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 II 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 INDICE 3. AZIONE SISMICA - DEFINIZIONE DEGLI SPETTRI DI PROGETTO STATO LIMITE DI ESERCIZIO STATO LIMITE DI DANNO (SLD) STATO LIMITE ULTIMO STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA (SLV) PROCEDURA DI CALCOLO E MODELLAZIONE STRUTTURALE PROCEDURA DI CALCOLO RAPPRESENTAZIONE E DESCRIZIONE DEL MODELLO DI CALCOLO VERIFICHE DI VULNERABILITA E DESCRIZIONE DEL COMPORTAMENTO STRUTTURALE IN FASE SISMICA VERIFICHE GLOBALI VERIFICHE MECCANISMI LOCALI INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI E TABELLA RIEPILOGATIVA DI SINTESI INDICAZIONI QUALITATIVE DI POSSIBILI INTERVENTI

3 3. AZIONE SISMICA - DEFINIZIONE DEGLI SPETTRI DI PROGETTO Al paragrafo 1.5 vita nominale, classe d uso e definizione della accelerazione al suolo (PGA) sono stati fissati i parametri necessari per la valutazione dell azione sismica mentre al paragrafo 2.5 il terreno di fondazione si è fornita la caratterizzazione stratigrafica e topografica necessaria per la determinazione degli spettri di progetto. I valori dell accelerazione di ancoraggio degli spettri (PGA) sono state valutate pari a: per lo stato limite di esercizio di danno (SLD) per lo stato limite ultimo di salvaguardia della vita (SLV) 0,073 g 0,174 g Al terreno di fondazione sono state attribuite la categoria di sottosuolo Tipo C e la categoria topografica T1 Le espressioni, che definiscono le forme spettrali (vedi eq delle norme tecniche sulle costruzioni-08), sono le seguenti: Espressioni dello spettro di risposta (NTC-08 Eq ) 0 T T B T T T B C T 1 T S e (T ) a g S Fo 1 T B Fo T B S e (T ) a g S Fo T T T C TD T D TC S e (T ) a g S Fo T TCTD S e (T ) a g S Fo 2 T Lo spettro di progetto S d (T) per le verifiche agli Stati Limite Ultimi è ottenuto dalle espressioni dello spettro elastico S e (T) sostituendo η con 1/q, dove q è il fattore di struttura. (NTC ) Di seguito sono riportati i valori dei parametri indipendenti e dipendenti che definiscono i punti degli spettri di risposta, nonché la rappresentazione grafica degli spettri di progetto sia per lo stato limite ultimo, sia per lo stato limite di esercizio. 3

4 3.1. STATO LIMITE DI ESERCIZIO STATO LIMITE DI DANNO (SLD) a g 0.073g F * T c 0.258s S s C c S t S n T B 0.141s T c 0.424s T D 1.891s 4

5 3.2. STATO LIMITE ULTIMO STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA (SLV) a g 0.174g F * T c 0.281s S s C c S t S n T B 0.150s T c 0.449s T D 2.298s 5

6 4. PROCEDURA DI CALCOLO E MODELLAZIONE STRUTTURALE 4.1. PROCEDURA DI CALCOLO Le verifiche sismiche dell edificio sono state condotte mediante analisi statica non lineare di tipo push over. La verifica è operata mediante confronto tra la curva di capacità della struttura per le diverse condizioni di carico previste e la domanda di spostamento calcolata con riferimento alle norme tecniche sulle costruzioni. In sintesi: 1. La curva di capacità è individuata mediante un diagramma spostamento-taglio massimo alla base. Le condizioni di carico che devono essere esaminate sono di due tipi: una distribuzione di accelerazioni proporzionale alla forma del primo modo di vibrare; una distribuzione uniforme di forze, da intendersi come derivata da una distribuzione uniforme di accelerazioni lungo l altezza della costruzione. Si considereranno ulteriori condizioni di carico, introducendo una eccentricità accidentale del centro delle masse pari al 5% della massima dimensione dell'edificio in direzione perpendicolare al sisma. L'analisi, eseguita in controllo di spostamento, procede al calcolo della distribuzione di forze che genera il valore dello spostamento richiesto in un nodo della struttura, detto nodo di controllo. L'analisi viene fatta continuare fino a che non si verifica un decadimento del taglio alla base pari al 20% del suo valore di picco. Si calcola così il valore dello spostamento massimo del punto di controllo dell'edificio generato da quella distribuzione di forze. Per il tracciamento della curva di capacità si fatto riferimento allo spostamento medio dell impalcato di copertura o ad un punto posto nel baricentro dell ultimo impalcato 2. Si determinano le caratteristiche del sistema bi-lineare equivalente ad un grado di libertà. La curva di capacità del sistema equivalente è tracciata in base ai criteri di uguaglianze delle aree. Essa permette di determinare il periodo con cui ricavare lo spostamento massimo richiesto dal sisma, utilizzando gli spettri di risposta. 3. A partire dal periodo (T*), precedentemente calcolato, si determina la risposta massima in spostamento del sistema equivalente (dmax*) attraverso i criteri di uguaglianza in spostamento o di uguaglianza dell energia, in relazione ai valori di T* e Tc. 4. Si valuta la risposta effettiva dell edificio attraverso la conversione della risposta del sistema equivalente attraverso il parametro (coefficiente di partecipazione). 5. In ultimo si procede, per gli edifici in muratura, alla verifica globale in spostamento (e non alla verifica di singoli elementi). 6

