dott. ing. francesco bertoni via b. porro, 1 pralboino (bs) · uni en 1194:2000 – “legno...

dott. ing. Francesco BERTONI via B. Porro, 1 Pralboino (BS)

BERNARDINO ZELIOLI Soc. Coop.

Via S. Antonio del Fuoco n. 9/A - 26100 - Cremona

BLUE REAL ESTATE S.R.L.

Corso S.s. Felice e Fortunato n. 62 - 36100 - Vicenza

MAGAZZINI GENERALI S.R.L.

Lungotevere Flaminio n° 78 - 00196 - Roma

RELAZIONE TECNICA STRUTTURALE

(D.M. 14.01.2008)

RELATIVA ALL'IPOTESI DI ADEGUAMENTO SISMICO,

SECONDO LE NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI (D.M. 14.01.2008),

DELL'EDIFICIO DA DESTINARE AD ATTREZZATURA PUBBLICA

SITO NEL COMUNE DI CREMONA IN VIA MAGAZZINI GENERALI

Rev. Descrizione aggiornamento Redatto Data

0 Stesura iniziale ing. Ferrari ott. 2013

Il tecnico incaricato

dott. ing. Francesco BERTONI


p. 2

SOMMARIO

1. Introduzione................................................................................................................................... 4

1.1. Descrizione generale dell’opera ............................................................................................ 4

1.2. Normativa di riferimento......................................................................................................... 4

1.2.1. Generale ........................................................................................................................ 4

1.2.2. Strutture in c.a................................................................................................................ 5

1.2.3. Strutture metalliche ........................................................................................................ 5

1.2.4. Strutture in legno............................................................................................................ 5

1.2.5. Sismica .......................................................................................................................... 5

1.2.6. Eurocodici ...................................................................................................................... 6

1.2.7. Varie............................................................................................................................... 6

1.3. Vita nominale e classe d’uso ................................................................................................. 6

1.4. Criteri di analisi della sicurezza ............................................................................................. 6

1.5. TIpo di analisi e metodo di verifica ........................................................................................ 6

1.6. Codici di calcolo..................................................................................................................... 6

1.6.1. Grado di affidabilità dei codici ........................................................................................7

1.6.2. Scelta dei codici ............................................................................................................. 7

1.7. Carichi permanenti portati e variabili ..................................................................................... 7

1.8. Azioni sismiche...................................................................................................................... 8

1.9. Azioni eccezionali .................................................................................................................. 8

1.9.1. Incendio ......................................................................................................................... 8

1.9.2. Esplosioni....................................................................................................................... 8

1.9.3. Urti ................................................................................................................................. 8

1.10. Caratt. dei materiali impiegati nella ristrutturazione 2008.................................................... 8

1.10.1. Calcestruzzo ................................................................................................................ 8

1.10.2. Acciaio per strutture in c.a............................................................................................ 9

1.10.3. Acciaio da carpenteria metallica ................................................................................ 10

1.10.4. Legno ......................................................................................................................... 10

1.11. Caratteristiche dei materiali preesistenti............................................................................ 10

1.12. Terreno di fondazione........................................................................................................ 11

2. Carichi di progetto ....................................................................................................................... 12

2.1. Analisi dei carichi ................................................................................................................. 12

2.2. Azioni ambientali.................................................................................................................. 13

2.3. Azioni sismiche.................................................................................................................... 14

3. L'ipotesi di adeguamento sismico secondo il D.M. 2008............................................................. 21

3.1. Verifiche al ribaltamento delle facciate ................................................................................ 22

3.1.1. Facciata ovest ed est ...................................................................................................22


p. 3

3.1.2. Le facciate nord e sud..................................................................................................27

3.2. Valutazione del livello di sicurezza antisismica dell'immobile.............................................. 31

4. Conclusioni.................................................................................................................................. 33


p. 4

1. INTRODUZIONE

La presente relazione tecnica strutturale è relativa all'ipotesi di adeguamento sismico di un edificio

esistente, sito nel comune di Cremona in via Magazzini Generali, destinato ad attrezzatura

pubblica, secondo le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) di cui al D.M. 14.01.2008.

L'immobile è stato oggetto di un recente intervento di ristrutturazione, con adeguamento

secondo le vecchie norme tecniche di cui al D.M. '96. L'O.P.C.M. n. 3274 del 20.03.2003 classifica

il territorio del comune di Cremona in zona 4 su una scala da 1 a 4, in cui 1 rappresenta il massimo

livello di rischio sismico. Con l'entrata in vigore delle NTC (D.M. '08), obbligatoria a partire dal

01.07.2009, le accelerazioni di riferimento su suolo rigido variano da 0.092g con classe d'uso III a

0.100g con classe d'uso IV; trattandosi di un edificio ad uso pubblico con affollamenti significativi la

classe d'uso minima da considerare è la III1; di seguito verrà trattata anche l'ipotesi con classe

d'uso IV (la più gravosa), in modo tale che non via sia alcuna limitazione sull'utilizzo della struttura

a prescindere dalla destinazione d'uso che se ne farà in futuro. L'adozione di una classe d'uso IV

richiede una resistenza sismica maggiore dell'8.7% rispetto la classe d'uso III; in entrambi i casi,

comunque, sono richieste la verifica allo stato limite di operatività (SLO) che riguardano sia aspetti

strutturali che impiantistici.

