PROGETTO DEFINITIVO RIQUALIFICAZIONE DELLE AREE COMPRESE TRA VIA CORTILI E VIA MARE ERCOLANO (NA)

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1 PROGETTO DEFINITIVO RIQUALIFICAZIONE DELLE AREE COMPRESE TRA VIA CORTILI E VIA MARE ERCOLANO (NA) Consegnato dall Istituto Packard per i Beni Culturali alla Soprintendenza Speciale per i Beni Archeologici di Pompei Ercolano e Stabia nell ambito dell Accordo ai sensi degli artt. 111 e 112 DLgs n. 42 per la tutela e la valorizzazione del sito archeologico di Ercolano e per la riqualificazione delle aree comprese tra via Cortili e Via Mare del 23 gennaio 2014, fra il Ministero dei Beni e delle Attività Culturali e del Turismo, il Ministro per la Coesione Territoriale, la Soprintendenza Speciale per i Beni Archeologici di Pompei Ercolano e Stabia, la Soprintendenza per i Beni Architettonici Paesaggistici, Storici, Artistici ed Etnoantropologici per Napoli e Provincia, in virtù del quale l Istituto Packard per i Beni Culturali si è impegnato a realizzare a propria cura e spese una serie di attività per il sito archeologico di Ercolano e per la riqualificazione delle aree di confine tra sito archeologico e città. ELABORATO F.S.02 RELAZIONE TECNICA E DI CALCOLO SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA Marzo 2014 Revisione n. del ISTITUTO PACKARD PER I BENI CULTURALI VIA PASQUALE PAOLI 25, PISA

2 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 1 di 28 Sommario PREMESSA... 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 2 STATO DEI LUOGHI ED ANALISI DI DETTAGLIO DEGLI ELEMENTI, AI FINI DELLO SVILUPPO DELLE IPOTESI DI CALCOLO... 2 FUNZIONI ATTUALI DEL CONTRAFFORTE IPOTESI DI CALCOLO VERIFICA DELLA RIGIDEZZA VERIFICA DELLA RESISTENZA STRUTTURA METALLICA LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA : CALCOLO DELLE STRUTTURE... 17

3 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 2 di 28 PREMESSA Il sottoscritto Dott. ing. Antonio Visone, nella qualità di progettista strutturale per i lavori di Riqualificazione delle aree comprese tra via Cortili e via Mare, al fine di adempiere agli obblighi previsti dal D.M e s.m. ed i., dichiara sotto la propria responsabilità quanto riportato nella presente relazione. La stessa ha per oggetto la verifica dell intervento di rimozione di un contrafforte realizzato in p.zza Colonna, nel Comune di Ercolano, in corrispondenza della zona oggetto dei lavori di riqualificazione, e sostituzione dello stesso con elementi di diverso impatto ambientale L intervento, come specificato appresso, riguarda la rimozione di un opera provvisionale realizzata su suolo pubblico a seguito del terremoto dell Irpinia del 1980, a servizio dell unità immobiliare censita al Foglio 13, p.lla 962 del Comune di Ercolano; opera provvisionale mai rimossa. La rimozione del contrafforte contribuisce senza ombra di subbio al miglioramento ed alla fruibilità delle aree prossime agli scavi di Ercolano, obbiettivo primario di questo progetto. NORMATIVA DI RIFERIMENTO D.M Norme Tecniche sulle Costruzioni Circolare n. 617/CSLLPP del 2 febbraio 2009 "Istruzioni per l'applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni" OPCM 3274/2003 e s.m.i. Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica D.M.LL.PP. 02/07/1981 " Normativa per le riparazioni ed il rafforzamento degli edifici danneggiati dal sisma nelle regioni Basilicata, Campania e Puglia"; Circolare LL.PP. 30/07/1981 n "Istruzioni relative alla normativa tecnica per la riparazione ed il rafforzamento degli edifici danneggiati dal sisma"; STATO DEI LUOGHI ED ANALISI DI DETTAGLIO DEGLI ELEMENTI, AI FINI DELLO SVILUPPO DELLE IPOTESI DI CALCOLO L elemento costruttivo oggetto di intervento è rappresentato da un muro con funzioni di contrafforte, di spessore variabile e pari nella zona di intervento a circa 2,00 metri, con classica forma a trapezio, alto circa 8,5 metri, realizzato con conci di tufo disposti regolarmente.