7 In particolare si è verificato che: per lo stato limite ultimo di salvaguardia della vita (SLV): Dmax, SLU Du, SLU ove: Dmax, SLU: spostamento massimo richiesto dalla normativa, individuato dallo spettro elastico. Du, SLU: spostamento massimo offerto dalla struttura corrispondente al decadimento della curva Push-over di un valore pari al 20% del valore del taglio massimo alla base. q* < 3 ove: q*: rapporto tra la forza di risposta elastica e la forza di snervamento del sistema equivalente. Si è proceduto infine al calcolo di: 1. PGA SLV accelerazione stimata di salvaguardia della vita; 2. u = PGA SLV / PGA 10% (indicatore di rischio di collasso); ove PGA 10% rappresenta l accelerazione al suolo con probabilità di superamento del 10% nella vita di riferimento della costruzione. per lo stato limite di esercizio di danno (SLD): Dmax, SLD Dd, SLD ove: Dmax, SLD: spostamento massimo richiesto dalla normativa, individuato dallo spettro elastico. Dd, SLD Spostamento massimo allo SLD, corrispondente al minimo valore tra quello di taglio massimo e quello che causa il superamento del valore massimo di drift di piano (0.003). Si è proceduto infine al calcolo di: 1. PGA SLD accelerazione stimata di danno lieve; 2. e = PGA SLD / PGA 63% (indicatore di rischio di inagibilità). ove PGA 63% rappresenta l accelerazione al suolo con probabilità di superamento del 63% nella vita di riferimento della costruzione. 7

8 Infine, si precisa che le verifiche sono state condotte per tutte le seguenti combinazioni di carico: verifica Direzione Carico sismico sisma (distribuzione) eccentricità 1 +X Masse - 2 +X 1 modo - 3 -X Masse - 4 -X 1 modo - 5 +Y Masse - 6 +Y 1 modo - 7 -Y Masse - 8 -Y 1 modo - 9 +X Masse positiva 10 +X Masse negativa 11 +X 1 modo positiva 12 +X 1 modo negativa 13 -X Masse positiva 14 -X Masse negativa 15 -X 1 modo positiva 16 -X 1 modo negativa 17 +Y Masse positiva 18 +Y Masse negativa 19 +Y 1 modo positiva 20 +Y 1 modo negativa 21 -Y Masse positiva 22 -Y Masse negativa 23 -Y 1 modo positiva 24 -Y 1 modo negativa 8

