PROVINCIA DI MODENA COMUNE DI BOMPORTO RESTAURO E RISANAMENTO CONSERVATIVO CON MIGLIORAMENTO/ADEGUAMENTO SISMICO DI EDIFICI E UNITA IMMOBILIARI CHE HANNO SUBITO DANNI GRAVI A SEGUITO DEGLI EVENTI SISMICI DEL 20 E 29 MAGGIO 2012 LIVELLO OPERATIVO: E 1 COMMITTENTE: Società Portobuono s.r.l. foglio N.C.E.U. n 19, p.lla n 24 RELAZIONE DIMOSTRAZIONE CARENZE STRUTTURALI RELAZIONE QUANTIFICAZIONE DEI DANNI CIVICO 84 OPIFICIO PROGETTISTI ARCHITETTONICI: AGR. DOMENICO VINCENTI ARCH. DAVIDE CAVAZZONI PEDERZINI PROGETTISTA STRUTTURALE: ING. ILARIO LORI D.L.: AGR. DOMENICO VINCENTI
QUANTIFICAZIONE DEI DANNI In base al quadro fessurativo e alla dimostrazione del danno del fabbricato allegata alla presente perizia, è possibile così sinteticamente riassumere le tipologia di danno presente nell edificio: Tabella 1.1 Ordinanza 86/2012 Definizione delle soglie di danno Presenza di crolli significativi nelle strutture portanti, nei solai o nelle scale, anche parziali; Distacchi ben definiti fra strutture verticali ed orizzontamenti all intersezione dei maschi murari. In riferimento all Ord.86/2012 (Tabella3), il sistema presenta uno STATO DI DANNO 2 Tabella 2.1 Ordinanza 86/2012 Definizione Carenze 1- Presenza di muratura con malta friabile (facilmente rimovibile manualmente, senza l ausilio di utensili, per almeno 1/3 dello spessore del muro) per uno sviluppo >40% della superficie totale); 2- Assenza diffusa di adeguate connessioni alle angolate ed ai martelli murari; 3- Rapporto distanza tra pareti portanti successive/spessore muratura >14; 4- Collegamenti degli orizzontamenti alle strutture verticali portanti inesistenti o inefficaci in modo diffuso; 5- Collegamento delle strutture di copertura alle strutture verticali inesistenti o inefficaci in modo diffuso; 6- Presenza di doppi volumi con altezza minima superiore di almeno 1/3 all interpiano massimo adiacente, all interno della stessa unità strutturale, interessando in pianta una superficie non inferiore al 25% dei livelli interessati, esclusi i vani scale; 7- Carenze manutentive gravi e diffuse su elementi verticali. In riferimento all Ord.86/2012 (Tabella 2.4), il sistema presenta un GRADO DI CARENZE ALTO Definizione del fattore di accelerazione ante-operam (Tab. 2.5 Ord.n 86/2012) Viene determinata la vulnerabilità sismica dell edificio attraverso la modellazione numerica dei meccanismi di collasso, utilizzando l analisi cinematica lineare. Tipo analisi Analisi cinematica lineare Verifiche Verifiche meccanismi di collasso PGA,rif (per suolo tipo C) PGA,collasso IR = PGA,slv / PGA, collasso 0.226 0.038 0.16 Tab. Sintesi risultati
Dall analisi approfondita del quadro fessurativo, si evidenziano numerose vulnerabilità sul fabbricato. Tra i tanti meccanismi locali che potrebbero più facilmente attivabili, tra i più probabili c è il ribaltamento delle pareti per mancanza di vincoli efficaci in corrispondenza degli orizzontamenti. Considerando il ribaltamento delle pareti del primo piano di una porzione di fabbricato (evidenziata nella foto sottostante), si procede al calcolo del moltiplicatore orizzontale dei carichi a0 di attivazione di tale meccanismo. Si ipotizza che la cerniera cilindrica è posta al livello del solaio di piano, in quanto sono presenti numerose catene metalliche che fanno da vincolo al ribaltamento e che in sommità la parete sia libera di ruotare, data l assenza di vincoli efficaci atti ad impedire tale meccanismo. Fig. Indicazione del meccanismo di collasso oggetto di verifica Si procede alla valutazione del moltiplicatore orizzontale dei carichi di attivazione di tale meccanismo e della relativa PGA, ipotizzando i seguenti dati: DATI DI CALCOLO: Muratura: muratura in mattoni pieni e malta di calce P.S. 18 kn/mc; Solai di copertura: solaio in legno e tavelle - Perm. Strutt. 0.75 kn/mq; - Perm. Port. 0.70 kn/mq - Variabile: 1.2 kn/mq (Neve) - Carichi di cui sopra combinati allo SLV: 1 x 0.75 kn/mq+1 x 0.7 kn/mq = 1.45 kn/mq
