 CONFINAMENTO ALLA BASE DEI PILASTRI MEDIANTE ANGOLARI E CALASTRELLI METALLICI Obiettivi Incremento del confinamento del calcestruzzo nella zona critica alla base del pilastro con conseguente aumento della duttilità sezione di base. Incremento della resistenza a taglio. Siccome i plinti sono collegati non si prevede di rinforzare i basamenti dei medesimi

29 SCOLLEGAMENTO MURATURA Con riferimento alle indicazioni della modellazione si deve staccare dai pilastri le tamponature in muratura in mattoni che risulta quindi libera. Il ribaltamento degli pannelli verticali può essere impedito attraverso l utilizzo di angolari e piastre in acciaio saldati alla calastrellatura dei pilastri che trattengono i pannelli in corrispondenza di tutta l altezza. C 1.4 Scollegamento pannelli in muratura

30 10 INTERVENTI ALTERNATIVI C 10.1 METODO ALTERNATIVO Obiettivi Vincolo agli spostamenti orizzontali fra le travi di copertura (a trazione). Il vincolo è assicurato sia in direzione parallela sia in direzione perpendicolare all orditura delle travi. Mantenimento dello schema statico preesistente. REALIZZAZIONE DI CONTROVENTI DI FALDA CON FUNI D ACCIAIO

31 INSERIMENTO CONTROVENTI A CROCE DI SANT ANDREA C10. 2 COLLEGAMENTI VERTICALI Nella campata centrale si possono collegare i pilastri in modo tale da bloccare gli spostamenti reciproci E NECESSARIO COLLEGARE TRA LORO I TEGOLI ESTERI DI FALDA IN MODO CHE POSSANO FUNZIONARE DA PUNTONE

32 ATTACCO TIRANTI C10.3 TIPOLOGIA DI ATTACCO Con il metodo alternativo si evita il distacco dei pilastri dalla muratura

33 11 COLLEGAMENTO TRA FONDAZIONE E PAVIMENTO INDUSTRIALE E CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO CIRCOSTANTE LA FONDAZIONE RINFORZI FONDAZIONI Nel caso della palestra essendo i plinti collegati tra di loro non è il caso di consolidare le fondazioni In quanto sono già collegate tra di loro

34 12 COSTI Il costo degli interventi certamente è molto diversificato da capannone a capannone. Interventi di collegamento delle coppelle e bloccaggio delle travi ai pilastri con le travi con angolari piatti e bulloni (5-8 kg./mq.) = euro a mq. Interventi di confinamento dei pilastri = a mq. Intervento sulle fondazioni con bloccaggio dei plinti prefabbricati = /mq. Il costo TOTALE variabili da 60 a 140./mq. Il costo però risulta molto variabile in funzione degli altri interventi ( aumento del distacco tra i due fabbricati, demolire, tagliare dei solai e ricucire, dalle opere di rifilatura dei muri in mattoni e della modifica delle finestre). Pertanto per poter effettuare un preventivo reale occorre redigere un progetto esecutivo. Il costo degli interventi previsti per la palestra di 400 mq. In linea di massima è previsto in 80 euro/mq. per un importo complessivo che può valere al netto delle spese per la sicurezza, le spese tecniche e iva A queste somme vanno aggiunte le spese di riprofilatura delle murature e finestre e del distacco tra i due fabbricati valutabili forfettariamente in circa iva

35 13 VERIFICA SISMICA A seguito delle analisi svolte, e delle soluzioni previste, occorre rieseguire le verifiche dalle quali risulterà che gli elementi strutturali con gli interventi di rinforzo sismico descritti negli elaborati progettuali sono in grado di sopportare il.% della azione sismica prevista dalle Norme NTC CONSIDERAZIONI Fa specie di come quest edificio che apparentemente (da profano) da una sensazione di solidità, poi a conti fatti non sia in grado di sopportare un sisma modesto (di zona 4)

36 GRAZIE PER L ATTENZIONE GRAZIE