Comune di Figline Vegliaturo (CS) INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SISMICO ALLA CASA COMUNALE sede COC finanziamento in ambito OCDPC 171 del 19/06/2014 PROGETTO DEFINITIVO Il Sindaco Avv. Fedele Adamo Il Progettista Ing. Ruggero Gualtieri R.U.P. Ing. Carlo Consoli Data : Marzo 2016 Tavola C5 RELAZIONE SULLO STATO CONOSCITIVO visti/approvazioni
RELAZIONE SULLO STATO CONOSCITIVO Premessa Nelle costruzioni esistenti le situazioni concretamente riscontrabili sono le più diverse ed è quindi impossibile prevedere regole specifiche per tutti i casi. Di conseguenza, il modello per la valutazione della sicurezza è stato definito e giustificato dal Progettista in relazione al comportamento strutturale attendibile della costruzione, tenendo conto delle indicazioni generali di seguito esposte. Il fabbricato oggetto dell'intervento risale come epoca costruttiva ai primi anni 70 così come attestato dalle testimonianze acquisite e dai documenti rinvenuti durante le fasi di indagini conoscitive che hanno preceduto il progetto dell intervento di miglioramento. L'edificio ha struttura portante costituita da telai in C.A. di travi e pilastri. Il fabbricato si sviluppa per due piani fuori terra più un sottotetto non praticabile in quanto l altezza è minima. Da qualche anno nell'edificio di che trattasi sono evidenti segni di sofferenza statica, sugli elementi strutturali. La struttura in questione ha evidenziato uno stato fessurativo che, a seguito di approfondite indagini eseguite, è risultato essere causato da un generalizzato deterioramento del calcestruzzo e da un arrugginimento delle armature. Con il presente intervento si intende porre riparo agli inconvenienti riscontrati procedendo ad un miglioramento della struttura. Le indagini svolte, hanno evidenziato, come descritto in seguito, che sia i pilastri che le travi presentano un calcestruzzo alquanto scadente. Alla luce di ciò ed in presenza di uno stato fessurativo che interessa alcuni elementi strutturali è obbligatorio procedere ad opere di miglioramento con tecniche adeguate. Il progetto sarà intitolato Intervento di miglioramento sismico del municipio comunale sede C.O.C. e sarà finalizzato a migliorare la sicurezza dell'edificio. Le motivazioni di quanto su esposto sono scaturite dalle visite, indagini, calcoli e approfondimenti di seguito riportati. La riproduzione dello stato di fatto in termini di rilievo geometrico e di caratteristiche meccaniche dei materiali risente delle indagini e dei rilievi che possono essere condotti in situ. Bisogna inoltre osservare che da un lato l effettiva realizzazione della struttura può aver introdotto anomalie rispetto a quanto previsto nel progetto, dall altro l assetto attuale delle strutture può non essere quello previsto originariamente. Un altro elemento critico riguarda l accertamento delle caratteristiche meccaniche dei materiali e la necessità di doverlo esplicare con prove. Tutte queste
problematiche sono fondamentali per la valutazione delle prestazioni per carichi statici e sotto sisma di strutture esistenti e la quantificazione di un parametro di vulnerabilità delle stesse. Per quanto riguarda la vulnerabilità sismica dell edificio, è stata applicata una metodologia di valutazione delle prestazioni sotto sisma basata su analisi statiche non-lineari nell ambito di un metodo di verifica multi-livello come quello proposto dall Ordinanza. L attività prevista per la verifica di idoneità statica e sismica di ciascun edificio si è articolata nelle seguenti fasi principali: rilievo geometrico e strutturale dell edificio; esecuzione di prove ed indagini su materiali e strutture e relativa interpretazione; Rilievo fotografico degli elementi interessati da fenomeni di degrado strutturale; Sulla scorta degli accertamenti e dei rilievi compiuti in queste fasi è stato possibile caratterizzare l edificio in oggetto da un punto di vista geometrico, tecnologico e fisico-meccanico, e sono state accertate le proprietà meccaniche del cls e delle barre di armatura. Successivamente sono stati