1.1. DESCRIZIONE GENERALE DELL’OPERA

La struttura originaria, presenta un piano interrato con murature in mattoni pieni, pilastri interni in

c.a., un impalcato in c.a. con travi principali e secondarie ribassate e copertura in legno; il recente

intervento di ristrutturazione (risalente all'agosto 2008) è consistito nella formazione di un

mezzanino intermedio tra il primo impalcato e la copertura, nel rifacimento di quest'ultima con una

struttura lignea con stralli metallici e nell'adeguamento sismico assumendo un grado di sismicità S

= 6, secondo le vecchie norme tecniche per le costruzioni di cui ai D.M. 09.01.96 e 16.01.96.

1.2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO

1.2.1. Generale

L. 05.11.1971, n. 1086 – “Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio

armato, normale e precompresso ed a struttura metallica”

Circolare min. LL.PP. 14.02.1974 n. 11951 – “Attuazione delle norme sul cemento armato”

D.P.R. 06.06.2001 n. 380 – “Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in

materia edilizia”

1 in una scala da I a IV in cui alla classe IV corrispondono sollecitazioni di progetto maggiori, essendo maggiori le

conseguenze di un eventuale collasso della struttura. La classe d'uso III è relativa a "costruzioni il cui uso preveda

affollamenti significativi…", mentre la classe d'uso IV è relativa a "costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche

importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità".


p. 5

D.M. 14.01.2008 – “Norme tecniche per le costruzioni”

C.M. 02.02.2009 n. 617 – “Istruzioni per l’applicazione delle NTC di cui al D.M. 14.01.2008”

1.2.2. Strutture in c.a.

UNI EN 206-2006 – “Calcestruzzo: specificazione, prestazione, produzione e conformità”

UNI EN 1992-1-2:2005 – “Eurocodice 2 - Progettazione delle strutture di calcestruzzo -

Parte 1-2: Regole generali - Progettazione strutturale contro l'incendio”

1.2.3. Strutture metalliche

UNI EN 10025 – “Prodotti laminati a caldo di acciai non legati per impieghi strutturali”

UNI EN 288 – “Specificazione e qualificazione delle procedure di saldatura per materiali

metallici”

UNI 5712, UNI 5713, UNI 5714 “Viti a testa esagonale larga ad alta resistenza per

carpenteria”, “Dadi esagonali larghi ad alta resistenza per carpenteria”, “Rosette per bulloni

ad alta resistenza per carpenteria”

UNI 11002 – “Pannelli e gradini di grigliato elettrosaldato e/o pressato”

UNI 9503:2007 – “Eurocodice 3 - Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco

degli elementi costruttivi di acciaio”

1.2.4. Strutture in legno

UNI EN 338:2004 – “Legno strutturale - Classi di resistenza”

UNI EN 1194:2000 – “Legno lamellare incollato - Classi di resistenza e determinazione dei

valori caratteristici”

UNI 9504/89 – “Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi

costruttivi di legno”

1.2.5. Sismica

O.P.C.M. 20.03.2003 n. 3274 – “Primi elementi in materia di criteri generali per la

classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in

zona sismica” e successive modifiche ed integrazioni

Delibera Giunta Regione Lombardia del 07.11.2003 n. 7/14964 - “Disposizioni preliminari

per l’attuazione dell’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del

20/03/2003”

Delibera Giunta Regione Lombardia del 21.11.2003 n. 19904 - “Approvazione elenco

tipologie infrastrutturali e programma temporale delle verifiche di cui all’art. 2, commi 3 e 4

dell’ordinanza p.c.m. n. 3274 del 20/03/2003, in attuazione della d.g.r. n. 14964 del

07/11/2003”

L. 1974, n. 64 – “Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone

sismiche”


p. 6

1.2.6. Eurocodici

Sono stati utilizzati i seguenti euro codici quale letteratura consolidata di riferimento, ad

integrazione del D.M. 14.01.2008 e dove non in contrasto con la norma stessa.

UNI ENV 1991 – “Basi di calcolo ed azioni sulle strutture”

UNI ENV 1992 – “Progettazione delle strutture di calcestruzzo”

UNI ENV 1993 – “Progettazione delle strutture di acciaio”

UNI ENV 1995 – “Progettazione delle strutture di legno”

UNI ENV 1996 – “Progettazione delle strutture di muratura”

UNI ENV 1997 – “Progettazione geotecnica”

UNI ENV 1998 – “Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture”

1.2.7. Varie

CNR DT-200 R1/2012 – “Interventi per la progettazione, esecuzione e controllo di interventi

di consolidamento statico mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati”

1.3. VITA NOMINALE E CLASSE D’USO

La vita nominale è stata assunta pari a VN = 50 anni. Trattandosi di un edificio con funzioni

pubbliche la classe d’uso minima da considerare è la III; tuttavia, di seguito, si farà riferimento

anche ad una ipotesi di classe d'uso IV in modo tale da non limitare l'utilizzo dell'immobile in futuro,

a prescindere dalla sua effettiva destinazione di utilizzo.