Fig. Pianta piano primo - Geometria parete oggetto di ribaltamento (prospetto nord-est) Fig. Prospetto nord-est - Geometria parete oggetto di ribaltamento Considerando una larghezza di influenza del solaio di copertura pari a 3.0m e una lunghezza della parete pari a 18.45m, viene calcolato il carico trasmesso da tale solaio sulla parete: - Psi= 1.45 kn/mq x 3.0 m x 18.45 m = 80.3 kn
Elevazione Quota del sottofinestra [m] Quota del soprafinestra [m] Larghezza della fascia sottofinestra al netto delle aperture [m] Larghezza della fascia intermedia al netto delle aperture [m] Larghezza della fascia soprafinestra al netto delle aperture [m] 1 1.00 1.65 18.46 16.56 18.46 18.0 0.10 2 3 4 Altezza delle fasce murarie GEOMETRIA DELLA FACCIATA (*) Larghezza delle fasce murarie Peso specifico della muratura γ i [kn/m 3 ] Arretramento della cerniera attorno alla quale avviene il ribaltamento rispetto al lembo esterno della parete [m] CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA DEI MACROELEMENTI DATI INIZIALI Elevazione Spessore della parete al piano i- esimo s i [m] Altezza di interpiano al piano i-esimo h i [m] Braccio orizzontale del carico del solaio al piano i-esimo rispetto alla cerniera cilindrica d i [m] Braccio orizzontale dell'azione di archi o volte al piano i-esimo rispetto alla cerniera cilindrica d Vi [m] Quota del punto di applicazione di azioni trasmesse da archi o volte al piano i-esimo h Vi [m] Quota del baricentro della parete al piano i- esimo y Gi [m] 1 0.28 2.00 0.15 0.99 2 0.00 3 0.00 4 0.00 Quota del baricentro della parete al piano i- esimo (**) y Gi [m] Elevazione Peso proprio della parete al piano i-esimo W i [kn] Peso proprio della parete al piano i-esimo (**) W i [kn] Carico trasmesso dal solaio al piano i- esimo P Si [kn] 1 179.9 80.3 2 0.0 3 0.0 4 0.0 AZIONI SUI MACROELEMENTI Spinta statica della copertura P H [kn] Componente verticale della spinta di archi o volte al piano i- esimo F Vi [kn] Componente orizzontale della spinta di archi o volte al piano i- esimo F Hi [kn] Azione del tirante al piano i-esimo T i [kn] MOMENTO DELLE AZIONI STABILIZZANTI DATI DI CALCOLO Ribaltamento delle elevazioni: Peso proprio delle pareti [knm] Carico dei solai [knm] Azione di archi o volte [knm] Azione dei tiranti [knm] 1 7.2 4.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0 MOMENTO DELLE AZIONI RIBALTANTI Ribaltamento delle elevazioni: Inerzia delle pareti [knm] Inerzia dei solai [knm] Inerzia di archi o volte [knm] Spinta statica di archi o volte [knm] Spinta statica della copertura [knm] 1 177.8 160.5 0.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0 0.0-0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 MOLTIPLI- CATORE α 0 Ribaltamento delle elevazioni: Valore di α 0 Fattore di Confidenza FC Massa partecipante M* Frazione massa partecipante e* Accelerazione spettrale a 0 * [m/sec 2 ] 1 0.033 23.486 0.886 0.272 - N.C. 0.000 0.000 N.C. 1.35 - N.C. 0.000 0.000 N.C. - N.C. 0.000 0.000 N.C.