9 4.2. RAPPRESENTAZIONE E DESCRIZIONE DEL MODELLO DI CALCOLO E stato sviluppato un modello tridimensionale che considera, come anticipato e giustificato al paragrafo 1.6 vulnerabilità specifiche o non quantificabili, quale unità strutturale di riferimento l intero edificio composto dall originaria edificazione e dall ampliamento (ex-scuola E.Toti) Il modello di riferimento è quello a telaio equivalente tridimensionale. Le pareti sono discretizzate in macroelementi, rappresentativi di maschi murari e fasce di piano deformabili; i nodi rigidi sono individuati nelle porzioni di muratura che tipicamente sono meno soggette al danneggiamento sismico. I maschi e le fasce sono contigui alle aperture, mentre i nodi rigidi rappresentano elementi di collegamento tra maschi e fasce. La formulazione del macroelemento è tale da riprodurre crisi per taglio nella porzione centrale e a pressoflessione alle estremità del pannello, in modo da riprodurre l evoluzione del danneggiamento sistematicamente rilevata sulle strutture murarie danneggiate da sisma. I nodi del modello sono tridimensionali a 5 gradi di libertà (rappresentativi delle tre componenti di spostamento nel sistema di riferimento globale e delle rotazioni intorno agli assi X e Y) o bidimensionali a 3 gradi di libertà (corrispondenti alle due traslazioni e la rotazione nel piano della parete). I nodi tridimensionali vengono usati per permettere il trasferimento delle azioni tra murature ortogonali. I nodi bidimensionali permettono il trasferimento degli stati di sollecitazione tra segmenti adiacenti della parete stessa. Gli orizzontamenti, modellati con elementi solaio a tre nodi connessi ai nodi tridimensionali, sono soggetti ai carichi accidentali e permanenti. Le azioni sismiche caricano il solaio lungo la direzione del piano medio. Per questo, l'elemento finito solaio viene definito con una rigidezza assiale, ma nessuna rigidezza flessionale, in quanto il comportamento meccanico principale che si intende sondare è quello sotto carico orizzontale dovuto al sisma. Nelle immagini seguenti è rappresentato il modello tridimensionale utilizzato per le verifiche globali. 9

10 Fig vista assonometrica (1) modello tridimensionale Fig vista assonometrica (2) modello tridimensionale 10

11 Fig esploso assonometrico 11

12 L immagine seguente fornisce indicazioni in merito alla distribuzione planimetrica degli elementi portanti e di controventamento ed alla loro numerazione. Fig numerazione pareti Di seguito è riportata la mesh delle pareti più significative. 12

13 Fig parete 1 Fig parete 22 Istituto d Annunzio, fronte strada Fig parete 20 Fig parete 4 13

14 5. VERIFICHE DI VULNERABILITA E DESCRIZIONE DEL COMPORTAMENTO STRUTTURALE IN FASE SISMICA 5.1. VERIFICHE GLOBALI Vengono di seguito riportate le tabelle riassuntive dei risultati ottenuti per tutte le analisi. Fig Tabella riassuntiva risultati analisi 14

15 Verifica allo stato limite ultimo (SLV) Presa in esame la variabilità del valore di soglia di vulnerabilità ( u ) del fabbricato, in funzione della condizione di carico sismico esaminata, si evidenzia come essa oscilli tra un valore minimo pari a 0,470 (analisi 9) ed un valore massimo pari a 1,245 (analisi 2). I valori minimi dell accelerazione di base, corrispondenti agli indicatori di collasso, sono pari a: direzione X (analisi 9 T=0,231s m*=2 964 t): PGA SLV = 0,174g x Min[ u,x ] = 0,174g x 0,470 = 0,082g direzione Y (analisi 17 T=0,239s m*=3 000 t): PGA SLV = 0,174g x Min[ u,y ] = 0,174g x 0,582 = 0,101g Verifica allo stato limite di esercizio (SLD) Presa in esame la variabilità del valore del moltiplicatore dei carichi di inagibilità ( E ) del fabbricato, in funzione della condizione di carico sismico esaminata, si evidenzia come essa oscilli tra un valore minimo pari a 1,115 (analisi 9) ed un valore massimo di 2,366 (analisi 2). I valori minimi dell accelerazione di base, corrispondenti agli indicatori di inagibilità, sono pari a: direzione X: PGA SLD = 0,073g x Min[ E,x ] = 0,073g x 1,115 = 0,081g direzione Y: PGA SLD = 0,073g x Min[ E,y ] = 0,073g x 1,392 = 0,102g Nel seguito viene descritta la risposta del fabbricato attraverso: le curve push-over (taglio spostamento espressi rispettivamente in dan e cm); la deformata in pianta del fabbricato i contour delle pareti quale visualizzazione dei meccanismi di plasticizzazione e/o rottura. (la risposta del fabbricato sotto evento sismico viene rappresentata per quelle analisi ove si raggiungono i valori minimi di resistenza al sisma allo stato limite ultimo- sia in direzione longitudinale che trasversale). 15