1.4. CRITERI DI ANALISI DELLA SICUREZZA

La struttura è stata analizzata nelle normali condizioni d’esercizio, considerando le azioni

ambientali (vento e neve) e quelle naturali (sisma) opportunamente combinate secondo le norme

tecniche vigenti di cui al D.M. 2008. Tra le azioni eccezionali di progetto è richiesta una resistenza

al fuoco R60' sugli elementi strutturali della copertura in legno2.

1.5. TIPO DI ANALISI E METODO DI VERIFICA

La struttura è stata verificata con analisi lineare elastica in condizioni statiche nelle varie

combinazioni di carico (SLU, SLE). In condizioni dinamiche (sismiche) la struttura è stata verificata

con analisi dinamica modale lineare con spettro di risposta.

Il metodo di verifica adottato è quello agli stati limite, secondo il D.M. 14.01.08.

1.6. CODICI DI CALCOLO

I codici di calcolo utilizzati sono i seguenti, tutti sviluppati dall’ing. FERRARI Alberto

(www.ferrarialberto.it):

2 prescrizione già richiesta nel progetto di ristrutturazione del 2008.


p. 7

Doro, versione 3.01.21 del 14/02/2013, edizione Professional, licenza n. 02.00001.03

rilasciata il 05/09/2009: programma per la verifica di sezioni in c.a., c.a.p., miste acciaio-

calcestruzzo, fibrorinforzate agli stati limite ed alle tensioni ammissibili;

Sezioni, versione 2.00.78 del 14/02/2013, edizione Professional, licenza n. 07.00002.03

rilasciata il 06/01/2011: programma per la valutazione delle caratteristiche geometrico-

inerziali di sezioni omogenee;

Spettri, versione 1.00.30 del 14/02/2013, freeware: programma per la valutazione

dell’azione sismica di progetto secondo il D.M. 14.01.2008;

T3d, versione 3.02.07 del 16/02/2013, edizione Professional, licenza n. 05.00001.02

rilasciata il 05/09/2010: programma ad elementi finiti per analisi lineare statica e dinamica

modale con spettro di risposta di telai spaziali;

Tci, versione 5.05.04 del 17/02/2013, edizione Professional, licenza n. 01.00001.04

rilasciata il 31/08/2009: programma per l’analisi, il progetto ed il disegno di travi in c.a.

Sono stati infine utilizzati numerosi fogli di calcolo di per l’analisi, il progetto e la verifica di

elementi strutturali.

1.6.1. Grado di affidabilità dei codici

Il grado di affidabilità dei codici è stato valutato in relazione ai limiti dichiarati dai distributori; sono

state eseguite verifiche intermedie per constatare l’esatta corrispondenza dei valori numerici

ottenuti. Per i programmi ad elementi finiti, in particolare, è stato condotta una analisi secondo i

classici metodi della Scienza e della Tecnica delle Costruzioni riscontrando l’esattezza in termini di

sollecitazioni, sforzi e deformazioni.

1.6.2. Scelta dei codici

La scelta dei codici di calcolo utilizzati per la progettazione è stata condotta in relazione ai modelli

matematico-ingegneristici utilizzati nella schematizzazione della struttura.

1.7. CARICHI PERMANENTI PORTATI E VARIABILI

Zona di carico Carico perm. portato

Gk [kN/m2]3

Carico variabile

Qk [kN/m2]

1° impalcato (vecchia struttura) 3.00 2.50

2° impalcato (ristrutt. 2008) 3.00 2.50

Copertura in legno (ristrutt. 2008) 0.30 1.30

Scale 2.50 4.00

Azioni ambientali agenti sulla struttura:

3 escluso peso proprio degli elementi strutturali.


p. 8

Carico neve 1qsk 1.20 kN/m2;

Carico vento 0.8p 0.70 kN/m2;

Azioni della temperatura +/- 10°C.

1.8. AZIONI SISMICHE

L’edificio è stato verificato nell'ipotesi di adeguamento secondo il D.M. 14.01.08, essendo la classe

d'uso III (o IV) vista la possibile presenza di affollamenti significativi.

1.9. AZIONI ECCEZIONALI

1.9.1. Incendio

La struttura è caratterizzata da una resistenza al fuoco R60' per la sola copertura in legno.

1.9.2. Esplosioni

Non sono state considerate pertinenti le esplosioni quali azioni di progetto.

1.9.3. Urti

Non sono stati considerati pertinenti gli urti quali azioni di progetto.

1.10. CARATT. DEI MATERIALI IMPIEGATI NELLA RISTRUTTURAZIONE 2008

1.10.1. Calcestruzzo

Classe di resistenza (fck/Rck) C25/30:

resistenza caratteristica cubica (a 28 gg) Rck = 30 MPa;

resistenza caratteristica cilindrica ckck Rf 83.0 24.9 MPa;

resistenza media cilindrica ckcm ff 8 32.9 MPa;

legame costitutivo: parabola-rettangolo;

deformazione al raggiungimento del picco di resistenza c2 = 2.0 ‰;

deformazione ultima cu = 3.5 ‰;

resistenza media a trazione 3/230.0 ckctm ff 2.56 MPa;

resistenza caratteristica a trazione ctmctk ff 70.0 1.79 MPa;

modulo elastico (secante a 0.4 fcm)

3/1

1022 cm

cm

fE 31.4 MPa.


p. 9

Di seguito sono riportate le caratteristiche del calcestruzzo per situazioni di progetto persistenti

e transitorie e per situazioni di progetto eccezionali.

