COMUNE DI VIADANA. Provincia MANTOVA RELAZIONE DI CALCOLO

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1 An drea Flisi I n ge gn e r e COMUNE DI VIADANA Provincia MANTOVA RELAZIONE DI CALCOLO PER LA MANUTENZIONE ORDINARIA E STRAORDINARIA DELLA SCUOLA PRIMARIA SITA IN CICOGNARA DI VIADANA VIA PIAVE 71 DI PROPRIETA DEL COMUNE DI VIADANA Il calcolatore delle strutture Viadana

2 Pag.2 STATO DI FATTO L edificio costruito nella prima metà del secolo scorso è caratterizzato dall avere una pianta a forma di C con strutture portanti verticali in mattoni pieni dello spessore di 25 cm, a piano unico rialzato rispetto all esterno di circa 1.00 m e un sottotetto non praticabile. Il solaio visibile dalle aule è realizzato in legno massello caratterizzato da una struttura principale (travi protanti), una struttura secondaria (travetti) e tavelle di cotto e da un solaio in laterizio nella zona dei bagni e nell aula vicino all ingresso. La copertura ha una struttura portante in legno massello a capriate e diagonali spingenti con sovrastante orditura secondaria in travetti listelli portategole marsigliesi. La gronda originale dell epoca dell edificio realizzata con tavelle sporgenti a sbalzo in laterizio intonacate e canali di gronda in acciao. Sulle gronde sono evidenti in corrispondenza delle giunzioni dei canali ammaloramenti degli intonaci con distacco parziale dello stesso dal supporto e in alcuni punti. Tali problematiche si ripresentano sistematicamente ad ogni giunzione dei canali di gronda in acciaio. Vi è inoltre la presenza di numerose cavillature che in alcuni casi raggiungono anche dimensioni importanti. Internamente all edificio si evidenziano in maniera più o meno evidente fessurazioni sparse fra le tavelle in cotto e le murature ove mancano i travetti di bordo, dovute all assenza di cordoli nelle murature. Tali fessurazioni sono dovute al sistema costruttivo del solaio e cioè travetti appoggiati sopra le travi principali e tavelle come elemento di chiusura unite fra loro solamente da una stilata di calce e senza alcuna soletta superiore. STATO DI PROGETTO Per il migliramento sismico del comportamento della struttura dell edificio, il progetto prevede un intervento a livello della copertura nel sottotetto mediante una serie di catene longitudinali e trasversali in acciaio del diametro di 20 mm con piastre esterne alle murature, in modo da creare un ritegno alle murature che contrastino i movimenti di allontanamento delle murature fra di loro e quindi limitino i movimenti delle murature e di conseguenza della strutture del solaio. Poiché non si evidenziano lesioni imputabili alle strutture di fondazione si ritiene di non dovere intervenire in quanto non produrrebbe un beneficio alla struttura stessa.

3 Pag.3 Di seguito si riporta uno stralcio delle norme tecniche per le costruzioni DM 14/01/2008 CAPITOLO 8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; 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. Le Verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC). Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorra anche una delle seguenti situazioni: - riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni), situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione; - provati gravi errori di progetto o di costruzione; - cambio della destinazione d uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d uso della costruzione; - interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza. Qualora le circostanze di cui ai punti precedenti riguardino porzioni limitate della costruzione, la valutazione della sicurezza potrà essere limitata agli elementi interessati e a quelli con essi interagenti, tenendo presente la loro funzione nel complesso strutturale. La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se: - l uso della costruzione possa continuare senza interventi; - l uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell uso); - sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante. La valutazione della sicurezza dovrà effettuarsi ogni qual volta si eseguano gli interventi strutturali di cui al punto 8.4, e dovrà determinare il livello di sicurezza prima e dopo l intervento. 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. 8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI Si individuano le seguenti categorie di intervento: - interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; - interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; - riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Gli interventi di adeguamento e miglioramento devono essere sottoposti a collaudo statico INTERVENTO DI ADEGUAMENTO È fatto obbligo di procedere alla valutazione della sicurezza e, qualora necessario, all adeguamento della costruzione, a chiunque intenda: a) sopraelevare la costruzione; b) ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione;

