O S P E D A L E C I V I C O E B E N F R A T E L L I P A L E R M O O S P E D A L E T R I G O N A N O T O ( S R )

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1 O S P E D A L E C I V I C O E B E N F R A T E L L I P A L E R M O O S P E D A L E T R I G O N A N O T O ( S R ) Servizio Committente Assistenza tecnica per la verifica dei livelli di sicurezza sismica negli ospedali Ministero della Salute Elaborato D-001 Titolo Documento di Supporto alle Autorità Regionali per la redazione di Linee Guida (Azione D) Data 11 marzo 2008 Rev. Emissione Preparato Verificato Cod. Commessa: C462

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3 Servizio di Assistenza tecnica per la verifica dei livelli di sicurezza sismica negli ospedali ELABORATO D-001 DOCUMENTO DI SUPPORTO A cura di: STUDIO SPERI Società di Ingegneria Srl Lungotevere della Navi, Roma main@studiosperi.it Committente: MINISTERO DELLA SALUTE Direzione generale della programmazione sanitaria, dei livelli essenziali di assistenza e dei principi etici di sistema ATI aggiudicataria del servizio: STUDIO SPERI Società di Ingegneria Srl IDES Lungotevere delle Navi, 19 Roma Via G.Orefici,11 Brescia Responsabile Scientifico: Responsabile di Commessa: Gruppo di Lavoro: Paolo Emilio Pinto Sapienza Univ. di Roma Alessio Lupoi Giuseppe Lupoi Giorgio Lupoi Patrizio Ansovini - Marzo

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5 Indice SOMMARIO IL SERVIZIO DI ASSISTENZA TECNICA Descrizione del Servizio Elenco dei documenti prodotti III V v vii INTRODUZIONE AL TEMA: OSPEDALE E TERREMOTO 1 Qual è stata la risposta degli ospedali italiani ai terremoti? 1 Quali sono le principali cause di una risposta così inadeguata? 3 Il sistema Ospedale ed il Terremoto 4 ORGANIZZAZIONE DEL DOCUMENTO 7 LA SICUREZZA SISMICA NEGLI OSPEDALI: GLI ELEMENTI DECISIONALI 9 A-1: Come si misura la sicurezza sismica di un ospedale? 9 A-2: Pericolosità Sismica in Italia 10 A-3: La Vulnerabilità Sismica 13 A-4: Livelli di Prestazione 15 A-5: Stategie di Adeguamento 17 LA SICUREZZA SISMICA NEGLI OSPEDALI: IL QUADRO NORMATIVO 21 A-6: Cenni Storici e Situazione Attuale 21 A-7: Approfondimenti e Linee Guida 25 VERIFICHE DI SICUREZZA DEGLI OSPEDALI ESISTENTI 29 B-1: Obiettivi di sicurezza 29 B-2: Determinazione dell Azione Sismica 37 B-3: Conoscenza del fabbricato Indagini conoscitive e Fattori di confidenza 42 B-4: Metodi di analisi e Criteri di regolarità 47 B-5: Elementi non- strutturali 50 ADEGUAMENTO DEGLI OSPEDALI 59 B-6: Criteri di scelta dell Intervento 59 B-7: Tecniche d intervento Sulle Strutture 66 B-8:Tecniche d intervento Sugli elementi non-strutturali 71 LA PIANIFICAZIONE E LA GESTIONE DEL PROCESSO 73 B-9: Esempio di Procedura 73 LETTERATURA SU SICUREZZA SISMICA E OSPEDALI 79 APPENDICE A

6 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D SCHEDE DI INTERVENTO SU ELEMENTI STRUTTURALI E NON- STRUTTURALI APPENDICE B SCHEDE DI PRIMO E SECONDO LIVELLO ii

7 S O M M A R I O Il presente documento si propone di fornire indicazioni utili alle Amministrazione che intendono sviluppare delle Linee Guida per la valutazione di sicurezza del patrimonio ospedaliero esistente nei confronti dell azione sismica. Il tema è di particolare attualità grazie a recenti disposizioni legislative (Ordinanza P.C.M. 3274/2003 ) che, per la prima volta nel nostro paese, hanno imposto agli enti proprietari la verifica di sicurezza sismica di tutte le opere di interesse strategico ai fini della protezione civile, tra le quali si annoverano anche le strutture ospedaliere. Le passate esperienze di eventi sismici intensi hanno mostrato una elevata vulnerabilità delle strutture ospedaliere. Ciò è certamente dovuto a fattori intrinseci, come la complessità delle funzioni ospitate, l elevato tasso di occupazione, ed all impreparazione all evento; pur tuttavia, l inadeguatezza di molti edifici ospedalieri è stata la principale causa della scadente prestazione risultata. Il rischio sismico di una struttura è funzione dell effetto combinato della pericolosità del sito dove l opera sorge e della vulnerabilità al terremoto dell opera stessa. La pericolosità di sito è oggi disponibile ad un accurato livello di precisione per tutto il territorio nazionale. La vulnerabilità dell edificio deve essere invece valutata caso per caso. In letteratura sono attualmente disponibili vari metodi di diversa complessità ed accuratezza. In questo studio le verifiche tecniche sono state eseguite seguendo la procedura contenuta nell allegato tecnico dell Ordinanza PCM 3274/2003 (e s.m.i.), la quale è pienamente compatibile con le disposizioni contenute nelle nuove Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC08, D.M. 14/1/2008). Le disposizioni normative vigenti necessitano di integrazioni in più ambiti al fine di eseguire la valutazione di sicurezza di strutture ospedaliere. Gli aspetti di maggior rilievo riguardano la definizione degli obiettivi di sicurezza, che non sono comuni a quelli propri dei normali edifici, e

8 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D la valutazione della risposta e le tecniche di adeguamento degli componenti non strutturali (arredi, impianti, attrezzature mediche, etc. ), essenziali al mantenimento delle funzioni operative dell ospedale anche a seguito di un evento sismico. L applicazione della procedura di verifica dell Ordinanza a più casi reali ha permesso di evidenziare alcune difficoltà pratiche per le quali sono suggeriti possibili rimedi. Un altro tema di particolare importanza è la pianificazione e la gestione delle attività di verifica e di adeguamento: Tale attività si rende necessaria per prevenire, minimizzare ed eventualmente superare le inevitabili interferenze tra la regolare erogazione dei servizi medici e l esecuzione delle attività di verifica (e successivamente di adeguamento). La partecipazione di tutti i soggetti coinvolti (management, sanitari e tecnici) è strettamente necessaria. Infine, è necessario definire degli indicatori che consentano di scegliere, al management delle Regioni o delle Aziende Ospedaliere, la strategia di adeguamento più efficace. Il recupero è infatti una delle possibili soluzioni, ma non devono essere escluse a priori le ipotesi si una riedificazione (demolizione e ricostruzione in sito) o di una edificazione ex novo in altra sede (con alienazione della sede esistente). iv

9 I L S E R V IZIO D I ASSISTENZA T E C N I C A DESCRIZIONE DEL SERVIZIO Il progetto si inquadra negli obiettivi del PON ATAS Ministero della Salute che prevedono l espletamento da parte del Ministero stesso di funzioni di indirizzo e coordinamento a favore delle Amministrazioni Regionali titolari di POR, al fine di assicurare una piena coerenza della politica di sviluppo regionale e gli obiettivi di tutela e promozione della salute pubblica identificati dai documenti di programmazione sanitaria nazionale e regionale. Questo servizio, in particolare, consiste in attività di assistenza tecnica e coordinamento per la verifica dei livelli di sicurezza sismica su strutture ospedaliere della Regione Sicilia ai fini del mantenimento delle funzioni ospedaliere strategiche in situazioni di emergenza. Il Ministero della Salute ha indicato due complessi ospedalieri campione, l Ospedale Trigona di Noto (SR) e l Ospedale Civico e Benfratelli di Palermo. Tra i vari edifici presenti nei due complessi ospedalieri sono stati selezionati per le verifiche, di concerto con il Ministero della Salute e le Aziende interessate in base a criteri di rappresentatività e di agibilità, due fabbricati in c.a. nel complesso di Noto e un edificio in muratura nel vasto complesso ospedaliero di Palermo. Il servizio è suddiviso in cinque Azioni. L Azione A ha per oggetto la Valutazione dei livelli di conoscenza, campagne di indagine, rilievi di dettaglio nei complessi campione. Sono state eseguite delle campagne di indagine sperimentale ai sensi dell Ordinanza P.C.M. 3274/2003 (nel seguito Ordinanza); sulla base dei risultati delle indagini si è proceduto all individuazione del livello di conoscenza delle opere da verificare, attività propedeutica allo svolgimento delle analisi numeriche per la valutazione del livello di sicurezza dei fabbricati. I risultati dell azione A sono riportati in una apposita serie di documenti, il cui elenco è fornito nel seguito per utilità del lettore. La seconda fase, Azione B, è consistita nell Effettuazione delle verifiche tecniche dei livelli di sicurezza nei due complessi ospedalieri campione, eseguite ai sensi dell Ordinanza e delle prescrizioni regionali. Sulla base

10 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D dei risultati delle analisi, si è proceduto alla determinazione degli indicatori del rischio di collasso e del rischio di inagibilità dell opera, e sono state individuate delle possibili strategie di intervento per conseguire il miglioramento o l adeguamento sismico. L Azione C ha per oggetto l Elaborazione di ipotesi di intervento strutturale e impiantistico. Le principali tecniche di intervento, sia per gli edifici in c.a. sia per quelli in muratura, sono state esaminate criticamente. Particolare attenzione è stata posta agli elementi non-strutturali, definendo dei criteri di valutazione della risposta e proponendo tecniche di adeguamento. Quindi sono state sviluppare le soluzioni tecniche appropriate per l adeguamento delle strutture analizzate nelle precedenti azioni. Per ciascuna soluzione sono indicate le modalità esecutive, i tempi e i costi, le alternative tecniche da proporre al management ed il livello di protezione effettivamente conseguito con l adeguamento. L Azione D consiste nell Elaborazione dei documenti di supporto per la definizione di linee guida finalizzate all effettuazione delle verifiche tecniche dei livelli di sicurezza sismica delle strutture ospedaliere, con particolare riferimento a valutazioni sulla scelta tecnico-economica delle tipologie di intervento possibili per la riduzione del rischio sismico, comprendenti anche l eventuale cambio di destinazione d uso e la demolizione e ricostruzione. Infine, l Azione E riguarda le Azioni informative. Questo elaborato costituisce uno dei prodotti dell Azione D. L elenco completo dei documenti prodotti nell ambito del Servizio è fornito alle pagine seguenti. vi

11 ELABORATO D -001 ELENCO DEI DOCUMENTI PRODOTTI AZIONE A Codice Titolo Data Emissione/revisione A-001 DOCUMENTO DI SINTESI AZIONE A / A1-001 VERBALE DI SOPRALLUOGO DEL DIVEMBRE 2006 OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO [A1-002] A1-003 PROPOSTA PER LA CAMPAGNA DI INDAGINI OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) A1-004 PROPOSTA PER LA CAMPAGNA DI INDAGINI OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO A1-005 VERBALE DI SOPRALLUOGO DEL DIVEMBRE 2006 OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) A1-006 PIANO DELLE CAMPAGNE D INDAGINE OSP. TRIGONIA NOTO (SR) - OSP. CIVICO E BENFRATELLI PALERMO A1-007 DOCUMENTI DI PROGETTO OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) A2-001 RAPPORTO DI PROVA OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) A2-002 RAPPORTO DI PROVA OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO A2-003 RELAZIONE SULLA NATURA E SULLE PROPRIETA DEI TERRRENI DI SEDIME - OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) A2-004 RELAZIONE SULLA NATURA E SULLE PROPRIETA DEI TERRRENI DI SEDIME - OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO A3-101 e seg. A3-201 e seg. CARPENTERIE CON INDICAZIONE DELLE INDAGINI ESEGUITE OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) PIANTE AGGIORNATE OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO vii

12 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D AZIONE B Codice Titolo Data Emissione/revisione B-001 DOCUMENTO DI SINTESI DELL AZIONE B VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SIMSICA DEGLI OSPEDALI TRIGONIA DI NOTO (SR) E CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO B-002 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA OSPEDALE TRIGONA DI NOTO (SR) B-003 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO / / / AZIONE C Codice Titolo Data Emissione/revisione C-001 METODOLOGIA PER L ADEGUAMENTO DEGLI OSPEDALI IPOTESI DI INTERVENTI SUGLI OSPEDALI TRIGONA DI NOTO (SR) E CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO AZIONE D Codice Titolo Data Emissione/revisione D-001 DOCUMENTO DI SUPPORTO D-002 OSPEDALE CIVICO E BENFRATELLI DI PALERMO VERIFICA DI SICUREZZA E PROPOSTA DI INTERVENTO D-003 OSPEDALE TRIGONIA DI NOTO (SR) VERIFICA DI SICUREZZA E PROPOSTA DI INTERVENTO AZIONE E Codice Titolo Data Emissione/revisione E-001 PROGETTAZIONE ED ORGANIZAZZIONE DI FORME DI COMUNICAZIONE viii

13 I N TRODUZIONE A L T E M A: O S P E D ALE E T E R R E M O TO QUAL È STATA LA RISPOSTA DEGLI OSPEDALI ITALIANI AI TERREMOTI? L Italia è uno dei tre paesi tra quelli economicamente sviluppati (appartenenti al G8) a elevato rischio sismico; gli altri sono la California ed il Giappone. Negli ultimi trenta anni si sono verificati nel nostro paese tre eventi sismici di elevata intensità: quello del Friuli nel 1976, il terremoto dell Irpinia Basilicata nel 1980 ed infine quello che ha colpito l Umbria e le Marche nel Gli eventi del 1976 e del 1980 sono stati a dir poco disastrosi per le perdite economiche e, soprattutto, per quelle umane. Il terremoto del 1997 ha provocato danni minori alle cose e trascurabili alle persone. Con specifico riferimento agli ospedali, le principali conseguenze dirette provocate dai dei tre eventi sismici sono state le seguenti: pericolo per la sicurezza della vita dei pazienti ricoverati e del personale medico; interruzione del servizio sanitario, e conseguente impossibilità di fornire le cure alle vittime del terremoto; forti danni agli edifici, con conseguente spesa di ingenti risorse economiche per le riparazioni e prolungati periodi di mancata erogazione dei servizi medici per la riparazione dei danni. Simili circostanze si sono verificate anche in occasione di terremoti avvenuti in Giappone (Kobe, 1995) ed in California (San Fernando, 1971, Loma Prieta, 1989, e Northridge, 1994). In sintesi, le passate esperienze hanno mostrato che il sistema sanitario nazionale è carente rispetto all importante funzione di fornire assistenza alla popolazione in situazioni di emergenza sismica.

