Dott. Ing. Giacomo Giambrone VALUTAZIONE DI SICUREZZA DELLO STATO DI FATTO Inquadramento dell immobile La scuola elementare Comunale G. D Annunzio è ubicata nel Comune di Traversetolo (F. 24, mapp. 213,51,262) tra via tetrarca e via s. Martino. Tipologia dei sistemi resistenti e individuazione degli aggregati strutturali e delle unità strutturali Le valutazioni di sicurezza e le conseguenti progettazioni sono state impostate tenendo conto dell unità strutturale e sono state precedute da una valutazione strutturale complessiva degli aggregati e delle possibili interazioni tra unità strutturali adiacenti. La scuola elementare G. D Annunzio è costituita da 5 aggregati strutturali di seguito elencati e descritti: AGGREGATO STRUTTURALE A è costituito dall edificio adibito a palestra, edificato nel 1938 con le seguenti caratteristiche strutturali: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE: SOLAI INTERMEDI DI COPERTURA SPOGLIATOI: COPERTURA PALESTRA: MURATURA IN MATTONI PIENI LATEROCEMENTO RETICOLARI IN CEMENTO E ORDITURA SECONDARIA IN LEGNO AGGREGATO STRUTTURALE B è costituito dall edificio scolastico principale, edificato nel 1938 con le seguenti caratteristiche strutturali: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE: MURATURA PORTANTE IN MATTONI PIENI SOLAI DI INTERPIANO: COPERTURA: LATEROCEMENTO (TIPO VARESE) PIANA IN LATEROCEMENTO E INCLINATA IN LEGNO Strada Felice Cavallotti, 11 43121 Parma Tel. 0521.506531 fax. 0521.384702 Email: giambrone@biacchiassociati.it
AGGREGATO STRUTTURALE C è costituito da un altro corpo di fabbrica costituente l ampliamento, edificato tra il 1995 e il 1996 con le seguenti caratteristiche strutturali: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE: SOLAI DI INTERPIANO: COPERTURA PIANA: TELAIO IN CEMENTO ARMATO IN OPERA LATEROCEMENTO LATEROCEMENTO AGGREGATO STRUTTURALE D è costituito da un altro corpo di fabbrica costituente l ampliamento, edificato tra il 1995 e il 1996 con le seguenti caratteristiche strutturali: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE: SOLAI DI INTERPIANO: COPERTURA: TELAIO IN CEMENTO ARMATO IN OPERA LATEROCEMENTO ACCIAIO AGGREGATO STRUTTURALE E è costituito da un altro corpo di fabbrica costituente l ampliamento, edificato tra il 2006 e il 2007 con le seguenti caratteristiche strutturali: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE: SOLAI DI INTERPIANO: COPERTURA: TELAIO IN CEMENTO ARMATO PREFABBRICATO PREFABBRICATI IN CEMENTO PREFABBRICATI IN CEMENTO Operazione preliminare ad ogni attività ha riguardato l esecuzione di un accurato rilievo finalizzato principalmente alla determinazione delle strutture resistenti (per carichi verticali ed orizzontali), della loro geometria, ed alla caratterizzazione dei materiali costitutivi e dei reciproci collegamenti tra le strutture. Si rimanda agli elaborati relativi allo stato di fatto con indicazioni di carattere geometrico e materico. 2
Normativa di riferimento Legge 5 Novembre 1971, n 1086, recante norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato, normale e precompresso e da struttura metallica; Legge 2 Febbraio 1974, n 64, recante provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche; D.P.R. 6 giugno 2001 n. 380, Parte II; D.M. 14 gennaio 2008 approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni; Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 del C.S.LL.PP. Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008 Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3744 del 18 febbraio 2009 Piano degli interventi Urgenti diretti a fronteggiare i danni conseguenti alla crisi sismica che ha colpito il territorio delle province di Parma, Reggio Emilia e Modena il giorno 23 dicembre 2008 3
