RACCOLTA DATI E DOCUMENTAZIONE TECNICO AMMINISTRATIVA DELL EDIFICIO

Transcript

1

2 PREMESSE Il presente lavoro ha per oggetto il progetto di miglioramento sismico dell edifico pubblico denominato Scuola media Rodari sito nel Comune di Apricena (FG). Le attività di progettazione per la riduzione della vulnerabilità sismica sono state condotte ai sensi delle Norme Tecniche sulle Costruzioni D.M e della Circolare n.617 del 2/02/2009 e si è sviluppata secondo tre principali fasi che vengono di seguito descritte: La prima fase è quella conoscitiva del fabbricato oggetto dell incarico, che è avvenuta attraverso la raccolta di dati tecnico amministrativi, sopralluoghi finalizzati all individuazione delle carenze strutturali ed esecuzione del piano indagini; la seconda fase consiste nella modellazione strutturale, necessaria alla valutazione numerica della vulnerabilità sismica dell immobile nello stato di fatto, attraverso la valutazione degli indicatori di rischio; la terza fase consiste nell individuare gli interventi di miglioramento sismico sulla base delle analisi condotte nello stato di fatto e valutare gli indicati di sicurezza nello stato di progetto. 1

3 LOT-OTSEONDAMETA'ANI"50"2 LOTTO-SECONMETTA'ANI"50"SECNDAMETRACCOLTA DATI E DOCUMENTAZIONE TECNICO AMMINISTRATIVA DELL EDIFICIO La raccolta di tutti i documenti progettuali, costruttivi, di collaudo e di manutenzione straordinaria eventualmente reperibili, può fornire notizie importanti per la scelta del programma delle indagini da eseguire e del livello di conoscenza da adottare nelle analisi strutturali. La ricerca della documentazione del progetto originario presso le Amministrazioni competenti ha prodotto materiale cartaceo utile allo scopo. Nello specifico lo scrivente segnala che è stato possibile reperire dei rilievi architettonici redatti in occasione di interventi di manutenzione impiantistica e di rifinitura di alcune parti dell edificio, avvenuto nel DESCRIZIONE DEL MANUFATTO Il fabbricato si sviluppa in quattro blocchi, i primi due costruiti nella seconda metà degli anni cinquanta, il terzo costruito nella seconda metà degli anni sessanta e tutti e tre connessi tra di loro ed aventi una struttura in muratura. Il quarto blocco, costruito nel 1994, è in cemento armato e connesso agli altri con dei giunti sismici. I quattro blocchi formano un edificio di pianta regolare, che si sviluppa su due piani fuori terra. L edificio ha una forma in pianta rettangolare, di dimensioni 33,4 x 17,4 m. La superficie del lotto risulta pianeggiante ed il piano di calpestio risulta rialzato dal p.c. di circa 0,80 m. La superficie lorda in pianta è di circa 521 mq e la copertura, in latero cemento, è posta ad una quota di circa 9,20 m, realizzando un volume complessivo di circa mc. 1IANOT33,4m4 LTO-1943 LO37A',1ANI"60"OCERRAm17,4 m PDAO-NO2

4 80380RILIEVO Un aspetto fondamentale per l acquisizione dei dati necessari a mettere appunto un modello di calcolo di un edificio esistente è costituito dalle operazioni di rilievo della geometria strutturale. A tale fine sono stati effettuati più sopralluoghi finalizzati all acquisizione di tutte le misure metriche dei setti murari sismo resistenti. Durante i suddetti sopralluoghi, grazie anche all esecuzione del piano indagini, si sono acquisite informazioni, relative agli elementi costruttivi, determinanti ai fini di una corretta modellazione strutturale. Infine si sono riscontrati elementi di vulnerabilità della ostruzione attraverso l analisi delle carenze strutturali dalle quali, si è grado di valutare i possibili meccanismi di collasso sia nel piano che fuori dal piano. Di seguito si riportano i grafici relativi all individuazione del sistema costruttivo sismo resistente che nella fattispecie è realizzato da setti murari.33

