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INDICE

1. Premessa 3 2. Descrizione degli interventi di consolidamento 4 3. Modello di calcolo ed analisi strutturale 6 4. Risultati delle verifiche allo stato attuale 7 5. Risultati delle verifiche allo stato di progetto 13 6. Normativa 19

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1. PREMESSA

Il plesso scolastico Di Donato è sito in Via Bixio ai civici 83-85 , esso è costituto da vari corpi di fabbrica realizzati in epoche e con tecnologie e materiali differenti. Il presente progetto riguarda il solo corpo di fabbrica principale ove sono ubicate le aule e gli uffici. Il fabbricato ha forma planimetrica a C , la dimensione principale parallela a Via Bixio si estende per 104 metri, le ali hanno una lunghezza di 45 metri. Lo sviluppo verticale per l’intera estensione dell’edificio è costituito da un piano seminterrato e tre piani fuori terra , e per porzioni dell’edificio, perfettamente simmetriche , è presente anche un quarto piano. Gli orizzontamenti sono costituiti da solai di tipologia diversificata :

- il solaio di copertura del piano interrato è fatto con volte generalmente a botte, salvo due riquadri le cui volte sono a vela;

- i solai di copertura degli ulteriori tre piani fuori terra sono di tipo piano in latero-ferro; - i solai di copertura del quarto piano sono a tetto a falde inclinate di tipo ligneo con capriate in

calcestruzzo armato. Le fondazioni sono in muratura a sacco generalmente di tipo continuo ,a luoghi con pozzi ed archi di scarico , sormontate da un cordolo continuo in calcestruzzo armato (100*30) posto alla base dello spiccato della muratura in elevazione; l’altezza delle fondazioni è stata indagata fino alla profondità di m 2.00 dal calpestio del piano interrato. Nella costruzione, le cui strutture portanti verticali sono in muratura ordinaria, si rinvengono elementi in calcestruzzo armato come nel caso dei cordoli di fondazione , dei cordoli in calcestruzzo armato a coronamento dei muri del 1° e 2° piano in corrispondenza dei solai, delle colonne interne alla sala teatro. L’Amministrazione Comunale ha esperito, nell’anno 2019, le indagini conoscitive sul fabbricato ai sensi del Capitolo 8 delle NTC 17/01/2018 , con l’affidamento dell’incarico al Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Sapienza – Università di Roma. L’indagine conoscitiva si è orientata per la definizione di un livello di conoscenza LC3 e quindi sono state eseguite le seguenti attività :

- Rilievo dell’organismo strutturale con riguardo sia all’impianto murario che agli orizzontamenti; - Indagini esaustive con riguardo a tutti i dettagli costruttivi ; - Prove esaustive con caratterizzazione dei materiali mediante prove in situ non distruttive.

La indagini hanno evidenziato i seguenti risultati : - il tessuto murario è generalmente costituito da pietrame di tufo legato con malta M2.5 con la presenza

di ricorsi di mattoni pieni ad interasse regolare, la sola parte centrale interrata del fabbricato e per una lunghezza di m 23,60 relativa ai soli muri longitudinali porta solaio, ha un tessuto murario differente costituito da mattoni pieni legati con malta M2.5;

- la muratura fatta con pietrame di tufo è risultata , con le indagini endoscopiche, piena di vuoti ; - i muri ortogonali, ai martelli ed alle angolate, sono risultati privi di ammorsature.

Per quanto riguarda il terreno di sedime ,sono state fatte la prospezione geofisica e l’analisi di risposta sismica locale da cui è risultato che il terreno è di categoria B ( Vs,eq = 390 m/sec ) che determina un incremento stratifico pari a 1.20. Inoltre è stata eseguita l’analisi strutturale , per la valutazione del grado di vulnerabilità sismica, ed e’ risultato che il grado di rischio sismico ζe < 0.6 . Dall’esame dei risultati dell’analisi modale si evince che il primo modo è di tipo accoppiato , esso manifesta masse partecipanti in entrambe le direzioni. Questo comportamento dipende dalla geometria dell’impianto murario , quindi viene consigliato di dividere l’edificio in tre corpi di fabbrica , di forme geometriche più semplici assimilabili a rettangoli.

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2. DESRIZIONE DEGLLI INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO Il progetto ha l’obiettivo di raggiungere il miglioramento sismico dell’edificio scolastico. Trattandosi di un edificio esistente si è fatto riferimento ai capitoli 8 delle NTC 17/01/08 e della Circolare n. 7 del 21/01/2019. Al § 8.4.2 delle NTC ‘Intervento di miglioramento’ è specificato che : per la combinazione sismica delle azioni il valore di ζe per le costruzioni di classe III ad uso scolastico a seguito degli interventi di miglioramento deve essere non minore di 0,6. Sulla base di quanto a disposizione , eseguito nella fase preliminare dal Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Sapienza – Università di Roma e cioè :

- analisi storico critica; - rilievo dell’organismo resistente; - indagini esaustive; - prove esaustive .

si è raggiunto un livello di conoscenza LC3 a cui è correlato il fattore di confidenza FC=1.0. Con la verifica della vulnerabilità sismica è stato accertato che il valore di ζe è risultato essere inferiore al limite richiesto dalla normativa ed inoltre la geometria dell’impianto murario mediante l’analisi modale è risultata non consona ai requisiti richiesti ad una costruzione antisismica. Ciò ha indotto l’estensore della relazione tecnica ‘Prof. Vincenzo Gattulli’ a suggerire la divisione dell’edificio con forma a C in tre edifici con forme geometriche più regolari assimilabili a rettangoli. Sulla base di quanto suggerito il progetto di miglioramento sismico ha comportato i seguenti interventi.