La classe di esposizione, la classe di consistenza, il diametro massimo dell’aggregato ed il

copriferro netto sono indicati nei disegni strutturali.

1.10.1.1. Caratteristiche per situazioni di progetto persistenti, transitorie (SLU e SLE) e sismiche

coefficiente parziale di sicurezza c = 1.50;

coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata cc = 0.85;

resistenza di calcolo a compressione ccc

ckcd

ff

14.1 MPa;

resistenza di calcolo a trazione c

ctkctd

ff

1.19 MPa;

tensione ultima di aderenza4 ( ≤ 32 mm) ctdbd ff 25.2 2.69 MPa;

lunghezza di ancoraggio ( ≤ 32 mm) bd

ydrqdb f

fl

4, 36.4 .

Tab. 1 - Riepilogo caratteristiche meccaniche del calcestruzzo per situazioni di progetto persistenti e transitorie.

1.10.2. Acciaio per strutture in c.a.

Acciaio tipo Fe B44k ad aderenza migliorata:

resistenza caratteristica di snervamento fyk = 440 MPa;

modulo elastico Es = 210 GPa;

legame costitutivo: elasto-plastico.

4 fonte EC2-1-1:2005, §8.4.2


p. 10

Di seguito sono riportate le caratteristiche dell'acciaio per strutture in c.a. per situazioni di

progetto persistenti e transitorie e per situazioni di progetto eccezionali.

1.10.2.1. Caratteristiche per situazioni di progetto persistenti, transitorie (SLU e SLE) e sismiche

coefficiente parziale di sicurezza s = 1.15;

resistenza di progetto fyd = 382 MPa;

deformazione di progetto al raggiungimento dello snervamento yd = 1.82 ‰.

1.10.3. Acciaio da carpenteria metallica

Acciaio tipo Fe 430B:

resistenza nominale di snervamento fyk = 275 MPa;

modulo elastico Es = 210 GPa.

Giunzioni saldate:

saldature a piena penetrazione cl. II;

1.10.4. Legno

Legno lamellare incollato di conifera:

classe di resistenza BS 14 (DIN 1052).

1.11. CARATTERISTICHE DEI MATERIALI PREESISTENTI

Per i materiali preesistenti alla ristrutturazione del 2008 non sono note caratteristiche meccaniche

di resistenza, né per le opere in calcestruzzo armato né per le murature in mattoni pieni. All'epoca

della ristrutturazione furono eseguiti alcuni sondaggi all'intradosso delle travi ribassate in c.a. per la

determinazione delle armature presenti e, conseguentemente, una verifica approssimativa della

portata dell'impalcato.

L'ipotesi di adeguamento alle NTC '08 richiede il conseguimento di uno dei tre livelli di

conoscenza (LC) previsti, su una scala da 1 a 3 in cui 1 rappresenta il livello minimo da

raggiungere per poter eseguire interventi di carattere strutturale. Nel caso si decidesse di voler

conseguire il livello di conoscenza minimo (LC1), per evitare dei sovraccosti d'indagine

sperimentale con campionamenti in sito, per la muratura in mattoni pieni si potranno adottare le

caratteristiche meccaniche indicate nella tabella C.8.A.2.1 della circolare 617, ovvero:

muratura in mattoni pieni e malta di calce, resistenza media a compressione fm = 2.4 MPa;

resistenza media a taglio della muratura 0 = 0.06 MPa;


p. 11

modulo di elasticità normale medio E = 1.2 GPa;

modulo di elasticità tangenziale medio G = 0.4 GPa;

peso specifico medio della muratura w = 18 kN/m3.

Per le strutture in c.a., con LC1, dovrebbe eseguirsi almeno un'indagine sclerometrica per una

valutazione della resistenza a compressione del calcestruzzo.

Le verifiche condotte di seguito considerano le resistenze meccaniche sopra riportate.

1.12. TERRENO DI FONDAZIONE

Nella relazione geologico-geotecnica redatta per la ristrutturazione del 2008 dal dott. geol.

Giovanni BASSI, iscritto all’Ordine dei Geologi della Regione Lombardia al n. 320, era descritto un

terreno di natura granulare (sabbia) con capacità portante pari a t,amm = 160 kPa (valutata

secondo il D.M. 11.03.88, fattore di sicurezza FS = 3).

L'eventuale adeguamento della struttura in oggetto secondo le nuove NTC di cui al D.M.

14.01.2008 richiede l'aggiornamento della relazione geologico-geotecnica, poiché è peraltro

necessaria la classificazione del suolo di fondazione dalla quale dipendono le sollecitazioni di

progetto sulla struttura in condizioni sismiche.

La categoria di sottosuolo ipotizzata di seguito, necessaria per il calcolo dell’azione sismica, è di

tipo C; la categoria topografica è di tipo T1.


p. 12

2. CARICHI DI PROGETTO

2.1. ANALISI DEI CARICHI


p. 13

2.2. AZIONI AMBIENTALI


p. 14

2.3. AZIONI SISMICHE

Coordinate geografiche del cantiere (gradi sessadecimali, sistema di riferimento WGS'84):

latitudine N 45°,1413;

longitudine E 10°,0288

Fig. 1 - Coordinate geografiche del sito.