Rilievo geometrico strutturale 1. Esame della documentazione disponibile ed analisi storico critica Per l aggregato A è stato possibile reperire il progetto architettonico redatto dall ing. Guido Bacchi nel 1938. Dalla comparazione fatta tra il progetto redatto dall ing. Guido Bacchi nel 1938 e il rilievo dello stato di fatto eseguito per le finalità del nostro progetto possiamo dire che l impianto delle strutture resistenti è stato completamente mantenuto. Per l aggregato B è stato possibile reperire il progetto architettonico redatto dall ing. Guido Bacchi nel 1938. Dalla comparazione fatta tra il progetto redatto dall ing. Guido Bacchi nel 1938 e il rilievo dello stato di fatto eseguito per le finalità del nostro progetto possiamo dire che l impianto delle strutture resistenti è stato completamente mantenuto. Dalla documentazione è stato possibile venire a conoscenza del fatto che tra il 1954 e il 1956 sono stati eseguiti lavori di riattamento nella scuola che però no hanno riguardato lavorazioni di carattere strutturale ma solo di finitura. Per l aggregato C, D e E è stato possibile reperire il progetto architettonico e il progetto strutturale redatti nel 1995 i primi due e nel 2007 il terzo per i progetti di ampliamento della scuola elementare. I tre aggregati, sono di recente costruzione quindi l analisi storico-critica e l analisi dell evoluziuone storica degli edifici non ha messo in evidenza nessun elemento degno di nota. 2. Dati dimensionali e schemi plano altimetrici E stato effettuato il rilievo geometrico degli aggregati ad un rilievo di dettaglio sufficiente per una corretta interpretazione degli elementi strutturalmente significativi. 3. Caratteristiche geomorfologiche del sito Sono state acquisite le informazioni relative alle caratteristiche del terreno (relazione geologico geotecnica redatta dal dott. Geol. Stefano Castagnetti), nella misura necessaria alla definizione dell azione sismica di riferimento e alla valutazione della sicurezza delle strutture di fondazione. 4
4. Quadro fessurativo L aggregato A, è stato l unico edificio nel quale, nei giorni immediatamente successivi al terremoto del 23 dicembre 2008, sono stati rilevati dissesti. Le lesioni sono di tipo diagonale ed interessano i maschi murari. 5. Rilievo materico e dei particolari costruttivi Per l AGGREGATO A e B sono stati effettuati i saggi necessari alla qualificazione tipologico-matterica degli elementi resistenti (es: tipologia muratura, relativa tessitura, stratigrafie ed orditure dei solai, etc..) perché non è stato possibile reperire il progetto strutturale visto l anno di costruzione risalente al 1938. Per gli AGGREGATO C, D e E i saggi effettuati sono stati inferiori come numero perché è stato possibile reperire il progetto strutturale. Per le foto relative ai saggi effettuati si rimanda alla documentazione fotografica. 6. Descrizione della struttura L AGGREGATO A presenta struttura portante in muratura di mattoni pieni a tre teste. Il solaio di interpiano a copertura degli spogliatoi sono in laterocemento. La copertura della palestra è realizzata con reticolari in cemento armato e orditura secondaria in legno. Durante le indagini e i saggi è venuto alla luce un controsoffitto realizzato con tavelle armate di 3cm di spessore appese alle catene delle capriate le quali hanno un interasse di circa 4,00mt. L AGGREGATO B presenta struttura portante in muratura di mattoni pieni a tre teste. Il solai di interpiano sono in laterocemento tipo Varese. La copertura è realizzata con capriate in legno e orditura secondaria in legno. 5
L AGGREGATO C presenta struttura portante realizzata con telaio in cemento armato in opera. I solai di interpiano e quello di copertura sono in laterocemento h=24+6cm. L AGGREGATO D e E presenta struttura portante realizzata con telaio in cemento armato prefabbricato. I solai di interpiano e quello di copertura sono in cemento armato prefabbricato. Per gli approfondimenti si rimanda agli elaborati grafici 7. Sintesi delle vulnerabilità riscontrate e/o possibili Gli aggregati di recente costruzione in cemento armato in opera e cemento armato prefabbricato non presentano nessun tipo di vulnerabilità. Nel seguito analizzeremo le possibili vulnerabilità degli edifici il cui anno di costruzione risale al 1938. Per la sintesi delle vulnerabilità riscontrate si procederà per argomenti o come di seguito definito per Parametri. Parametro 1 Tipo e organizzazione del sistema resistente Tutti e due gli aggregati presentano buoni ammorsamenti tra le pareti ortogonali e collegamenti a tutti i livelli e su tutti i lati liberi realizzati mediante cordoli perimetrali armati o debolmente armati nel caso dell aggregato B. Parametro 2 Qualità del sistema resistente La muratura in mattoni pieni (presente nell aggregato A e B) presentano una buona apparecchiatura muraria e letti di malta sia orizzontali che verticali. La malta resiste alla scalfittura da oggetti metallici quindi si puo ritenere di buona qualità. 6