14 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Terremoto del Friuli, 1976 (Magnitudo 6.2) Il Terremoto del Friuli ha causato danni per circa 2 miliardi di. Sono rimaste uccise 965 persone e ferite circa L Ospedale di Gemona ha riportato gravi danni: il tetto di un edificio in muratura di tre piani, è crollato ed un altro edificio (10 piani in c.a.) è stato demolito per gli eccessivi danni riportati. Entrambe le strutture erano state progettate per i soli carichi gravitazionali. Anche l Ospedale di S. Daniele è collassato strutturalmente. La maggior parte degli ospedali è stata evacuata anche in mancanza di danni rilevanti. Terremoto dell Irpinia, 1980 (M 6.7) Il Terremoto dell Irpinia ha causato danni per circa 8 miliardi di. Sono rimaste uccise circa 3000 persone e sono state ferite. Il nuovo ospedale di S.Angelo dei Lombardi (7 piani in c.a.) costruito in accordo alle norme sismiche dell epoca è completamente crollato. Altri, come ad esempio il Curteri a S.Severino, hanno riportato notevoli danni alle strutture. Ovunque sono stati riscontrati danni agli elementi non-strutturali ed in particolare agli impianti. 2

15 ELABORATO D -001 QUALI SONO LE PRINCIPALI CAUSE DI UNA RISPOSTA COSÌ INADEGUATA? La risposta del sistema sanitario, ed in particolare degli edifici ospedalieri, all evento sismico è stata oggetto di numerosi ed approfonditi studi da parte della comunità scientifica e delle istituzioni stesse. Le pubblicazioni disponibili sul tema sono numerose. Le principali conclusioni a cui si è giunti sono le seguenti: Molti ospedali sono ospitati in edifici costruiti alcuni secoli fa per assolvere ad altre funzioni (il più delle volte conventi) con tecniche costruttive che non prevedevano adeguate misure per la protezione nei confronti dell azione sismica. Questi edifici sono certamente inadeguati per soddisfare gli standard attuali. Molti edifici sono stati oggetto di interventi successivi alla costruzione, sia ampliamenti che importanti modifiche, che hanno determinato una sostanziale diminuzione della capacità portante. Gli ospedali in cemento armato, in particolare quelli non progettati per resistere all azione sismica, sono soggetti a rilevanti danni strutturali. Tutti gli elementi non strutturali dei fabbricati, cioè controsoffitti, tramezzi, infissi, arredi vari, e gli impianti non sono progettati per resistere ad una azione sismica intensa. In particolare, è stata rilevata una sistematica carenza nell ancoraggio delle componenti sospese e la totale assenza nel caso di attrezzature e di tutti gli elementi mobili. Le forniture esterne di acqua, elettricità e le linee telefoniche sono state tutte interrotte, evidenziando la necessità di risorse autonome, riserve adeguate e metodi alternativi di telecomunicazione. La generale impreparazione a fronteggiare l emergenza da parte del personale a tutti i livelli. La mancanza della cultura della prevenzione. QUAL È SARÀ LA RISPOSTA DEL VOSTRO OSPEDALE? GLI AMMINISTRATORI HANNO LA RESPONSABILITÀ DI VALUTARE LA SICUREZZA SISMICA DEI PRESIDI 3

16 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D IL SISTEMA OSPEDALE ED IL TERREMOTO Un ospedale è al tempo stesso un organo di primaria importanza per la funzione di assistenza e un sistema notevolmente esposto e vulnerabile ad un evento sismico. In occasione di un terremoto le vittime si aspettano di trovare in ospedale le cure appropriate e definitive. Per garantire una risposta sicura, efficace e competente alla popolazione colpita è decisiva l interazione delle tre componenti fondamentali con cui è possibile rappresentare il sistema ospedale: l organizzazione, che deve pre-definire le procedure in grado di ottimizzare le risorse (umane e materiali) disponibili; gli operatori, che devono essere addestrati a prestare servizi di cura nelle situazioni emergenziali; gli edifici che devono garantire, oltre alla sicurezza fisica dei pazienti e degli operatori, anche la funzionalità di tutti i principali servizi necessari per l erogazione delle cure (acqua, energia, etc.). Operators Organisation Patient in Medical Services Patient out Facilities Envinroment L esperienza acquisita in questo settore insegna che i responsabili della gestione del rischio negli ospedali, oberati dalle complesse problematiche quotidiane, difficilmente possono prestare la necessaria attenzione a temi solo eventuali, come il sisma. Pertanto è necessario che gli aspetti della sicurezza in situazioni emergenziali siano trattati da un apposito gruppo di specialisti dedicati con professionalità che consentano (a) di gestire aspetti tecnico-strutturali, aspetti organizzativi e aspetti comportamentali e (b) di disegnare strategie capaci di ottimizzare l impiego delle risorse disponibili. 4

17 ELABORATO D -001 Strutture Organizzazione Operatori SICURE EFFICIENTE COMPETENTI Le numerose iniziative intraprese negli ultimi dieci anni nel campo della sicurezza sismica delle strutture, in genereale, e degli ospedali, in particoalre, testimoniano la grande attenzione dedicata a questo tema da parte del mondo accademico e professionale. Tale attenzione è stata recepita delle istituzioni attraverso l Ordinanza P.C.M. 3274/2003 che ha avuto tre importanti conseguenze pratiche: il rapido trasferimento delle più avanzate conoscenze scientifiche alla pratica professionale attraverso l emanazione di nuove norme tecniche (seguendo una procedura inusuale per il nostro paese in cui il Ministero delle Lavori Pubblici è deputato a tale compito); l obbligo di verifica di sicurezza sismica per tutti gli edifici strategici ai fini della protezione civile, tra cui ricadono gli ospedali, in vista di un eventuale adeguamento, ove necessario; l impegno di destinare risorse economiche ingenti per la realizzazione di interventi infrastrutturali, con priorità per quelli connessi alla riduzione del rischio sismico. Mondo accademico soluzioni tecniche Mondo politico Normative Finanziamenti Mondo professionale Capacità tecnica Mondo amministrativo Decisioni Sicurezza sismica degli ospedali 5

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19 O R G A N I ZZAZIONE D E L D O C U M E N T O Il presente documento è rivolto a lettori di più tipologie: politici e pianificatori degli Assessorati alla Sanità, manager e tecnici delle aziende sanitarie, operatori del settore, etc. In considerazione del differente grado di conoscenza da parte del lettore della problematica trattata, la cui natura è prettamente tecnica, si è scelto di dividere il documento in due sezioni con obiettivi e contenuti differenti. La prima sezione ha carattere informativo. Vengono presentati i concetti principali su cu si basano le verifiche di sicurezza sismica ed il progetto di adeguamento. Particolare risalto è dato agli elementi decisionali nel processo di adeguamento di un ospedale ai fini della scelta della strategia di adeguamento. È inoltre fornito un quadro della situazione normativa attuale. Questa sezione è rivolta a tutti i soggetti interessati da questo processo, inclusi Amministratori Regionali e Dirigenti Sanitari. La seconda sezione ha carattere propositivo. A partire dall esame delle disposizioni normative vigenti, sono analizzati in dettaglio tutti gli aspetti peculiari delle strutture ospedaliere che necessitano di approfondimenti. Sono avanzate proposte in merito a: definizione degli obiettivi di sicurezza per gli ospedali esistenti; metodi di analisi (Ordinanza 3274/2003); verifica ed adeguamento degli elementi non-strutturali, il cui ruolo è fondamentale ai fini dell operatività dell ospedale; indicatori avanzati per la scelta della strategia di adeguamento; pianificazione del processo di adeguamento. Questa sezione è rivolta ai tecnici incaricati a eseguire le verifiche di sicurezza o a redigere Linee Guida regionali su tema. Un elenco completo delle principali sul tema è fornito in calce al documento.

20 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Sono incluse due Appendici. Nella prima vengono illustrate attraverso schede le principali tecniche di intervento su elementi strutturali e su elementi non strutturali. Nella seconda si riportano le schede di I-mo e II-do livello per l acquisizione della conoscenza e per la verifica preliminare di vulnerabilità di edifici ospedalieri. 8

21 PARTE A - INFORMATIVA PER GLI ASSESSORI REGIONALI, I DIRETTORI GENERALI, I DIRETTORI SANITARI L A S I C U R EZZA S I SMICA N E G LI O S P E D A LI: G LI E LEMENTI D E C I S IONALI A-1: COME SI MISURA LA SICUREZZA SISMICA DI UN OSPEDALE? La sicurezza sismica di un sistema ospedaliero, come di qualsiasi altra opera civile, è funzione di due fattori: l intensità del terremoto (livello di moto sismico - pericolosità) la risposta del complesso edilizio (livello di prestazione - vulnerabilità). Il terremoto è un evento non prevedibile a priori, né per intensità e neanche per posizione (epicentro). È però possibile stimare, per ciascun sito, la probabilità che una scossa sismica di una certa intensità si verifichi in un fissato periodo di tempo, ad esempio nei prossimi 50 anni. La curva che lega coppie di intensità-probabilità si chiama curva di pericolosità sismica. Convenzionalmente, la pericolosità di un sito è espressa dal valore dell accelerazione di picco al suolo (PGA), misura dell intensità del terremoto, a cui corrisponde una probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni. La risposta di un ospedale all azione sismica dipende invece dalla tipologia costruttiva (muratura, cemento armato o acciaio), dall epoca e dalla qualità di costruzione, dallo stato di conservazione e dagli eventuali interventi di ristrutturazione eseguiti nel corso degli anni. La risposta di un edificio è definita in termini di spostamenti, deformazioni e forze che agiscono sugli elementi che lo compongono. A partire da queste quantità di risposta base è possibile stimare i danni e le perdite attese (livello di prestazione), ovvero la VULNERABILITÀ dell ospedale, per uno o più livelli di intensità dell azione sismica. La vulnerabilità può essere stimata più o meno accuratamente a seconda del

22 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D metodo di valutazione adottato, a partire da quelli molto semplici di tipo induttivo (basati sull osservazione), per arrivare a quelli particolarmente complessi basati su sofisticate analisi numeriche. La scelta del metodo dipende dal contesto e dagli obiettivi prefissati; gli elementi necessari ad operare tale scelta sono forniti nella Parte B del documento. In termini concettualmente sintetici, il rischio sismico di un opera è dato dalla opportuna combinazione della pericolosità del sito e della vulnerabilità dell opera: Rischio Sismico = Pericolosità x Vulnerabilità A-2: PERICOLOSITÀ SISMICA IN ITALIA La pericolosità sismica è oggi completamente definita per tutto il territorio italiano grazie agli studi elaborati dall Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). È stata utilizzata una metodologia che costituisce lo stato dell arte in materia, nella quale le incertezze legate all intensità ed alla posizione degli eventi sismici sono esplicitamente ed adeguatamente considerate (approccio probabilistico). Tutte le informazioni sulla sismicità del territorio nazionale sono consultabili on-line e scaricabili dal sito web dell INGV ( Una prima ma significativa indicazione sulla pericolosità sismica in Italia è data dalla mappa di pericolosità sismica di riferimento per il territorio Nazionale 1, riportata in Figura 1. La mappa riporta i valori della PGA con probabilità di superamento ( P r ) del 10% in 50 anni, a cui corrisponde un periodo medio di ritorno pari a 475 anni. Il periodo di ritorno T r è il numero medio di anni che trascorre tra due eventi di una prefissata P r. Al diminuire di P r (fissato l intervallo temporale), cresce il periodo di ritorno: ad esempio, ad un evento sismico con probabilità d occorrenza pari al 2% in 50 anni, corrisponde un periodo di ritorno di 2475 anni. Questo parametro, di immeditata capacità comunicativa, è utilizzato correntemente per indicare l intensità di un evento sismico. In Italia il massimo valore atteso di PGA per un evento sismico con T R = 475 anni è circa pari a 0.3g, come risulta osservando la mappa di pericolosità 2. Le aree a elevato rischio sismico (PGA>0.25g) sono le zone appenniniche dell Umbria alla Calabria, la parte sud-orientale della 1 Ordinanza PCM 3519 (28/04/2006): Criteri generali per l'individuazione delle zone sismiche e per la formazione e l'aggiornamento degli elenchi delle medesime zone (G.U. n.108 del 11/05/2006). 2 Ipotizzando condizioni di suolo rigido; g indica la forza di gravità. 10

23 ELABORATO D -001 Sicilia ed la zone del Friuli. La maggior parte del territorio nazionale è comunque a rischio di un evento sismico con PGA>0.12g per T R = 475 anni. Figura 1: INGV - Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale espressa in termini di PGA con T R=475 anni riferita a suoli rigidi (Ordinanza PCM 3519/2006) 11

24 Periodo di ritorno D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D La pericolosità di un sito è più compiutamente rappresentata dalla funzione (detta anche CURVA DI HAZARD) che fornisce la probabilità annua di superamento al variare della PGA (o di una equivalente intensità di misura del moto sismico). Un esempio di Hazard Curve, in termini di T R (piuttosto che di probabilità di superamento), è fornito nella figura seguente. Si fa nuovamente notare che a valori di PGA più elevati corrispondono eventi sismici con periodo di ritorno maggiori. 500 anni 100 anni T R = 100 anni PGA 0.12g T R = 500 anni PGA 0.27g 0.12g 0.27g Intensità (PGA) Figura 2: Esempio di Curva di Hazard Per la determinazione dell azione sismica di progetto per un determinato sito si fa riferimento alle nuove Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC08, DM pubblicato sulla G.U. n. 29 del ), che introducono molti elementi di novità rispetto alla precedenti. In particolare, viene superata la storica suddivisione del territorio nazionale in zone sismiche secondo i comuni di appartenenza; l azione sismica di progetto è definita a partire dalla pericolosità sismica di base del sito della costruzione, da identificarsi in un reticolo di riferimento che ricopre il territorio nazionale i cui nodi, definiti in termine di latitudine e longitudine, sono sufficientemente vicini fra loro (non distano più di 10 km). 12

25 ELABORATO D -001 A-3: LA VULNERABILITÀ SISMICA La vulnerabilità sismica di un edificio dipende principalmente da tre fattori: tipologia costruttiva; epoca di realizzazione e qualità costruttiva; storia e stato di manutenzione del fabbricato. Le tipologie costruttive utilizzate in Italia per l edilizia sanitaria sono sostanzialmente due: la MURATURA ed il CEMENTO ARMATO. La prima tipologia comprende i complessi ospedalieri che si trovano in edifici storici ubicati nei centri delle nostre città; in molti casi, sia l edificio sia l istituzione hanno qualche secolo di storia. Ciò non significa che tali edifici sono necessariamente deficitarii; anzi, se ben conservati, sono spesso adeguati, o adeguabili con interventi sostenibili. Purtroppo, in molti casi tali edifici si trovano in uno stato di manutenzione carente o, soprattutto, sono stati oggetto di interventi di ristrutturazione nel corso del secolo scorso che ne hanno ridotto significativamente la capacità di resistenza. L epoca di costruzione (e di progettazione) è invece un dato fondamentale per gli edifici in cemento armato, tutti comunque realizzati nel secolo scorso. In particolare, l anno 1974 segna una forte discontinuità dovuta all emanazione della Legge n. 64 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. Gli edifici in c.a. antecedenti al 74 sono stati progettati per resistere essenzialmente alle azioni verticali e pertanto, ove siano ubicati in una zona attualmente classificata sismica, necessitano con ogni probabilità di importanti interventi di adeguamento. Per gli edifici realizzati dopo il 74, e quindi progettati con criteri più moderni per resistere alle azioni orizzontali indotte dal sisma, la necessità di adeguamento dipende essenzialmente dalla qualità della progettazione e dell esecuzione dell opera. In ogni caso, le tecniche di progettazione simica hanno conosciuto notevoli avanzamenti nei due decenni trascorsi; è ragionevole prevedere interventi localizzati volti a sanare le deficienze riscontrate nei dettagli costruttivi progettati negli anni 70 e 80. Per gli edifici (ben) progettati secondo le indicazioni contenute negli Allegati dell Ordinanza PCM 3274/2003, e comunque per tutti quelli progettati secondo le specifiche del Eurocodice 8, non è necessario intervenire sulla componente strutturale. 13

26 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Le considerazioni di massima sopra esposte sono schematicamente rappresentate in Tabella 1. Le caselle con sfondo rosso indicano le situazioni potenzialmente molto pericolose che meritano immediata attenzione e per le quali probabilmente sarà necessario adeguare; con il colore arancione si indicano invece quelle situazioni che devono essere verificate, ma per le quali la necessità di intervenire non è scontata. Infine, con il colore verde sono indicate le situazioni a limitato rischio sismico. Tabella 1: Indicazioni di massima sulla vulnerabilità delle costruzioni Tipologia Condizioni Zona sismica 1 Zona sismica 2 Zona sismica 3 C.A. Pre L.64/74 Post L.64/74 Post 1996 Muratura Buona conservazione / limitati interventi Cattiva conservazione/ pesanti interventi I metodi disponibili per la valutazione della vulnerabilità di un edificio sono numerosi. In via semplificativa, è possibile proporre una classificazione per livelli di crescente complessità ed accuratezza: I livello: procedure di natura statistica/esperienziale basate su schede sviluppate appositamente per i complessi ospedalieri; II livello: analisi numeriche di dettaglio, di differente complessità (lineari e/o nonlineari, statiche e/o dinamiche); III livello: metodi di natura probabilistica che rappresentano lo stato dell arte in materia dove tutte le variabili in gioco e le incertezze ad esse associate sono considerate e quantificate. La scelta del metodo di analisi è necessariamente legata al livello di conoscenza del sistema in esame (come espressamente richiesto dall Ordinanza) e agli obiettivi prescelti. I metodi di I livello sono di tipo esperienziale. In pratica, essi consistono nella compilazione di predefinite schede di rilevamento delle informazioni sensibili che, opportunamente pesate, consentono di esprimere un primo giudizio di merito sullo stato della costruzione. Questi metodi 14

