APPLICAZIONI DEL CAPITOLO 8 NTC COSTRUZIONI ESISTENTI -

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1 APPLICAZIONI DEL CAPITOLO 8 NTC COSTRUZIONI ESISTENTI - Consolidamento ed Adeguamento Sismico Ex Ospedale San Paolo - Savona Dott. Ing. Arturo Donadio Ordine Degli Ingegneri della Provincia di Milano Milano, 19 Novembre

2 EX OSPEDALE SAN PAOLO - SAVONA 2

3 INDICE 1. Metodo di lavoro e impostazione del dialogo con il Committente e gli altri interlocutori 2. Analisi storico critica 3. Rilievo geometrico strutturale 4. Caratterizzazione meccanica dei materiali 5. Determinazione dei livelli di conoscenza e dei relativi fattori di confidenza 6. Valutazione della sicurezza 7. Definizione del tipo di intervento che si intende progettare 8. Esempi di rinforzi strutturali risultati necessari a seguito della valutazione della sicurezza 3

4 1. METODO DI LAVORO E IMPOSTAZIONE DEL DIALOGO CON IL COMMITTENTE E GLI ALTRI INTERLOCUTORI 1.1 INTERVENTO IN CORSA.. INIZIO PRIMO PROGETTO ANNO 2006 INIZIO ATTIVITA SPS OTTOBRE 2010 STATO DI FATTO CORTILE INTERNO 4

5 1. METODO DI LAVORO E IMPOSTAZIONE DEL DIALOGO CON IL COMMITTENTE E GLI ALTRI INTERLOCUTORI 1.2 IMPOSTAZIONE COL COMMITTENTE DELLE NTC COME VEDERE LE NTC PARALLELO MEDICINA / INGEGNERIA E METODO (CONCATENAZIONE DEGLI ESAMI) - FLUSSO INFORMAZIONI PROGETTISTA / CLIENTE - IMPEGNO E COINVOLGIMENTO ATTIVO DEL CLIENTE (FIDUCIA) PROSPETTO PIAZZA GIULIO II

6 1. METODO DI LAVORO E IMPOSTAZIONE DEL DIALOGO CON IL COMMITTENTE E GLI ALTRI INTERLOCUTORI 1.3 FILIERA DEI RAPPORTI - PROGETTISTA COMMITTENTE - IMPRESA / E DIREZIONE LAVORI COLLAUDATORE ORGANISMI VARI CO PROGETTISTI (Architetti, Impiantisti, Geotecnici) ESECUTORI INDAGINI COORDINATE 6

7 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.1 OGGETTO - OSPEDALE IN DISUSO DAL m 125 m 7

8 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.1 OGGETTO - SEZIONE LONGITUDINALE - 23 m 8

9 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.2 FONTI ARCHIVIO DI STATO DI SAVONA INDAGINI IN SITO 9

10 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA INIZIO PRIMA COSTRUZIONE 1847 Progettista: Arch C. Sada 10

11 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA INIZIO PRIMA ELEVAZIONE 1907 Progettista: ufficio tecnico Comune di Savona Variante: sopraelevazione corpo centrale trasversale prospiciente via Giacchero e chiusura dei porticati a piano terreno. Obiettivo variante: aumento del numero dei Posti letto da 173 a 235 e trasformazione dei locali dei porticati uffici. 11

12 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA INIZIO SECONDA SOPRAELEVAZIONE 1928 Progettista: Ing. G. Damonte Variante: sopraelevazione generale dell edificio e razionalizzazione distribuzione interna. Obiettivo variante: rifacimento totale dei tetti, generali riparazioni e aumento del numero di locali causa accresciuti bisogni della città. 12

13 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA IMPLICAZIONI ARCHITETTONICO-STRUTTURALI: il progetto Damonte modificava profondamente i prospetti esterni con l eliminazione dei fregi architettonici e di tutti gli elementi neoclassici originali del progetto Sada. In particolare il progetto determinò: - la chiusura dei loggiati al primo piano livellando i prospetti; - la modifica, a causa della sopraelevazione, dei volumi; - l inserimento seriale di finestre binate del secondo piano. Tali interventi, costituiscono uno sconvolgimento architettonico, in linea però, con le consuetudini progettuali architettoniche del tempo, atte a rinnovare i modelli neoclassici esistenti 13