Fig. 2 - Estratto CTR del sito.


p. 15

Fig. 3 - Ortofoto del sito.

Fig. 4 - Dettaglio ortofoto del sito.

Categoria suolo di fondazione: C

Categoria topografica: T1

Coefficiente di amplificazione topografica ST: 1.0

Vita nominale dell’opera VN = 50 anni


p. 16

Classe d’uso (ipotesi 1) III, coefficiente d’uso Cu = 1.5

Periodo di riferimento VR = 75 anni

Classe d’uso (ipotesi 2) IV, coefficiente d’uso Cu = 2.0

Periodo di riferimento VR = 100 anni

Nelle tabelle seguenti sono riportati tutti i dati spettrali necessari per il calcolo dell’azione

sismica di progetto, con ipotesi di classe d'uso III e con ipotesi di classe d'uso IV.

Stati lim. d’esercizio Stati limite ultimi DATI SPETTRALI - CLASSE D'USO III

SLO SLD SLV SLC

Probabilità di superamento PVr 81% 63% 10% 5%

Periodo di ritorno TR TR [anni] 45 75 712 1462

Accelerazione ag ag [m/s2] 0.367 0.444 0.904 1.115

Acc. adimensionalizzata ag/g 0.037 0.045 0.092 0.114

Fattore di amplificazione F0 2.574 2.551 2.615 2.629

Periodo in velocità costante TC* [s] 0.228 0.253 0.310 0.327

Coefficiente di sottosuolo CC 1.71 1.65 1.54 1.52

Coefficiente di ampl. stratigraf. SS 1.50 1.50 1.50 1.50

Coefficiente di sito S 1.50 1.50 1.50 1.50

Periodo TB [s] 0.130 0.140 0.160 0.165

Periodo TC [s] 0.389 0.419 0.479 0.496

Periodo TD [s] 1.750 1.781 1.969 2.055

Accelerazione massima amax [m/s2] 0.551 0.666 1.356 1.673

Acc. max adimensionalizzata amax/g 0.056 0.068 0.138 0.171

Spostamento orizz. massimo dg [mm] 9.4 12.4 32.0 42.7

Velocità orizzontale massima vg [m/s] 0.03 0.04 0.10 0.13

Tab. 2 - Dati spettrali per il calcolo dell’azione sismica, classe d'uso III.


p. 17

Stati lim. d’esercizio Stati limite ultimi DATI SPETTRALI - CLASSE D'USO IV

SLO SLD SLV SLC

Probabilità di superamento PVr 81% 63% 10% 5%

Periodo di ritorno TR TR [anni] 60 101 949 1950

Accelerazione ag ag [m/s2] 0.408 0.493 0.984 1.213

Acc. adimensionalizzata ag/g 0.042 0.050 0.100 0.124

Fattore di amplificazione F0 2.564 2.570 2.628 2.628

Periodo in velocità costante TC* [s] 0.242 0.261 0.318 0.333

Coefficiente di sottosuolo CC 1.68 1.64 1.53 1.51

Coefficiente di ampl. stratigraf. SS 1.50 1.50 1.50 1.50

Coefficiente di sito S 1.50 1.50 1.50 1.50

Periodo TB [s] 0.135 0.142 0.162 0.167

Periodo TC [s] 0.406 0.427 0.487 0.502

Periodo TD [s] 1.767 1.801 2.001 2.095

Accelerazione massima amax [m/s2] 0.613 0.740 1.476 1.819

Acc. max adimensionalizzata amax/g 0.062 0.075 0.150 0.185

Spostamento orizz. massimo dg [mm] 11.0 14.2 36.0 47.8

Velocità orizzontale massima vg [m/s] 0.04 0.05 0.12 0.15

Tab. 3 - Dati spettrali per il calcolo dell’azione sismica, classe d'uso IV.

La definizione degli spettri di progetto, necessari per il calcolo delle sollecitazioni sulla struttura

in condizioni sismiche, dipende dal fattore di comportamento dell'intera struttura. Trattandosi di

una struttura in parte preesistente (primi decenni del '900) ed in parte già soggetta ad

adeguamento sismico (secondo DM'96) è necessario effettuare le seguenti considerazioni:

la struttura preesistente in c.a. (pilastri interni, travi principali e secondarie ribassate) sono

certamente prive di qualsiasi dettaglio costruttivo tipico delle strutture antisismiche,

essendo state edificate in un periodo in cui il comune di Cremona non era classificato a

rischio sismico, pertanto, non può essere adottato un fattore di struttura maggiore di q = 1.5

(salvo un adeguato intervento di consolidamento, volto ad aumentarne la capacità di

spostamento);

la struttura preesistente perimetrale è costituita da muratura in mattoni pieni (che aveva

anche una funzione portante prima dell'intervento di consolidamento del 2008); in questo

caso, in linea teorica, potrebbe considerarsi un fattore di struttura secondo quanto


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suggerito dalla Circolare n. 617 al punto C.8.7.1.2, ovvero q = 1.5 u / 1 (edificio non

regolare in altezza) e potendosi assumere u / 1 = 1.5 si potrebbe utilizzare un fattore di

comportamento q = 2.25;

la struttura di rinforzo (pilastri e setti in c.a.) progettata col D.M. '96 nel 2008 prevede alcuni

dettagli costruttivi che potrebbero anche consentire di utilizzare un fattore di struttura

maggiore rispetto i due precedenti valori. Nell'adeguamento sismico conseguito

considerando un grado di sismicità S = 6 si è affidata l'intera azione sismica al telaio in c.a.

