1. DESCRIZIONE GENERALE DELL OPERA

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2 1. DESCRIZIONE GENERALE DELL OPERA La presente relazione riguarda la valutazione della sicurezza e la progettazione esecutiva relativamente agli interventi di miglioramento sismico della Scuola Elementare di via dei Caduti n 33 di Novoli (Le). L edificio ubicato su un lotto di circa 4000 mq è costituito da un corpo di fabbrica composto da piano terra e piano primo che perimetrano un cortile interno. La realizzazione della struttura originaria risale circa alla metà del 900, ad essa si sono susseguiti una serie di ampliamenti nel corso degli anni fino alla conformazione di fatto attuale. La struttura è sostanzialmente realizzata con muratura portante in blocchi di pietra tenera. In relazione a quanto previsto dalle norme vigenti e nello specifico il D. M. Infrastrutture Trasporti 17/01/2018 (G.U. 20/02/2018 n Suppl. Ord. n. 8) Aggiornamento delle Norme tecniche per le Costruzioni, è stata effettuata un analisi della vulnerabilità sismica della struttura prevedendo degli interventi di miglioramento strutturale dove sono state riscontrate le maggiori criticità. engono riportate di seguito due viste assonometriche contrapposte, allo scopo di consentire una migliore comprensione della struttura oggetto della presente relazione:

3 ista Anteriore La direzione di visualizzazione (bisettrice del cono ottico), relativamente al sistema di riferimento globale 0,X,Y, Z, ha versore (1;1;-1) ista Posteriore La direzione di visualizzazione (bisettrice del cono ottico), relativamente al sistema di riferimento globale 0,X,Y, Z, ha versore (-1;-1;-1) 2. ANALISI STORICO-CRITICA Ai fini di una corretta individuazione del sistema strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione è stato importante ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato. iene di seguito indicata la documentazione reperita e vengono esplicitate le informazioni desunte da ciascuno dei documenti esaminati. pag. 2

4 - Progetto di primo stralcio di adeguamento alle norme di sicurezza, manutenzione, ristrutturazione e completamento dell Edificio Scolastico di via dei Caduti. (1989) Dal suddetto progetto è stato possibile reperire informazioni aggiuntive sullo stato di fatto della parte strutturale oggetto dell intervento. - Progetto di secondo stralcio per la manutenzione straordinaria e per un piccolo ampliamento dello Edificio della Scuola di via dei Caduti. (1990) Si è risaliti alle tecniche di realizzazione dell ampliamento con i relativi materiali utilizzati e i successivi interventi di manutenzione sulla struttura originaria. - erbale collaudo statico della copertura della palestra e refettorio della Scuola Elementare di via dei Caduti. (1994) A seguito dello studio del suddetto collaudo si è pervenuti alle tecniche di costruzione della struttura adibita a palestra e refettorio, tipologia di solai utilizzati, tipologia di materiali. - Collaudo statico. (2010) Con il collaudo statico si è arrivati a caratterizzare tutte le tipologie di solaio presenti nell edificio scolastico, tutti in latero cemento aventi però spessore diverso in relazione alla luce che ricoprono. Si riporta di seguito una planimetria in cui si mettono in evidenza i vari passaggi storici con cui la struttura è stata realizzata: 3. CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI E DEL TERRENO Per conseguire un adeguata conoscenza delle caratteristiche dei materiali e del loro degrado, ci si è basati sull'eventuale documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali eseguite da Geoprove s.a.s (RAPPORTO DI PROA N. 249 DEL ). La documentazione citata nell analisi storica della struttura ha fornito importanti informazioni riguardanti la struttura. Tali informazioni sono state arricchite da un rilievo geometrico e visivo effettuato durante vari sopralluoghi in situ. Il rilievo ha avuto come fine l'individuazione pag. 3

5 dell organismo resistente della costruzione, tenendo anche presente la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi. I valori delle resistenze meccaniche dei materiali sono state valutate sulla base delle prove effettuate sulla struttura e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle norme per le nuove costruzioni. Le prove effettuate hanno riguardato: -CAROTAGGI: eseguiti in vari punti della struttura al fine di caratterizzare la tipologia di muratura esistente, sono stati effettuati attraverso una carotatrice che ha estratto dei campioni analizzati in laboratorio e che hanno evidenziato una Resistenza a Compressione delle carote media pari a 1.28 N/mmq. -PROE SCLEROMETTRICHE: prove non distruttive eseguite al fine di stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo. Dai risultati si evince una resistenza a compressione pari a Mpa. -RILIEI PACOMETRICI: prove non distruttive effettuate per individuare la posizione e i diametri delle armature negli elementi in calcestruzzo armato. Questa tipologia di prova ha permesso di individuare l armatura longitudinale e le staffe in travi e pilastri. -STRATIGRAFIE SOLAIO E MURATURATURA: prove realizzate al fine di individuare la stratigrafia delle murature e lo spessore e la tipologia di solaio di più nuova realizzazione; -SAGGI IN FONDAZIONE: le prove hanno previsto scavi al fine di verificare la tipologia di fondazione presente; tali saggi hanno permesso di riscontrare la presenza di fondazioni dirette costituite da muratura in fondazione con blocchi di tufo e plinti nella parte di struttura di più recente realizzazione. pag. 4