esaminate: analisi dei carichi verticali; calcolo delle sollecitazioni per carichi verticali e valutazione della sicurezza agli stati limite degli elementi strutturali portanti (solai, pilastri, travi); verifica di sicurezza del complesso fondazione-terreno; valutazione del comportamento sismico della struttura mediante analisi statiche non lineari e conseguente quantificazione di un parametro di vulnerabilità sismica; definizione preliminare degli interventi di consolidamento statico ed adeguamento sismico. Visite in loco e rilievi La valutazione dell idoneità statica e sismica di una struttura esistente in c.a. richiede una fase preliminare, fondamentale e nel contempo delicata, consistente nell accertamento delle caratteristiche meccaniche e nel rilievo della maglia strutturale, della geometria degli elementi strutturali, delle armature e dei dettagli costruttivi. L estensione dei rilievi e delle prove sui materiali e sulle strutture è anche dipendente dalla eventuale disponibilità della documentazione tecnica di progetto e/o di collaudo della struttura. Nel nostro caso non è stato possibile reperire gli elaborati originari del progetto e di conseguenza non siamo in possesso né degli esecutivi, né dei particolari costruttivi con i quali è stato realizzato l edificio. In particolare si sono effettuate diverse visite nell'edificio durante le quali si sono osservati, a campione, molti componenti della struttura.
Il rilievo geometrico-strutturale è riferito sia alla geometria complessiva dell organismo che a quella degli elementi costruttivi. Nel rilievo è stato rappresentato la situazione attuale che sembra non aver avuto grosse modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall analisi storico-critica. Sono stati rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno. Sono state rilevate le geometrie degli elementi strutturali, dei quantitativi delle armature, delle proprietà meccaniche dei materiali e dei collegamenti, e infine sono stati individuati i difetti nei particolari costruttivi. Per concludere questa fase è stato effettuata una analisi dello stato fessurativo degli elementi che compongono la struttura. É emerso che: Sui piani non sono visibili significativi stati fessurativi nelle strutture principali. Si è rilevato: o o o o un degrado con distaccamento del copri ferro di alcuni pilastri dell'edificio lesioni all'intradosso del solaio di calpestio del primo e del secondo impalcato che si sviluppano lungo la linea di contatto tra una fila di laterizi ed il travetto adiacente. Si notano fessurazioni in alcune murature di separazione tra alcuni locali adiacenti e tompagni. Non sono presenti fessure significative nelle travi visibili. 1.3 Indagini di laboratorio La prima tornata di indagini è stata finalizzata alla conoscenza delle caratteristiche tecnologiche del calcestruzzo che compone alcune strutture portanti visibili al piano terra ed al piano primo. La seconda tornata di indagini, si è resa necessaria oltre che per approfondire la conoscenza del calcestruzzo, anche per poter conoscere le caratteristiche delle armature presenti in alcuni pilastri e travi scelti a campione. In particolare si sono ottenute le disposizioni e l'entità delle staffe e dei ferri longitudinali. La metodologia delle indagini eseguite è la seguente: per il calcestruzzo, prove sclerometriche, schiacciamento di carote e profondità di carbonatazione. per gli acciai, prove pacometriche per determinare la posizione e l'entità delle armature presenti, prove di trazione per determinare la resistenza allo snervamento ed alla rottura. Il Laboratorio, avendo accertato per il calcestruzzo lievi discrepanze tra i valori di resistenza ottenuti nei metodi di indagine, ha calcolato un valore della resistenza a compressione a rottura ottenuto facendo ricorso ad una formula media che attribuisce un valore probabile alla resistenza del materiale. Dal momento che sono state prelevate dalla struttura delle carote di