14 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA Il primo piano subì pesanti modifiche. L altezza del piano veniva ridotta da 7 a 5.20 m con demolizione degli archi originari e realizzazione di una soletta, costituente il calpestio del secondo piano, alla quota di estradosso delle arcate, per l intera area coperta dell edificio al di fuori della parte già sopraelevata nel Lo scopo dell ampliamento fu quello di avere un corridoio centrale di distribuzione verso le camere di degenza, collocate lungo le pareti perimetrali. Ciò fu realizzato mediante l impiego di calcestruzzo armato, utilizzando travi lunghe 12 m sorrette da pilastri anch essi in cemento armato, che vennero appoggiati su travi di ripartizione in c.l.s., sulle pareti trasversali del corpo longitudinale, originariamente prive di funzioni portanti di rilievo. Le impattanti modifiche apportate con la sopraelevazione determinarono degli inconvenienti alla struttura dovuti a cedimenti nelle fondazioni, soprattutto nella parte rivolta verso il mare. Le condizioni non ottimali degli elementi portanti, inoltre, sarebbero state ulteriormente aggravate dal taglio delle catene originariamente poste nella muratura per controbilanciare la spinta degli archi, che avrebbero ingombrato le nuove corsie, create mediante la sopraelevazione. Il tetto della costruzione ottocentesca, originariamente a falde, a seguito della sopraelevazione del 1928, venne completamente demolito e sostituito con un altro ancora a falde. 14

15 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA ULTIMA SOPRAELEVAZIONE 1940 Variante: sopraelevazione corpo centrale trasversale prospiciente via Giacchero (già oggetto della sopraelevazione del 1905). La struttura portante dell Ospedale, inizialmente concepita dall architetto Sada secondo uno schema costituito da pilastri ed archi in muratura tipico dell epoca, ha subito sostanziali modifiche. Le tecniche strutturali utilizzate dall ing. Damonte, avveniristiche per quel periodo ed al contempo singolari, nel tempo hanno comunque dimostrato la validità statica e strutturale degli interventi, consentendo all immobile di conservarsi in un discreto stato fino ai giorni nostri. 15

16 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA RINVENIMENTI DOCUMENTALI ARCHIVIO DI STATO DI SAVONA PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE DEL 1928 PIANTA PIANO TERRA 16

17 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA RINVENIMENTI DOCUMENTALI ARCHIVIO DI STATO DI SAVONA PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE DEL 1928 SEZIONE TRASVERSALE 17

18 2. ANALISI STORICO CRITICA 2.3 STORICITA RINVENIMENTI DOCUMENTALI ARCHIVIO DI STATO DI SAVONA PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE DEL 1928 PIANTA FONDAZIONE A DISPOSIZIONE PALI IN LEGNO DI SOTTOFONDAZIONE 18

19 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.1 RILIEVI LE INDAGINI E LE PROVE ESEGUITE SI POSSONO RAGGRUPPARE IN DUE FASI: FASE I = DAL 2006 AL 2008 FASE II = DAL 2010 AL

20 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.1 RILIEVI La FASE I della campagna di prove e indagini ha interessato tre diversi ambiti delle strutture: LA GEOMETRIA I DETTAGLI COSTRUTTIVI I MATERIALI La FASE II è di integrazione alla precedente e si è resa necessaria al fine di raggiungere un accurato livello di conoscenza degli elementi strutturali in muratura per ottimizzare gli interventi di consolidamento rendendoli rispettosi della natura degli stessi, recependo i dettami del vigente D.M PRIMO RILIEVO - ARCHITETTONICO - ANNO 2006 SECONDO RILIEVO - STRUTTURALE ANNO 2008 (INCONGRUENTE CON RILIEVO ARCHITETTONICO) TERZO RILIEVO STRUTTURALE ANNO

21 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI TERRENO Terreno di fondazione costituito da sabbie e ghiaie anche grossolane con interposti livelli limosi-argillosi. FALDA A CIRCA 2 M AL DI SOTTO DEL PIANO DI CAMPAGNA TERRENI DI RIPORTO (2 : 3 m) COMPLESSO SABBIOSO - GHIAIOSO COMPLESSO GRANULARE E FINE (LIMI SABBIOSI, LIMI ARGILLOSI, LIMI CIRCA 1 m) S1, S2, S3 SONDAGGI RELATIVI A DIFFERENTI CAMPAGNE 21

22 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI SOTTOFONDAZIONI Scavi per la ricerca della quota di imposta del muro di fondazione e per la ricerca della testa dei pali di fondazione in legno. Il piede della fondazione è impostato su pali in legno di circa 20 cm di diametro, passo variabile da 100 a 140 cm. Gli scavi effettuati hanno rivelato che i pali in legno sono posizionati in prossimità dei bordi della sezione trasversale del piede della fondazione. PARTICOLARE PALI DI ONTANO 22