27 ELABORATO D -001 sono adatti per eseguire valutazioni preliminari, ad esempio in situazioni in cui è necessario definire uno schema di priorità in complessi di più edifici. Il II livello è invece quello correntemente utilizzato nella pratica professionale: sono i metodi di analisi e verifica indicati nelle Norme Tecniche e nell Ordinanza, su cui si concentra l attenzione di questo studio. Infine, il III livello consente di considerare esplicitamente nel calcolo le incertezze associate al problema, sia quelle relative all azione sismica che le altre relative alla struttura ospedaliera (materiali, geometria, etc.). Tuttavia, i metodi rigorosamente probabilistici sono molto complessi, certamente fuori portata per ingegneri di ordinaria preparazione, anzi confinati agli esperti del settore. Ad essi è necessario ricorrere solo in quei casi di importanza e complessità tali da meritare questo livello di approfondimento. Per una descrizione di tali metodi si rimanda alla letteratura specializzata (Pinto et al., 2004). A-4: LIVELLI DI PRESTAZIONE Il concetto di vulnerabilità è intrinsecamente legato a quello di prestazione: la vulnerabilità di un opera può essere quantificata solo in funzione di una ben definita prestazione. Il tema della prestazione attesa assume una particolare importanza nel caso di ospedali. Questi sistemi sono infatti regolati da canoni diversi rispetto a tipologie quali gli edifici per civile abitazione o per uffici, capannoni industriali, etc. Gli ospedali si differenziano rispetto alla maggior parte delle costruzioni fondamentalmente per i seguenti aspetti: 1. la funzione sociale; 2. il ruolo strategico in caso di calamità naturali (come un evento sismico); 3. l elevato valore del contenuto (superiore rispetto al contenitore edificio) 4. l elevato tasso di occupazione, il ciclo ininterrotto d attività, la complessità dei sistemi e delle funzioni. Per queste ragioni risulta logico, oltre che opportuno, richiedere per gli ospedali prestazioni superiori rispetto agli standard che si applicano alle normali costruzioni. In particolare, in paesi con un grado di sviluppo come il nostro, fa ormai parte del sentire comune che i presidi ospedalieri più importanti debbano mantenere l operatività delle principali funzioni anche a seguito di un evento sismico intenso, piuttosto che dare garanzie solo nei confronti della sicurezza per la vita, come è tradizione. 15

28 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D I quattro livelli di prestazione comunemente utilizzati per classificare la risposta degli edifici, ed i livelli di danno associati, sono indicati in Tabella 2. Per soddisfare il livello di operatività è necessaria non solo la positiva risposta delle strutture, ma anche quella degli elementi architettonici in generale, degli impianti e delle attrezzature. Tutti questi elementi sono classificati come elementi non-strutturali. Tabella 2: Livelli di prestazione Livello prestazionale Operativo Agibile Stabile Collasso Danni strutt. assenti lievi moderati estesi D. non-strutt. assenti lievi moderati / estesi - D. contenuto lievi moderati estesi - Sicurezza Sì Sì Sì No Economici 0-10% 10-30% 30-60% % Funzionali Operativo con minimi disagi Operativo con lievi disagi (giorni) Non operativo necessarie riparazioni (mesi.) Non operativo Stato Hospital Hospital Chirurgy Pediatry Chirurgy Pediatry Hospital Hospital Hospital Chirurgy Pediatry In tabella lo stato del sistema è misurato anche in funzione di parametri quali la garanzia di sicurezza per la vita, i danni economici espressi percentualmente in funzione del costo dell opera, lo stato di funzionalità dei servizi essenziali per somministrare l assistenza necessaria alle vittime del terremoto. Le nuove Norme Tecniche introducono la verifica sismica per lo Stato Limite di Operatività, definendolo come segue: a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi. La norma suggerisce, per i casi ordinari, di verificare tale prestazione per una azione sismica con T R = 120 anni. Quindi specifica che: Qualora la protezione nei confronti degli stati limite di esercizio sia di prioritaria importanza, l intensità dell azione può essere aumentata in funzione del grado di protezione che si vuole raggiungere (NTC08, 3.2). Questo è certamente il caso degli ospedali. 16

29 ELABORATO D -001 Nel caso di edifici esistenti, il livello di intensità dell azione sismica per la verifica dello Stato Limite di Operatività può essere stabilito dal Progettista di concerto con il Committente (NTC08, 8.3.). La determinazione del livello di protezione da perseguire per un ospedale esistente deve essere è quindi oggetto di accurata valutazione. Indicazioni a riguardo saranno fornite nella seconda parte del documento. A-5: STATEGIE DI ADEGUAMENTO La verifica di sicurezza sismica costituisce il primo passo del complesso processo che porta all adeguamento di un sistema ospedaliero (nel caso in cui esso risulti necessario, ovviamente). Il passo successivo consiste nel progettare un intervento di adeguamento in grado di incrementare le prestazioni del sistema fino al livello richiesto. Ciò non è sempre possibile: ci sono dei casi di strutture le cui condizioni iniziali sono talmente deficitarie da rendere non conveniente, se non impossibile, l adeguamento agli obiettivi di sicurezza fissati. In altri casi l adeguamento può essere perseguito con successo mediante diversi tipi d intervento, alcuni basati su tecniche tradizionali, come ad esempio la realizzazione di setti di irrigidimento, altri su tecniche alternative, come l isolamento alla base. È quindi necessario operare una scelta tra le soluzioni alternative. I dati che si ricavano dalle attività tecniche non sono però sufficientemente informativi per poter scegliere la strategia di adeguamento economicamente più vantaggiosa. Ad una valutazione tecnica, come ad esempio il livello di prestazione raggiunto o il numero di setti da inserire nel fabbricato, devono seguire considerazioni di natura sanitaria ed economica. Le prime consistono nel verificare la compatibilità dell intervento di adeguamento con l ordinaria erogazione dei servizi medici. Ciò dipende in larga misura dalle modalità di esecuzione dei lavori di adeguamento. Devono essere previste in fase progettuale tutte le necessarie misure per ridurre quanto più possibile le interferenze. Questa attività deve essere eseguita di concerto dai tecnici incaricati e dai sanitari dell ospedale. Le valutazioni economiche devono stimare il costo reale dell intervento d adeguamento, che è dato dalla somma dei costi diretti e di quelli indiretti. I costi diretti si riferiscono alla spesa per i lavori di adeguamento, e sono valutabili utilizzando i normali procedimenti (computi metrici). I secondi si riferiscono, in sostanza, alla mancata erogazione dei servizi medici, circostanza che comporta disagi sia al cittadino, i cosiddetti costi sociali, sia all azienda, che a fronte di costi di gestione fissi perde una fonte di reddito (il posto letto e/o la prestazione). I costi indiretti sono 17

30 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D molto difficili da stimare. Nella seconda parte del documento sono fornite delle espressioni per una valutazione di massima in funzione o della superficie ospedaliera non disponibile per lavori oppure dei posti-letto persi durante i lavori. L insieme delle informazioni tecniche, la prestazione conseguibile, sanitarie, la compatibilità tra attività medica e intervento d adeguamento, ed economiche, i costi reali dell intervento, permettono al management dell Azienda di operare, con la dovuta cognizione, la scelta della strategia di adeguamento. Le alternative in pratica disponibili possono essere raggruppate nelle seguenti tre opzioni: 1. Recupero mediante intervento di adeguamento, che può essere realizzato seguendo due approcci alternativi: o o adeguamento con un singolo intervento; adeguamento per passi successivi (incrementale). 2. Riedificazione (demolizione e ricostruzione in loco). 3. Costruzione ex-novo di una nuova sede e alienazione dell esistente. I punti caratteristici dei vari approcci sono riportati nella tabella seguente. Si fa osservare che l approccio d adeguamento incrementale prevede di eseguire la maggior parte degli interventi di adeguamento in occasione delle operazioni di manutenzione ordinarie e straordinaria, per la verità molto frequenti negli ospedali. Ciò permette di limitare le interferenze e ridurre i costi, al prezzo di ritardare la completa messa in sicurezza dell ospedale. Tabella 3: Strategie di Adeguamento Approccio Tempo di inagibilità Tempo di realizzazione Costo Risultato Demolizione e costruzione nuova struttura Limitato se la costruzione è altrove, alto se la costruzione coincide con la precedente. Alto Alto Struttura pienamente rispondente alle nuove normative sia strutturali (sisma) che impiantistiche e funzionali Adeguamento con un singolo intervento Adeguamento per passi Medio Alto Medio Medio Molto limitato Alto Limitato Struttura migliorata, ma non sempre pienamente rispondente alle nuove normative Struttura migliorata, ma non sempre pienamente rispondente alle nuove normative Il tema della strategia di adeguamento è oggetto di grande attenzione da parte degli operatori del settore. Come già riportato nell introduzione al presente documento, una buona parte del patrimonio edilizio ospedaliero italiano è costituito da edifici storici in muratura e da edifici in c.a. 18

31 ELABORATO D -001 con oltre 30 anni di vita, due tipologie non rispondenti ai moderni criteri di efficienza energetica, di reversibilità e flessibilità, oltre che di adeguatezza all azione sismica. Per queste strutture è naturale e doveroso prendere in seria considerazione la possibilità di una riedificazione o di una costruzione ex-novo. Quest ultima soluzione è particolarmente indicata nei casi di complessi ospedalieri ubicati negli edifici storici in centro città, la cui trasformazione in residenze e/o uffici può fornire gran parte o la totalità delle risorse necessarie per la realizzazione di un nuovo e moderno complesso ospedaliero in aree meno centrali ma più idonee anche nei confronti della gestione delle emergenze. Questo tipo di soluzione incontra, comprensibilmente, forti resistenze da parte della cittadinanza, per ragioni di utilità e di interesse. Ciò introduce l ultimo aspetto determinante ai fini della scelta finale dell intervento, il tema sociale. Questo documento tratta principalmente gli aspetti tecnici e fornisce delle indizioni per le valutazioni sanitarie ed economiche. Non riguarda invece gli aspetti sociali il cui peso sulla scelta finale, l esperienza insegna, non è affatto trascurabile. IL PIÙ DELLE VOLTE, CON INTERVENTI MIRATI E POCO INVASIVI, È POSSIBILE RADDOPPIARE LE PRESTAZIONI DEL SISTEMA OSPEDALE 19

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33 PARTE A - INFORMATIVA PER I DIRETTORI TECNICI DELLE STRUTTURE SANITARIE, PER I CONSULENTI TECNICI E PER I PROGETTISTI L A S I C U R EZZA S I SMICA N E G LI O S P E D A LI: I L Q U A D R O N O R M A TIVO A-6: CENNI STORICI E SITUAZIONE ATTUALE La verifica di sicurezza degli edifici ospedalieri esistenti è attualmente regolata dalle disposizioni di legge comuni a tutte le costruzioni. A pochi giorni dalla consegna del presente documento 3 sono state emanate le Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14/1/2008, G.U. n.29 del 4/2/2008 Supp. Ord. N. 30) che pongono fine ad un lungo periodo d incertezza in merito alle disposizioni sismiche cogenti, che ebbe inizio con l Ordinanza P.C.M del 20/3/2003 e le successive modificazioni (in particolare l Ordinanza P.C.M del 3/5/2005, G.U. n. 107 del 10/5/2005 Supp. Ord. N. 85) e seguitò con le Norme Tecniche delle Costruzioni (D.M. 14/9/2005, 2005 meglio noto come Testo Unico), che però non hanno trovato applicazione pratica per la riscontrata necessità di numerose messe a punto. Le nuove Norme del 2008 sono formalmente un aggiornamento delle Norme del 2005; in realtà il testo è stato redatto ex-novo. Questo nuovo testo è un evoluzione nel solco della tradizione (Norme Tecniche del 96), recepisce l impostazione e le prescrizioni dell Ordinanza (che a suo volta deriva dagli Eurocodici), ed introduce importanti innovazioni sia riguardo alle prestazioni attese che alla definizione dell azione sismica. Si premette, prima di entrare nel merito degli aspetti che interessano la verifica sismica degli ospedali esistenti alla luce delle più recenti Norme Tecniche, che nel nostro Paese la scelta del 3 I termini di consegna dei prodotti dell Azione D è l 11 marzo 2008.

34 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D livello di sicurezza di un opera non è stata, storicamente, appannaggio del progettista bensì eseguita dal legislatore ed implicitamente garantita mediante le prescrizione normative. Inoltre, l attenzione dedicata alle strutture esistenti è stata piuttosto marginale. Le Norme Sismiche del 1996 (D.M. 16/01/1996) distinguevano tra due tipi di interventi: quello di adeguamento, definito come la messa a norma dell edificio, e quello di miglioramento, che realizza un incremento della capacità resistente dell opera ma non in misura tale da rendere la stessa in grado di soddisfare gli standard vigenti. L obbligo di adeguamento di un opera era prescritto solo per un numero limitato di circostanze, che in sostanza possono ricondursi a cambi di destinazione e/o interventi sulle strutture volti ad aumentare la volumetria dell opera. Per gli edifici soggetti a tutela artistica era (ed è) consentito derogare da tali requisiti. Paradossalmente, anche se comprensibilmente, è proprio in questi edifici di particolare pregio storico/artistico che sono spesso ospitate attività strategiche per la sicurezza nazionale. Inoltre, la valutazione dello stato dell opera e, soprattutto, le modalità di quantificazione del risultato raggiunto con l intervento progettato, non erano sostanzialmente trattati dalla norma. La discrezionalità storicamente lasciata al progettista si riteneva fosse il prezzo da corrispondere causa la variabilità delle situazioni rinvenibili nel patrimonio edilizio del nostro paese, costituito da edifici storici di eccezionale pregio architettonico ma limitata capacità strutturale (come anche di costruzioni più recenti una cui puntuale valutazione potrebbe essere causa di spiacevoli scoperte). L Ordinanza P.C.M del 2003 (nel seguito denominata Ordinanza) ha rappresentato un significativo atto di discontinuità e di innovazione rispetto al passato per molteplici fattori, tra cui l attenzione per gli edifici esistenti. Infatti, per la prima volta nella storia del nostro Paese, si prescrive l obbligo di eseguire le verifica di sicurezza di tutti i fabbricati strategici per gli obiettivi di protezione civile. Inoltre, allegate all Ordinanza sono emesse delle Norme Tecniche per progettazione in zona sismica, il cui Capitolo 11 è interamente dedicato alla valutazione di sicurezza degli edifici esistenti. Anche in questo caso per la prima volta la problematica delle strutture esistenti è trattata in modo comprensivo e dettagliato, a partire dalle indagini sperimentali che devono essere eseguite, ai metodi di analisi e verifica, fino ad indicazioni circa gli interventi tecnici di adeguamento. Le nuove Norme Tecniche, come detto, rappresentano un evoluzione nel solco della tradizione. Il tempo a disposizione della scrivente non è stato certamente sufficiente per effettuare un esame puntuale di tutto il voluminoso testo. Nel seguito si forniranno comunque considerazioni circa i principali aspetti che riguardano la verifica sismica degli ospedali. 22