16 Sisma in direzione X (Analisi 9) Curve di Push-over (nei seguenti diagrammi gli spostamenti sono espressi in cm e le forze in dan) Fig sisma dir +x, distribuzione carico sismico secondo le masse, eccentricità positiva 16

17 Deformata Fig Vista planimetrica della deformata in corrispondenza di Du. 17

18 Contour meccanismi di collasso Si riportano le viste 3D del modello in cui sono rappresentati i meccanismi di danneggiamento/rottura che si manifestano sotto evento sismico relativi alla condizione di carico individuata dall analisi 9. Fig rappresentazione dei soli elementi per i quali si raggiunge la rottura 18

19 Fig rappresentazione di tutti i fenomeni di danneggiamento (plasticizzazioni e rotture) IN ALLEGATO E RIPORTATO IL CONTOUR DEI MECCANISMI DI DANNEGGIAMENTO Nel seguito viene illustrato il comportamento di alcune pareti 19

20 Parete P20 Fig parete 20 Si osservano: a livello del primo piano fuori terra la sistematica plasticizzazione o rottura per pressoflessione degli elementi snelli e la rottura per taglio negli elementi tozzi; al secondo livello gli elementi integri al terzo e ultimo livello, similmente al primo, gli elementi snelli si plasticizzano per pressoflessione e quelli tozzi vanno a rottura per taglio. Parete P3 Fig parete 10 Si osserva: la richiesta di spostamento del sisma si concentra nel primo livello fuori terra laddove si hanno rottura per pressoflessione negli elementi snelli e per taglio in quelli tozzi; ai livelli superiori gli elementi rimangono integri. 20

21 Parete P11 Fig parete 11 Si osservano: a livello del primo piano fuori terra la sistematica plasticizzazione o rottura per pressoflessione degli elementi snelli e la rottura per taglio negli elementi tozzi; al secondo livello gli elementi integri eccezion fatta per quelli d estremità che presentano plasticizzazione per pressoflessione al terzo e ultimo livello, similmente al secondo, gli elementi sono integri tranne quelli d estremità che si plasticizzano per pressoflessione. 21

22 Sisma in direzione Y (Analisi 17) Curve di Push-over (nei seguenti diagrammi gli spostamenti sono espressi in cm e le forze in dan) Fig sisma dir +y, distribuzione carico sismico secondo le masse, eccentricità positiva 22

23 Deformata Fig Vista planimetrica della deformata in corrispondenza di Du. 23

24 Contour meccanismi di collasso Si riportano le viste 3D del modello in cui sono rappresentati i meccanismi di danneggiamento/rottura che si manifestano sotto evento sismico relativi alla condizione di carico individuata dall analisi 17. Fig rappresentazione dei soli elementi per i quali si raggiunge la rottura 24

25 Fig rappresentazione di tutti i fenomeni di danneggiamento (plasticizzazioni e rotture) IN ALLEGATO E RIPORTATO IL CONTOUR DEI MECCANISMI DI DANNEGGIAMENTO Nel seguito viene illustrato il comportamento di alcune pareti 25

26 Parete P19 Fig parete 20 Si osservano: a livello del primo piano fuori terra la sistematica rottura per pressoflessione degli elementi snelli e la rottura per taglio negli elementi tozzi; al secondo livello gli elementi per lo più integri con qualche elemento plastico per pressoflessione al terzo e ultimo livello, gli elementi elasticizzati per pressoflessione. Parete P11 Fig parete 11 Si osservano: a livello del primo piano fuori terra la sistematica plasticizzazione o rottura per pressoflessione degli elementi snelli e la rottura per taglio negli elementi tozzi; al secondo livello gli elementi integri eccezion fatta per quelli d estremità che presentano plasticizzazione per pressoflessione al terzo e ultimo livello, similmente al secondo, gli elementi sono per lo più integri tranne quelli d estremità e pochi altri che si plasticizzano per pressoflessione. 26

27 Il quadro complessivo del danneggiamento appare uniforme. Predominano le plasticizzazioni e le rotture per pressoflessione a livello del primo piano fuori terra negli elementi snelli. Gli elementi tozzi sono caratterizzati da plasticzzazione o rottura per taglio. Al piano primo gli elementi rimangono sostanzialmente integri tranne quelli d estremità che si elasticizzano per pressoflessione. Al piano secondo si osservano principalmente plasticizzazioni per pressoflessione. 27