4 Pag.4 c) apportare variazioni di classe e/o di destinazione d uso che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10%; resta comunque fermo l obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano porzioni limitate della costruzione; d) effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente. In ogni caso, il progetto dovrà essere riferito all intera costruzione e dovrà riportare le verifiche dell intera struttura post-intervento, secondo le indicazioni del presente capitolo. Una variazione dell altezza dell edificio, per la realizzazione di cordoli sommitali, sempre che resti immutato il numero di piani, non è considerata sopraelevazione o ampliamento, ai sensi dei punti a) e b). In tal caso non è necessario procedere all adeguamento, salvo che non ricorrano le condizioni di cui ai precedenti punti c) o d) INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO Rientrano negli interventi di miglioramento tutti gli interventi che siano comunque finalizzati ad accrescere la capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate. È possibile eseguire interventi di miglioramento nei casi in cui non ricorrano le condizioni specificate al paragrafo Il progetto e la valutazione della sicurezza dovranno essere estesi a tutte le parti della struttura potenzialmente interessate da modifiche di comportamento, nonché alla struttura nel suo insieme RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE In generale, gli interventi di questo tipo riguarderanno singole parti e/o elementi della struttura e interesseranno porzioni limitate della costruzione. Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati e documentare che, rispetto alla configurazione precedente al danno, al degrado o alla variante, non siano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme e che gli interventi comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Partiamo quindi a classificare l intervento, valutarne poi la sicurezza e verificare quindi in quale punto rientra l intervento. CLASSIFICAZIONE INTERVENTO Classifichiamo il tipo di intervento come previsto al capitolo 8.4 in riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti in quanto le murature esistenti tendono ad allontanarsi fra loro e di conseguenza anche i solai in legno a causa dell assenza di cordoli sulle murature. Le nuove catene in acciaio limiteranno i movimenti di murature e solai. Purtroppo tale miglioramento non è sufficiente affinchè la struttura sia sismicamente idonea a sopportare i carichi orizzontali in quanto gli spessori, le altezze delle murature e la loro resistenza non è idoena ad assorbire le forze sismiche di progetto per gli edifici sensibili di classe III (scuole)

5 Pag.5 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Per stabilire in quale punto della norma è identificabile l intervento si è proceduto alla realizzazione di due modelli tridimensionali dell intero edificio per stabilire la variazione dei 1000/h nodi e valutare un eventuale miglioramento. Di seguento si mostrano le immagini dello stato attuale e dello stato di progetto dei 1000/h nodi nelle combinazioni di carico SLD Stato di fatto SLD Il valore è di 1.84

6 Pag.6 Stato di progetto SLD IL valore otteuto è di 1.57 Si può verificare come, l installazione di una serie di catene longitudinali e trasversali in acciaio, nello stato di progetto abbia generato una riduzione degli spostamenti relativi totali dei nodi e quindi abbia creato un ritegno alle murature. La normativa prevede per gli elementi in muratura per le verifiche strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali che gli spostamenti di interpiano ottenuti in presenza dell azioni sismiche agli SLD siano : per i tamponamenti collegati rigidamente alla struttura che interferiscono con la deformabilità della stessa risulti 1000d/h < 5 Inoltre tale limite per la classe d uso III (scuole) va ridotto a Pertanto nelle immagini precedenti si nota come il valore nello stato di fatto di 1.84 rientra nei limiti imposti dalla normativa e allo stato di progetto si riduca a 1.57, ottenendo un miglioramento.

7 Pag.7 CONCLUSIONI Lo stato attuale dell edificio è senz altro idoneo per i carichi gravitazionali presenti (pesi propri, neve sulla copertura). L edificio ha superato egregiamente il sisma del Maggio Giugno 2012 e pertanto nel caso in cui si ripeta un evento analogo in intensità l edificio è idoneo poiché ha superato sul campo l evento sismico. Se si dovesse presentare un evento sismico di intensità superiore o con forme spettrali diverse da quella manifestatasi non è possibile definire a priori il comportamento. La copertura attuale presenta, per come è realizzata e per l assemza del cordolo sommitale, una spinta orizzontale derivante dai diagonali e dai puntoni, che agisce sulle murature. Lo stato di progetto ha applicato l evento sismico previsto dalla normativa vigente per edifici sensibili in classe III (scuole) andando a verificare il comportamento delle strutture. E obbligo precisare che il sisma previsto dalle normative è un evento ipotetico sia per forma che per intensità. L intervento in oggetto migliora lo stato attuale delle cose poiché l installazione delle catene in acciaio nel sottotetto ELIMINA la spinta degli elementi lignei del tetto (diagonali, puntoni), limita il movimento delle strutture del solaio limitando il movimento fra murature parallele (allontanamento) ma non è sufficiente per evitare danni agli elementi non strutturali, quindi si accetta che essi possano lesionarsi così come possano lesionarsi gli impianti. Tali catene sono inoltre un buon elemento di cerchiamento della sommità dell edificio. Le strutture portanti della scuola, a seguito dell inserimento delle catene in sommità della struttura atte a contenere le spinte di alcune strutture del tetto, risultano essere idonee a sopportare i carichi gravitazionali presenti oltre ai carichi varibili (neve sulle coperture) e producono un miglioramento al contenimento degli spostamenti e quindi alle forze orizzontali indotte dal sisma.

8 Pag.8 Tale miglioramento purtroppo non è sufficiente per certificare la piena idoneità delle murature in caso di evento sismico, come si può vedere dall immagine sulle verifiche delle stesse in quanto le caratteristiche meccaniche e geometriche delle murature non sono idonee ad assorbire le azioni orizzontali di un evento sismico come previsto dalle NTC2008 attualmente vigenti. Comunque è utile precisare che avendo subito un evento sismico e avendolo superato brillantemente, la struttura esistente, migliorata con l inserimento delle catene, riesce ad assorbire una percentuale sensibilmente superiore a quella che riuscirebbe ad assorbire senza l intervento. Viadana, Allegato: - modellazione delle strutture Ing Andrea Flisi