5 SEZIONE TRASVERSALE La parte di fabbricato, rappresentata in figura e interessata dall intervento di miglioramento sismico è quella in muratura portante fatta di conci di tufo di Apricena. La parte realizzata negli 60, presenta una struttura mista, molto ridotta in percentuale rispetto alla parte in muratura, sia come massa, che come rigidezza. Il piano rialzato è alto 5.00 m e il piano primo, 4.20 m. Tutte le aperture e i spessori dei muri sono allineati, verso l alto. Nei paragrafi successivi vengono descritti con maggiore dettaglio sia i principali elementi costruttivi, che influiscono sulla modellazione, che le caratteristiche meccaniche dei materiali presenti in situ e costituenti la struttura in muratura sismo resistente. ELEMENTI COSTRUTTIVI E INQUADRAMENTO DEL STEMA COSTRUTTIVO Per quanto concerne il sistema costruttivo, l edificio è classificabile come Edificio con struttura in muratura ordinaria e presenta una copertura piana di tipo pesante. In prima analisi è stata condotta una verifica per valutare se l edifico presenta i requisiti delle cosiddette costruzioni semplici ossia quegli edifici che, oltre ad essere dotati di regolarità in pianta ed in elevazione, devono rispettare le caratteristiche descritte nel punto delle NTC integrate con le caratteristiche rappresentate nei punti Di seguito vengono verificate tali caratteristiche: 4

6 1 CARATTERISTICHE Le pareti strutturali della costruzione siano continue dalle fondazioni alla sommità VERIFICA 2 Nessuna altezza interpiano sia superiore a 3.5 m NO Il numero dei piani non sia superiore a 3 (entro e fuori terra) per costruzioni in muratura 3 ordinaria La planimetria dell edificio sia inscrivibile in un rettangolo con rapporti fra lato minore e lato 4 maggiore non inferiore a 1/3 La snellezza della muratura, secondo l espressione riportata al punto (4.5.1) della NTC, non sia 5 in nessun caso superiore a 12 6 Il carico variabile per i solai non sia superiore a 3,00 kn/m 2 La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla NO distribuzione di masse e rigidezze Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 7 Regolarità in pianta Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25% della dimensione totale della costruzione nella corrisponderete NO direzione Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente NO resistenti Tutti i sistemi resistenti verticali si estendono per tutta l altezza della costruzione Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente 8 Regolarità in altezza senza bruschi cambiamenti dalla base alla sommità della costruzione Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i limiti riportati al punto In ciascuna delle due direzioni siano previsti almeno due sistemi di pareti di lunghezza complessiva, al netto delle aperture, ciascuno non inferiore al 50% della dimensione della costruzione nella medesima direzione. In ciscuna delle due direzioni siano presenti pareti resistenti alle azioni orizzontali con interasse 10 non superiore a 7 m. NO Alla luce di quanto esposto, attenendosi letteralmente alle condizioni di regolarità indicate nella normativa tecnica. l edificio è da considerarsi strutturalmente non regolare in pianta e regolare in altezza. Inoltre dai sopralluoghi effettuati si è potuto osservare le tipologie degli elementi strutturali che influiscono sul comportamento sismico dell edifico e che vengono di seguito descritte: TIPOLOGIA ORIZZONTAMENTI: La tipologia e l orditura degli orizzontamenti sono state valutate con indagini a vista, seguendo anche i criteri e le tecniche costruttive dell epoca. Gli orizzontamenti sono stati considerati dotati di sufficiente rigidezza e resistenza nel loro piano essendo costituiti da solai in laterocemento di adeguato spessore e risultando efficacemente collegati alle pareti con cordoli in c.a. a tutto spessore. Nello specifico si sottolinea che la presenza di un piano rigido, quale il solaio in c.a., distribuisce le forze sismiche i vari setti murari in funzione della rigidezza di questi mentre nel caso di solai deformabili nel proprio piano le forze sismiche che graveranno su ciascun setto murario risultano proporzionali solo alla massa associata all area di influenza gravante su di esso. 5