28 5.2. VERIFICHE MECCANISMI LOCALI La valutazione dei meccanismi locali è, per le strutture in muratura, spesso vincolante ai fini del calcolo dell indicatore di rischio di collasso ( u ). Quali strumenti metodologici per l individuazione e verifica dei meccanismi di collasso di primo modo (o meccanismi locali) si è fatto riferimento a: BLASI C. et al., Manuale per la riabilitazione e ricostruzione postsismica degli edifici. Regione dell Umbria, a cura di Francesco Furieri, DEI, Roma Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni. In particolare, si sottolinea che sono stati adottati modelli di calcolo che considerano l equilibrio limite dei diversi elementi della costruzione, pensando che il materiale muratura sia un corpo rigido e che non sia resistente a trazione, ovvero si realizzano i cinematismi attraverso l individuazione di blocchi rigidi e l introduzione di opportune sconnessioni. In tal caso non è possibile applicare il fattore di confidenza alle proprietà dei materiali in quanto il modello di calcolo non considera la deformabilità e la resistenza dei materiali e degli elementi strutturali. Il fattore di confidenza secondo le indicazioni contenute nella direttiva dovrebbe essere applicato direttamente alla capacità della struttura, ovvero riducendo l accelerazione corrispondente ai diversi stati limite. (Analogo risultato si ottiene premoltiplicando l accelerazione sismica per il fattore di confidenza, anziché ridurre la capacità del sistema, cosa fatta nei calcoli di seguito proposti). Tenuto altresì in considerazione che le analisi a livello globale sono state condotte attraverso procedure non lineari, per le quali l utilizzo dei fattori di confidenza non si ripercuote linearmente sui risultati, si è scelto di non ridurre le capacità del sistema. A suffragio di tale approccio vi è la considerazione che l eventuale attivazione di meccanismi di primo modo deve avvenire attraverso la rottura di legami e connessioni, che solo in parte influiscono sulla determinazione del parametro q (fattore di struttura), assunto sulla base delle indicazioni fornite dalla letteratura scientifica citata pari a 2. Pertanto la valutazione della sicurezza viene svolta seguendo la procedura qui descritta: 1. calcolo dell accelerazione spettrale (a g ) funzione di: PGA 10% ; periodo proprio; fattore di confidenza (posto pari ad 1.00); 2. calcolo del moltiplicatore dei carichi () con accelerazione sismica unitaria; 3. calcolo di u (indicatore di rischio di collasso locale) = / Sd(T); 4. calcolo di PGA SLV = u x PGA 10% 28

29 In relazione alla configurazione plano-altimetrica del fabbricato si individua, quale condizione vincolante per la verifica dei meccanismi locali, il ribaltamento delle pareti perimetrali del blocco secondario. Altri meccanismi di collasso locale si possono generare, ma per accelerazioni sismiche maggiori rispetto a quelle dei meccanismi anzidetti. Vengono di seguito illustrati i cinematismi considerati, nonché le modalità di calcolo con cui si è valutato l eventuale contributo delle pareti di controvento. Le immagini sono tratte dal Manuale per la riabilitazione e ricostruzione postsismica degli edifici. Regione dell Umbria. 29

30 Di seguito sono proposti i calcoli svolti per la valutazione degli indicatori di rischio di collasso locale u, nonché della PGA SLV. Preliminarmente si procederà al calcolo dell accelerazione spettrale di progetto (S d (T)), che è invariante rispetto ai meccanismi di collasso da esaminare. Nel caso specifico non si è tenuto conto dell azione di contrasto esercitata dalle pareti di controvento poiché le connessioni reciproche con le pareti perimetrali risultano compromesse in quanto realizzate successivamente alla edificazione originaria. 30