4 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 3 di 28 Foto 1 (vista da P.zza Colonna)

5 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 4 di 28 Foto 2 (vista da P.zza Colonna) Foto 3 (vista da P.zza Colonna)

6 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 5 di 28 Foto 4 (Vista dagli scavi) Il contrafforte, come si evince dalle testimonianze reperite sui luoghi dalle persone del posto, è stato costruito a seguito del terremoto dell Irpinia degli anni 80, per gli ingenti danni che gli eventi sismici avevano provocato al fabbricato in aderenza al quale è stato costruito. In effetti, la geometria e le caratteristiche costruttive del contrafforte rispecchiano in pieno le peculiarità proprie degli interventi eseguiti in emergenza, volti a soddisfare esclusivamente gli obbiettivi dell immediata messa in sicurezza. Dai rilievi eseguiti infatti, tesi a caratterizzare geometria e dettagli costruttivi del contrafforte, e come si evidenzia anche nelle foto, emerge quanto segue: nella parte prospiciente piazza Colonna, il contrafforte è stato realizzato nello spazio restante tra i fabbricati opposti, con dimensioni in pianta pari a 3,5 m di lunghezza per 2,0 m di spessore. L elemento murario non presenta ammorsature in nessuno dei due lati (sarebbe stato del resto poco possibile e soprattutto pericoloso intervenire con interventi di cuci-scuci in prossimità di murature fortemente sollecitate e danneggiate dagli eventi sismici). Il contrafforte presenta inoltre un ampio vano, realizzato per il passaggio dalla piazza in direzione degli scavi, di larghezza pari a 2,20 metri, ovvero pari al 62% dell intera dimensione in lunghezza, nettamente superiore a quella consentita dalle norme di buona tecnica per le opere non temporanee.

7 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 6 di 28 Foto 5 Foto 6 Foto 7

8 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 7 di 28 Foto 8 Foto 9 nella parte opposta invece, prospiciente agli scavi, il contrafforte presenta il paramento esterno realizzato in aderenza alla struttura muraria esistente del fabbricato, o a quel che rimaneva a seguito dei crolli. Tale parte di muro, di più ampia lunghezza in quanto realizzata in continuità ai muri di spina del fabbricato, anche al fine di fungere, oltre che da mantenimento del muro esistente, anche da appoggio per agli orizzontamenti, presenta nel piano di sviluppo zone discontinue, del resto compatibili con le più ampie dimensioni dell elemento. Per tale parte di contrafforte non si è potuti procedere a saggi e sondaggi, necessari per verificare l esistenza di eventuali punti di ammorsamento tra i muri di spina del fabbricato esistente ed aderenti al contrafforte, ed il contrafforte stesso. Dall esame a vista comunque, considerando anche l enorme difficoltà, nelle circostanze di emergenza e pericolo durante le quali il contrafforte è stato realizzato, è difficile ipotizzare eventuali operazioni di cuci-scuci tra i due paramenti. Infatti, tali vincoli non sarebbero nemmeno compatibili con le caratteristiche di temporaneità dell opera provvisionale, realizzata nel mero obbiettivo di eliminare rischi immediati, nei periodi immediatamente successivi al terremoto, per consentire in sicurezza più radicali interventi di consolidamento.

9 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 8 di 28 Un altra incertezza da definire obbligatoriamente durante i lavori, stante l impossibilità di definizione in fase progettuale, è il grado di vincolo sviluppato dal contrafforte rispetto al fabbricato indicato nella foto n. 10; non bisogna infatti sottovalutare che soprattutto in presenza di aggregati di edifici realizzati con tecniche ed in epoche differenti, come nel nostro caso, è sempre possibile la generazione di equilibri diversi da quelli ipotizzabili attraverso le comuni ipotesi di funzionamento strutturale sulle quali poi si basano le verifiche di calcolo. Tali meccanismi sono legati alla vita degli elementi, all usura degli stessi, a risposte locali differenziate per difetti costruttivi o materici, e che portano poi nel complesso ad un organismo strutturale appunto diverso da quello originario e/o ipotizzabile. Risulta chiaro, di contro, che tale livello di conoscenza può essere raggiunto esclusivamente in opera, durante il corso dei lavori, man mano che si procede con la messa a nudo dei materiali e degli elementi, e con lo studio in cantiere di tutti quanti i dettagli che in successione è possibile analizzare. Ovviamente, per lo sviluppo del presente progetto si terrà conto di tutto quanto detto e riscontrabile dallo stato dei luoghi attualmente; con obbligo di verificare durante il corso dei lavori che le ipotesi di progetto, come definite nei paragrafi successivi, siano effettivamente reali rispetto ai dettagli e le circostanze che si dovranno riscontrare obbligatoriamente durante l intervento.