(preesistente e di consolidamento) senza considerare le pareti perimetrali come elementi

sismoresistenti, come consentito dal D.M. '96. Applicando le norme tecniche vecchie,

inoltre, nessun requisito di verifica era richiesto agli elementi di tamponamento,

contrariamente a quanto accade oggi con le NTC di cui al DM'08.

In caso di azioni sismiche, i carichi orizzontali vengono (almeno inizialmente) assorbiti dagli

elementi che hanno maggiore rigidezza e solo dopo la loro rottura (se avviene), le azioni orizzontali

vengono ridistribuite ad altri elementi sismoresistenti, nell'ipotesi di congruità di spostamento. Nel

caso in esame, i tamponamenti perimetrali hanno un'enorme rigidezza nel loro piano e, pertanto,

pur non considerandoli come sismoresistenti, hanno un'influenza oggettiva sulla risposta dinamica

dell'edificio. Per tutte queste ragioni si ritiene di effettuare le verifiche di seguito riportate,

considerando cautelativamente un fattore di struttura ridotto e pari a q = 1.5.

Di seguito si riportano gli spettri di progetto da utilizzare nelle verifiche di resistenza e di

spostamento in combinazioni sismiche, sia nell'ipotesi con classe d'uso III, che nella più restrittiva

ipotesi con classe d'uso IV.


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Fig. 5 - Spettri di progetto con classe d'uso III.


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Fig. 6 - Spettri di progetto con classe d'uso IV.


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3. L'IPOTESI DI ADEGUAMENTO SISMICO SECONDO IL D.M. 2008

L'ipotesi di adeguare l'edificio in oggetto alle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M.

14.01.2008 richiede anzitutto qualche considerazione:

trattandosi di un edificio in cui si possono prevedere affollamenti significativi, oltre alle

solite verifiche di resistenza (SLV) e di deformabilità (SLD) richieste agli edifici di nuova

costruzione, sono richieste le verifiche di operatività (SLO), a prescindere che si tratti di un

edificio in classe d'uso III o IV (§7.3.7.2. NTC);

alle costruzioni in classe d'uso III e IV si deve verificare che le azioni allo SLO "non siano

tali da produrre interruzioni d'uso degli impianti"; questo significa che in caso di

adeguamento sismico saranno necessarie anche questo tipo di verifica, normalmente non

richiesta.

Inoltre, gli elementi strutturali "secondari", tra i quali potrebbero essere considerati i

tamponamenti perimetrali in mattoni pieni, devono essere verificati secondo i criteri di verifica di cui

al §7.2.3 delle NTC (perché hanno uno spessore maggiore di 10 cm). Tali verifiche devono

anzitutto essere condotte analizzando i modi di ribaltamento delle stesse, con particolare riguardo

ai timpani in corrispondenza della facciata sud ed alle merlature sulla facciata ovest. Va osservato

che la progettazione di adeguamento condotta secondo il D.M. '96 non ha considerato tali aspetti

poiché nessuna verifica di resistenza era richiesta per i tamponamenti. Naturalmente è inteso che,

oltre alle verifiche di modo I (ribaltamento semplice della facciata o di parti di essa al di fuori del

suo piano) debbano essere soddisfatte tutte le altre prescrizioni di resistenza (SLV) e di rigidezza

(SLD, SLO).

Fig. 7 - Prospetto sud.


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Fig. 8 - Prospetto ovest, merlature.

Deve essere infine osservata la mancanza di una completa rigidezza membranale del piano di

copertura dell'immobile che avrebbe la funzione di garantire un comportamento migliore grazie ad

una più efficace redistribuzione delle azioni orizzontali tra gli elementi sismoresistenti.

Fig. 9 - Pianta copertura, in rosso il controvento di falda che garantirebbe un efficiente diaframma rigido.

Di seguito si analizzano alcune delle principali verifiche di ribaltamento delle facciate e se ne

prospetta la soluzione di intervento per evitare che ciò possa avvenire in caso di azioni sismiche.

3.1. VERIFICHE AL RIBALTAMENTO DELLE FACCIATE

Di seguito si riportano le verifiche condotte per il ribaltamento dei timpani/facciate.

3.1.1. Facciata ovest ed est

Per la facciata ovest è necessaria una verifica sul possibile ribaltamento locale della parte in

sommità; essendo presenti alcuni collegamenti metallici tra i pilastri realizzati con la ristrutturazione

del 2008 e la facciata, come indicato in seguito, il ribaltamento globale della facciata è di fatto

impedito con un ragionevole grado di sicurezza.


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Fig. 10 - Prospetto ovest, verifica al ribaltamento della parte sommitale.