6 -INDAGINI GEOLOGICHE: dalle indagini effettuate dalla Geoprove S.a.s è sono state ricavate le caratteristiche del terreno di Fondazione costituito da sabbie limose; Dall indagine sismica con metodologia Remi, è stata individuate una s30 di 397 m/s che fa rientrare il suolo in categoria sismica B, mentre la categoria topografica è T1 di superficie pianeggiante. 4 CRITERI DI PROGETTAZIONE La struttura è stata analizzata modellandola con l ausilio di un software di calcolo come un unico blocco al fine di individuarne le criticità nel suo complesso. I calcoli e le verifiche sono condotti con il metodo semiprobabilistico degli stati limite secondo le indicazioni del D.M Il calcolo delle azioni sismiche è stato eseguito in analisi dinamica modale, considerando il comportamento della struttura in regime elastico lineare. Il numero di modi di vibrazione considerato (35) ha consentito, nelle varie condizioni, di mobilitare le seguenti percentuali delle masse della struttura: Stato Limite Direzione Sisma % salvaguardia della vita X 86.3 salvaguardia della vita Y 91.8 salvaguardia della vita Z pag. 5

7 A seguito della analisi dinamica è stato effettuato il calcolo di Analisi non Lineare sulla struttura utilizzando il programma a elementi finiti valutando la risposta della struttura per effetto del sisma ante e post- intervento. Oltre a effettuare l analisi globale sono state effettuate le verifiche locali dei singoli elementi in muratura e c.a. e le verifiche in fondazione. 5 ULNERABILITA SISMICA ANTE-INTERENTO I risultati ottenuti dall Analisi non lineare prima dell intervento sono di seguito riportati: PERICOLOSITA' SISMICA Parametri di pericolosità sismica Stato Limite a g /g F O T* c C C T B T C T D S S [s] [s] [s] [s] O D C LEGENDA: Pericolosità sismica Stato Limite [C] = stato limite di collasso - [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività. a g F O T * C Accelerazione di picco al suolo. alore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale. Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. C C Coefficienti di amplificazione di T * c. T B T C T D S S Periodo di inizio del tratto accelerazione costante dello spettro elastico in accelerazione orizzontale. Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro elastico in accelerazione orizzontale. Periodo di inizio del tratto a spostamento costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Coefficiente di amplificazione stratigrafica. pag. 6

8 5.2 - PERIODI FONDAMENTALI E MASSE PARTECIPANTI Periodi fondamentali e masse partecipanti Direzi Coefficiente di Periodo Modo di vibrare Masse partecipanti one partecipazione [s] [%] X Y LEGENDA: Periodi fondamentali e masse partecipanti Periodo Periodo di vibrazione nella direzione considerata.di vibrare Modo di vibrare che presenta il massimo coefficiente di partecipazione in valore assoluto nella direzione considerata. [-] = Non significativo per il tipo di analisi scelto. Masse partecipanti Percentuale di masse partecipanti relative al modo di vibrare che presenta il massimo coefficiente di partecipazione in valore assoluto nella direzione considerata. [-] = Non significativo per il tipo di analisi scelto. Coefficiente di partecipazione Coefficiente di partecipazione massimo, in valore assoluto, nella direzione considerata CAPACITA' - ENTITA' DELL'AZIONE SISMICA SOSTENIBILE Materiale/Terren Tipo di rottura PGA C o Capacità - Entità dell'azione sismica sostenibile [a g /g] [anni] Carico Limite Terreno TER >2475 Rottura del Nodo CA >2475 Flessione o Pressoflessione CA Taglio CA >2475 Pressoflessione Fuoripiano del Maschio MU Rottura nel Piano del MU Maschio Deformazione Ultima MU >2475 Maschio D Capacità Globale Capacità Globale T RC pag. 7