7 CORDOLI DI PIANO: è stata rilevata la presenza di cordoli in c.a a tutto spessore al livello dei solai. AMMORSAMENTI TRA MURI ORTOGONALI: Il grado di ammorsamento tra muri ortogonali è stato possibile verificarlo solo in alcuni casi, ma sulla base di analoghe costruzioni presenti in sito si ritiene che è stato discretamente realizzato. PARTE DI STRUTTURA IN C.A.: sulla base delle indagini eseguite, si son potute conoscere le caratteristiche meccaniche degli elementi strutturali in c.a., si sono inoltre rilevate sommarie informazioni sulle armature. TIPOLOGIA MURATURA: il riconoscimento della tipologia e tessitura muraria è avvenuto essenzialmente attraverso un esame a vista. I paramenti murari risultano costituiti da blocchi di tufo con suffciente tessitura e malta cementizia. Alla luce degli elementi conoscitivi acquisiti nel corso dei sopralluoghi e delle indagini effettuate si riportano di seguito le principali carenze strutturali e elementi di vulnerabilità riscontrati: ELEMENTI DI VULNERABILITA E CARENZE STRUTTURALI 1 ECCESVA DISTANZA TRA MURI TRASVERSALI 2 ALTA PERCENTUALE DI FORATURA DEI SETTI MURARI 3 BASSA PERCENTUALE DI MURATURA RESTENTE IN UNA DIREZIONE 4 BASSA CONNESONE TRA I TRE BLOCCHI IN MURATURA 5 PESO DEL SOLAIO DI COPERTURA ABBASTANZA ECCESVO GUAINA IMPERMEABILE DEGRADATA AGGREGATI EDILIZI L edificio oggetto di verifica non fa parte di un aggregato edilizio ma risulta collegato ad un altro corpo in c.a del complesso scolastico per mezzo di un giunto sismico. La presenza di tale manufatto ha scarsa rilevanza in relazione alla vulnerabilità del fabbricato in muratura essendo questo per masse e rigidezza notevolmente superiore e comunque giuntato a norma. Non sono da escludersi effetti di martellamento localizzati essendo la tipologia e la geometria notevolmente diverse. DEFINIZIONE DEL LIVELLO DI CONOSCENZA La conoscenza dell edificio in muratura risulta di fondamentale importanza ai fini di una adeguata analisi, e può essere conseguita con diversi livelli di approfondimento, in funzione dell accuratezza delle operazioni di rilievo, delle ricerche storiche, e delle indagini sperimentali. In particolare ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza, la norma al punto C8A.1.A.4, definisce i seguenti tre livelli di conoscenza: LC1 Conoscenza Limitata: si intende raggiunto quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; LC2 Conoscenza Adeguata: si intende raggiunto quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; 6

8 LC3 Conoscenza Accurata: si intende raggiunta quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali. Tabella C8A.1.1 della Normativa Tecnica Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile e conseguenti valori dei fattori di confidenza per gli edifici in muratura Pertanto al fine di poter raggiungere uno dei livelli di conoscenza su descritti è necessario approfondire la conoscenza dei seguenti elementi: Geometria: deriva generalmente da operazioni di rilievo che comprendono: il rilievo piano per piano, di tutti gli elementi in muratura e di eventuali nicchie, cavità, canne fumarie, il rilievo delle volte (spessore e profilo), dei solai e della copertura (tipologia e orditura), delle scale (tipologia strutturale), la individuazione dei carichi gravanti su ogni elemento di parete e la tipologia delle fondazioni. Dettagli strutturali: sono relativi ai seguenti elementi: a. qualità del collegamento tra pareti verticali; b. qualità del collegamento tra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano o di altri dispositivi di collegamento; c. esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture; d. presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad eliminare le spinte eventualmente presenti; e. presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità; f. tipologia della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza collegamenti trasversali,...), e sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in pietra, regolare, irregolare,...). Proprietà dei materiali: Particolare attenzione è riservata alla valutazione della qualità muraria, con riferimento agli aspetti legati al rispetto o meno della regola d arte. La valutazione delle proprietà dei materiali avviene attraverso ispezioni visive e prove dirette finalizzate alla valutazione della presenza o meno di elementi di collegamento trasversali (es. diatoni), la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura, l orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza della malta e le caratteristiche meccaniche ottenute da prove sperimentali eseguite sulla muratura stessa. 7

