1. Descrizione della struttura, del con-testo edilizio e delle caratteristiche geo-logiche del sitoLa struttura descritta in questo documento è unanuova costruzione ospitante il centro oncoema-tologico “CO-RE” dell’arcispedale Santa MariaNuova di Reggio Emilia, situata alle spalle del-l’esistente complesso ospedaliero (sul retro del-l’attuale Pronto Soccorso).L’edificio è caratterizzato da una pianta rettan-golare di dimensioni complessive 82x47 m(Figura 1), ed è composto da un piano interrato,cinque piani in elevazione ed un piano tecnicodi copertura destinato ad accogliere impianti-stica varia ed una struttura metallica, per un’al-tezza fuori terra pari a circa 26 m (nelle Figure2 e 3 due esempi di piante di piani fuori terra).La tipologia strutturale rispecchia sostanzial-mente quella dei fabbricati contigui apparte-nenti al polo ospedaliero limitrofo.Il comparto giace su alluvioni di pianura limo-sabbiose percorse a vari livelli da corpi canaliz-zati ghiaioso-sabbiosi derivanti dall’attività dialvei ed esondazioni dei corsi d’acqua locali.Per ovviare al problema legato alla presenza diaccentuate anisotropie e alle mediocri qualitàmeccaniche del volume del terreno d’appoggio,i principali edifici dell’area interessata, incluso

Progetto e realizzazione del centro oncoematologico(CO-RE) dell’Azienda Ospedaliera di Reggio Emilia -Arcispedale Santa Maria Nuova Andrea Benassi1, Mauro Ferrari1, Vanni Donelli2, Mauro Nasi3, Alberto Calza3, Tiziano Binini4 ■

Sched

aTecnica

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Progettazione Sismica

Progetto/Nome dell’opera:CO-RE Centro Oncoematologico Reggio Emilia

Ubicazione:Reggio Emilia, Italia

Committente:Azienda Ospedaliera di Reggio Emilia - I.R.C.C.S. -Arcispedale Santa Maria Nuova

Progettisti strutture prefabbricate:Ing. Andrea Benassi, Ing. Mauro Ferrari

Progettisti strutture in opera:Ing. Mauro Ferrari, Ing. Vanni Donelli

Progettisti architettonici:Arch. Mauro Nasi, Ing. Alberto Calza, Ing. Tiziano Binini

Principali Ditte appaltatrici:Consorzio Cooperative Costruzioni (CCC), SocietàCooperativa (Bologna)

Orion Costruzioni Spa (Reggio Emilia)Gesta Spa - Global Service Makers (Reggio Emilia)

Anno completamento lavori:2013

1 APE Spa, Montecchio Emilia (RE) - m ape@ape.it2 Studio Tec3 Ingegneria Srl, Reggio Emilia - m tec3@tec3.org3 Studio Cairepro s.c., Reggio Emilia - m segreteria@cairepro.it4 Studio Binini Partners Srl, Reggio Emilia - m info@bininipartners.it

quello descritto in questo documento, sono statidotati di un piano interrato e di fondazioni aplatea, configurazione che ha determinato unbuon comportamento delle strutture in eleva-zione. Lo sgravio operato con lo scavo dei sotter-ranei rappresenta infatti una sostanziale aliquotadei pesi relativi a costruzioni di taglia importantecome quella della struttura presa in esame, tantoche il livello tensionale con cui si sollecita il sub-strato è relativamente modesto se paragonatoall’assetto geostatico naturale. Questa soluzioneè sembrata alquanto razionale, considerandosia la capacità di limitare le deformazioni diffe-renziali, sia la sensibile soggiacenza della faldaidrica rispetto al piano d’imposta.L’edificio è progettato in accordo con le NormeTecniche per le Costruzioni (D.M. 14 gennaio2008 e s.m.i.). La struttura resistente è mistatelaio-pareti, costituita da un telaio spaziale for-mato da travi e pilastri in c.a. con maglia struttu-rale quadrata di lato 7.8 m e quattro nuclei dicontroventamento in c.a. posizionati agli angolidella struttura contenenti i vani scala e gli ascen-sori. L’interpiano medio è di 4.5 m con solai dispessore 35 cm (tranne il sesto solaio, di spes-sore 40 cm) realizzati mediante lastre tralicciate.Le travi sono semi-prefabbricate e puntellate almontaggio, di spessore 45 cm e larghezzavariabile, ribassate rispetto al solaio.I pilastri sono prefabbricati con nodo a secco,gettati in opera dopo il posizionamento dellearmature integrative per solidarizzare l’unionetrave-pilastro e fornire un livello di iperstaticitàcaratteristico del sistema costruttivo descritto.La fondazione è realizzata mediante una plateadello spessore di 60 cm con nervature incrociatein entrambe le direzioni, di altezza rispettiva-mente pari a 160 cm per le nervature sotto ivani scala e quelle disposte lungo la direzione diorditura dei telai principali e 120 cm per quelleposte ortogonalmente ad esse.Data la lunghezza dell’edificio, superiore a 80m, è stato posizionato un giunto strutturale ametà lunghezza, mantenendo comunque la con-tinuità strutturale grazie alla presenza in corri-spondenza del giunto di dispositivi di vincolodinamico (shock transmitters) accoppiati conconnettori a taglio.Al piano interrato è presente un muro perime-trale controterra, giuntato sismicamente rispettoal corpo principale dell’edificio, in modo darendere la sua risposta dinamica indipendenteda quella della struttura.