Parametro 3 Orizzontamenti Per quanto riguarda l aggregato A, siamo in presenza di un solaio/controsoffitto realizzato con tavelle armate, quindi molto vulnerabile e pericoloso per gli alunni che frequentano la palestra. La copertura realizzata con capriate in cemento ha un cordolo di coronamento sempre in cemento armato. I solaio dell aggregato B sono realizzati in opera con configurazione tipo Varese (intercapedine creata da tavelle all intradosso e all estradosso) ma ben collegato ai muri d ambito mediante armature annegate nei cordoli. Per quanto riguarda gli aggregati C e D, siamo in presenza di solaio in laterocemento (h=24+6cm) con soletta collaborante di 6cm armata e cordoli di piano efficienti, quindi infinamente rigidi Parametro 4 Configurazione planimetrica L aggregato A presenta una configurazione in pianta compatta e regolare in quanto è pressoché un rettangolo. La vulnerabilità riscontrata durante le fasi di rilievo e sondaggio è piuttosto data dalla posizione di appoggio delle capriate di copertura le quali si trovano proprio in corrispondenza delle finestre Questa è una vulnerabilità che è stata attentamente esaminata in fase di progetto; è previsto il consolidamento il tamponamento delle finestre sul lato nord in quanto oggi come oggi le finestre in realtà guardano sul muro dell aggregato E (ultimo ampliamento). Nel lato sud, non potendo tamponare le finestre per non eliminare l areazione e l illuminazione si è pensao di consolidare il cordolo esistente in c.a. con putrelle di carpenteria metallica in modo da assorbire con margine di sicurezza il carico concentrato trasmesso dalle capriate. 7
Parametro 5 Distanza massima fra le aperture In questo parametro si tiene conto della presenza di pareti (esclusi i tramezzi) intersecate da muri trasversali, capaci di costituire un vincolo efficace per i tratti considerati, posti a distanza eccessiva tra di loro. La presenza di muri ortogonali contrasta l instaurarsi dei meccanismi di danno di 1 modo (ribaltamento fuori dal piano) della parete in esame. Questo parametro di vulnerabilità in generale viene valutato in funzione del rapporto fra l interasse dei muri trasversali e lo spessore della parete considerata. Nel caso dell aggregato A questo rapporto è quasi = a 45. Parametro 6 Copertura Per l aggregato B siamo in presenza di copertura in legno a spinta eliminata in gran parte della copertura in quanto l orditura principale è costituita da capriate in legno. In alcune parti si hanno strutture poco spingenti, più correttamente si tratta di falsi puntoni inclinati appoggiati ad un muro di spina centrale e ai muri perimetrali, che caricati verticalmente hanno sempre una piccola componente di forza spingente definita come spinta secondaria. La spinta secondaria è in generale assorbita dal cordolo di copertura, quando questo è adeguato; in questo caso il cordolo è debolmente armato quindi in progetto è previsto il consolidamento con l ausilio di profilati metallici. Nel corpo principale i puntoni diagonali prima di appoggiare sullo spigolo del fabbricato appoggiano sulla trave d angolo ; quest ultima è un elemento importante specialmente in zona sismica, infatti: la luce del falso puntone risulta diminuita; lo spigolo dell edificio, che è un punto delicato degli edifici in muratura, non viene sollecitato dal carico concentrato; la trave d angolo funge da catena per le due murature adiacenti rinforzando lo spigolo dell edificio; il falso puntone puo anche non appoggiare sullo spigolo scongiurando il pericolo della spinta di tipo secondario. La testata del falso puntone si trova nello spigolo dell edificio che è la zona più facilmente soggetta a sconnessioni del manto di copertura e quindi percolazioni con conseguente degrado della testata; non essendo necessaria all equilibrio l appoggio in angolo, l eventuale degrado della testata non porta al crollo della struttura. 8