9 Per l edificio in oggetto è stato effettuato un rilievo geometrico particolareggiato in cui sono riportati, piano per piano, tutti gli elementi in muratura i solai e le coperture (tipologia ed orditura) le scale, le fondazioni, i dettagli costruttivi. Inoltre si evidenzia che non si sono riscontrati quadri fessurativi d interesse. Ai fini della scelta dei valori dei fattori di confidenza e del tipo di analisi ci si pone sul Livello di conoscenza limitato LC1, che si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate, sulle proprietà dei materiali. Il corrispondente fattore di confidenza è FC = CARATTERIZZAZIONE SMICA DEL SUOLO La classificazione della categoria del suolo di fondazione del sito studiato è stata eseguita in accordo a quanto prescritto dal D.M e s.m.i. e sulla base delle indagini geognostiche riportate nella relazione geotecnica allegata, alla quale si rimanda per maggiori approfondimenti, è stata stabilità l appartenenza del suolo alla categoria B Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 360 e 800 m/s (ovvero Nspt>50 nei terreni a grana grossa e cu>300kpa nei terreni a grana fina). Il fattore di amplificazione topografica St risulta essere pari a 1,0 in quanto non sussistono le condizioni di amplificazione locale indicate nella normativa. CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Dai sopralluoghi si è potuto raccogliere i dati necessari per definire, ai sensi delle Norme Tecniche 2008, le caratteristiche meccaniche della muratura, nonché l omogeneità e la tessitura muraria. Dinamica modale lineare. Nello specifico, per la valutazione delle caratteristiche meccaniche della muratura si è fatto ricorso alla bibliografia, con particolare riferimento alla Circolare integrativa del D.M. 2008, n.617 del 2/02/2009. In ordine a quest ultima è stato possibile riferire le caratteristiche meccaniche del materiale a quelle indicate per la tipologia muraria Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.). 8

10 Tab. C8A.2.1 Circolare D.M Data la presenza del primo blocco in muratura, risalente agli inizi degli anni 50, in cui ci sono dei tratti a ridosso del cordolo di fondazione, in muratura di pietrame disordinato misto a terriccio, ciottoli e pietre, appare opportuno ridurre il valore più piccolo dell intervallo muratura a conci di pietra tenera (tufo) da: 14 / 10 / solo per i pilastri del telaio equivalente, nell analisi pushover e lasciare 14 / per le travi del telaio equivalente. Riepilogando: 14 / 0, valore medio fessurato valore medio fessurato / Nelle operazioni di verifica, i valori delle resistenze sono poi stati divisi per il fattore di confidenza associato al livello di conoscenza raggiunto : Per LC1 FC=1.35 9