23 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI FONDAZIONI Fondazione continua in muratura di altezza pari a circa 2,5 m e spessore variabile da 70 ad 80 cm costituita da pietrame varia pezzatura Alla quota di circa m dal piano campagna una risega allarga la sezione trasversale del muro di 15 cm per parte, portando il piede di fondazione a circa 1 m di larghezza. 23

24 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI MURATURE Saggi a parete per individuazione geometria dei maschi murari, rilievo di discontinuità (impianti superficiali, canne fumarie, caminetti, tamponamenti), rilievo caratteristiche geometriche (ammorsamenti, listature,), rilievo chiavi catene volte,rilievo natura compositva. Individuazione di porzioni di muri eseguiti in periodi successivi a quelli originali e slegati da questi ultimi. GEOMETRIA MASCHIO MURARIO 24

25 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI Le tipologie murarie individuate possono sostanzialmente essere divise in due macro classi: 1 - Piano terra e primo ammezzato: muratura in ottime condizioni di tipologia mista laterizi e pietre costituita da blocchi in pietra appena sbozzati di dimensioni variabile (elementi di dimensioni anche maggiori di 25 cm alternati a zeppe) e mattoni cotti. 2 - Piani primo e secondo: muratura di mediocre stato di conservazione, costituita da blocchi di pietra e zeppe in pietra e mattoni (elementi di dimensione variabile fin oltre 50 cm). ISPEZIONE PER DETERMINAZIONE CARATTERISTICHE DELLA MURATURA 25

26 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI ELEMENTI LAPIDEI CON DIMENSIONI FINO A 25 CM ZEPPE ALTERNATE AGLI ELEMENTI LAPIDEI DI MAGGIORI DIMENSIONI 26

27 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI ELEMENTI LAPIDEI CON DIMENSIONI MAGGIORI DI 50 CM PRESENZA DI RICORSI IN MATTONI 27

28 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI SOLAI IN CLS E stata rilevata la presenza di diverse tipologie di impalcati: 1 - solai in getto pieno 2 - solai in latero cemento 3 - solai con travi in acciaio e voltine in laterizio 4 - solai in legno SOLAI IN GETTO FORTEMENTE AMMALORATI CON ARMATURE ESPOSTE 28

29 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI VOLTE IN MATTONI E stato eseguito un accurato rilievo geometrico delle volte in muratura realizzate in mattoni pieni con spessore pari a 12 cm e delle catene presenti. Tipologie di riscontrate: 1 - volte a botte 2 - volte a padiglione 3 - volte a crociera. VOLTA A PADIGLIONE CON LUNETTE 29

30 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI SCHEMA VOLTA A BOTTE CON VOLTINE DI ALLEGGERIMENTO VOLTINE DI ALLEGGERIMENTO E COSTOLATURE IRRIGIDENTI 30

31 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI PRESENZA DI FRENELLI ALTI INDAGINI ENDOSCOPICHE VOLTE PER RILIEVO SPESSORI 31

32 3. RILIEVO GEOMETRICO STRUTTURALE 3.2 RICONOSCIMENTI MATERICI E GEOMETRICI ELEMENTI PARTICOLARI SCALONE MONUMENTALE CUPOLA DI COPERTURA DELLA CAPPELLA PARTICOLARE DEI CORNICIONI 32

33 4. CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI 4.1 ELEMENTI OGGETTO DI INDAGINI E PROVE MATERIALE / ELEMENTO PROVE DATA Tipo N Pali di sottofondazione in legno Resistografiche 15 Ottobre 2006 Calcestruzzo Compressione su provino cilindrico 28 Agosto / Ottobre 2007 Calcestruzzo Carbonatazione 18 Aprile 2008 Acciaio da c.a. Trazione e piegamento 31 Ottobre 2007 Muratura Compressione su provini cubici 4 Novembre 2007 Muratura Martinetti piatti singoli e doppi 4+4 Marzo 2008 Muratura Prove soniche 4 Marzo 2008 Muratura Indagini ispettive 8 Aprile 2011 Muratura Compressione diagonale 8 Luglio 2011 Malta Analisi mineralogico petrografica 14 Novembre 2007 Malta Compressione su provini 8 Maggio 2008 Pietra naturale Compressione su provini 13 Novembre 2007 Volte Indagini endoscopiche 80 Settembre 2011 Murature e solai Scassi e tracce N.P