Per la neutralizzazione della spinta secondaria di alcuni falsi puntoni (che non appoggiano sulla trave d angolo) è previsto l inserimento di carpenteria metallica di collegamento tra il puntone e il cordolo di sottotetto in modo da trasferire ad esso adeguatamente la forza. Per l aggregato C, D e E le coperture sono piane in laterocemento o cemento armato Parametro 7 Giunti sismici Tutti e 5 gli aggregati sono giuntati tra loro da giunti strutturali di adeguate dimensioni, quindi, idonei dal punto di vista normativo in quanto > h/100. AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO Sulla base dei dati relativi alle destinazioni d uso presenti e alle caratteristiche geomorfologiche del sito si definisce l azione sismica di riferimento per ciascuno degli stati limite considerati in termini di forme spettrali. Per gli edifici esistenti la valutazione della sicurezza potrà essere eseguita per i soli SLU (DM 14-01-2008 - Cap. 8 Edifici esistenti ) Le verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC) 9
VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Le valutazioni di sicurezza sono state restituite in termini di periodo di ritorno dell azione sismica in grado di attivare un dato meccanismo di danneggiamento/collasso. In particolare si è provveduto a: a) eseguire le verifiche di sicurezza nei confronti dei carichi statici su strutture orizzontali e verticali; b) valutare il periodo di ritorno dell azione sismica in grado di attivare i singoli meccanismi di danneggiamento/collasso locale, evidenziando questi ultimi in ordine di vulnerabilità; c) valutare il periodo di ritorno dell azione sismica in grado di attivare meccanismi di danneggiamento/collasso globale. E importante tenere presente che il livello di approfondimento delle verifiche numeriche è legato alla complessità ed all importanza della struttura. 10
INTERVENTI STRUTTURALI Il punto 7 dell allegato 1 istruzioni tecniche per l esecuzione degli interventi di riparazione e miglioramento sismico su edifici danneggiati mette in evidenza che gli interventi strutturali devono essere prioritariamente finalizzati a: 1. a riparare eventuali danni o dissesti in atto 2. ad assicurare una buona organizzazione della struttura, curando particolarmente l efficienza dei collegamenti tra le pareti verticali dell edificio e tra queste ultime e gli orizzontamenti, 3. ad eliminare indebolimenti locali 4. a ridurre, a entità sicuramente accettabile, l eventuale spinta generata dalle coperture; Evitando interventi diretti sulle fondazioni, di sostituzione dei solai e dei tetti se non in casi dimostrati necessari CONCLUSIONI ED ANALISI DEI DATI FINALI Il progetto di miglioramento prevede interventi strutturali nei confronti degli aggregati A e B. Nei confronti dell aggregato B (edificio edificato nel 1938), gli interventi sono rivolti ad eliminare alcune vulnerabilità presenti e causate da una concezione strutturale che necessariamente seguiva il quadro normativo del periodo in cui è stata costruita la scuola e quindi non considerava gli aspetti della progettazione antisismica. Nei confronti dell aggregato A si hanno le stesse esigenze dell aggregato B, in più l intervento previsto è volto a riparare danni e dissesti causati dal terremoto, nello stesso tempo è volto ad eliminare quelle vulnerabilità che sono state causa del non adeguato comportamento della struttura in occasione del sisma. E importante precisare che la cifra finanziata non ha consentito allo scrivente progettista un adeguamento piu profondo e pertanto si ritiene che il presente intervento determini certamente un sensibile miglioramento post-operam anche se un non completo adeguamento alle disposizioni di legge. La struttura oggetto del presente progetto di miglioramento sarà idonea all uso e non saranno necessarie limitazioni rispetto all uso che se ne fa tutt oggi. 15/02/2010 Il tecnico Ing. Giacomo Giambrone 11