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La verifica al ribaltamento è sviluppata considerando la massima ordinata dello spettro di

progetto con classe d'uso III; il peso della parte sommitale della muratura è stato valutato in W =

38 kN, mentre l'azione sismica è pari a Fs = 9.15 kN.

La sezione di ribaltamento è ipotizzata all'attacco con la restante porzione della facciata (è

probabilmente la sezione più debole).

Il momento ribaltante alla base della sezione di verifica è pari a M = 8.96 kN; essendo il peso

proprio della parte sommitale pari a N = 38 kN, l'eccentricità risulta pari a e = M / N = 0.235 m.

Fig. 11 - Verifica al ribaltamento della parte sommitale.

Essendo il semispessore della muratura di 30 cm la verifica risulta positiva, sebbene il

coefficiente di sicurezza sia solo pari a = 1.27 > 1.00. In questo tipo di verifica si è trascurata da


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un lato la (debole) resistenza a trazione della muratura, come prescritto dalle norme, ma dall'altro

non si è tenuto conto del possibile effetto di amplificazione dinamica dovuto all'altezza del

manufatto rispetto il piano campagna. Sarà pertanto necessario condurre un'analisi maggiormente

dettagliata, con un adeguato modello numerico ad elementi finiti, volto alla verifica precisa del

livello di sicurezza attuale.

Si ritiene in ogni caso indispensabile, vista la destinazione d'uso della struttura e la pericolosità

che un possibile crollo locale potrebbe avere in termini di pubblica incolumità, la realizzazione di un

rinforzo in carpenteria metallica, sul lato nascosto, con fissaggio sulla trave in c.a. già presente,

come indicato nella figura seguente.

Fig. 12 - Ipotesi di rinforzo della parte sommitale facciata ovest.

Oltre al rinforzo con un montante in profilo IPE 120 è necessario mettere in conto l'intervento

sulle guaine di impermeabilizzazione presenti in copertura per il ripristino della tenuta all'acqua ad

intervento eseguito.

Per le merlature sulla sommità del prospetto ovest le verifiche di ribaltamento sono positive con

un sufficiente margine di sicurezza.

La presenza di collegamenti metallici tra i pilastri in c.a. della ristrutturazione 2008 e la facciata

ovest impedisce il ribaltamento globale della facciata stessa; conseguentemente non sono

necessarie altre verifiche di ribaltamento sul lato ovest.


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Fig. 13 - Collegamenti meccanici già presenti sul prospetto ovest.


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Per la facciata sul lato est il problema del ribaltamento non si verifica poiché è di nuova

costruzione ed è ancorata al telaio in c.a. realizzato con la ristrutturazione del 2008.

3.1.2. Le facciate nord e sud

Per quanto riguarda le facciate nord e sud, nel progetto di ristrutturazione del 2008 il collegamento

meccanico tra le facciate ed i setti S1 non era indispensabile e pertanto non è stato previsto; con le

NTC essendo necessarie anche le verifiche sugli elementi non strutturali con spessore maggiore di

10 cm il collegamento diventa indispensabile al fine di scongiurare il possibile ribaltamento globale

della facciata.

Il collegamento può essere realizzato in modo efficace e con poca invasività sulle finiture già

presenti come indicato in seguito.

Fig. 14 - Schema di collegamento facciata nord-setto.

Fig. 15 - Schema di collegamento facciata sud-setto.


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Fig. 16 - Dettaglio tipico collegamento facciata/setto.

Per la facciata sud si rende necessaria anche una verifica al ribaltamento locale del timpano,

dovuta alla presenza di aperture di notevoli dimensioni; attualmente non sono presenti

collegamenti tra il timpano e la copertura in legno, anche a causa delle presenza di una

finestratura di raccordo tra le linee di proiezione della vecchia copertura e di quella realizzata con

la ristrutturazione del 2008.

Di seguito si riporta la verifica a ribaltamento del timpano, assumendo una linea di rottura

compatibile con l'ipotesi di vincolo orizzontale tra la parete perimetrale ed il setto di

controventamento.


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Fig. 17 - Verifica a ribaltamento del timpano sulla facciata sud.

La superficie del timpano interessato alla verifica a ribaltamento fuori dal piano, tratteggiata in

rosso nella figura precedente, è pari a 23.2 mq. Il peso del timpano è pari a N = 167 kN, mentre la


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forza sismica che lo sollecita è pari a Fs = 40.1 kN. Essendo il braccio di leva del baricentro

rispetto la sezione di verifica (testa porta) pari a z = 1.70 m, il momento ribaltante è pari a M = 68

kNm. L'eccentricità del carico orizzontale è pari a e = M / N = 0.40 m, pertanto la verifica non è

soddisfatta. Il coefficiente di sicurezza al ribaltamento è pari a = 0.50. Nella verifica risulta essere

trascurabile il serramento sovrastante, sia per quanto riguarda la massa che la rigidezza e la

capacità di collegamento con la copertura in legno.

Per i timpani della facciata sud, pertanto, si rende necessario un rinforzo strutturale al fine di

evitare il ribaltamento del timpano in caso di azioni sismiche anche perché potrebbe portare a gravi

conseguenze sulla pubblica incolumità.

Fig. 18 - Ipotesi di rinforzo per evitare il ribaltamento del timpano sul lato sud, campata tipo.