34 4. CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI 4.2 INDAGINI E PROVE COMPRESSIONE SU PROVINO DI MURATURA INDAGINE ENDOSCOPICA VOLTE INTERFACCIA MATTONE MALTA MARTINETTI PIATTI SINGOLI E DOPPI CARBONATAZIONE PROVE SONICHE 34

35 4. CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI 4.2 INDAGINI E PROVE TAGLIO PER PROVA DI COMPRESSIONE DIAGONALE COMPRESSIONE DIAGONALE MURATURA ULTIMO PIANO MURATURA PIANO TERRA 35

36 5. DETERMINAZIONE DEI LIVELLI DI CONOSCENZA E DEI RELATIVI FATTORI DI CONFIDENZA INDAGINI IN-SITU ESTESE ED ESAUSTIVE PER OGNI TIPO DI MURATURA A Saggi superficiali ed interni B Valutazione caratteristiche meccaniche PEZZATURA CONCI DETTAGLI COSTRUTTIVI AMMORSAMENTI RICERCA CORDOLI A + B CARATTERIZZAZIONE MALTA E PIETRE PROVE CON MARTINETTI PIATTI PROVE SONICHE PROVE DI COMPRESSIONE DIAGONALE Livello di conoscenza raggiunto LC3 fattore di confidenza FC = 1 RESISTENZA MURATURA Media dei risultati delle prove MODULI ELASTICI Valori medi intervalli Tabella C8A

37 5. DETERMINAZIONE DEI LIVELLI DI CONOSCENZA E DEI RELATIVI FATTORI DI CONFIDENZA CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 ISTRUZIONI PER L APPLICAZIONE DELLE NTC 2008 Tabella C8A.1.1 Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile e conseguenti valori dei fattori di confidenza per edifici in muratura 37

38 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.1 SCELTE E MOTIVAZIONI - ADEGUAMENTO SISMICO - (SOPRAELEVAZIONE, MA ANCHE SCELTA COMMERCIALE DEL COMMITTENTE) 38

39 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.2 ANALISI STRUTTURALE - Determinazione delle sollecitazioni sulle murature tramite analisi dinamica modale con spettro di risposta - Schematizzazione maschi murari e fasce orizzontali con elementi monodimensionali a due nodi (beam) - Modellazione elementi liberi (non confinati dalle zone di nodo) con caratteristiche effettive delle rispettive sezioni - Modellazione zone confinate con elementi monodimensionali infinitamente rigidi MODELLO F.E.M. 3D 39

40 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.2 ANALISI STRUTTURALE PARTICOLARE DELLA MODELLAZIONE TRIDIMENSIONALE AD ELEMENTI FINITI MURATURE NUOVI SETTI E PILASTRI IN C.A. 40

41 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.2 ANALISI STRUTTURALE - MASSIMI SPOSTAMENTI ORIZZONTALI IN COPERTURA CONSEGUENTI ALL APPLICAZIONE DELL AZIONE SISMICA - - Spostamento direzione longitudinale 5,67 [mm] - - Spostamento direzione trasversale 6,31 [mm] - 41

42 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.2 ANALISI STRUTTURALE - MODI PRINCIPALI DI VIBRARE E RELATIVE PERCENTUALI DI MASSA PARTECIPANTE - Modo Periodo [sec] %Massa Direzione 1 0,443 84,9 rotazione 2 0,412 82,7 trasl. direzione trasversale 3 0,410 75,8 trasl. direzione longitudinale - TAGLIANTE SISMICO ALLA QUOTA DI IMPOSTA DEI MASCHI MURARI DEL PIANO TERRA - Tagliante sismico dir. longitudinale Tagliante sismico dir. trasversale [KN] [KN] - CONTROLLO SISMICO DI VALIDAZIONE - Pesi propri + Permanenti = [KN] Variabile = 0,3 x = [KN] Tagliante sismico = ( ) x 0,07 x 0,85 = [KN] 42

43 6. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 6.2 ANALISI STRUTTURALE - MURATURE VERTICALI DA RINFORZARE PER ADEGUAMENTO SISMICO - Piano terra e primo ammezzato 5% Piano primo 80% Piano secondo 95% Incremento di quota Riduzione azioni assiali Aumento eccentricità 43