dimensione pari a 75 mm allora è necessario moltiplicare il valore di resistenza per un coefficiente pari a 1,03. Va tenuto inoltre in conto un coefficiente che considera il danno provocato al momento dell estrazione della carota. Tale coefficiente è stato considerato pari a 1,06. In definitiva per ottenere il valore della resistenza a compressione del calcestruzzo è necessario moltiplicare il valore medio ottenuto dallo schiacciamento delle carote per due coefficienti C c e C d rispettivamente coefficiente di lunghezza delle carote e coefficiente di danno. Particolare attenzione è riservata alla valutazione della qualità del calcestruzzo, con riferimento agli aspetti legati al rispetto o meno della regola dell arte. Infatti sono state eseguite diverse prove dirette su molti elementi strutturali allo stesso livello d'impalcato. Le indagini sono servite a completare le informazioni sulle proprietà dei materiali ottenute dalla letteratura, o dalle regole in vigore all epoca della costruzione. Per le armature, i tipi di acciaio utilizzati negli edifici esaminati nell ambito delle barre lisce (prevalentemente nelle costruzioni tra il 1950 ed i primissimi anni 70) si rileva l utilizzo dei vari tipi di acciaio disponibili, quali ad esempio. La quantità e la disposizione delle armature è stata rilevata con indagini pacometriche e saggi diretti. Un aspetto importante è costituito dalla necessità di rilevare non solo le armature principali degli elementi strutturali, ma anche i dettagli costruttivi nelle zone di attesa/sovrapposizione e nei nodi trave-pilastro. Le caratteristiche delle armature, in termini di tipologia delle barre e di capacità resistive dell acciaio, con riferimento alle informazioni reperite, nonché mediante le prove sul materiale, eseguite nell ambito delle indagini conoscitive, sono definite classificando l acciaio delle armature come FeB32k, associato al livello di aderenza per barre di tipologia liscia, con una resistenza caratteristica ricavata come media dei risultati delle prove in laboratorio, e tensione ammissibile pari a quella del suddetto tipo di acciaio. Le prove eseguite sono state suddivise tra non distruttive e semi-distruttive, al fine di contenere l invasività delle prove, in ragione del grado di conoscenza da acquisire, pur garantendo gli standard conoscitivi richiesti dalle vigenti normative per la definizione di un adeguato livello di conoscenza e conseguentemente del fattore di confidenza, così come indicato al 8.5.4 delle NTC e sulla base delle tabelle C8A.1.2. e C8A.1.3.a della Circolare Esplicativa delle NTC n 617/C.S.LL.PP. Dall analisi della disposizione delle armature si rileva la non adeguatezza dei ferri di attesa nei pilastri nel passaggio da un piano all altro, accompagnata spesso dall assenza di staffe orizzontali nella zona nodale. Quest ultimo aspetto assume particolare rilevanza per la resistenza e la duttilità del pannello nodale di nodi esterni non confinati in caso di evento sismico e richiede la progettazione di specifici interventi di consolidamento.
Si rimanda quindi per la disamina dei risultati, al capitolo specifico del report indagini, evidenziando in questa fase che a dette indagini, sono state associate contestualmente un'altra serie di studi necessari e relativi alla caratterizzazione geologica e sismica del sito. Carbonatazione Il fenomeno della carbonatazione del calcestruzzo favorisce l'arrugginimento delle armature. Gli esami di laboratorio mostrano che questo rischio è reale e probabile, pertanto sono stati eseguiti dei saggi atti ad accertare la eventuale presenza di ruggine sulle armature. Dall analisi della carbonatazione del calcestruzzo asportato con le carote si evince che la lunghezza di carbonatazione non è eccessiva. L ossidazione delle armature, accompagnata dal distacco del copriferro, è stata rilevata in alcuni casi nelle zone esposte agli agenti atmosferici o ubicate in corrispondenza di vespai non aerati o in corrispondenza di piccoli spessori di copri ferro. Per risolvere questo problema sarà necessario asportare il copriferro, raggiungere le armature, proteggerle con passivanti e ricostruire il