9 LEGENDA: Capacità - Entità dell'azione sismica sostenibile Stato Limite Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività. Materiale Tipologia di materiale per il tipo di rottura considerato: [CA] = Cemento Armato - [AC] = Acciaio - [MU] = Muratura - [TER] = Terreno - [-] = Parametro non significativo per il tipo di rottura. Tipo di rottura Tipo di rottura per differenti elementi o meccanismi. PGA C Capacità, per il tipo di rottura considerato, in termini di accelerazione al suolo. Se PGAc=0 -> l'elemento risulta non verificato già per i carichi verticali presenti nella combinazioni sismica [G k + i ( 2,i Q k,i )]. Se PGAc=NS -> Non significativo per valori di PGAc >= T RC Capacità, per il tipo di rottura considerato, in termini di periodo di ritorno [= T RD (PGA C /PGA D ) con = 1/0,41]. N.B. Come PGA C per Rottura nel Piano del Maschio viene riportata la minima tra i meccanismi di Pressoflessione Nel Piano e Taglio Nel Piano del maschio DOMANDA - ENTITA' DELL'AZIONE SISMICA ATTESA Domanda - Entità dell'azione sismica attesa Stato Limite PGA D T RD [a g /g] [anni] LEGENDA: Domanda - Entità dell'azione sismica attesa Stato Limite Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività - [C] = stato limite prevenzione collasso. PGA D Domanda in termini di accelerazione al sito (S s S T a g /g). T RD Domanda in termini di periodo di ritorno INDICATORI DI RISCHIO SISMICO Indicatori di rischio sismico Stato Limite PGA TR LEGENDA: Indicatori di rischio sismico pag. 8

10 Stato Limite Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di PGA TR salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività. Indicatore di rischio (rapporto tra capacità e domanda) in termini di accelerazione: PGA C /PGA D - [NS] = non significativo, per valori superiori o uguali a 100. [0] -> la minima capacità, fra tutti i meccanismi di verifica considerati, è nulla. Indicatore di rischio (rapporto tra capacità e domanda) in termini di periodo di ritorno: (T RC /T RD ) 0,41 - [NS] = non significativo, per valori superiori o uguali a MIGLIORAMENTO SISMICO In base ai dati forniti dalle indagini in situ, dalle analisi visive degli elementi e dall analisi non lineare svolta sulla struttura si è stabilito di intervenire con opportuni rinforzi strutturali per migliorare la resistenza locale dei singoli elementi e la risposta globale della struttura nei confronti dell azione sismica INTERENTO 1 - Realizzazione di travi di collegamento in fondazione Dalle indagini eseguite sulle fondazioni è emerso la presenza di una struttura fondale puntiforme facente parte della struttura in cls armato. I plinti di fondazione anche da quanto emerge dalle prove in situ sopra citate risultano in stato di degrado. In merito a quest ultimo sistema fondale si è deciso di intervenire con dei collegamenti tra i quattro plinti utilizzando quattro travi che oltre a prevenire pericolosi fenomeni di cedimenti differenziali aumentano la capacità portante dell intera struttura in esame INTERENTO 2 - Realizzazione di cordoli in c.a. in fondazione A seguito della constatazione durante l analisi visiva della struttura della presenza di lesioni passanti lungo la zona posteriore della struttura adibita a mensa e palestra, si è optato per la realizzazione di cordoli in in c.a. in fondazione ancorati alla fondazione esistente, al fine di migliorarne la resistenza e scongiurare problemi di cedimento. pag. 9

11 La realizzazione dei cordoli collegati alla fondazione attraverso un sistema di diatoni di collegamento aumenta la superficie resistente delle travi in muratura aumentando la resistenza al carico limite del terreno INTERENTO 3 Rinforzo delle murature con intonaco armato Dall analisi non lineare sono state riscontrate delle criticità a pressoflessione delle murature perimetrali della zona mensa e zona palestra come si evince dalle immagini di seguito riportate: ERIFICA A PRESSOFLESSIONE FUORI DAL PIANO pag. 10

12 PRESSOFLESSIONE NEL PIANO TAGLIO NEL PIANO Si è deciso di intervenire sulla struttura andando ad inserire, laddove si è ritenuto opportuno, un rinforzo strutturale che oltre a migliorare la resistenza locale del pannello murario in esame consente un miglioramento globale della struttura nei confronti dell azione sismica considerata. La resistenza a taglio delle pareti in muratura di edifici esistenti è alquanto limitata, cosicchè la capacità resistente al sisma è intrinsicamente collegata al collasso per taglio dei maschi murari e delle fasce di piano. Si è deciso quindi di utilizzare come tecnica di rinforzo quella con intonaco armato con fibre di vetro. Il sistema applicato su entrambe le facce della muratura, utilizzando reti, connettori ed accessori in GFRP abbinati a malte preferibilmente a base calce, permette di realizzare intonaci armati con spessori ridotti (circa 3 cm), incrementa la resistenza a taglio nel piano e la resistenza a flessione senza modificare eccessivamente le rigidezze del pannello murario. ista la presenza di murature di elevato spessore è possibile utilizzare delle connessioni di tipo non passante; in questi casi le prestazioni del sistema di rinforzo proposto, sono comunque garantire a pag. 11