44 7. DEFINIZIONE DEL TIPO DI INTERVENTO CHE SI INTENDE PROGETTARE 7.1 DESCRIZIONE SINTETICA PROGETTO PRINCIPALI INTERVENTI PREVISTI DAL PROGETTO ARCHITETTONICO: - ADEGUAMENTO SISMICO - (garanzia all acquirente finale) - AMPLIAMENTO SUPERFICI ADIBITE A RESIDENZE - (Realizzazione nuovo impalcato a metà altezza dell ultimo interpiano e sopraelevazione) - CONVENZIONI ENTI PUBBLICI - (Realizzazione di nuovi spazi pubblici in due degli ex cortili interni e due nuove autorimesse multipiano negli altri due cortili) 44

45 7. DEFINIZIONE DEL TIPO DI INTERVENTO CHE SI INTENDE PROGETTARE 7.2 TIPOLOGIA INTERVENTI I PRINCIPALI INTERVENTI STRUTTURALI SI ARTICOLANO NEI SEGUENTI PUNTI: - CONSOLIDAMENTO FONDAZIONI - - RINFORZO MURATURE - - RINFORZO VOLTE - 45

46 7. DEFINIZIONE DEL TIPO DI INTERVENTO CHE SI INTENDE PROGETTARE 7.2 TIPOLOGIA INTERVENTI I PRINCIPALI INTERVENTI STRUTTURALI SI ARTICOLANO NEI SEGUENTI PUNTI: - NUOVE STRUTTURE IN C.A. VANI SCALE / ASCENSORI - sezione tipo solaio: h. struttura =18+4 cm - NUOVI IMPALCATI IN LATEROCEMENTO - - SOPRAELEVAZIONE IN CARPENTERIA METALLICA - IMPALCATO DI COPERTURA IPE

47 7. DEFINIZIONE DEL TIPO DI INTERVENTO CHE SI INTENDE PROGETTARE 7.3 LOGICA E MOTIVAZIONE D INTERVENTO ELEMENTO LOGICA DI INTERVENTO MOTIVAZIONE Fondazioni Murature verticali Consolidamento con jet grouting Adeguamento con scuci-cuci, betoncino armato Consolidamento del suolo, riduzione cedimenti differenziali Adeguamento ai carichi con mantenimento del complesso strutturale originario Volte Impalcati Sopraelevazione Posa di fibre, costruzione di nuovi frenelli e nervature, installazione nuove catene Demolizione e ricostruzione completa in latero cemento Nuove strutture in carpenteria metallica Adeguamento ai carichi con mantenimento del complesso strutturale originario Cattivo stato di conservazione ed incompatibilità delle quote con progetto architettonico Minimizzazione dell incremento di masse e rapidità di esecuzione 47

48 8. ESEMPI DI EVENTUALI RINFORZI STRUTTURALI NECESSARI A SEGUITO DELLA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 8.1 RINFORZI STRUTTURALI - SCELTA TIPOLOGIA RINFORZO - RISPETTO CONCEZIONE STATICA ORIGINARIA CONTENIMENTO DEI COSTI SICUREZZA 48

49 8. ESEMPI DI EVENTUALI RINFORZI STRUTTURALI NECESSARI A SEGUITO DELLA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 8.2 ESEMPI DEI TIPI DI INTERVENTO ELEMENTO DETTAGLIO MOTIVAZIONE Fondazioni Murature verticali Volte Impalcati Sopraelevazione Esecuzione distribuita di colonne di terreno consolidato Intonaco armato con malta a base pozzolanica e reti in fibre di vetro connettori traversali in fibre di vetro Posa di nastri in fibre di carbonio, incollaggio mattoni pieni con resina epossidica in pasta, iniezione fessure Nuove travi in c.a. sezione tipologica H = 55 cm, B = 35 cm scassi nella muratura per innesto nuove travi Travi metalliche principali HE450A solaio su lamiera grecata non collaborante Compatibilità con caratteristiche del terreno avvalorata dal campo prove che ha consentito di tarare il metodo Incremento di resistenza compatibile con necessità di rifacimento degli intonaci ammalorati Rispetto statica originaria, rinforzo con nuove costolature e presidio delle zone in cui si sviluppano le tensioni di trazione Luci travi principali 10 m Luci travi principali 10 m 49

50 8. ESEMPI DI EVENTUALI RINFORZI STRUTTURALI NECESSARI A SEGUITO DELLA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 8.3 ESEMPI DI RINFORZI RINFORZO MASCHIO MURARIO - SEZIONE VISTA FRONTALE RINFORZO 50

51 8. ESEMPI DI EVENTUALI RINFORZI STRUTTURALI NECESSARI A SEGUITO DELLA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 8.3 ESEMPI DI RINFORZI 51

52 - GRAZIE PER L ATTENZIONE - Milano, 19 Novembre