35 ELABORATO D -001 Le NTC08 contengono significativi avanzamenti riguardo alle definizione delle prestazioni attese ed alla descrizione dell azione sismica. In merito al primo tema, l intensità dell azione sismica sulle costruzioni è ora esplicita funzione del periodo di riferimento V R dell opera, un parametro che dipende dal tipo e dall importanza della costruzione. Gli obiettivi di sicurezza (cioè il livello di protezione) sono definiti associando la prestazione attesa (stato limite) con un valore della probabilità di superamento dell evento sismico P V R nel periodo V R dell opera. I valori di P V R sono indicati per opere standard, ma è espressamente indicato che qualora la protezione nei confronti degli stati limite di esercizio sia di prioritaria importanza, i valori di P V R forniti in tabella (3.2.I, n.d.r.) devono essere ridotti in funzione del grado di protezione che si vuole raggiungere (NTC08, 3.2.1). Infine, è esplicitamente introdotto lo stato limite di operatività (SLO), così definito: a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi (NTC08, 3.2.1). In sostanza, in accordo con la filosofia della sicurezza alla base delle norme internazionali più recenti (ad esempio, gli Eurocodici), le nuove Norme sanciscono in via definitiva che le opere devono essere dotate di un livello di protezione antisismica differenziato in funzione della loro importanza e, quindi, delle conseguenze più o meno gravi di un loro danneggiamento per effetto di un evento sismico. In aggiunta, forniscono gli strumenti pratici affinché il committente, di concerto con il progettista, siano in grado di operare razionalmente e coscientemente tale scelta. Con riferimento all azione sismica, le nuove Norme introducono importanti novità rispetto alla precedente. La storica classificazione del territorio nazionale in zone sismiche, che operava per comuni, è ora superata. L azione sismica è ora definita con maggior dettaglio a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. I particolari circa la definizione dell azione sismica sono forniti in un successivo capitolo del presente documento. È invece utile osservare che gli avanzamenti proposti nella Norma si basano sul lavoro svolto dall INGV in questi ultimi anni, culminato con l emanazione dell Ordinanza P.C.M. n del 28/4/06 (G.U. n.108 del 11/5/06) e con la realizzazione del sito web precedentemente citato nel quale sono disponibili lo stato dell arte in materia per tutto il territorio nazionale. Recependo integralmente i risultati dell INGV, le nuove Norme forniscono in modo autosufficiente la migliore informazione oggi disponibile sul livello di sismicità dell intero territorio nazionale. Il capitolo delle nuove Norme dedicato agli edifici esistenti (Capitolo 8) mantiene l impostazione delle precedenti (D.M. 96), pur rappresentandone una positiva evoluzione. Il testo è infatti piuttosto 23

36 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D sintetico, ma introduce gli elementi necessari per l applicazione delle procedure di dettaglio contenute nel Capitolo 11 dell Ordinanza (indagini, fattori di confidenza, metodi di analisi, verifiche di sicurezza, etc.). Queste saranno invece riproposte nella prossima Circolare del Ministero LL.PP. contenete le istruzioni per l applicazione delle NTC08. In conclusione, la valutazione della sicurezza sismica degli edifici esistenti potrà essere eseguita utilizzando congiuntamente le nuove NTC08 e gli allegati tecnici dell Ordinanza (questi ultimi non saranno più necessari una volta emanata la Circolare applicativa delle Norme). Questi due documenti forniscono un impianto solido e ben articolato. Ciò nonostante, per applicare le norme al caso degli ospedali, che si ricorda sono sistemi ben più complessi dei normali edifici, sono necessarie alcune considerazioni aggiuntive e delle specifiche più dettagliate rispetto a quanto contenuto nelle norme esistenti.. Ad esempio, le indicazioni fornite nell Ordinanza e nelle NTC08 in merito alle componenti non-strutturali ed impiantistiche sono troppo generiche per un ospedale, la cui operatività dipende da esse. Un altro tema non trattato nelle norme è quello della strategia di adeguamento; indicazioni in merito alla valutazione tecnico-economiche delle varie alternative possibili sono quindi necessarie oltre che utili. La necessità di particolari disposizioni per la sicurezza sismica degli ospedali esistenti è ben nota al Ministero della Salute, che da tempo svolge un ruolo attivo in questo settore. Si richiamano, ad esempio, le Raccomandazioni per il miglioramento della sicurezza sismica e della funzionalità degli ospedali redatte da un qualificato gruppo di lavoro istituito dal Ministero; questo documento è un utile riferimento in materia di programmazione degli interventi e di pianificazione dell emergenza per gli ospedali. Si segnala inoltre la Attività di assistenza tecnica a favore delle amministrazioni regionali dell obiettivo 1 per il miglioramento della sicurezza sismica negli ospedali ed il mantenimento delle funzioni ospedaliere strategiche in situazioni di emergenza (PON ATAS 2000/2006), ed in particolare il progetto che ha supportato la Regione Calabria nello sviluppo di programmi di previsione e prevenzione dei rischi e nell adeguamento e nel miglioramento della sicurezza sismica degli edifici pubblici. In questo caso l attività ha riguardato non solo la sicurezza sismica del singolo presidio ma anche la valutazione della risposta regionale all emergenza sismica, considerando interagenti la rete infrastrutturale e i presidi sanitari. I risultati del progetto sono riportati nel documento di sintesi disponibile sul sito del Ministero della Salute 4. 4 In alternativa,i documenti sono disponibili sul sito della scrivente 24

37 ELABORATO D -001 A-7: APPROFONDIMENTI E LINEE GUIDA La restante parte del documento è dedicata all approfondimento dei temi relativi alla valutazione di sicurezza degli ospedali esistenti che necessitano di ulteriori approfondimenti rispetto a quanto già contenuto nei documenti normativi di riferimento (NTC08 e Ordinanza). Le informazioni fornite potranno essere utilizzate dalle autorità e/o amministrazioni competenti per la redazione di Linee Guida sull argomento. I temi da approfondire possono essere individuati a partire dai due fattori che caratterizzano, ai fini della valutazione della sicurezza sismica, il sistema ospedale rispetto alle altre tipologie di edifici (residenziali, uffici, servizi, etc.): Il contributo dei componenti non-strutturali per la funzionalità dell ospedale anche a seguito di un intenso evento sismico; Il conflitto tra la necessità di somministrazione continua dei servizi medici e le attività di indagine conoscitiva e di esecuzione dei lavori. Gli aspetti che necessitano di ulteriore approfondimento possono essere raggruppati in tre grandi aree: Specifiche di dettaglio su vari argomenti (obiettivi di sicurezza, danneggiabilità degli elementi strutturali e degli impianti, etc.). Scelta della strategia di intervento. Pianificazione delle attività d indagine e di verifica e delle modalità di esecuzione dell intervento. A ciascuna area corrisponde una delle macro-attività in cui può essere suddiviso il processo di adeguamento di un ospedale esistente, precisamente: 1. La verifica di sicurezza dell esistente. 2. Il progetto dell intervento d adeguamento. 3. La pianificazione e la gestione del processo. Le prime due attività, comuni anche alle altre opere, sono inquadrate con sufficiente chiarezza dalla normativa vigente. Come già anticipato nel paragrafo precedente, le verifiche di sicurezza degli ospedali esistenti possono essere eseguite in sostanziale accordo con le indicazioni contenute nelle Norme Tecniche delle Costruzioni del 2008 e nell Ordinanza PCM 3431/2005. In particolare, le 25

38 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D NTC08 forniscono adeguati strumenti per la scelta degli obiettivi di sicurezza e per la rappresentazione del moto sismico; l Ordinanza fornisce la procedura di verifica. I punti che richiedono approfondimenti sono i seguenti: - obiettivi di sicurezza per gli ospedali; - indagini conoscitive negli ospedali; - elementi non-strutturali; - indicatori avanzati per misurare le prestazioni del sistema ospedaliero. Vi è da aggiungere che l esperienza acquisita nell applicazione del Ordinanza dal 2003 ad oggi ha consentito di identificare una serie di possibili migliorie e di semplificazioni applicative della procedura di verifica, illustrate nel successivo capitolo. La terza attività non è trattata nella normativa, pur essendone riconosciuta l importanza nell esame dei sistemi complessi. Tale carenza costituisce motivo del ritardo e dell inerzia riscontrata nell adeguamento sismico delle strutture in genere, e degli ospedali in particolare. La pianificazione ha un duplice scopo: a) minimizzare le interferenze tra attività ingegneristiche e sanitarie; b) coinvolgere tutti i soggetti potenzialmente interessati da tali attività(management dell ospedale, responsabili sanitari, i tecnici incaricati, etc.). Nell ultimo capitolo del documento si presenta un esempio di procedura per l adeguamento di un complesso ospedaliero, nella quale sono rappresentate tutte le fasi del processo. Una procedura di questo tipo dovrebbe costituire lo strumento di guida e di indirizzo per i responsabili del processo. 26

39 ELABORATO D -001 PARTE A - RIASSUNTO ASPETTI CHIAVE NELL ADEGUAMENTO SISMICO DI UN SISTEMA OSPEDALIERO Scelta degli obiettivi di sicurezza: il livello di prestazione richiesto, e quello raggiunto con l intervento, devono essere espressi in modo chiaro e trasparente. Scelta della tecnica d intervento: i sistemi di mitigazione sono progettati allo scopo di risolvere i punti critici individuati nella fase di valutazione della vulnerabilità del sistema non-adeguato. Dipendono dalle caratteristiche della struttura, dagli obiettivi di sicurezza che si vogliono perseguire e dai vari vincoli di natura economica e funzionale. Approccio condiviso: la scelta della strategia deve essere, per quanto possibile, condivisa con il personale sanitario. Pianificazione e gestione del processo: un apposito gruppo costituito da più expertise (sanitarie e tecniche) deve essere costituito per monitorare il procedere dell intervento e verificare le scelte progettuali, con particolare riferimento alla compatibilità tra lo svolgimento dei servizi medici e l esecuzione dei lavori (o delle indagini conoscitive in fase di progettazione). Valutazione dei costi: devono essere valutati sia i costi diretti che quelli indiretti, dovuti all interruzione dei servizi medici. Ristrutturare o Riedificare? Nella scelta della strategia d adeguamento devono essere prese in considerazione tutte le possibili alternative, inclusa la riedificazione in loco o la costruzione ex-novo in altra sede. 27

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41 PARTE B PROPOSITIVA PER I CONSULENTI TECNICI E PER I PROGETTISTI V E R I FICHE D I S ICUREZZA D E G LI O S P E D A LI E S I S TENTI B-1: OBIETTIVI DI SICUREZZA Nel campo dell ingegneria sismica con termine obiettivo di sicurezza si intende definire il livello di prestazione atteso di un edificio in funzione dell intensità dell evento sismico. La prestazione attesa di un edificio può esser definita, in via generale, dalla combinazione delle prestazioni della componente strutturale con quella della componente non-strutturale (tamponature, arredi, infissi, etc. etc.) ed impiantistica. Di seguito si riporta (a meno di piccole modifiche) la ben nota tabella utilizzata per la prima volta nelle norme statunitensi FEMA 273 del 1996 per la definizione delle prestazioni attese di un sistema; questa tabella è stata successivamente riproposta in vari documenti tra cui, solo per citarne alcuni, le ATC40, le FEMA 356 (che sono lo sviluppo delle FEMA 273) ed anche nelle Raccomandazioni del Ministero della Salute.

42 Livelli di prestazione non strutturale D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Tabella 4: Livelli di Prestazione per gli Edifici Livelli o campi di prestazione strutturale S-1 Agibilità immediata S-2 Campo di danno controllato S-3 Sicurezza per la vita S-4 Campo di sicurezza limitata S-5 Non collasso S-6 Non considerato N-A Funzionale 1-A (IF) 2-A N.R N.R N.R N.R N-B Agibilità 1-B (IO) 2-B 3-B N.R N.R N.R N-C Sicurezza per la vita 1-C 2-C 3-C (LS) 4-C 4-D 5-D N-D Rischi ridotti N.R 2-D 3-D 4-D 5-D 6-D N-E Non considerato N.R N.R N.R 4-E 5-E (CP) Nessuna prestazione (IF= immediate functionality IO= immediate occupancy; LS= life safety; CP= collapse prevention, N.R. = non raccomandato) Le prestazioni strutturali sono standardizzate in cinque livelli: tre fondamentali (S-1=Agibilità immediata, S-3=Sicurezza per la vita ed S-5=Non collasso); due intermedi (S-2 ed S-4); uno corrispondente alla non considerazione della prestazione strutturale (S-6). Le prestazioni degli elementi non-strutturali sono analogamente classificate secondo quattro livelli standard (più il quinto livello corrispondente alla non considerazione della prestazione). Per una descrizione dettagliata delle prestazioni attese per ciascuna delle condizioni in tabella (differenziando per elementi strutturali, architettonici ed impianti) si rimanda alle FEMA 356. La prestazione dell edificio si ottiene dalla combinazione delle prestazioni strutturali e nonstrutturali. Tra tutte quelle possibili, le combinazioni di effettivo interesse per la valutazione di sicurezza sismica degli ospedali sono quelle con sfondo pieno Tabella 4. Lo stato dell edificio per questi quattro livelli di prestazione è definito come segue: 30

43 ELABORATO D -001 Funzionalità Immediata (IF): prevede un lieve danneggiamento delle strutture (S-1), tale da consentire l immediata agibilità dell edificio, come anche degli elementi architettonici in genere ed, inoltre, il funzionamento di tutte le principali reti impiantistiche (acqua, luce, gas, comunicazioni, ascensori, ect.) (N-A) ; Agibilità Immediata dell edificio (IO): lo stato delle strutture è analogo alla condizione precedente (S-1), mentre per quanto riguarda le componenti non-strutturali sono garantite le condizioni di agibilità (tamponature, infissi, controsoffitti) ma NON la funzionalità delle principali reti (N-B); Sicurezza per la vita (LS): prevede un danno strutturale significativo (S-3), ma per il quale è ancora ragionevolmente garantita la sicurezza per la vita degli occupanti. L edificio potrebbe aver necessità di riparazioni o opere provvisionali prima di essere riutilizzato. Analogamente, danni significativi ed estesi sono previsti per tutti gli elementi non-strutturali (N-C). Assenza di Collasso dell edificio (CP): l organismo strutturale è ai limiti del collasso, parziale o totale, anche se complessivamente ancora in grado di sostenere la forza di gravità (S-5); lo stato degli elementi non-strutturali non è preso in considerazione, supponendo gli stessi irreparabilmente danneggiati o distrutti (N-E). Il rapporto tra i quattro livelli di prestazione è schematicamente rappresentato nella figura seguente. Figura 3- Scenari di danno secondo il FEMA

44 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Questa classificazione delle prestazioni trova pieno riscontro con gli stati limite introdotti nelle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC08). Per le verifiche sismiche sono introdotti quattro stati limite, due per le verifiche in esercizio e due per le verifiche in condizioni ultime. Le definizioni utilizzate nelle NTC08 sono riportate di seguito, per comodità del lettore. Gli stati limite di esercizio sono: Stato Limite di Operatività (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi; Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell interruzione d uso di parte delle apparecchiature. Gli stati limite ultimi sono: Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali; Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali. L associazione tra gli stati limite definiti nelle nuove norme e i livelli di prestazione identificati dalle norme statunitensi è immediata: FEAM 273 NTC08 IF SLO IO SLD LS SLV CP SLC Ciò costituisce una utile armonizzazione. Ad esempio, la ricca letteratura tecnica statunitense (documenti della FEMA, dell ATC) potrà essere utilizzata con maggior semplicità. 32

45 ELABORATO D -001 Un altra novità contenuta nelle NTC08 è l introduzione del Periodo di Riferimento dell opera ai fini della determinazione dell azione sismica. Il Periodo di riferimento si ottiene moltiplicando la vita nominale V N dell opera, funzione del tipo di costruzione, per la un coefficiente definisce la classe d uso della costruzione: V R CUVN. I valori di V N e tabelle seguenti. C U che C U sono riportati nelle Tabella 5. Vita nominale (NTC08, T2.4.I) Tipo di costruzione Vita nominale V N (anni) Opere provvisorie, 10 fasi di costruzione Opere ordinarie 50 Opere strategiche 100 Tabella 6. Coefficiente d uso (NTC08, T2.4.II) Classe I II III IV d uso C U Con riferimento agli edifici, le classi d uso sono definite come segue. Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Gli ambulatori e gli ospedali per lunga degenza ricadono tra le opere ordinarie di Classe II. Il periodo di riferimento è quindi pari a 50 anni. Per questo tipo di opere valgono le stesse prescrizioni che si applicano agli edifici. Inoltre, queste opere non ricadono tra quelle con obbligo di verifica ai sensi dell Ordinanza P.C.M. 3274/2003. Gli ospedali per acuti, le aziende sanitarie di rilevanza nazionale, i pronto soccorso (DEA) e tutte le strutture considerate Poli di Emergenza, quindi di primaria importanza ai fini della protezione civile, sono opere strategiche di Classe IV: il corrispondente periodo di riferimento è 200 anni. Per queste opere vige l obbligo di verifica ai sensi dell Ordinanza. 33