10 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 9 di 28 Foto10

11 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 10 di 28 Foto11 Foto 12 Foto 13

12 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 11 di 28 FUNZIONI ATTUALI DEL CONTRAFFORTE Il contrafforte realizzato lungo la strada pubblica, è stato concepito quale opera provvisionale a servizio del fabbricato insistente sulla particella 962 del foglio 13 del Comune di Ercolano. L immobile in questione, di proprietà privata, a seguito degli eventi del sisma dell Irpinia del 1980 ha subito ingenti danni e crolli parziali, tali da rendere necessaria la realizzazione immediata, nei frangenti successivi al sisma, sia del contrafforte in questione, sia di un altro contrafforte, posto a sud e con direzione ortogonale al primo. Ovviamente gli stessi sono concepiti, dal punto di vista delle modalità e dei dettagli costruttivi, come opere provvisionali con le inevitabili caratteristiche di temporaneità e indipendenza dal fabbricato principale. Per indipendenza ci si riferisce ovviamente all assenza di vincoli di continuità, da realizzarsi con i classici interventi di cuci-scuci, con l elemento murario al quale funge da controspinta. In sintesi, entrambi i contrafforti furono realizzati per evitare al fabbricato ed alle parti di esso ulteriori crolli durante le eventuali scosse di assestamento, e per permettere in sicurezza ove possibile, il successivo ed obbligatorio consolidamento. Tuttavia, il fabbricato è stato lasciato, successivamente agli eventi sismici, in totale stato di abbandono evitando qualunque tipo di intervento di consolidamento e/o quantomeno di conservazione, con conseguente ed inevitabile rovina di ulteriori corpi di fabbrica. Man mano sono crollati tutti gli orizzontamenti, costituiti come si evince dalle parti restanti, da solai del tipo a volta, ed altre parti di muratura. Ad oggi, come è chiaramente visibile in Foto 10, la parte di fabbricato posta dal lato degli scavi rispetto al contrafforte in questione è quasi completamente crollata. Rimane invece, seppur in pessime condizioni conservative, la parte di fabbricato posta, rispetto al contrafforte, dalla parte della piazza Colonna, (vd Foto 14 e 15). Foto 14 (immagine tratta dal portale Google Earth)

13 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 12 di 28 Ad oggi pertanto il contrafforte contribuisce comunque al sostegno di tale esigua parte di fabbricato, con le modalità di interazione dipendenti dal grado di vincolo che si sviluppa tra i due corpi, e legati alle modalità costruttive descritte. Nel dettaglio il contrafforte funge sia da elemento di controspinta per il muro di spina posto in successione sviluppando una tipologia di vincolo del tipo a carrello, sia da contenimento nella parte verso gli scavi.

14 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 13 di 28 IPOTESI DI CALCOLO L intervento da realizzare consiste nel taglio della parte di contrafforte insistente lungo la strada pubblica, previo inserimento di elementi in carpenteria metallica, e successiva demolizione della massa muraria. Lo stesso rientra nella categoria riparazione e intervento locale ai sensi del D.M. 14/1/2008 e Circolare n. 617/CSLLPP del 2 febbraio 2009 contenente le "Istruzioni per l'applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni" dove al punto C8.4.3 si prevede che la modifica di una parete muraria accompagnata da opportuni rinforzi non indebolisca l'elemento variato sia per quanto riguarda la rigidezza che la resistenza. Inoltre, l intervento deve essere tale che la rigidezza finale non varia significativamente rispetto a quella iniziale e che la resistenza e lo spostamento ultimo della parete nello stato finale non sono inferiori ai corrispondenti valori dello stato iniziale. Per le considerazioni effettuate, riguardanti la tipologia costruttiva e l assenza di ammorsature nella parte a contatto coi fabbricati adiacenti, l individuazione dei maschi murari da valutare per lo studio delle caratteristiche dell elemento sarà legata esclusivamente alla parte oggetto di intervento, insistente lungo la strada pubblica, di estensione in pianta pari a 3,5 metri. I pannelli in adiacenza all apertura costituiranno i ritti della struttura (maschi murari), che sarà poi completata dal traverso orizzontale (fascia di piano) considerato infinitamente rigido (comportamento tipo shear type). VERIFICA DELLA RIGIDEZZA La rigidezza iniziale (K in ) si calcola con la formula: 1 K = h^3 h ( ) 12EJ GA dove: E,G = moduli di elasticità normale e tangenziale della muratura; l,h = larghezza ed altezza del maschio murario; A= lxt = area del maschio (t=spessore del maschio). h h l 1 a l 2 1