copriferro. Materiali impiegati e resistenze di calcolo I materiali caratterizzanti le strutture esistenti dei pilastri prima del miglioramento sono i seguenti: Calcestruzzo esistente, senza l'effetto di confinamento visto l'eccessivo passo delle staffe, (vedi Rapporti di prova ); Barre di acciaio liscio esistente tipo FeB232k (Tensione caratteristica di snervamento Rsk=32 kg/mmq; per i dati di resistenza si rimanda al rapporto di prova). Livelli di conoscenza e fattori di confidenza Sulla base delle informazioni acquisite: sulla GEOMETRIA ( C8.A.1.A.1 - Circolare 02-02-2009 n. 617); sui DETTAGLI COSTRUTTIVI ( C8.A.1.A.2 - Circolare 02-02-2009 n. 617); sulle PROPRIETA DEI MATERIALI ( C8.A.1.A.3 - Circolare 02-02-2009 n. 617). con riferimento alla Tabella C8A.1.1 (Circolare 02-02-2009 n. 617) sono stati acquisiti il LIVELLO DI CONOSCENZA (LC - C8.A.1.A.4 - Circolare 02-02-2009 n. 617) [LC2] Adeguato ed il FATTORE DI CONFIDENZA (FC - C8.A.1.A.4 - Circolare 02-02-2009 n. 617) [FC=1,20]. Tale livello di conoscenza si intende raggiunto quando è stato effettuato il rilievo geometrico, le verifiche in situ sono estese ed esaustive sui dettagli costruttivi e le indagini in situ sono estese sulle proprietà dei materiali. In base a quanto indicato si può definire che le Verifiche in-sito sono state adeguate (basate su rilievi di tipo visivo effettuati ricorrendo, generalmente, a rimozione dell'intonaco e saggi sulle
strutture che consentano di esaminarne le caratteristiche sia in superficie che in profondità. I dettagli costruttivi sono stati valutati anche sulla base di una conoscenza appropriata delle tipologie dei solai.) Analisi dei carichi La valutazione dei carichi e dei sovraccarichi è stata effettuata in accordo con le disposizioni del Decreto Ministero Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 2008 (G. U. 4 febbraio 2008, n. 29 - Suppl.Ord.) Norme tecniche per le Costruzioni. La valutazione dei carichi permanenti è effettuata sulle dimensioni definitive rilevate in loco. Le analisi effettuate, sono riportate di seguito: Peso proprio del solaio tipo = 300 kg/mq (G1) Peso permanente = 100 kg/mq (G2) Carico variabile (accidentale) = 200 kg/mq (Q) Azioni In fase di schematizzazione degli elementi da verificare si è tenuto conto dei carichi su di essi gravanti considerando gli elementi costruttivi sovrastanti. Lo scopo del presente intervento è quello di ripristinare la condizione di piena sicurezza a carichi verticali (non sismici) degli elementi su cui si interviene. Naturalmente con il rinforzo si è ottenuto anche un miglioramento sismico, che però non raggiunge mai la totale sicurezza prevista dalla normativa vigente per i nuovi fabbricati e per gli interventi di adeguamenti. Si è quindi provveduto ad eseguire le verifiche per i carichi verticali, così come venivano eseguite all'epoca del manufatto, ma tenendo conto dei criteri di verifica della nuova normativa, eseguendo un calcolo di verifica prima e dopo l'intervento con il metodo semiprobalilistico agli stati limite e con l'applicazione dei coefficienti di sicurezza attualmente in vigore. Terreno di fondazione Per le prove e le analisi sul terreno di fondazione si rimanda all allegata relazione geologica e sulla pericolosità sismica di base. Conclusioni La presente relazione rappresenta solo un primo approccio alla soluzione del nostro problema che si presenta particolarmente ostico sia dal punto di vista delle soluzioni tecniche che per quanto attiene gli elevati costi che questa tipologia di interventi comporta.
In questi casi la difficoltà maggiore consiste nell'individuare il minimo di opere necessarie ad assicurare un adeguato grado di sicurezza mantenendo i costi ad un livello accettabile. Va inoltre ricordato che le opere previste nel progetto potranno subire varianti in corso d'opera poiché solo dopo aver eseguito le demolizioni delle murature adiacenti ai pilastri e l'asportazione degli intonaci, sarà possibile accertare se le previsioni sono state corrette e se eventualmente sarà necessario prevedere altri lavori.