CALCOLO DELLE PGA PER LA VERIFICA DELLO STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA CIRCOLARE N. 617 DEL 02-02-2009 - ISTRUZIONI PER L'APPLICAZIONE DELLE NTC 14-01-2008 PARAMETRI DI CALCOLO Fattore di struttura q Coefficiente di amplificazione topografica S T Categoria suolo di fondazione PGA di riferimento a g (P VR ) [g] Fattore di amplificazione massima dello spettro F O Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro T C * [sec] Fattore di smorzamento η Altezza della struttura H [m] Coefficiente di amplificazione stratigrafica S S Coefficiente C C Fattore di amplificazione locale del suolo di fondazione S Numero di piani dell'edificio N Coefficiente di partecipazione modale γ Primo periodo di vibrazione dell'intera struttura T 1 [sec] 2.00 1.00 C 0.155 2.592 0.270 0.050 6.50 1.459 1.617 1.459 1 1.000 0.204 Ribaltamento delle elevazioni: Baricentro delle linee di vincolo Z [m] ψ(z) = Z/H a g(slv) (C8A.4.9) 1 0.038 S e (T 1 ) (C8A.4.10) - - - - - - - - - - - - - - - PGA-SLV Ribaltamento delle elevazioni: a g(slv) min(c8da.4.9; C8A.4.10) 1 0.038 - - - - - - Si determina un accelerazione minima di attivazione del cinematismo pari a 0.038g corrispondente al 24% della PGA di adeguamento Tab. Sintesi risultati Il fattore di accelerazione (fa,slv) è definito dal rapporto tra l accelerazione al suolo che porta al raggiungimento dello stato limite di salvaguardia della vita (aslv) e quella corrispondente al periodo di riferimento (ag,slv), entrambe riferite alla categoria di sottosuolo A: a 0.038 0.155 SLV Fattore di accelerazione: f = = 0. 24 (24% della sismicità di base) a, SLV = ag, SLV dove: a SLV è il minimo valore tra la capacità in termini di accelerazioni per azioni di fuori piano e quelle di piano. In riferimento all Ord.86/2012 (Tabella 2.6), il sistema presenta una VULNERABILITA ALTA
Tali tipologie di lesioni e carenze, portano l edificio al seguente Livello Operativo : Edificio Stato di Danno Carenze Fatt. acc. Vulnerabilità Liv. Operativo Edificio 2 Grado Alto f a <0.3 Alta E1 DIMOSTRAZIONE SOGLIE DI DANNO Di seguito si riporta l esplicitazione delle soglie di danno, definite dalla Tabella 1.1 dell Ordinanza 86/2012 e s.m.i.: Presenza di crolli significativi nelle strutture portanti, nei solai o nelle scale, anche parziali:
Distacchi ben definiti fra strutture verticali ed orizzontamenti all intersezione dei maschi murari:
DIMOSTRAZIONE CARENZE STRUTTURALI Di seguito si riporta l esplicitazione delle singole carenze, definite dalla Tabella 2.1 dell Ordinanza 86/2012 e s.m.i.: 1 Presenza di muratura con malta friabile (facilmente rimovibile con utensili a mano senza percussione, per almeno 1/3 dello spessore del muro) per uno sviluppo >40% della superficie totale: I maschi murari dell edificio in oggetto, si presentano costituiti da muratura di mattoni pieni e malta con assenza di legante. Dall analisi in sito della pareti murarie perimetrali, è ravvisabile la presenza di malta friabile (facilmente rimovibile manualmente, senza l ausilio di utensili) sulla totalità dei maschi analizzati. Si ricava pertanto che i maschi murari con malta friabile rappresentano il 100% dei maschi totali. Di seguito si riportano alcune foto della muratura dove i ricorsi di malta si sono disgregati a seguito dell azione erosiva degli agenti atmosferici e soprattutto a causa dei cicli di gelo e disgelo.