46 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D La sicurezza sismica (livello di protezione) è determinata dall associazione della prestazione attesa (gli stati limite) con un livello d intensità sismica caratterizzato da un assegnata probabilità di superamento P V R nella vita di riferimento V R dell opera. I valori di P V R indicati nelle NTC08 sono riportati in Tabella 7, dove è anche indicato il corrispondente periodo medio di ritorno tabella sono indicati anche i valori di T R dell evento sismico per V R =200 anni 5. Nella stessa T R corrispondenti al superamento delle assegnate PV R in 50 anni, che è l intervallo temporale storicamente utilizzato nel nostro Paese (e tuttora vigente per gli edifici ordinari). Il confronto tra i differenti periodi di ritorno permette una rapida valutazione dell importanza relativa tra gli eventi sismici di progetto suggeriti nelle vigenti norme. Tabella 7. Generici Valori di P VR (NTC08, T3.2.I) e di T R [in anni] T R T R Stato limite P VR V R=200 anni V R= 50 anni Esercizio SLO (operatività) 81% SLD (danno) 63% Ultimi SLV (salvaguardia della vita) 10% SLC (collasso) 5% È importante notare che, sempre secondo la nuova norma, qualora la protezione nei confronti degli stati limite di esercizio sia di prioritaria importanza, i valori di essere ridotti in funzione del grado di protezione che si vuole raggiungere ( ). P V R forniti in tabella devono La circostanza sopra ipotizzata trova certamente applicazione al caso degli ospedali, il cui funzionamento (SLO) a seguito di un evento sismico è di prioritaria importanza ai fini della protezione civile. Per questa ragione gli scriventi ritengono appropriata l indicazione che, per gli ospedali, lo stato limite di operatività (SLO) venga garantito per un evento sismico con periodo di ritorno non inferiore a 475 anni (P VR = 34% in 200 anni). 5 Si ricorda che T R si ricava in funzione di P V R e V R tramite la relazione: T V ln 1 P. R R V R 34

47 ELABORATO D -001 Le considerazioni di cui sopra si applicano alle nuove costruzioni. Per le costruzioni esistenti è possibile fare riferimento a livelli di sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche possibile considerare solo gli stati limite ultimi (NTC ). Inoltre, nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente ( 8.3.). La scelta del livello di protezione per gli edifici esistenti è quindi nella piena discrezionalità del Progettista e del Committente. Ciò può essere un importante opportunità per la messa in sicurezza dei poli di emergenza sanitaria esistenti, ma anche un potenziale pericolo se tale libertà è utilizzata solo al ribasso. In linea di principio il livello di protezione richiesto per i poli sanitari di nuova costruzione deve valere anche per quelli esistenti: non è accettabile che ad alcuni cittadini sia garantito un livello di sicurezza superiore a quello di altri su base puramente geografica (e ambientale). L obiezione che solitamente si muove a questo assunto è la seguente: richiedere un livello di protezione così elevato ( T R =475ys per lo SLO) per le strutture esistenti, per alcuni delle quali irragiungibile, costituisce un forte deterrente all attività di messa in sicurezza dell esistente. Per questa ragione nel nostro Paese si è scelto di accettare che il livello di protezione degli ospedali esistenti può essere inferiore rispetto a quelli nuovi. Dal punto di vista normativo, ciò equivale a progettare un intervento di miglioramento rispetto ad uno di adeguamento. Nessun documento specifica la soglia minima del livello di protezione da garantire; la nuova norma però prescrive che il Progettista dovrà esplicitare, in un apposita relazione, i livelli di sicurezza attuali o raggiunti con l intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da imporre nell uso della costruzione ( 8.3.). Indipendentemente da qualsiasi vincolo specifico, per i poli di emergenza esistenti gli scriventi ritengono che non siano accettabili interventi che non garantiscano il soddisfacimento dello SLO per un evento sismico con periodo di ritorno almeno pari a 200 anni. Il livello di prestazione raggiungibile mediante l adeguamento deve essere uno dei fattori che determinano la scelta della strategia di intervento, come meglio esplicitato nel successivo capitolo. 35

48 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D RACCOMANDAZIONE. LIVELLI DI PROTEZIONE PER I POLI DI EMERGENZA SANITARIA. I livelli di protezioni suggeriti per i presidi ospedalieri, di nuova costruzione o esistenti, sono indicati nella tabella seguente. I casi speciali si riferiscono agli ospedali esistenti per i quali non è possibile raggiungere i livelli di protezione richiesti; per essi si suggeriscono delle soglie minime di accettabilità del periodo di ritorno dell azione sismica. Osp. Nuovi ed Esistenti Casi speciali Stato limite T R T R min. Esercizio SLO (operatività) Ultimi SLV (salv. Vita)

49 ELABORATO D -001 B-2: DETERMINAZIONE DELL AZIONE SISMICA Le novità introdotte dalle nuove norme tecniche rispetto alle precedenti nella definizione dell azione sismica sono sostanziali. In primo luogo è superata la tradizionale suddivisione del territorio nazionale in 4 zone sismiche, operata mediante la classificazione dei comuni. Si ricorda che a ciascuna zona sismica era associata un accelerazione di picco al suolo (PGA) di riferimento, valida per tutti i comuni classificati in quella zona. In secondo luogo, la forma dello spettro di risposta elastico non è più unica per tutto il territorio nazionale. L azione sismica di progetto è definita a partire dalla pericolosità sismica di base del sito della costruzione, specificata in termini di spettro di risposta elastico in accelerazione della componente orizzontale. Le forme spettrali sono definite, per i periodi di ritorno di riferimento 6, a partire dai valori dei seguenti parametri locali di sito: a g : accelerazione orizzontale massima al sito F 0 :valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale * T C : periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Tali valori, riferiti a condizioni di campo libero su suolo rigido con superficie topografica orizzontale, sono forniti in allegato alla norma per un reticolo di riferimento che ricopre il territorio nazionale i cui nodi, definiti in termine di latitudine e longitudine, sono sufficientemente vicini fra loro (non distano più di 10 km). I parametri locali per un periodo di ritorno diverso da quelli proposti dalle norme si ricavano mediante interpolazione tra i 2 periodi di ritorno più vicini al valore desiderato. Per maggiori dettagli si rimanda all allegato A delle Norme Tecniche (Pericolosità sismica). Le espressioni analitiche dello spettro di risposta elastico non sono qui riportate per brevità. Queste sono comunque funzione del tipo si suolo su cui è realizzata l opera, distinguendo in sette categorie identificate per tipologia, velocità media delle onde di taglio (sui 30m superiori), numero di colpi nella prova penetrometrica standard, coesione non drenata. Lo spettro è funzione anche delle condizioni topografiche del sito, identificate da quattro classi (superficie pianeggiate, con pendenza > 15 e due tipi di rilievi). 6 I periodi di ritorno di riferimento sono i seguenti: T R = 30, 50, 72, 101, 140, 201, 475, 975, 2475 anni 37

50 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D In base alle nuove norme, dunque, l'azione sismica di riferimento è definita per ogni sito sulla base delle sue coordinate. Le zone sismiche hanno significato da un punto di vista amministrativo; le Regioni che volessero aggiornare l'elenco dei comuni in zona sismica, in base all'opcm 3519/2006 devono fare riferimento alla mappa di pericolosità ed alle modalità di valutazione ivi contenute. Il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha sviluppato il programma sperimentale Spettri di risposta che fornisce gli spettri di risposta rappresentativi delle componenti (orizzontali e verticale) delle azioni sismiche di progetto per il generico sito del territorio nazionale. Il programma consente di ricavare gli spettri di progetto anche per periodi di ritorno differenti da quelli di riferimento. Il programma è disponibile on-line al sito Gli avanzamenti nella definizione del azione sismica sono stati possibile grazie agli studi portati a termine dall INGV con il Progetto d assistenza al Dipartimento della Protezione Civile per il completamento e la gestione della mappa di pericolosità sismica prevista dall'ordinanza PCM 3274/2003 (Progetto S1). Tutti i risultati ottenuti sono disponibili on-line nel sito: ( In particolare, sono state prodotte le mappe di PGA e di 9 periodi spettrali compresi tra 0.1s e 2s per 8 probabilità di eccedenza in 50 anni (T R = 30, 50, 72, 101, 140, 201, 475, 975 e 2475 anni) rendendo così possibile la definizione delle curve di hazard per ogni sito della griglia di calcolo utilizzata (leggermente più fitta di quella poi adottata dalle Norme) 7. Si segnalano inoltre le mappe interattive di pericolosità sismica disponibili on-line. Nella figura seguente è mostrata, ad esempio per la Sicilia, la mappa della PGA per T R =475ys, che corrisponde all intensità dell evento sismico suggerita per la verifica dello SLO. Sono anche disponibili le mappe di pericolosità espressa in funzione delle accelerazioni spettrali tra 0.15s e 2s. 7 Meletti C., Montaldo V., Stime di pericolosità sismica per diverse probabilità di superamento in 50 anni: valori di a g. Progetto DPC-INGV S1, Deliverable D2; Montaldo V., Meletti C., Valutazione del valore della ordinata spettrale a 1sec e ad altri periodi di interesse ingegneristico. Progetto DPC-INGV S1, Deliverable D3. 38

51 ELABORATO D -001 Figura 4 Mappa interattiva di pericolosità sismica riferita alla PGA per TR =475 anni (50 percentile) 39

52 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D A partire dai dati del Progetto S1, si è proceduto alla calibrazione dei tre parametri locali introdotti precedentemente affinché la forma spettrale specificata nella norma, le cui espressioni sono derivate dall Ordinanza (coincidente con lo spettro dell Eurocodice 8), risultasse il più aderente possibile con gli spettri di sito ricavati dall INGV. Un esempio, ricavato dal programma sviluppato dal Consiglio Superiore, è mostrato nella figura seguente, relativa al Comune di Noto (SR). Figura 5 Esempio di spettri di risposta secondo le nuove norme. Comune di Noto. Risultati ricavati dall programma sperimentale Spettri si risposta sviluppato dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici e disponibile sul sito 40

53 ELABORATO D -001 Per valutare l importanza del superamento della vecchia zonazione sismica è sufficiente il seguente esempio. Un comune con una PGA attesa pari a 0.16g sarebbe state stato classificato nel 1996 in seconda zona sismica, a cui corrispondeva una PGA di progetto pari a 0.25g. L Ordinanza consentiva, sulla base di specifici studi, una riduzione al massimo dell 80% della PGA di progetto.: quindi la verifica poteva essere eseguita per una PGA=0.20g. Con le nuove norme sarà invece possibile eseguire le verifiche per l effettivo valore atteso di sito, in questo esempio uguale a 0.16g. Per gli edifici ospedalieri, caratterizzati dalla presenza di costose attrezzature e dalla necessità di rimanere operativi a seguito dell evento sismico, le ricadute sono rilevanti: una differenza in termini di PGA come quella mostrata nell esempio può risultare decisiva ai fini del raggiungimento degli obiettivi di sicurezza, oltre che determinare notevoli risparmi economici. RACCOMANDAZIONE. DETERMINAZIONE DELL AZIONE SISMICA. L azione sismica di progetto è determinata in funzione del sito di costruzione seguendo le indicazioni contenute nelle nuove norme tecniche (NTC08). Gli spettri di risposta forniti dalla norma, funzione del sito e del periodo di ritorno, sono calibrati sulla base dei risultati dei più recenti studi dell INGV e rappresentano la miglior conoscenza attualmente ottenibile. 41

54 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D B-3: CONOSCENZA DEL FABBRICATO INDAGINI CONOSCITIVE E FATTORI DI CONFIDENZA La verifica di sicurezza di una costruzione esistente si differenzia rispetto all analisi di una nuova costruzione sostanzialmente per il diverso livello di conoscenza. Ben consapevoli di questo aspetto, l Ordinanza nelle disposizioni relative alle costruzioni esistenti si è particolare preoccupata di definire in dettaglio il processo di acquisizione di conoscenza. Il livello di conoscenza viene determinato in funzione dell informazioni raccolte circa la geometria della struttura, i dettagli strutturali, le caratteristiche dei materiali e l interfaccia terreno-struttura; il livello conseguito definisce i metodi di analisi e i fattori di confidenza da adottare nelle successive fasi di calcolo. Nelle due tabelle successive si riportano le indicazioni dell Ordinanza rispettivamente per gli edifici in c.a. e per quelli in muratura. Tabella 8. Edifici in c.a.: Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile, metodi di analisi e coefficienti parziali di sicurezza (Tabella 11.1 OPCM3431/2005) Livello di conoscenza Geometria (carpenteria) Dettagli strutturali Proprietà dei materiali Metodi di analisi Fattori di confidenza LC1 LC2 LC3 Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure completo Progetto simulato in accordo alle norme dell epoca e limitate verifiche in situ Disegni costruttivi incompleti + limitate verifiche in situ oppure estese verifiche in situ Disegni costruttivi completi + limitate verifiche in situ oppure esaustive verifiche in situ Valori usati per la pratica costruttiva dell epoca e limitate prove in situ Dalle specifiche di progetto + limitate prove in situ oppure estese prove in situ Dai certificati di prova + limitate verifiche in situ oppure esaustive verifiche in situ Analisi lineare statica o dinamica Tutti Tutti F C=1.35 F C=1.20 F C=1.00 Tabella 9. Edifici in muratura: Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile, metodi di analisi e coefficienti parziali di sicurezza (Tabella OPCM3431/2005) Livello di conoscenza Geometria (carpenteria) Dettagli strutturali Proprietà dei materiali Metodi di analisi Fattori di confidenza LC1 limitate verifiche in situ limitate prove in situ Tutti F C=1.35 Rilievo LC2 strutturale estese ed esaustive verifiche in estese prove in situ Tutti F C=1.20 LC3 situ esaustive verifiche in situ Tutti F C=

55 ELABORATO D -001 Nel seguito si presentano: a) alcune considerazioni relativamente la fase di acquisizione della conoscenza; b) una metodologia più appropriata, ad avviso degli scriventi, per la valutazione del fattore di confidenza. Acquisizione della conoscenza L acquisizione della conoscenza è un processo laborioso che prevede diversi passi: dalla definizione degli elementi da conoscere, al recupero delle informazioni progettuali, sino all esecuzione dei rilievi e delle indagini per verificare/completare la conoscenza acquisita nelle fasi precedenti. Alla fine del processo può essere necessario integrare le informazioni raccolte per incrementare il livello di conoscenza raggiunto. In figura seguente si riporta un semplice schema del processo di acquisizione. Identificazione degli elementi da conoscere Recupero informazioni Esecuzione rilievi e indagini Livello di conoscenza Figura 6: Il processo di acquisizione della conoscenza Il primo passo nello schema proposto consiste nell identificazione degli elementi da conoscere che nel caso di strutture ospedaliere sono sia gli elementi strutturali che quelli non-strutturali. Un altro elemento necessario per comprendere il funzionamento del sistema ospedale è costituito dai piani di emergenza, attraverso i quali è possibile identificare le zone strategiche ai fini assistenziali in condizioni di emergenza. La fase di recupero informazioni è probabilmente la più difficile e richiede un lungo e paziente lavoro di ricerca presso tutti gli enti preposti. Oltre alle fonti istituzionali (il proprietario dell immobile, il Genio Civile, la Prefettura) è possibile recuperare informazioni direttamente dai progettisti e/o dalle imprese. Tra i documenti da ricercare si menzionano: gli elaborati del progetto originale e di eventuali modifiche successive, gli elaborati della fase costruttiva, i certificati di collaudo, le prove di resistenza sui materiali, documenti che forniscano informazioni sulla storia della struttura, le normative vigenti all epoca della costruzione. Uno strumento utile per la raccolta dei dati, già adottato dalla scrivente con successo, è la compilazione di schede sviluppate ad-hoc per i sistemi ospedalieri e per le differenti tipologie costruttive. Le schede permettono, da un lato, un efficiente catalogazione dei dati ed un confronto tra realtà diverse e, dall altro, l individuazione degli aspetti critici. Inoltre è possibile ricavare una 43