31 Calcolo dell accelerazione spettrale di progetto- S d (T) Stima del periodo proprio Si assume che si possa utilizzare il periodo proprio dell edificio stimato con la relazione: T = C x H 3/4 ove C è un parametro che dipende dalla sola tipologia strutturale, nella fattispecie 0,05 e H è l altezza del fabbricato espressa in metri pari a 10,97. Il periodo risulta pari a 0,301 sec, compatibile con i valori di periodo proprio associati alle 24 analisi non lineari svolte per la valutazione della sicurezza nei confronti dei meccanismi globali. Calcolo dell accelerazione spettrale Se(T) Essendo il periodo proprio intermedio a T B e T C l accelerazione spettrale è data dalla seguente espressione: Se(T) = a g x S x n x F o Ove: a g : 0,174 g S : 1,441 F o : 2,475 Pertanto risulta: Se(T) = 0,621 g Calcolo dell accelerazione spettrale di progetto Sd(T) Si ottiene dividendo lo spettro elastico per il fattore di struttura. E ragionevole assumere che il meccanismo di primo modo si attivi per una accelerazione compatibile con un fattore di struttura globale dell edificio pari a 2, come suggerito dalle norme di riferimento e dalla letteratura scientifica in merito. Ricordando che il fattore di confidenza per i meccanismi locali è stato assunto pari ad 1, ne consegue che l accelerazione spettrale di riferimento sia pari a: Sd(T) = 0,388 g 31

32 Corpo originario - Parete nord (lato cortile) LIVELLO 1 geometria parete geometria solaio quota sup m Ln 3.70 m quota inf 9.22 m carico 300 kg/m 2 spessore 0.25 m L,app 0.20 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.50 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.15 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l1 182 kgm/m LIVELLO 2 geometria parete geometria solaio quota sup 9.22 m Ln 3.70 m quota inf 4.61 m carico 680 kg/m 2 spessore 0.25 m L,app 0.20 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.18 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l2 491 kgm/m LIVELLO 3 geometria parete geometria solaio quota sup 4.61 m Ln 3.70 m quota inf 0.00 m carico 820 kg/m 2 spessore 0.55 m L,app 0.45 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.40 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m OUTPUT Msoll,tot kgm/m Mres,tot 2537 kgm/m (moltiplicatore) Sd(T) u Pertanto il valore della PGA SLV associato ai meccanismi di collasso locale è pari a: PGA SLV = 0,174g x Min[ u ] = 0,174g x 0,142 = 0,025g Corpo originario - Parete ovest ala est (lato cortile) 32

33 LIVELLO 1 geometria parete geometria solaio quota sup m Ln 6.10 m quota inf 9.22 m carico 300 kg/m 2 spessore 0.40 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.50 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.25 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l1 481 kgm/m LIVELLO 2 geometria parete geometria solaio quota sup 9.22 m Ln 6.10 m quota inf 4.61 m carico 680 kg/m 2 spessore 0.40 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.30 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m LIVELLO 3 geometria parete geometria solaio quota sup 4.61 m Ln 6.10 m quota inf 0.00 m carico 705 kg/m 2 spessore 0.40 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.30 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m OUTPUT Msoll,tot kgm/m Mres,tot 3080 kgm/m (moltiplicatore) Sd(T) u Pertanto il valore della PGA SLV associato ai meccanismi di collasso locale è pari a: PGA SLV = 0,174g x Min[ u ] = 0,174g x 0,120 = 0,021g 33

34 Ex- Scuola E.Toti - Parete nord INPUT LIVELLO 1 geometria parete geometria solaio quota sup m Ln 4.00 m quota inf 9.22 m carico 300 kg/m 2 spessore 0.42 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.50 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.27 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l1 440 kgm/m LIVELLO 2 geometria parete geometria solaio quota sup 9.22 m Ln 4.00 m quota inf 4.61 m carico 680 kg/m 2 spessore 0.42 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.32 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m LIVELLO 3 geometria parete geometria solaio quota sup 4.61 m Ln 4.00 m quota inf 0.00 m carico 705 kg/m 2 spessore 0.42 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.32 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m OUTPUT Msoll,tot kgm/m Mres,tot 5948 kgm/m (moltiplicatore) Sd(T) u Pertanto il valore della PGA SLV associato ai meccanismi di collasso locale è pari a: PGA SLV = 0,174g x Min[ u ] = 0,174g x 0,220= 0,038g 34