Fig. Ricorsi di malta con assenza di calce, disgregati a seguito di cicli di gelo e disgelo Fig. Ricorsi di malta con assenza di calce, disgregati a seguito di cicli di gelo e disgelo 2 Assenza diffusa di adeguate connessioni alle angolate ed ai martelli murari: La carenza in oggetto risulta ravvisabile dal quadro fessurativo della struttura prodotto dalle azioni sismiche. Risultano infatti riscontrabili lesioni da distacco in corrispondenza degli incroci murari come visibile dall immagini di seguito riportate:
Fig. Assenza di connessione nel martello murario evidenziata dalla lesione e dal crollo Fig. Lesione di distacco all incrocio murario tra le due pareti 3 Rapporto distanza tra pareti portanti successive/spessore muratura >14; Si dimostra di seguito la presenza di rapporti tra distanza e spessori successive >14.
Fig. Sezione strutturale dell edificio oggetto di intervento - Rapporto distanza/spessore: 11.51 / 0.25= 46 4 Collegamenti degli orizzontamenti alle strutture verticali portanti inesistenti o inefficaci in modo diffuso: L edificio oggetto di intervento risulta privo di cordolature perimetrali al livello dei solai di piano, sono perciò assenti collegamenti con le strutture verticali. Per evidenziare tale carenza si riportano alcune foto: Fig. Particolare del solaio a volta con assenza di collegamento perimetrale
Fig. Crollo del solaio a volta per assenza di collegamento perimetra 5 Collegamento delle strutture di copertura alle strutture verticali inesistenti o inefficaci in modo diffuso: Come facilmente ravvisabile dal quadro fessurativo e dalla documentazione fotografica allegata, le strutture lignee di copertura risultano prive di cordolature ed altri presidi in grado di realizzare un efficace collegamento con le pareti murarie d ambito, risultando peraltro in larga parte collassate. Fig. Crollo del solaio di copertura per assenza di collegamento perimetrale
Fig. Crollo del solaio di copertura per assenza sfilamento di alcune travi lignee dai muri portanti 6 Presenza di doppi volumi con altezza minima superiore di almeno 1/3 all interpiano massimo adiacente, all interno della stessa unità strutturale, interessando in pianta una superficie non inferiore al 25% dei livelli interessati, esclusi i vani scale; L edificio risulta essere costituito da doppi volumi per una percentuale in pianta circa pari al 42%, quindi superiore al 25%. Fig. Vista in pianta dei locali con doppio volume (evidenziati con una x all interno) Fig. Vista in sezione dei locali con doppio volume (situati sulla destra dello sviluppo in sezione)
Fig. Sezione strutturale con altezza di interpiano indicata (2.49m) Fig. Sezione strutturale con altezza del doppio volume indicata (4.42m)
47.3+18.2+29.7+47.2+20.9+12.9+59.2= 235.4 mq = superficie locali a doppio volume 14.3+5.4+200.7+46.9+63.2= 330.5 mq = superficie locali non a doppio volume Totale: 565.7mq 565.7/235.4= 42% Inoltre dalle sezioni strutturali si evince che l altezza minima del doppio volume è pari a 4.42 m, ben al di sopra maggiore di 1/3 dell altezza di interpiano ( 2.49 m + 1/3 x 2.49 = 3.32m). 7 Carenze manutentive gravi e diffuse su elementi verticali: Lo stabile evidenzia uno stato manutentivo carente in particolar modo in corrispondenza delle strutture formanti la copertura e quelle immediatamente adiacenti. Sono ravvisabili ammaloramenti delle travi lignee di copertura e delle murature che le sostengo.
PROGETTISTI ARCHITETTONICI: AGR. DOMENICO VINCENTI ARCH. DAVIDE CAVAZZONI PEDERZINI PROGETTISTA STRUTTURALE: ING. ILARIO LORI D.L.: AGR. DOMENICO VINCENTI