56 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D stima preliminare della vulnerabilità dell opera. Le schede sono il risultato di un lavoro di indagine volto a individuare gli elementi critici più significativi come indicatori di rischio. Esse sono riportate in appendice. Il passo successivo consiste nell esecuzione dei rilievi e delle indagini sulle strutture oggetto di verifica. La tipologia, l ubicazione e i quantitativi di prove da svolgere sono regolate in dettaglio dalle disposizioni contenute nell Ordinanza, in funzione del livello di conoscenza. L esperienza ha mostrato che le prescrizioni normative sono piuttosto severe se applicate agli ospedali, principalmente per la naturale difficoltà ad eseguire prove sperimentali senza creare disturbi eccessivi per lo svolgimento delle attività mediche. A questo proposito si osserva quanto segue: La scelta del numero e della tipologia dei saggi dipende, oltre che dalla tipologia costruttiva, anche dalle informazioni raccolte nella fase precedente e dal tipo di analisi che si vuole eseguire In questo caso si consiglia sempre di operare per gradi, partendo dalle analisi più semplici, di più facile lettura, sino a quelle più complesse che devono essere utilizzate al fine di approfondire comportamenti non considerati nella analisi semplificate. L esecuzione delle prove deve essere concordata non solo con l ufficio tecnico ma anche con i responsabili delle varie aree su cui si vuole intervenire in modo da minimizzare le interferenze con lo svolgimento del quotidiano servizio ospedaliero. In tale direzione si consiglia, quando possibile, di programmare l esecuzione delle prove insieme ai lavori di manutenzione; in caso contrario i luoghi di minor disturbo sono i depositi ed i locali tecnici (sia al piano interrato che nel sottotetto). Infine, si forniscono alcuni suggerimenti pratici per l esecuzione delle campagne di indagine gli edifici in c.a. e per gli edifici in muratura, separatamente. Si ricorda che queste due tipologie rappresentano insieme la grande maggioranza del costruito in Italia. Edifici in c.a. il numero di prove deve privilegiare gli elementi strutturali più importanti, quindi i pilastri rispetto alle travi; la verifica/determinazione delle armature deve essere effettuata combinando l utilizzo del pacometro, per stimare la quantità, ed i saggi visivi con rimozione del copri ferro, per definire la tipologia ed il diametro delle barre; 44

57 ELABORATO D -001 l utilizzo di prove non-distruttive è consigliato per valutare l uniformità delle caratteristiche meccaniche e non per stimarne i valori, da determinarsi sempre con prove distruttive; la valutazione del numero di elementi verificati deve essere eseguita considerando la ripetitività delle situazioni presenti; i saggi sulle tamponature sono volti a determinarne la geometria interna e le caratteristiche meccaniche al fine di considerarne opportunamente la presenza nel modello di calcolo; in merito alle fondazioni, si consiglia di effettuare almeno un saggio per verificare o determinare (in mancanze di elaborati progettuali) la profondità del piano di posa, tipologia e caratteristiche geometriche della struttura di fondazione. Edifici in muratura: l individuazione delle tipologie murarie presenti deve essere effettuata attraverso l esecuzione di saggi visivi 1m x 1m; la conoscenza del solaio e della tipologia di collegamento con le pareti portanti è di primaria importanza ai fini delle verifiche di sicurezza; il grado di ammorsamento tra pareti ortogonali e tra pareti e solaio è uno degli aspetti critici da indagare; l esecuzione di prove con martinetti piatti singoli e doppi è lo strumento preferibile per determinare le caratteristiche meccaniche del materiale; le indagini devono comprendere un attento studio delle varie modifiche subite dall edificio nel corso degli anni (o dei secoli). in merito alle fondazioni, valgono le stesse osservazioni espresse per il c.a.. Fattore di confidenza Per la determinazione del fattore di confidenza gli scriventi suggeriscono di applicare quanto prescritto nelle Linee guida per la valutazione e riduzione del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche delle costruzioni (Direttiva P.C.M. 12 ottobre 2007 G.U. 29/1/2008, supp. ord. n. 25). In particolare, il fattore di confidenza è dato dalla somma di fattori parziali di confidenza rispettivamente relativi alla conoscenza della geometria, dei dettagli costruttivi, delle proprietà meccaniche e del sistema di fondazione (terreno-fondazioni), mediante la seguente espressione: F 1 4 C F Ck k 1 dove i valori di F Ck si riferiscono ai fattori di confidenza parziali riportati nella tabella successiva. 45

58 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Tabella 10: Definizione dei livelli di approfondimento delle indagini sui diversi aspetti della conoscenza e relativi fattori parziali di confidenza (Tabella 4.1 DPCM 12/10/07). Rilievo geometrico rilievo geometrico completo Rilievo materico e dei dettagli costruttivi limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi Proprietà meccaniche dei materiali parametri meccanici desunti da dati già disponibili Terreno e fondazioni limitate indagini sul terreno e le fondazioni, in assenza di dati geologici e disponibilità d informazioni sulle fondazioni F C1 = 0.05 F C2 = 0.12 F C3 = 0.12 F C4 = 0.06 rilievo geometrico completo, con restituzione grafica dei quadri fessurativi e deformativi F C1 = 0 esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi F C2 = 0.06 esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi F C2 = 0 limitate indagini sui parametri meccanici dei materiali F C3 = 0.06 estese indagini sui parametri meccanici dei materiali F C3 = 0 disponibilità di dati geologici e sulle strutture fondazionali; limitate indagini sul terreno e le fondazioni F C4 = 0.03 estese o esaustive indagini sul terreno e le fondazioni F C4 = 0 46

59 ELABORATO D -001 B-4: METODI DI ANALISI E CRITERI DI REGOLARITÀ I metodi di analisi ammessi dall Ordinanza sono quattro: l analisi statica lineare, l analisi dinamica modale, l analisi statica non-lineare e l analisi dinamica non-lineare. L applicazione dei metodi è condizionata alla regolarità strutturale e, nel caso di edifici esistenti, al livello di conoscenza conseguito, già oggetto di considerazioni nel precedente paragrafo. È quindi opportuno, prima di presentare alcune indicazioni sull applicazione dei vari metodi, soffermarsi sulle prescrizioni in merito alla regolarità. La regolarità condiziona da una parte il comportamento della struttura e dall altra la nostra capacità di prevederlo. Una struttura può dirsi regolare se risponde contemporaneamente ai seguenti requisiti: La trasmissione dei carichi al suo interno avviene secondo percorsi chiari e diretti. Le caratteristiche di rigidezza e le masse sono uniformemente distribuite. In via semplificativa, il requisito di uniformità è posto a garanzia nei confronti di meccanismi di collasso locali, ovvero della non omogenea distribuzione delle deformazioni inelastiche all interno della struttura. Nell Ordinanza l uniformità per le costruzioni esistenti è misurata mediante i rapporti Domanda/Capacità (D/C) per gli elementi primari (par ). L Ordinanza, correttamente, premia le strutture regolari consentendo di eseguirne l analisi con i metodi più semplici, come mostrato nella tabella seguente. Tabella 11: Metodi di analisi e condizioni di regolarità per costruzioni esistenti Metodi di analisi Regolarità in altezza ( 4.5.2) Uniformità di D/C ( ) Statica lineare X X Dinamica modale X Statica non-lineare Dinamica non-lineare Tuttavia, le prescrizioni per la verifica del requisito di uniformità sono eccessivamente penalizzanti ed onerose. Infatti, viene richiesto di calcolare i rapporti D/C per tutti i meccanismi di collasso di tutti gli elementi primari, quindi anche le travi, e questa laboriosa operazione è solo un prerequisito per verificare, sulla base del confronto dei rapporti D/C, se è ammissibile eseguire l analisi statica lineare. 47

60 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Una possibile alternativa, ad avviso degli scriventi, consiste nell assumere a-priori il soddisfacimento dei requisiti sui rapporti D/C e, qualora ciò non risulti confermato dai risultati dell analisi statica lineare, prevedere il rinforzo degli elementi i cui rapporti D/C sono troppo elevati, sempre che questi non risultino troppo numerosi, nel qual caso non resta che procedere con una analisi nonlineare. Se invece è il criterio di regolarità in altezza a non essere soddisfatto, in alternativa ad una analisi non-lineare si suggerisce di eseguire una analisi dinamica modale, per conoscere la risposta dinamica della struttura e, se questa risulta dominata da un singolo modo di vibrazione, ricavare dal modo dominate la distribuzione delle forze orizzontali lungo l altezza del fabbricato ed il periodo fondamentale (da cui si ricava l accelerazione spettrale S e(t f) ). Con questi dati può essere eseguita l analisi statica lineare. Sarebbe opportuno confrontare i risultati ottenuti applicando la distribuzione di forze appena decritta con quelli che derivano utilizzando sia una distribuzione di forze uniforme lungo l altezza, sia quella triangolare standard. Si raccomanda, indipendentemente dalla situazione, di eseguire una analisi dinamica modale per comprendere il comportamento dinamico della struttura. Una risposta dinamica regolare (strutture dominate da un modo, assenza di modi torsionali) è una condizione necessaria, anche se non sufficiente, per l uso dell analisi statica lineare. Ad esempio, l analisi dinamica lineare è carente nell individuare i meccanismi di piano rigido. Si osserva inoltre che l analisi dinamica modale prevede la combinazione degli effetti dei singoli modi di vibrare attraverso la regola della radice quadrata della somma dei quadrati (SRSS). Ciò costituisce una limitazione per la derivazione di grandezze derivate che necessitano di conservare il segno ( + 0 ), che deve pertanto essere eseguita a posteriori dall utente. In definitiva, le considerazioni svolte tendono ad favorire l utilizzo dell analisi statica lineare anche per quelle strutture con irregolarità modeste e, soprattutto, rappresentabili anche in campo statico lineare, possibilità altrimenti esclusa dall Ordinanza. Di seguito si riportano alcune osservazioni di carattere generale in merito ai metodi di analisi: Facendo seguito alle considerazioni di cui sopra, si consiglia di privilegiare la semplicità nel calcolo ricorrendo, ove possibile, all analisi statica lineare piuttosto che all analisi dinamica modale. L analisi dinamica modale è particolarmente utile per conoscere le proprietà dinamiche della struttura e verificare il modello di calcolo. Tuttavia, questo metodo fornisce risultati di 48

61 ELABORATO D -001 difficile comprensione fisica in quanto le grandezza derivate (ad esempio gli spostamenti) sono prive di segno perché ottenute mediante la combinazione SRSS dei singoli modi. L analisi statica non-lineare è il metodo che l Ordinanza predilige per i casi più complessi. Si raccomanda però particolare cautela nell applicazione del metodo in quanto la definizione del modello è complessa e richiede un gran numero di informazioni, come ad esempio i legami non-lineari dei materiali, spesso non disponibili per edifici esistenti (nonostante la presenza in commercio di numerosi programmi di calcolo che vantano questa capacità!). L analisi dinamica non-lineare è uno strumento specialistico al di fuori dalla portata di un ingegnere con ordinaria preparazione. Tra le maggiori difficoltà applicative di questo metodo si menziona la definizione dell input e l analisi dei dati di output. Un ultima considerazione riguarda i criteri da adottare per controllare il soddisfacimento degli stati limite. Ad avviso degli scriventi, l esito della verifica deve essere determinato in base alla risposta globale della struttura piuttosto che dal mancato soddisfacimento di uno specifico requisito in un singolo elemento (ad esempio, la verifica a taglio di una trave). La presenza di elementi che entrano in crisi, anche per bassi valori di azioni orizzontali, deve essere valutata sulla base del ruolo svolto dagli elementi, dall esistenza di percorsi alternativi, dal numero di elementi. In generale criticità che non compromettono la stabilità della struttura non devono essere considerate rappresentative del comportamento della struttura ma semplicemente evidenziate affinché nella successiva fase di progettazione dell adeguamento possano essere sanate. L esito della verifica di uno stato limite non è compromesso. Si suggerisce, in sistemi particolarmente complessi, di concentrare l attenzione preliminarmente sugli elementi portanti verticali. 49

62 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D B-5: ELEMENTI NON- STRUTTURALI Generalità Il termine elementi non-strutturali si utilizza per identificare tutti gli elementi che non hanno una funzione strutturale: dagli elementi architettonici, come tramezzi e controsoffitti, agli impianti, ai sistemi di collegamento, quali scale o ascensori, fino al contenuto stesso degli edifici. A titolo esemplificativo si menzionano i tavoli operatori, le travi testaletto cui sono collegati i gas medicali e i macchinari di monitoraggio, le apparecchiature per la rianimazione o quelli per la diagnostica, etc. etc. In figura si riporta una sezione di un generico fabbricato con l indicazione di elementi strutturali e non-strutturali. Figura 7: Elementi componenti il sistema edificio Gli elementi non-strutturali, generalmente trascurati nella valutazione della sicurezza di edifici per civile abitazione, sono di primaria importanza per gli ospedali in quanto: (a) il fuori servizio degli arredi, degli impianti e delle apparecchiature pregiudica la operatività delle funzioni ospedaliere dopo il sisma; (b) l incolumità deli pazienti, del personale può essere messa a repentaglio per un danneggiamento elevato; (c) rappresentano più l ottanta per cento del valore economico dell intero 50

63 ELABORATO D -001 ospedale; (d) le esperienze passate hanno dimostrato l elevata vulnerabilità anche per eventi sismici di media-bassa intensità. I livelli di prestazione da considerare per gli elementi non strutturali sono due: (a) la funzionalità immediata, IF, che si ottiene per una prestazione di livello N-A da perseguire per le componenti essenziali per la funzionalità; (b) l agibilità immediata, IO, che si ottiene per una prestazione di livello N-B da perseguire per gli altri elementi. La differenza tra i due livelli non risiede nell entità degli interventi, bensì negli elementi interessati dall intervento d adeguamento e nelle prestazioni richieste: infatti, per raggiungere l agibilità immediata (livello N-B) è sufficiente intervenire sugli elementi architettonici (tramezzi, controsofitti, infissi, etc.) e sulla componente fisica degli impianti (al fine di evitare, ad esempio, la caduta delle canalizzazioni o dei piccoli macchinari); per raggiungere la funzionalità immediata (livello N-A) è necessario intervenire anche in modo da garantire il funzionamento di tutte le principali reti impiantistiche (luce, acqua, gas) e dei macchinari sanitari. In quest ultimo caso, ovviamente, l ospedale deve dotarsi di sistemi in grado di garantire un autonomia rispetto alle reti di distribuzione nazionali attraverso: impianti di produzione, con una capacità non inferiore a 72/96 ore, e gruppi di continuità capaci di auto-produrre energia per il 100% della necessità dei servizi sanitari non-interrompibili per un periodo non inferiore alle due ore; riserve idriche in grado di garantire il fabbisogno per un periodo di tempo circa pari ad una settimana. Dato l elevato numero di elementi non-strutturali presenti in un ospedale, è necessario operare una selezione degli elementi più importanti in base a: caratteristiche di vulnerabilità; importanza per la funzionalità dei servizi ospedalieri in situazioni di emergenza; valore economico del componente; pericolosità associata al danneggiamento. I risultati dell analisi eseguita sono riportati nella tabella successiva, nella quale si è operata la convenzionale classificazione dei componenti non-strutturali in tre gruppi: componenti architettonici, componenti impiantistici e contenuto. 51