35 Ex- Scuola E.Toti - Parete ovest INPUT LIVELLO 1 geometria parete geometria solaio quota sup m Ln 5.40 m quota inf 9.22 m carico 300 kg/m 2 spessore 0.41 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.50 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.26 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l1 475 kgm/m LIVELLO 2 geometria parete geometria solaio quota sup 9.22 m Ln 5.40 m quota inf 4.61 m carico 680 kg/m 2 spessore 0.41 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.31 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m LIVELLO 3 geometria parete geometria solaio quota sup 4.61 m Ln 5.40 m quota inf 0.00 m carico 705 kg/m 2 spessore 0.41 m L,app 0.30 m peso specifico 1800 kg/m 3,vincolo 0.33 (peso apparente incluso intonaco) p.to applicazione 0.31 m [rispetto al filo asterno del muro] Msoll,l kgm/m Mres,l kgm/m OUTPUT Msoll,tot kgm/m Mres,tot 4644 kgm/m (moltiplicatore) Sd(T) u Pertanto il valore della PGA SLV associato ai meccanismi di collasso locale è pari a: PGA SLV = 0,174g x Min[ u ] = 0,174g x 0,172= 0,030g 35

36 5.3. INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI E TABELLA RIEPILOGATIVA DI SINTESI Al Cap.5.1 sono state fornite le indicazioni qualitative e quantitative del comportamento strutturale sotto carico sismico dell edificio e, di alcune pareti, sono stati illustrati i meccanismi di collasso. Per quanto concerne un analisi critica dei risultati appare evidente come la continuità strutturale ipotizzata in questa sede tra il corpo originario ed il successivo ampliamento (ex scuola E.Toti) comporta una richiesta in spostamento eccessiva, proprio in corrispondenza dell ampliamento, quando il sisma agisce in direzione trasversale allo sviluppo planimetrico del predetto corpo di fabbrica (direzione X). L entità di questi spostamenti è incompatibile con la capacità de formative delle murature. Si può quindi ipotizzare in prima istanza che la sgiunzione meccanica e cinematica (operata ad esempio tramite la demolizione e ricostruzione della fascia di collegamento tra gli istituti) possa portare, congiuntamente ad una regolarizzazione in pianta dei corpi di fabbrica divisi, ad una risposta sismica più uniforme e più compatibile con la capacità de formative degli elementi strutturali. In ogni caso ciò che più condiziona la sicurezza dell edificio scolastico sono le vulnerabilità di primo modo per le quali l indicatore di rischio si attesta su valori non accettabili per l uso dell immobile (le stime riportate nel paragrafo 5.3 forniscono per la determinazione della soglia di vulnerabilità, per meccanismi locali, il valore di 0,120). A conclusione vengono sintetizzati i valori più significativi forniti dalle analisi svolte. MECCANISMI GLOBALI Stato limite di esercizio di danno limitato (SLD) PGA 63% accelerazione di progetto: PGA SLD accelerazione stimata di danno limitato: 0,073 g 0,081 g e = PGA SLD / PGA 63% (indicatore di rischio di inagibilità): 1,115 Stato limite di ultimo di salvaguardia della vita (SLV) PGA 10% accelerazione di progetto: PGA SLV accelerazione stimata di salvaguardia della vita: 0,174 g 0,082 g u = PGA SLV / PGA 10% (indicatore di rischio di collasso): 0,470 36

37 MECCANISMI LOCALI Stato limite di ultimo di salvaguardia della vita (SLV) PGA 10% accelerazione di progetto: PGA SLV accelerazione stimata di salvaguardia della vita: 0,174 g 0,021 g u = PGA SLV / PGA 10% (indicatore di rischio di collasso): 0,120 37

38 5.4. INDICAZIONI QUALITATIVE DI POSSIBILI INTERVENTI Sulla base delle analisi svolte, sia di carattere qualitativo sia quantitativo, vengono di seguito fornite le indicazioni dei possibili interventi finalizzati al miglioramento sismico dell edificio. Relativamente alle verifiche locali dei meccanismi di ribaltamento delle pareti, i valori dei coefficienti che indicano la vulnerabilità sismica sono molto inferiori rispetto a quelli delle analisi globali. In primo luogo appare quindi 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): 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, come mostrato a tratteggio rosso in Fig 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. 38

39 Fig Vista planimetrica disconnessione corpi di fabbrica 39

40 ALLEGATO 1 CONTOUR MECCANISMI DI DANNEGGIAMENTO