Per evitare il ribaltamento è indispensabile un punto di appoggio sul diaframma di copertura in

corrispondenza della sommità del timpano, con un collegamento adeguatamente ancorato.

L'intervento più semplice (ed economico) consiste nell'applicazione di un telaio in carpenteria

metallica, si spessore modesto, all'interno dell'edificio. Le interferenze con le finiture attuali sono


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piuttosto contenute, in ogni caso la soluzione definitiva da realizzare andrà concordata con lo

studio di architettura.

Per quanto riguarda i timpani sul lato nord, pur essendo minore l'indebolimento dovuto alla

presenza delle finestre che hanno dimensioni inferiori, è necessario un intervento analogo.

3.2. VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI SICUREZZA ANTISISMICA DELL'IMMOBILE

Il progetto di ristrutturazione del 2008, sebbene sia stato sviluppato secondo le vecchie norme

tecniche di cui al D.M. '96, prevedeva l'adeguamento sismico con un grado si sismicità S = 6 e,

conseguentemente, una forza sismica pari al 4% delle masse in gioco. Le attuali accelerazioni di

progetto sono circa il doppio e variano dal 9.2% al 10.0% delle masse rispettivamente con classe

d'uso III e IV. Tuttavia, essendo una progettazione agli stati limite e non alle tensioni ammissibili

(come nel caso del progetto di ristrutturazione del 2008), da un punto di vista di resistenza (SLV)

sismica l'immobile attuale non ha problemi di verifica; da un'analisi dinamica modale con spettro di

risposta condotta su un modello semplificato si sono infatti ottenuti dei risultati soddisfacenti in

termini di resistenza.

In termini di deformabilità (SLD) e di operatività (SLO) l'immobile non risulta verificato nel caso

di sisma agente in direzione trasversale; ciò è dovuto al fatto che nell'adeguamento svolto secondo

i dettami del D.M.'96 non erano presenti le richieste di verifica in termini di spostamento. Per

ovviare a questa problematica è necessario un intervento di irrigidimento della struttura che

colleghi le travi di copertura in carpenteria metallica con i setti già realizzati in calcestruzzo armato.

Di seguito si prospetta una sezione schematica dell'intervento da ripetersi per ciascuna delle tre

travi in acciaio presenti in copertura.


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Fig. 19 - Ipotesi di rinforzo strutturale con collegamento tra le travi principali in acciaio ed i setti in c.a.


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4. CONCLUSIONI

L'adeguamento antisismico dell'immobile in oggetto secondo le nuove Norme Tecniche per le

Costruzioni di cui al D.M. 14.01.2008 (NTC'08) è possibile, sia con classe d'uso III che IV;

preliminarmente è richiesto un aggiornamento della vecchia relazione geologica eseguita, con

classificazione del suolo di fondazione, anche al fine di poter verificare le ipotesi qui assunte.

Per quanto riguarda l'attuale livello di conoscenza delle strutture esistenti, ed in particolare di

quelle preesistenti all'intervento di ristrutturazione del 2008, è quantomeno necessaria una

campagna di prove sclerometriche, per una stima della resistenza a compressione del

calcestruzzo. Meglio sarebbe poter eseguire alcune prove meccaniche, anche sulle murature

perimetrali, al fine di poter conseguire un livello di conoscenza più accorato (LC2) e calibrare

meglio l'intervento di adeguamento (le indagini sono un costo ma danno anche un tornaconto in

termini di risparmio economico).

Le principali problematiche che comporta l'adeguamento antisismico alle NTC'08 riguardano i

tamponamenti perimetrali ed in particolare l'eliminazione dei ribaltamento di facciate, o di parti di

esse, al di fuori del loro piano. Si sono prospettate alcune soluzioni tecniche che prevedono

l'utilizzo di elementi in carpenteria metallica atti a trasferire una parte delle azioni sismiche che

investono le murature fuori dal loro piano al diaframma di copertura; quest'ultimo, non essendo

sufficientemente rigido nel proprio piano membranale, richiede l'inserimento di alcuni controventi

(che non erano necessari con le vecchie norme tecniche) in acciaio con profilo in tondo 20

preteso (fig. 9).

Per quanto riguarda gli impianti, le NTC in caso di costruzioni in classe d'uso III e IV richiedono

la verifica dell'operatività degli stessi (SLO) in caso di azioni sismiche. E' pertanto necessaria tale

verifica che riguarda sia aspetti strutturali (fissaggi/staffaggi degli impianti) che impiantistici.

L'immobile attuale soddisfa i requisiti di resistenza sismica (SLV) richiesti dalle NTC fatti salvo

gli accorgimenti sopra riportati; per soddisfare anche i requisiti di deformabilità (SLO e SLD) è

necessario prevedere un rinforzo che irrigidisca la struttura trasversalmente, collegando ciascuna

delle tre travi di copertura in acciaio ai setti di controvento in c.a., come schematicamente illustrato

in figura 19.

La presente relazione tecnica è costituita da n. 33 pagine

Il tecnico incaricato

dott. ing. Francesco BERTONI

dott. ing. francesco bertoni via b. porro, 1 pralboino (bs) · uni en 1194:2000 – “legno...

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