15 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 14 di 28 Kin = K1 + K = i A seguito di modifica dell elemento, la rigidezza (Kmod) nello stato modificato deve risultare: K mod K in VERIFICA DELLA RESISTENZA La verifica viene condotta calcolando la resistenza della parete prima e dopo l'intervento e verificando che la resistenza dopo l'intervento risulti superiore a quella che la parete possedeva prima dell'intervento. Viene calcolata sia la resistenza a taglio per trazione che quella per presso flessione; il valore di calcolo sarà il minore tra i due. La resistenza al taglio della parete si calcola ipotizzando un comportamento elasto-plastico dei maschi murari. V t, fin V t, in L'azione tagliante ultima del pannello murario può calcolarsi con la formula: dove l t 0 f td 0d b è la lunghezza del pannello; è lo spessore del pannello; è la tensione normale media, riferita all'area totale della sezione ( 0 = P/lt, con P forza assiale agente positiva se di compressione); resistenza di calcolo a trazione per fessurazione diagonale della muratura; f td = 1,5 0d resistenza di calcolo a taglio della muratura; è un coefficiente correttivo legato alla distribuzione delle tensioni tangenziali sulla sezione, dipendente dalla snellezza della parete. Si può assumere b = h/l,comunque non superiore a 1,5 e non inferiore a 1, dove h è l'altezza del pannello. b 1, ,5 h/l

16 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 15 di 28 Nel caso di pannelli snelli, la rottura a pressoflessione potrebbe precedere quella per taglio da fessurazione diagonale (taglio per trazione). La valutazione dell entità del taglio che produce la rottura per pressoflessione, si sviluppa secondo le seguenti fasi: Si calcola il momento ultimo: M u = 0 l 2 t /2 [1-0 /(0,85 f d )] dove: 0 = N/(l t) = tensione media verticale f d è la resistenza a compressione di calcolo della muratura che potrà essere assunta pari al valore medio tra quelli riportati in tabella C8A.2.1 della circ 617/2009 diviso il fattore di confidenza. Pertanto, l azione tagliante che produce la rottura per pressoflessione, è: V pf = 2 M u /h 0,85f d e Rc Quindi la resistenza al taglio ultima del maschio murario potrà essere assunta quale valore minimo tra il taglio che produce rottura per fessurazione diagonale e quello che produce rottura per pressoflessione: V u = min (V t ; V pf ) h N l l c STRUTTURA METALLICA Per quanto riguarda il calcolo della resistenza della cerchiatura metallica si procede nel seguente modo. 1- si calcola il momento al limite elastico (nella sezione di incastro) del telaio: M el = f yk * W x,el / m0 dove: f yk = tensione caratteristica di snervamento dell acciaio impiegato, ricavabile dalla seguente tabella: Tipo di acciaio S235 N/mm 2 S275 N/mm 2 S355 N/mm 2 S420 N/mm 2 S460 N/mm 2 f yk m0 = 1,05 coeff. parziale di sicurezza W x,el = modulo di resistenza elastico della sezione 2- si calcola il corrispondente spostamento d che determina il momento al limite elastico (spostamento al limite elastico):