64 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Tabella 12: Livello di prestazione per cui è richiesto l adeguamento del componente non-strutturale (per lo SLD - SLO) ELEMENTI NON STRUTTURALI PERFORMANCE ELEMENTI ARCHITETTONICI Parapetti e cornicioni N-B Rivestimenti Elementi ornamentali* Cartellonistica* Scaffalature N-B Altezza < 1.5m / Snellezza*** < 0.75 / Controsoffitti N-B Corpi illuminanti Pavimenti rialzati Partizioni interne Muratura Infissi Altri componenti architettonici** IMPIANTI Serbatoi e contenitori* Macchinari elettrici, idraulici, meccanici* Sistemi di distribuzione (impianti elettrici, idraulici, meccanici) Canalizzazioni* Tubature* Diametro < 25mm Diametro < 75mm Diametro < 150mm Sistema di comunicazione Montalettighe Ascensori CONTENUTO Arredi, scaffalature, apparecchiature Snellezza (B/H) < 0.5 Peso inferiore 9 kg APPARECCHIATURE SPECIFICHE OSPEDALIERE**** N-B N-B N-A N-A N-A N-A N-A N-B N-A * sono considerate adeguatamente fissati se rispondono ai seguenti requisiti: - sono ancorati direttamente alla strutture - non possono danneggiarsi ne danneggiare altri elementi in seguito al moto sismico - sono collegati alla struttura in maniera duttile ** la progettazione per tale livello di prestazione è richiesta dove il ribaltamento, la caduta, il danno, del componete può bloccare eventuali uscite e/o recare danno a persone e/o all ambiente. *** la snellezza in questo caso è definita come il rapporto tra l altezza del centro di massa e la distanza tra la proiezione a terra del centro di massa e il centro di rotazione dell elemento **** vedere la tabella al paragrafo successivo 52

65 ELABORATO D -001 Parametri di risposta Il danneggiamento dei componenti non-strutturali in caso di evento sismico è principalmente funzione di tre quantità di risposta: la deformazione delle strutture (drift) tra i vari livelli di un edificio; l accelerazione di piano; lo spostamento differenziale tra parti strutturali separate da un giunto. Gli elementi più sensibili agli spostamenti relativi sono quelli rigidamente connessi agli elementi strutturali, quali ad esempio le tamponature, i tramezzi, gli infissi, etc.. Questi elementi risultano particolarmente vulnerabili anche per eventi sismici di media intensità. L accelerazione di piano (che è maggiore ai piani alti del fabbricato) interessa principalmente gli oggetti contenuti negli edifici, come gli arredi, le apparecchiature elettroniche (TV color, frigoriferi, etc.), quelle sanitarie, etc.. Infine gli elementi sensibili agli spostamenti differenziali sono quelli che garantiscono un collegamento funzionale tra parti della struttura separate da un giunto. Un tipico esempio è rappresentato dai sistemi distributivi degli impianti. Nella figura successiva si riportano i meccanismi di collasso associati alle tre quantità di risposta. Figura 8: Meccanismi di collasso degli elementi non-strutturali 53

66 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Verifica dei livelli di prestazione Nel caso degli elementi non-strutturali occorre intervenire secondo logiche diverse da quelle normalmente adottate nella verifica degli elementi strutturali sia in relazione alla definizione dei livelli di prestazione che alla metodologia da adottare nella verifica. Mentre le nome tecniche definiscono con chiarezza i criteri di verifica ed i corrispondenti requisiti prestazionali per gli elementi strutturali, siano essi in muratura o in c.a., lo stesso non può dirsi per quanto riguarda gli elementi non-strutturali. Infatti, il livello di codifica per la valutazione delle componenti non-strutturali è ancora insoddisfacente. Le ragioni sono molteplici, prima tra tutte il (relativamente) recente interesse per livelli di performance differenti dalla sicurezza per la vita. Inoltre, la grande varietà di elementi e di tipologie costruttive (si pensi al caso dei controsoffitti), rende difficile la definizione di standard applicabili a tutte le situazioni. Per queste ragioni si deve adottare una metodologia di verifica diversa da quella convenzionalmente utilizzata per gli elementi strutturali. La fase verifica deve essere, in questo caso, composta di due parti: esame in loco delle reali condizioni degli elementi non-strutturali (caratteristiche costruttive e di installazione) ed eventuale adeguamento in assenza degli accorgimenti necessari a garantirne l operatività/la funzionalità in caso di evento sismico; verifica convenzionale che la domanda, misurata attraverso le quantità di risposta indicate in precedenza, non superi una soglia massima (capacità) oltre la quale non è più possibile garantirne l integrità e/o il corretto funzionamento. La definizione delle soglie limite per categorie di elementi ed in funzione della tipologia strutturale è oggetto di molte ricerche attualmente in corso. In letteratura sono disponibili un certo numero di studi (ai quali si può ricorrere in sede di progetto degli interventi di adeguamento) che mettono appunto in relazione il danneggiamento dei componenti non-strutturali con lo stato di deformazione della struttura. Un esempio è mostrato in Tabella 13: per livelli di danneggiamento progressivamente maggiori sono forniti i corrispondenti valori limite dello spostamento d interpiano, in funzione del tipo di configurazione strutturale. Ad esempio, nel caso di telai duttili (ductile MRF), si prevede un livello di danneggiamento leggero se il valore del drift è uguali o inferiori allo 0.4% (quattro per mille). Nello studio da cui è tratta la tabella è specificato che l integrità ed il funzionamento gli elementi nonstrutturali è garantita per un danneggiamento leggero. 54

67 ELABORATO D -001 Un altro studio, riportato in Tabella 14, associa a diversi livelli di danneggiamento i valori limite in relazione alla tipologia del meccanismo di danneggiamento del componente: sensibili alle deformazioni della struttura o sensibile alle accelerazioni. Tabella 13: livello di danneggiamento e spostamenti di interpiano relativi 8 Tabella 14: livelli di danneggiamento per elementi sensibili alle deformazioni ed alle accelerazioni 9 Livelli di danneggiamento Lieve Moderato Esteso Completo Elementi sensibili alle deformazioni della struttura (drift) 0.4% CoV = % CoV = % CoV = % CoV = 0.7 Elementi sensibili alle accelerazioni 0.375g CoV = g CoV = g CoV = g CoV = 0.7 In mancanza di studi approfonditi, ricorrendo alla classificazione degli elementi in base al meccanismo di collasso proposta in HAZUS, si può assumere quanto segue: il valore limite di 4 per mille è appropriato per verificare il soddisfacimento della prestazione di funzionalità (o agibilità) immediata per gli elementi non-strutturali sensibili alle deformazioni; un ancoraggio in grado di resistere ad una forza orizzontale pari al 50% della forza gravitazionale è appropriato per gli elementi non-strutturali sensibili alle accelerazioni. accorgimenti che permettano di accomodare uno spostamento differenziale almeno pari ad 1/100 della quota misurata dallo spiccato della struttura sono appropriati per elementi che garantiscono un collegamento funzionale tra parti strutture separate da un giunti. 8 Ghobarah A., 2004, On drift limits associated with different damage levels, International Workshop on Performance Based Design, Bled, Slovenia, 9 FEMA, HAZUS A Software Program for Estimating Potential Losses from Disasters,

68 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Un elenco dei principali elementi non-strutturali (individuati in precedenza) ed i corrispondenti parametri per la verifica sono definiti in Tabella 15. Le indicazioni contenute nelle tabella seguenti si riferiscono ad zone caratterizzate da una medio-alta sismicità. Tabella 15: Parametri per la verifica per gli elementi non-strutturali Elementi non strutturali Prestazione corrispondente Agibilità Immediata N-B ELEMENTI ARCHITETTONICI Parapetti e cornicioni Opportuno ancoraggio con snellezza > 1.5 Ornamenti Ancoraggi posti a una distanza < 2.00m Camini Opportuno ancoraggio Rivestimenti Ancoraggi posti a una distanza < 1.20m Rivestimenti isolati Devono consentire un drift di 0.01 Armadi e scaffalature Opportuno ancoraggio Snellezza > 3 Opportuno ancoraggio, progettazione ad hoc della scaffalatura stessa e della parete di sostegno Controsoffitti Opportuno ancoraggio Corpi illuminanti Opportuno ancoraggio Pavimenti rialzati Opportuno ancoraggio Tamponature esterne Devono consentire un drift di 0.01 Partizioni interne Devono consentire un drift di 0.01 ELEMENTI FUNZIONALI Serbatoi e contenitori Opportuno ancoraggio Macchinari elettrici, idraulici, meccanici Opportuno ancoraggio Impianti elettrici, idraulici, meccanici Opportuno ancoraggio Canalizzazioni Opportuno sistema controventi ogni 4 metri Tubature Opportuno ancoraggio e controventamento Sistema di comunicazione Opportuno ancoraggio Montalettighe Opportunamente progettati Ascensori Opportunamente progettati 56

69 ELABORATO D -001 Appendice: Confronto tra i livelli di protezione delle norme tecniche 2008 con quelli del D.M e dell Ordinanza. Secondo il D.M. del 96, l azione sismica di base per la verifica dello stato limite ultimo corrispondeva ad un evento con probabilità annua di superamento pari al 10% in 50 anni ( T R =475anni); per le opere d importanza strategica si aumentava l azione sismica attraverso il coefficiente moltiplicativo di importanza ( I) pari ad 1.4. Ciò equivaleva a diminuire la probabilità di superamento dal 10% in 50 anni ad un intervallo compreso tra il 5% ed il 2% in 50 anni ( T R = anni); tale variabilità, non controllabile dal progettista, è funzione del sito di costruzione. In questo modo si progettavano edifici con livelli di protezione differenti. Riguardo poi le verifiche in esercizio (SLD); la norma prevedeva di ridurre di un fattore pari a 2.5 l azione dello SLU. Anche in questo caso non era possibile determinare con esattezza il valore di P V R corrispondente; in via generale, questa potrebbe essere compresa tra il 30% ed il 40% in 50 anni ( T R = anni). Un confronto tra le prescrizioni delle vecchie norme ed i valori di riferimento di quelle attuali è fornito nella tabella seguente (relativamente al caso di opere strategiche). Tabella 16. Confronto tra D.M. 96 (e OPCM3274) con NTC08 NTC08 D.M. 96 e OPCM 3274 Stato limite P VR T R Stato limite P VR. T R SLO 81% in 200ys 120 non presente = = SLD 63% in 200ys 201 SLD/SL-DL 1.4 x [(10% in 50ys)/2.5] SLV 10% in 200ys 1900 SLU/SL-DS 1.4 x (10% in 50ys) SLC 5% in 200ys 3900 SL-CO 1.4 x [1.5x (10% in 50ys)] < 2475 Si osserva che il livello di protezione indicato dalle NTC08 è mediamente aumentato rispetto alle precedenti, ma in misura contenuta; piuttosto, è stata eliminata l indeterminazione in merito all effettivo periodo di ritorno dell azione sismica per cui si verifica/progetta l opera. Inoltre, è stato introdotto lo stato limite di operatività e il corrispondente valore del periodo di ritorno dell azione sismica di verifica/progetto. 57

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71 PARTE B PROPOSITIVA PER I CONSULENTI TECNICI E PER I PROGETTISTI A D E G U A M ENTO D E G LI O S P E D A LI B-6: CRITERI DI SCELTA DELL INTERVENTO La verifica di sicurezza di un normale edificio può dirsi conclusa con la determinazione dei parametri di rischio che misurano il divario tra livello di protezione richiesto e quello reale, definiti come il rapporto tra l accelerazione di superamento di uno stato limite, PGA SL, e il corrispondente valore dell accelerazione di riferimento al suolo (da normativa), PGA rif,sl: SL = PGA SL/PGA rif,sl Il momento successivo consiste nella redazione del progetto di adeguamento, attività che si basa sui risultati della verifica tecnica e sulle carenze del fabbricato in quella sede rilevate. Il progetto dell intervento deve essere corredato da un computo metrico estimativo e da un crono-programma dei lavori. Secondo le nuove norme deve essere inoltre indicato il livello di protezione effettivamente raggiunto dall edificio (una volta adeguato). I dati che si ricavano usualmente dalle attività tecniche non sono sufficientemente informativi ai fini della scelta della strategia di adeguamento economicamente più vantaggiosa per sistemi complessi quali gli ospedali. In via del tutto generale, le azioni che possono essere intraprese sono le seguenti: A) NESSUN INTERVENTO B) RECUPERO i. Unico intervento ii. Più interventi (approccio incrementale) C) RIEDIFICAZIONE/CAMBIO DI SEDE

72 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D La prima azione è da scartare nel caso degli ospedali (a meno che la verifica di sicurezza non abbia avuto esito positivo, ovviamente). La scelta di non intervenire su una struttura sismicamente inadeguata potrebbe trovare giustificazione solo se è già previsto, in tempi brevi, il trasferimento in altra sede. La scelta tra le alternative B e C deve dipendere da criteri tecnici, in particolare dal livello di prestazione raggiungibile adeguando il sistema, ma non solo: infatti, la portata socio-economica che ne consegue è tale da rendere necessarie, ed opportune, anche considerazioni di natura sanitaria e di natura economica. Ad esempio, un intervento di adeguamento che consente di raggiungere il livello di protezione richiesto ma necessità dello sgombero dell intero l edificio il più delle volte non è adatto ad un ospedale per evidenti ragioni di ordine sanitario. Una modalità esecutiva così invasiva potrebbe forse essere applicata ad un edificio per uffici o ad una scuola (nel periodo estivo!). Per operare una valutazione più sistematica tra strategie alternative è necessario individuare degli indicatori avanzati rispetto alle informazioni di base che si ricavano dalle analisi numeriche (forze sugli elementi, spostamenti, accelerazione di collasso, ect.). Dall esame di semplici criteri che possono regolare la scelta tra il recupero e la riedificazione/costruzione, si è pervenuti alla definizione dei seguenti indicatori: Tabella 17: Indicatori avanzati per la scelta della strategia di adeguamento Criterio Indicatore Tecnico Prestazione dell ospedale adeguato T R (o SL) Aree non disponibili Sanitario Posti letto persi I MQ I PL Economico Costi complessivi (diretti ed indiretti) Sociale Qualità del servizio offerto == Criterio Tecnico: Livello di prestazione Indicatore: periodo medio di ritorno dell azione sismica che soddisfa lo stato limite di operatività, SLO (in alternativa, si può utilizzare il parametro di rischio SLO). La verifica, che riguarda solo i casi di recupero edilizio, consiste nel confrontare la prestazione per lo SLO della struttura nella configurazione post-adeguamento con il valore di riferimento, pari a T R 60

73 ELABORATO D -001 = 475 anni. Il valore di T R,SLO si ricava dalle analisi di vulnerabilità della struttura nella configurazione adeguata. Nel caso di riedificazione/costruzione si assume che la nuova struttura sia progettata in modo tale da soddisfare il livello di protezione richiesto. Criteri Sanitario: Interruzione del Servizio Sanitario Indicatore: Aree non disponibili, misurate su base annua in percentuale rispetto ai mq totali. dove I MQ n _ fasi i 1 MQ MQ persi, i tot t 365 fase, i MQ persi, i è la superficie in mq interessata dai lavori nell i-esima fase, t fase i, è la durata in giorni dei lavori per l i-esima fase, di fasi in cui è suddiviso l intervento. MQ tot è la superficie totale dell ospedale e n _ fasi è il numero Indicatore: Posti-letto persi, misurati su base annua in percentuale rispetto ai posti-letto totali dell ospedale. I PL n _ fasi i 1 PL PL persi, i tot t 365 fase, i dove PL persi, i sono i posti-letto persi per lavori nell i-esima fase, PL tot sono i posti letto totali dell ospedale, t fase, i e n _ fasi come definiti precedentemente. In un intervento di recupero i valori degli indicatori si stimano dall analisi delle modalità di esecuzione dei lavori. A tal fine si suggerisce la redazione, in fase progettuale, di un dettagliato Piano di Svolgimento dei Lavori nel quale siano riportate con chiarezza le fasi varie esecutive, le aree dell ospedale inagibili e la durata di ciascuna fase. Nel documento devono essere evidenziate anche le attività ad elevato disturbo, i percorsi per degli operai e dei materiali, i punti di approvvigionamento di acqua e di energia etc.., in modo da consentire, oltre alla stima dei due indicatori, una preventiva azione volta a minimizzare le interferenze tra i lavori d adeguamento e lo svolgimento delle attività mediche. I valori di riferimento dei due indicatori non possono esser definiti a priori per tutti gli ospedali ma sono funzione delle specifiche realtà. Devono quindi essere determinati dal management 61