2. Azioni sulla struttura e parametri diprogettoLa destinazione d’uso dell’edificio ricade all’in-terno della definizione presente in normativa di

“costruzioni con funzioni pubbliche o strate-giche importanti, anche con riferimento allagestione della protezione civile in caso di cala-mità” (Classe IV, CU = 2.0). Per quanto riguardala vita nominale, invece, la struttura è classifica-bile tra le “grandi opere, ponti, opere infrastrut-turali e dighe di grandi dimensioni o di impor-tanza strategica”, e quindi associabile a VN =100 anni.Sono stati considerati i quattro stati limite pre-visti dalla normativa (SLO, ag/g = 0.09; SLD,ag/g = 0.11; SLV, ag/g = 0.25; SLC, ag/g =0.27) per la verifica di spostamenti e deforma-zioni, dello stato tensionale, dei dispositivi divincolo dinamici e del martellamento.Per quanto riguarda il fattore di struttura, è statoadottato un valore pari a q = 3.6, discendentedal fatto che l’edificio è una “struttura mistaequivalente a pareti” (più del 50% dell’azionesismica è affidato ai setti), è regolare sia inpianta, sia in altezza (nel rispetto delle varia-zione di massa e rigidezza ai piani) e non èdeformabile torsionalmente (rmin/ls > 0.8).Le ulteriori azioni presenti sulla struttura (azioniantropiche sui solai, tamponamenti, neve, vento,effetti termici) sono state valutate coprendo inmodo il più realistico possibile tutte le situazionitipiche presenti in una struttura ospedalieracome quella in esame, ponendo particolareattenzione ai carichi concentrati potenzialmentepresenti.Gli elementi non strutturali (quali tamponature etramezzi) sono stati rappresentati unicamente intermini di massa, trascurandone il contributo dirigidezza e resistenza durante l’analisi, ma,poiché il loro danneggiamento e quello dei rela-tivi collegamenti può provocare danni a per-sone, sono stati verificati per gli stati limite pre-cedentemente descritti. In aggiunta, poiché lastruttura ricade in Classe IV, si è verificato chedurante l’azione sismica non si producesserodanni, soprattutto agli elementi non strutturali,tali da rendere temporaneamente non operativala costruzione. Questa verifica è stata effettuataimponendo una limitazione agli spostamentiinterpiano.Le fondazioni sono state dimensionate per rima-nere in campo elastico. I possibili effetti nellasovrastruttura indotti da spostamenti relativi delterreno sono stati inibiti realizzando una plateacaratterizzata da un reticolo di nervature.

3. Modelli di riferimento per le analisie risultatiSono stati sviluppati ed analizzati diversimodelli allo scopo di indagare e verificare i sin-goli aspetti peculiari della struttura in modo con-servativo (modelli solidi, unifilari, con fondzione124

Progetto e realizzazione del centro oncoematologico (CO-RE) dell’Azienda Ospedaliera di Reggio Emilia

esuolo alla Winkler o senza fondazione, con osenza dispositivi di vincolo dinamici ecc.). Inparticolare, alcuni dei modelli valutati sono rap-presentati nelle Figure 4 e 5.In generale, la fondazione è stata modellatamediante elementi bidimensionali di spessoredefinito (platea) ed elementi beam (cordoli) susuolo alla Winkler, tenendo conto sia dell’effet-tiva rigidezza mediante una procedura cheassegna un coefficiente correttivo al modulo ela-stico degli elementi beam, sia dell’effettivasuperficie di appoggio della fondazione e delladistribuzione di sollecitazione.Le travi prefabbricate sono state modellatemediante elementi beam. Dato che nel modellounifilare il solaio è definito da asse ad asse, senzatener conto della striscia che in realtà è occupatadalla trave, in tale caso il peso specifico delle traviè stato opportunamente ridotto per tenere contodell’effettivo peso degli orizzontamenti.I pilastri sono stati modellati anch’essi con ele-menti beam, mentre per i setti sono stati utilizzatielementi quadrangolari a 4 nodi, la cui matricedi rigidezza è ottenuta per sottostrutturazioneutilizzando come elementi base un numerovariabile di elementi lastra-piastra a 4 nodi. Lamodellazione dei setti è stata sviluppata pren-dendo in considerazione aspetti importantilegati ai problemi di locking degli elementi allaKirchhoff, di drilling, di connessione con gli ele-menti beam innestati sia perpendicolarmente,sia nel piano del setto.Il modulo elastico delle strutture in elevazione(travi, pilastri, setti) è stato ridotto al 60% delvalore corrispondente alla sezione integra pertenere conto della fessurazione potenzialmentepresente durante l’azione sismica.Gli shock transmitters sono stati modellati attra-verso elementi truss, assegnando una rigidezzak dipendente dalla forza nominale massima FC

allo stato limite di collasso ed il 5% della semi-corsa di progetto d/2:

(1)

Per quanto riguarda i connettori a taglio, invece,si è ricorso ad elementi beam svincolati alle tras-lazioni lungo il proprio asseSi è svolta un’analisi dinamica modale utilizzandogli spettri di risposta previsti dalla normativa (ana-lisi spettrale con i vettori di Ritz), al fine di valutarel’azione sismica agente. Si è quindi optato perun’analisi lineare dinamica considerando 20modi di vibrare per ogni direzione di ingresso delsima, ottenendo così, per ciascuno stato limite con-siderato, una massa partecipante sempre supe-riore all’85% della massa totale e senza trascurarenessun modo con massa partecipante superiore al5%. A titolo di esempio, i periodi e le masse par-tecipanti relative ai vari modi, per lo SLV e per duedirezioni di ingresso del sisma (longitudinale e tra-sversale) sono riepilogate nelle due tabelle sotto-stanti, mentre in Figura 6 è rappresentata la defor-mata associata al primo modo.

4. Dimensionamenti, verifiche ed esecu-zione lavoriI dimensionamenti degli elementi strutturali enon strutturali, così come le verifiche sismiche,sono stati condotti in accordo con le metodo-logie accennate nella prima parte di questodocumento. In particolare, gli elementi non strut-turali e gli impianti sono stati dimensionatifacendo riferimento al metodo indicato al§7.2.3 delle NTC08, con il quale è possibiledeterminare una forza equivalente posizionatanel centro di massa dell’elemento, in funzione,

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Progettazione Sismica

fra l’altro, della quota dell’elemento e delle suecondizioni di vincolo, dell’altezza della strutturae del rapporto fra il periodo di vibrazione del-l’elemento e di quello della struttura.La verifica dei collegamenti in fondazione, realiz-zati mediante scarpe metalliche e tirafondi, èbasata sulla sperimentazione effettuata pressol’Università di Bologna per quanto riguarda l’a-derenza fra calcestruzzo e componenti metalliche

e quella effettuata presso la Fondazione Eucentreper quanto riguarda le scarpe metalliche.Nelle immagini che seguono, è testimoniata l’at-tività riguardante la definizione del progettoarchitettonico e di quello strutturale (Figure 7 e8), oltre alle fasi di lavorazione in cantiere(Figure da 9 a 15). La Figura 16 è un renderingutile a fornire un’idea abbastanza precisa dellastruttura ultimata.

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Progetto e realizzazione del centro oncoematologico (CO-RE) dell’Azienda Ospedaliera di Reggio Emilia

Figura 1Schema architettonico:pianta piano interrato.

BibliografiaCeccoli C. (2005) - Studio sperimentale dell’aderenza

tra barre d’armatura e la malta di inghisaggioall’interno degli scatolari di fondazione, RapportoDISTART, Università degli Studi di Bologna.

D.M. 14 gennaio 2008 (2008) - Norme Tecniche perle Costruzioni.

Enexsys S.r.l. (2013) - WinStrand Structural Analysis& Design, Manuale teorico e d’uso.

Figura 2Schema architettonico:pianta piano primo.

Progettazione Sismica

Figura 3Schema architettonico:pianta piano quarto.

Figura 4Modelli 3D senzafondazione: scheletro dellastruttura (a sinistra); schemaimpalcati (a destra).

Figura 5Modelli unifilari senzafondazione: scheletro dellastruttura (a sinistra); schemaimpalcati (a destra).

Figura 6Primo modo di vibrare dellastruttura in direzionelongitudinale (a sinistra) etrasversale (a destra).

Figura 7Schema architettonico:

sezioni strutturali.

Figura 8Schema pilastriprefabbricati.

Progettazione Sismica

Figura 10Trespolo in fondazione.

Figura 11a) Inghisaggio dei pilastri;b) dettaglio deicollegamenti con le travi;c) dettaglio dei tirafondi infondazione eposizionamento pilastro.

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Figura 9Realizzazione delle gabbiedi fondazione.

a.

b.

c.

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Progetto e realizzazione del centro oncoematologico (CO-RE) dell’Azienda Ospedaliera di Reggio Emilia

Figura 12Pilastri prefabbricati.

Figura 13Dispositivi di vincolo

dinamico (shocktransmitters).

Figura 14Solaio gettato.

Figura 15Alloggiamento shock

transmitters.

Progettazione Sismica

Figura 16Rendering 3D della

configurazione finale dellastruttura.