17 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 16 di 28 d = M el *H 2 /(6*E*J) 3- si calcola la forza F che provoca lo spostamento d, nota la rigidezza K T del telaio: F = d *K T LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA : Ai fini del rispetto della normativa, per la definizione del livello di conoscenza cui riferirsi per la valutazione della sicurezza è opportuno effettuare alcune precisazioni: - le analisi effettuate in sito hanno generato ipotesi di calcolo che condizionano la scelta del modello di analisi, i vincoli, il meccanismo di funzionamento strutturale; - Indagini più approfondite, da effettuarsi necessariamente durante i lavori, potrebbero mettere in luce circostanze e situazioni locali tali da rendere non compatibili le scelte e le ipotesi effettuate. In particolare, come detto in premessa, tali circostanze sono riscontrabili esclusivamente durante il corso dei lavori a seguito del taglio e della rimozione della parte di muratura considerata; se dovessero riscontrarsi dettagli diversi da quelli ipotizzati, sarà obbligatorio rimodulare il presente calcolo in base alle circostanze riscontrate. Tale livello di incertezza, tuttavia, non pone in essere l obbligo definito dalla normativa di utilizzare un coefficiente di sicurezza di tipo restrittivo nella scelta del fattore di confidenza. Un tale approccio porrebbe infatti, alla base dei calcoli, la riduzione delle caratteristiche dei parametri meccanici e di resistenza delle murature e quindi diversi a quelli reali, generando un elemento finale non compatibile, in termini di resistenza e di rigidezza, con le disposizioni normative. In sintesi, si ribadisce che se durante il corso dei lavori si riscontrassero, come detto in precedenza, particolari di dettaglio diversi da quelli definiti e che hanno condizionato le ipotesi di calcolo, si dovrà necessariamente riprogettare l intervento, con eventuale parziale, o totale, modifica di quello progettato. Rispetto quindi alla scelta del fattore di confidenza, lo stesso è posto pari ad 1.

18 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 17 di 28 CALCOLO DELLE STRUTTURE

19 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 18 di 28

27 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 26 di 28 CONCLUSIONI L intervento oggetto della presente relazione di calcolo si configura quale intervento di sostituzione di un elemento attraverso un altro di simili caratteristiche in termini di rigidezza e consistenza. I lavori progettati dovranno essere eseguiti sotto il diretto controllo dei tecnici abilitati, al fine di valutare, durante il corso dei lavori, tutto quanto ampiamente definito innanzi. Inoltre sarà opportuno, salvo diversa decisione della Direzione Lavori, procedere secondo un programma ben preciso, che vede la realizzazione dell intervento secondo i seguenti step: 1. Messa in sicurezza del cantiere, rispetto al fabbricato in aderenza al contrafforte 2. Puntellamento del contrafforte 3. Taglio a sezione obbligata dei solchi all interno dei quali inserire travi e pilastri 4. Realizzazione plinti fondazione, con predisposizione dei ferri d attesa per la realizzazione della trave di collegamento 5. Posizionamento delle travi e dei pilastri, preforate nei punti di posizionamento dei tiranti 6. Posizionamento dei tiranti 7. Riempimento dei vuoti all interno delle travi con malta cementizia ad espansione controllata 8. Serraggio dei tiranti 9. Taglio della muratura 10. Rimozione della muratura 11. Realizzazione trave di collegamento tra i plinti Tale procedura di lavoro è volta a fare in modo che il contrafforte permanga nel suo stato di equilibrio, e lo stesso non venga alterato attraverso un tipo di lavorazione diversa che inevitabilmente porrebbe in atto meccanismi di funzionamento incontrollati, stante le precarie condizioni del fabbricato. Seguono elaborati grafici In fede Il tecnico

28 Elaborato F.S.02. RELAZIONE SOSTITUZIONE CINTA MURARIA IN P.ZZA COLONNA marzo 2014Pagina 27 di 28 ELABORATI GRAFICI STRUTTURALI

29 SCALA 1:50 A A pianta quota 0,00 PROSPETTO SEZIONE A-A STATO DI FATTO

30 SCALA 1: VEDI PARTICOLARE 1 PILASTRI IPE 500 PILASTRI: IPE 500 TRAVI: IPE 300 PILASTRI IPE pianta quota 0,00 pianta quota 5,00 pianta quota 8,50 A TRAVE 2 IPE PIANTA FONDAZIONE TRAVE 2 IPE 300 PILASTRO 2 IPE 500 PILASTRO 2 IPE 500 PROSPETTO A SEZIONE A-A STATO DI PROGETTO

31 SCALA 1: CLS DI RIEMPIMENTO 100 MURATURA ESISTENTE TIRANTI 30 PARTICOLARE 1