74 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D dell Azienda in funzione delle esigenze del sistema ospedaliero in esame, di cui loro hanno la necessaria conoscenza. Nel caso di riedificazione, i posti letto non utilizzabili coincidono con la totale capacità dell ospedale, per una durata pari a quella dell esecuzione dei lavori. Secondo questo criterio, l intervento di riedificazione è la soluzione peggiore. L indice I PL è pari al numero di anni previsti per l esecuzione dei lavori. Analoga considerazione si applica all indice I MQ. Al contrario, la costruzione ex-novo in altra sede annulla interamente i disagi nell erogazione dei servizi medici; i due indici assumono valore nullo. Questa soluzione rappresenta, generalmente, la migliore scelta possibile secondo i criteri sanitari. Criterio Economico: Costi complessivi Indicatore: costi complessivi dell intervento, diretti + indiretti. Per costi diretti si intende la somma necessaria per l esecuzione del progetto di adeguamento. Una stima di validità generale può essere eseguita solo nei casi di costruzione ex novo, in funzione del numero di posti letto o dei mq dell ospedale. Ad oggi, anno 2008, i valori di riferimento per la realizzazione di un nuovo, moderno ospedale sono pari a: diretti NO = /posto letto oppure, considerando un rapporto di 100mq a posto letto: diretti NO = /mq Questi valori si riferiscono ad un ospedale attrezzato ( chiavi in mano ) ed includono tutte le spese come l acquisizione dell area, le spese tecniche, l IVA, etc.. Non sono invece considerati i proventi che potrebbero derivare dall eventuale cessione dell edificio da dismettere, il cui valore può essere rilevante nei non infrequenti casi degli ospedali esistenti ubicati nei centri città. Nel caso di riedificazione (demolizione e ricostruzione nella stessa area) ai valori sopra riportati devono essere aggiunti i costi di demolizione. Al riguardo, si raccomanda una attenta valutazione degli oneri necessarie a minimizzare gli effetti sui fabbricati circostanti ed i disagi agli abitanti della zona. Nel caso di recupero edilizio, i costi diretti dipendono largamente dall entità dell intervento e dalla tecnica utilizzata, per cui non è possibile dare indicazioni di validità generale. Nella redazione del computo metrico estimativo si raccomanda di prevedere le spese necessarie a minimizzare le interferenze tra lavori ed erogazione dei servizi medici (ipotizzando una parziale occupazione dell ospedale). 62

75 ELABORATO D -001 I costi indiretti sono quelli che derivano dalla mancata erogazione del servizi medici. Per l azienda ciò comporta una perdita di reddito (il posto letto e/o la prestazione) a fronte di costi di gestione sostanzialmente invariati. A questi vanno aggiunti i cosidetti costi sociali per il disagio arrecato al cittadino. Per una stima accurata dei costi indiretti, se mai possibile, sono necessari specifici studi che travalicano le competenze ingegneristiche e gli scopi del presente lavoro. Una valutazione di massima dei costi indiretti per l Azienda, in grado di fornirne l ordine di grandezza, può essere derivata a partire dai due indicatori sanitari attraverso l espressione: ind = annui I dove annui è il budget annuo dell Azienda e I è uno dei due indicatori definiti in precedenza. I costi indiretti di un intervento di riedificazione sono molto elevati, a meno che l Azienda non disponga di aree non utilizzate (che quindi non concorrono alla formazione del reddito, qui inteso come budget annuo) dove trasferire temporaneamente le funzioni da interrompere. I costi indiretti in caso di recupero dipendono largamente dal tipo di intervento e dalle modalità esecutive. Non è possibile dare indicazioni di validità generale. L esperienza ha mostrato che questi possono ammontare anche a due o tre volte il costo diretto dei lavori di adeguamento. Criterio Sociale: Qualità del servizio La costruzione di un nuovo ospedale, progettato secondo i moderni standard tecnico/sanitari, determina certamente molteplici benefici, tra cui un miglioramento dei servizi offerti ai cittadini, un risparmio nei costi di gestione, una riduzione dei consumi energetici, etc.. Il risultato finale è qualitativamente migliore rispetto a quello conseguibile attraverso il recupero di una struttura che, nelle migliori delle ipostesi, è stata progettata qualche decina di anni prima. A fronte di ciò, il cambiamento di sede di un ospedale può avere effetti negativi nell area circostante la vecchia sede, sia in termini economici per le attività presenti nella zona, sia sociali per i cittadini residenti, specialmente quelli in età avanzata. Questi effetti negativi, per quanto di carattere locale, possono essere mitigati, se non annullati, mediante un piano di riqualificazione della zona. Confronto Le considerazioni svolte sopra sono sintetizzate nella tabella seguente, nella quale le differenti strategie di adeguamento sono valutate, per quanto possibile, sulla base degli indicatori avanzati. La tabella è inevitabilmente incompleta nella parte riguardante il recupero edilizio, poiché gli indicatori avanzati possono essere stimanti solo sulla base di un progetto di adeguamento. Ciò 63

76 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D nonostante, la tabella fornisce utili indicazioni circa i vantaggi e svantaggi tipici delle differenti strategie. Inoltre, essa può essere presa ad esempio quale strumento di confronto per una futura applicazione ad un caso reale. Tabella 18: Confronto tra le possibili strategie di adeguamento Criterio Indicatore Recupero Recupero increment. Riedificazione Costruzione ex-novo Tecnico Prestazione SLO T R???? 475anni 475anni Sanitario disagi = Elevati medi -- Nulli Posti letto indisponibili Economico Costi complessivi Sociale Qualità servizi/standard sanitari * senza considerare i proventi della cessione delle aree I?? Limitati Tutti nessuno PL?? (elevati)?? (modesti) == invariata invariata /PL + costi ind. + demoliz. Stato dell arte /PL* Stato dell arte N.B. I punti interrogativi indicano che l indicatore evoluto non può essere valutato a priori, ma solo a partire dal progetto di adeguamento. LA STRATEGIA DI ADEGUAMENTO Definizione Obiettivi di sicurezza (operatività) Analisi di Vulnerabilità e Mitigazione Indicatori:, PL, etc. Nessun Intervento Recupero Nessun costo Rischio elevato Intervento unico Elevati disagi Elevati costi Approccio incrementale Disagi ridotti Costi contenuti Riedificazione/ cambio di destinazione Massima riduzione rischio 64

77 ELABORATO D -001 RACCOMANDAZIONE. CRITERI DI SCELTA E INDICATORI AVANZATI 1. La scelta della strategia di adeguamento deve essere eseguita considerando le seguenti opzioni: a. Recuperare (unico intervento o più interventi) b. Riedificare in loco (demolizione e ricostruzione) c. Costruzione ex-novo in altra sede e alienazione della esistente 2. La scelta deve essere operata secondo criteri: a. tecnici (intensità dell sismica che soddisfa lo SLO); b. sanitari (posti letto o aree indisponibili); c. economici (costi diretti + costi indiretti); d. sociali (qualità del servizio). 3. Il progetto dell intervento di adeguamento deve comprendere la valutazione degli Indicatori Avanzati e la redazione del Piano di Svolgimento Lavori. 65

78 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D B-7: TECNICHE D INTERVENTO SULLE STRUTTURE L adeguamento strutturale di un fabbricato esistente può essere perseguito mediante interventi di differente natura e tipologia in relazione alla tipologia costruttiva, ai risultati della analisi di verifica ed agli obiettivi di sicurezza che si vuole raggiungere. Si premette che non è possibile individuare tecniche d intervento valide per ogni situazione, al contrario, la progettazione degli interventi deve essere attentamente calibrata sulla realtà in esame. D altro canto, anche la tipologia di danneggiamento è funzione delle caratteristiche peculiari del singolo edificio. In linea generale, gli obiettivi primari di un corretto intervento di adeguamento sono: l eliminazione di eventuali errori grossolani, dovuti sia ad carenze del progetto originale sia a successive modifiche occorse negli anni; la riduzione delle irregolarità in termini di resistenza e/o rigidezza; l incremento della duttilità locale. Nei paragrafi seguenti si riportano alcune considerazioni riguardo le tipologie costruttive più rappresentative nel nostro Paese: gli edifici in muratura e gli edifici in c.a. Edifici in muratura Le tecniche di consolidamento degli edifici in muratura sono state oggetto di numerosi studi, soprattutto nel nostro Paese, dove questa tipologia di costruzioni rappresenta un ampia percentuale del costruito 10. Alle problematiche di natura tecnica si sono accompagnate discussioni filosofiche sulle più corrette modalità di intervento, dovute soprattutto al valore storico e artistico del costruito. Ad un estremo si tende a considerare irrecuperabile un manufatto di cui non si sanno fornire verifiche analiticamente convincenti, e dall altro si tende a crederlo sano solo perché è ancora in piedi. Senza voler entrare in questa disputa, per la quale si rimanda alla lettura di testi specifici 11, nel seguito si presentano alcune riflessioni di carattere generale sulle peculiarità di questa tipologica edilizia ed una descrizione più puntuale degli interventi più comuni. 10 Dai censimenti della vulnerabilità sismica degli edifici nell Italia meridionale, eseguiti dal GNDT e dalla Protezione Civile nel 1996 e nel 2002, risulta infatti che più del 70% degli edifici è costruito in muratura 11 Alcuni importanti documenti sulle modalità di intervento sono: Carta di Venezia, 1964; Sanpaolesi P., Discorso generale sulla metodologia del restauro dei monumenti; Buti A. e G.Galliani, Il restauro statico dei monumenti. Restauro n. 70/83 66

79 ELABORATO D -001 L adeguamento degli edifici in muratura deve essere gestito a due livelli: a livello locale per (a) prevenire la formazione di meccanismi locali, che, seppur non in grado di compromettere la stabilità dell edificio, comportano danni tali da richiedere la demolizione e la ricostruzione delle strutture e (b) dotare i singoli elementi di una sufficiente resistenza/duttilità alle azioni in gioco; a livello globale per (a) garantire un comportamento scatolare in grado di ricondurre le azioni agenti sulla struttura alle sole pareti complanari all azione mediante la realizzazione di collegamenti efficaci tra le pareti e con i solai di piano; (b) dotare la struttura di una sufficiente resistenza/duttilità alle azioni in gioco. L attenzione ai meccanismi locali ed il relativo adeguamento è una condicio sine qua non, a cui deve però seguire la definizione, a livello globale, degli interventi in grado di garantire il soddisfacimento degli stati limite. L esperienza insegna infatti che le costruzioni in muratura si comportano bene in caso di sisma riuscendo a dissipare grandi quantità di energie solo se si previene il danneggiamento dovuto a meccanismi locali. Le criticità più comune riscontrate nell analisi delle passate esperienze sono 12 : resistenza della muratura per azioni orizzontali e verticali; collegamento tra solai e pareti e tra copertura e pareti; collegamento tra pareti confluenti in martelli murari ed angolate; spinte non contrastate di coperture, archi e volte; architravi di porte e finestre. Nelle schede riportate in appendice si descrivono alcune delle tecniche più comuni adottate sia per il rinforzo di singoli elementi che per garantire un adeguamento dell intero organismo strutturale. Ogni scheda descrive i vantaggi e gli svantaggi, il campo di applicazione e le principali modalità esecutive, in modo da offrire spunti utili nella progettazione dell intervento di consolidamento. Le schede riguardano: 1. Ripristino delle murature attraverso la tecnica del cuci-scuci ; 2. Rinforzo delle murature attraverso iniezione di miscele leganti; 12 Dall Ordinanza: Murature di qualità insufficiente a sopportare le azioni verticali ed orizzontali cui sono sottoposte devono essere adeguatamente consolidate o sostituite; Collegamenti inadeguati tra solai e pareti o tra copertura e pareti devono essere resi efficaci; Sono auspicabili interventi di collegamento fra pareti confluenti in martelli murari ed angolate; Le spinte non contrastate di coperture, archi e volte devono essere ridotte o eliminate attraverso idonei dispositivi; Elementi a forte vulnerabilità sui quali non sia possibile intervenire devono essere eliminati; Nel caso di edifici fortemente irregolari (in termini di resistenza e/o rigidezza), sono auspicabili interventi che correggano tale sfavorevole situazione; La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, che può rilevarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura. Di ciò se ne dovrà adeguatamente tenere conto nella modellazione e nelle analisi; Sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la capacità deformativa ("duttilità") di singoli elementi; È infine necessario verificare che l introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura. 67

80 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D 3. Rinforzo delle murature attraverso applicazione di intonaco armato; 4. Rinforzo delle murature attraverso applicazione di iniezioni armate; 5. Rinforzo delle murature con tirantature metalliche; 6. Rinforzo delle murature con cerchiature (materiali metallici o compositi); 7. CAM cucitura attiva delle murature; 8. Inserimento di elementi di riquadratura; 9. Inserimento di cordoli; 10. Consolidamento di volte in muratura 11. Collegamento di solai e/o coperture con le pareti perimetrali 12. Inserimento di strutture ausiliarie Edifici in cemento armato L adeguamento sismico delle strutture in cemento armato è stato oggetto di numerosi studi negli ultimi cinquanta anni. Le tecniche sono cambiate al passo delle sempre maggiori conoscenze che si venivano acquisendo in campo scientifico in merito al comportamento di questa tipologia strutturale. Lo studio dei effetti procurati dai passati terremoti è stata una fonte ricca di insegnamenti, sia per la ricerca che lo sviluppo di nuove tecnologie. La letteratura tecnica in materia è vastissima; si ritiene utile menzionare i bollettini editi dalla fib (fédération internationale du béton), per quanto riguarda lo stato dell arte in materia, ed i manuali editi dalla IUSS Press, per l esecuzione delle verifiche tecniche secondo l Ordinanza. Le tecniche di intervento per l adeguamento di strutture in c.a. possono essere suddivise in base all effetto che hanno sulle strutture esistenti: Aumento della capacità in termini di resistenza e/o duttilità delle strutture esistenti; Riduzione della domanda agente sugli elementi strutturali esistenti; Riduzione della domanda sismica. Alcuni esempi per ogni categoria sono riportati nella tabella seguente. Tabella 19. Esempi di varie tecniche secondo la classificazione per effetto sulle strutture esistenti Effetto sulle strutture esistenti Aumento della capacità in termini di resistenza e/o duttilità delle strutture esistenti Riduzione della domanda agente sugli elementi strutturali esistenti Riduzione della domanda sismica Esempi Rinforzo di elementi esistenti attraverso cerchiature e/o ringrossi Inserimento di setti in c.a.; inserimento di controventi in acciaio; trasformazione di elementi non-strutturali in elementi strutturali Isolamento sismico, controventi dissipativi, riduzione delle masse 68

81 ELABORATO D -001 In base ad una classificazione cronologica si può osservare che le tecniche tradizionali si basano essenzialmente o sull aumento della capacità locale degli elementi strutturali esistenti attraverso un azione di confinamento oppure sull inserimento di nuovi elementi strutturali che compartecipano alla resistenza della struttura, mentre le tecniche più moderne ricercano una riduzione della domanda sia attraverso un incremento della capacità di dissipazione (controventi dissipativi) che una limitazione dell energia trasmessa alla struttura (isolamento alla base). Tabella 20. Esempi di varie tecniche secondo la classificazione per effetto sulle strutture esistenti Intervento di adeguamento Tipologia Effetto sulle strutture esistenti ringrosso e/o cerchiatura di travi e pilastri inserimento di setti di irrigidimento realizzazione di strutture di contrasto esterne Tradizionale Tradizionale Tradizionale Aumento della capacità in termini di resistenza e/o duttilità delle strutture esistenti Riduzione della domanda agente sugli elementi strutturali esistenti Riduzione della domanda agente sugli elementi strutturali esistenti inserimento di controventi dissipativi Innovativa Riduzione della domanda sismica isolamento alla base Innovativa Riduzione della domanda sismica Per completezza si nota che esistono anche altre possibili soluzioni, quali: tecniche di controllo attivo o ibrido attivo-passivo, inserimento di tune-mass or liquid dampers ; tuttavia, ad oggi non possono ancora essere considerate delle vere alternative per l adeguamento di edifici. I più comuni interventi di adeguamento, descritti nelle schede riportate in appendice, sono elencati in Tabella

82 D O C U M E N T O D I S U P P O R T O A Z I O N E D Tabella 21. Elenco di interventi di consolidamento di strutture in c.a. (fib, Bullettin 24) 70