13 patto che il connettore abbia una lunghezza pari almeno a 2/3 lo spessore della muratura da rinforzare INTERENTO 4 Declassamento del Solaio Un ulteriore intervento che si è reso necessario prendere è quello di declassare il solaio mensapalestra da cat C1(Ospedali, ristoranti, caffè, banche, scuole) a cat H1 (Coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione). Il predetto intervento oltre a limitare i pesi gravanti sulle travi portanti il solaio, diminuisce le sollecitazioni sismiche sui maschi murari. 7 ULNERABILITA SISMICA POST INTERENTO A seguito degli interventi realizzati è stata effettuata l analisi non lineare della struttura post intervento che ha evidenziato oltre che la verifica locale degli elementi un miglioramento globale della struttura, risultato che si evince dagli indicatori di rischio sismico post intervento INDICATORI DI RISCHIO SISMICO Indicatori di rischio sismico Stato Limite PGA TR LEGENDA: Indicatori di rischio sismico Stato Limite Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività. PGA Indicatore di rischio (rapporto tra capacità e domanda) in termini di accelerazione: pag. 12

14 TR PGA C /PGA D - [NS] = non significativo, per valori superiori o uguali a 100. [0] -> la minima capacità, fra tutti i meccanismi di verifica considerati, è nulla. Indicatore di rischio (rapporto tra capacità e domanda) in termini di periodo di ritorno: (T RC /T RD ) 0,41 - [NS] = non significativo, per valori superiori o uguali a CONFRONTO DEI RISULTATI ANTE-POST OPERAM CONFRONTO STATO DI FATTO - STATO DI PROGETTO Tabella di confronto dati di FATTO - dati di PROGETTO D PGA C.Min PGA C.Min TR PGA TR PROGE PROGE FATTO FATTO FATTO PROGE FATTO PROGE FATTO PROGE TTO TTO TTO TTO TTO O NS NS >2475 >2475 NS NS D LEGENDA: Tabella di confronto dati di FATTO - dati di PROGETTO Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività - [C] = stato limite di collasso. D PGA C.Min PGA C.Min TR PGA TR Domanda espressa in termini di Accelerazione al suolo Capacità minima dell'edificio espressa in termini di Accelerazione al Suolo Capacità minima dell'edificio espressa in termini di Periodo di Ritorno Indicatori di Rischio in termini di Accelerazione al Suolo Indicatori di Rischio in termini di Tempo di Ritorno CONFRONTO STATO DI FATTO - STATO DI PROGETTO IN TERMINI DI CAPACITA' Tabella di confronto dati di FATTO - dati di PROGETTO in termini di capacità Materiale PGA C T RC Tipo di rottura FATT PROGE FATT PROGE FATTO PROGETTO O TTO O TTO [Ag/g] [Ag/g] [anni] [anni] Carico Limite Terreno TER TER >2475 >2475 Rottura del Nodo CA NS >2475 >2475 pag. 13

15 D D D Cinematismo Ribaltamento - - NS NS >2475 >2475 Cinematismo - - NS NS >2475 >2475 Ribaltamento Cinematismo - - NS NS >2475 >2475 Spanciamento Cinematismo - - NS NS >2475 >2475 Spanciamento Flessione o CA CA >2475 Pressoflessione Taglio CA CA >2475 >2475 Pressoflessione MU MU Fuoripiano del Maschio Pressoflessione nel MU MU Piano del Maschio Taglio nel Piano del MU MU Maschio Deformazione Ultima MU MU >2475 >2475 Maschio Rotazione alla Corda - - NS NS >2475 >2475 Capacità Globale Capacità Globale LEGENDA: Tabella di confronto dati di FATTO - dati di PROGETTO in termini di capacità Stato limite raggiunto per il tipo di rottura considerato: [] = stato limite di salvaguardia della vita - [D] = stato limite di danno - [O] = stato limite di operatività - [C] = stato limite di collasso. Tipo di Tipo di rottura per differenti elementi o meccanismi rottura Materiale Tipologia di materiale per il tipo di rottura considerato: [-] = Parametro non significativo per il tipo di rottura PGA C Capacità, per il tipo di rottura considerato, in termini di accelerazione al suolo per lo stato di Fatto e di Progetto T RC Capacità, per il tipo di rottura considerato, in termini di periodo di ritorno per lo stato di Fatto e di Progetto pag. 14

16 Dalle precedenti tabelle si evince come la capacità strutturale in seguito agli interventi strutturali sia aumentata, facendo aumentare gli indicatori in termini di accelerazioni al suolo da 0,633 a 0,810. Il Progettista Arch. Francesco CARTOLARO pag. 15