11 IDENTIFICAZIONE E DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SMICO PREMESSE Nel seguente capitolo vengono descritti gli interventi previsti per il miglioramento sismico da realizzarsi sull edificio scolastico G. Rodari di Apricena. Va precisato che la parte strutturale vera e propria riguarderà solo una porzione del fabbricato, ovvero il Lotto 2 costruito nella seconda metà degli anni 50 ed il Lotto 3 costruito nella seconda metà degli anni 60, mentre la sostituzione degli infissi e l adeguamento delle aperture interesserà l intero stabile. Nelle tavole 4a, 5a e 6a sono identificati e localizzati gli interventi da realizzarsi e la localizzazione degli stessi. Gli interventi vengono così suddivisi: A INSERIMENTO NUOVI SETTI MURARI; B RINFORZO SETTI MURARI ESTENTI CON FIBRE DI VETRO O CARBONIO; C RINFORZO E CONNESONI DEI SOLAI; A INSERIMENTO NUOVI SETTI MURARI Il presente intervento consiste nell inserimento di setti murari in tufo dello spessore di cm 50 da collocarsi in entrambi i livelli della costruzione oggetto dell intervento e nei punti indicati negli elaborati grafici di progetto. Un setto contribuirà alla suddivisione dell attuale Aula 2 in piano rialzato in due nuove aule distinte e separate e l attuale Aula musica/polivalente in piano primo in altrettanto due nuove aule. I setti poggeranno su una base di fondazione dello spessore di cm 80, mentre nel solaio interpiano e nel solaio di copertura verrà realizzata una trave a spessore delle dimensioni dei solai esistenti. L impianto elettrico esistente verrà adeguato alle nuove esigenze progettuali. B RINFORZO SETTI MURARI ESTENTI CON FIBRE DI VETRO O CARBONIO Tutte le murature perimetrali e portanti esistenti a piano terra nonché i due setti portanti all interno del fabbricato che individuano il corridoio esistente saranno interessati da interventi di rinforzo da realizzarsi con fibra di vetro o carbonio e betoncino armato secondo quanto indicato e descritto nel computo metrico estimativo e negli allegati elaborati grafici (TAV. 05 A - INTERVENTO B - RINFORZO DELLE MURATURE). L utilizzo della fibra è tra quegli interventi che meglio si addicono ad un intervento per rinforzo strutturale nell ottica di consolidare e conservare meglio nel tempo le strutture portanti di un edificio. La fibra avvolgerà 10

12 completamento il blocco di fabbricato interessato dall intervento sia nelle parti interne che esterne di ogni singola bucatura in modo da abbracciare completamente le strutture portanti. Il sistema applicato su entrambe le facce della muratura, utilizzando reti, connettori ed accessori in GFRP abbinati a malte preferibilmente a base calce di tipo NHL 13 o NHL 15, permette di realizzare intonaci armati con spessori ridotti (circa 3 cm), incrementa la resistenza a taglio nel piano e la resistenza a flessione senza modificare eccessivamente le rigidezze del pannello murario. La connessione dei due intonaci rinforzati è ottenuta inserendo degli elementi a L in GFRP all interno di fori passanti e disposti secondo uno schema a quinconce; per garantire la massima efficienza del sistema la lunghezza di sovrapposizione dei connettori a L non deve essere inferiore a 10 cm. In presenza di murature di elevato spessore è possibile utilizzare delle connessioni di tipo non passante; in questi casi le prestazioni del sistema di rinforzo proposto, sono comunque garantire a patto che il connettore abbia una lunghezza pari almeno a 2/3 lo spessore della muratura da rinforzare. C RINFORZO E CONNESONI DEI SOLAI Il presente intervento prevede la connessione delle murature portanti in tufo come indicato negli elaborati grafici nel punto in cui il fabbricato costruito nella seconda metà degli anni 50 e 60, oggetto del presente intervento, confina con la parte principale dell edificio che ha accesso su via Borgonuovo. Le connessioni riguarderanno proprio il muro di separazione tra questi corpi di fabbrica e l intervento consisterà nell inserimento di trave di collegamento tra muratura e solaio, interpiano e di copertura e da staffe di inghisaggio per la connessione solaio/cordolo tramite barre di acciaio filettate in più direzioni, dall esterno all interno ed in diagonale in modo da consentire l ammorsatura delle murature che al momento risultano scollegate. A completare l intervento la muratura in tufo portante sarà poi rivestita dalla fibra di vetro come sopra descritto, nonché dall intonaco e dalle finiture come da computo metrico allegato. Inoltre, tra gli interventi previsti per questa tipologia di lavorazione verrà realizzato un rinforzo strutturale per i pilastri e le travi di elevazione realizzato con aumento delle sezioni trave/pilastro con calcestruzzo armato da realizzarsi in opera. 11