A. Impianto geometrico : A1 - divisione dell’edificio scolastico in tre corpi di fabbrica a geometria regolare assimilabili a rettangoli, con l’inserimento di due giunti tecnici (vedi figura sottostante)

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B. Strutture orizzontali :

B1 – Trasformazione dei solai del 2° , 3° e 4° solaio da latero-ferro in acciaio calcestruzzo con l’uso di :

1. connettori in acciaio per il trasferimento degli sforzi di taglio ; 2. soletta di calcestruzzo alleggerito (leca 1400) classe di resistenza LC 25-28 dello spessore

di cm 6.50 ; 3. stesa di maglia metallica su tutta la superficie e connessione continua del solaio sui muri

portanti mediante spinotti realizzati con barre di armatura innestate nella muratura e legate alla rete annegata nella soletta;

4. Svuotamento di tutto il materiale di riempimento presente fra i profili di acciaio. Inserimento di due rompitratta in acciaio ad interasse regolare per le campate con luci ≥ m 6.00;

con questa operazione sono stati raggiunti due risultati : diaframma infinitamente rigido quindi comportamento scatolare della struttura; riduzione del peso proprio del solaio e quindi riduzione della massa .

B2 - Inserimento di tiranti a tutti livelli in ragione dell’analisi cinematica. In corrispondenza dei solai in latero-ferro i tiranti sono stati realizzati usando i profili del solaio che vengono bloccati su entrambi i muri portanti. B3 – travi di accoppiamento o strisce : consolidamento della muratura con le iniezioni di miscele a base calcica o rafforzamento con la tecnologia cam.

C. Strutture verticali (muratura) :

C1 – Predisposizione delle ammorsature ai martelli ed alle angolature dei muri ortogonali , esse vengono realizzate con la tecnica dello scuci-cuci e l’uso di mattoni pieni e malta fibrorinforzata a base calcica; C2 – Consolidamento dei setti in muratura fatti con pietrame di tufo mediante la tecnica delle iniezioni con malta a base calcica combinata ove necessario con diatoni artificiali realizzati con iniettori e connettori in tessuto di acciaio attraversanti trasversalmente lo spessore della muratura o con tecnologia cam e finitura esterna con intonaco fatto con malta fibrorinforzata a base di calce.

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3. MODELLO DI CALCOLO ED ANALISI STRUTTURALE Con l’inserimento dei giunti tecnici sono stati creati tre corpi di fabbrica di cui due perfettamente uguali , di forma geometrica semplice assimilabili a rettangoli. Per la conoscenza della resistenza e capacità dei nuovi organismi resistenti sono stati creati due modelli di calcolo spaziali, ciascuno riferito ai nuovi corpi di fabbrica, per ognuno di essi sono state eseguite le seguenti analisi strutturali:

- analisi modale; - analisi statica lineare non sismica; - analisi statica sismica non lineare; - analisi dinamica lineare; - analisi cinematica.

Sulla base delle sollecitazioni ottenute sono state eseguite le verifiche di :

- modi di vibrare e massa partecipante (analisi modale) ; - pressoflessione e taglio nel piano (analisi statica non sismica ed analisi statica sismica non lineare ); - capacità di spostamento (analisi statica sismica non lineare); - pressoflessione ortogonale al piano e verifiche geotecniche ( analisi dinamica modale) ; - ribaltamento e tiranti (analisi cinematica).

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4. RISULTATI DELLE VERIFICHE ALLO STATO ATTUALE 4.1 Corpo centrale Modello spaziale

4.1.1 analisi modale :

4.1.1.1 modi di vibrare perfettamente disaccoppiati ( primo risultato di miglioramento del comportamento sismico dell’organismo resistente)

4.1.2 analisi statica lineare non sismica (verifiche)

4.1.2.1 pressoflessione nel piano : non verificata → Cs = 0.0 4.1.2.2 taglio per scorrimento nel piano : non verificato → Cs = 0.0 4.1.2.3 taglio per fessurazione diagonale nel piano : non verificato →Cs = 0.033 4.1.2.4 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs = 0.0

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4.1.3 analisi statica sismica non lineare (verifiche) 4.1.3.1 capacità di spostamento ζe =< 0.6 [come è possibile verificare dalla tabella sottostante].

(tabella degli indicatori di rischio)

4.1.4 analisi dinamica lineare 4.1.4.1 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs = 0.0 4.1.4.2 verifica geotecnica : verificata → Cs >1

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4.1.5 analisi cinematica: sono stati esaminati otto cinematismi di essi cinque risultano non verificati e tre risultano verificati.

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4.2 Corpo laterale Modello spaziale 4.2.1 analisi modale :

4.2.1.2 modi di vibrare perfettamente disaccoppiati ( primo risultato di miglioramento del comportamento sismico dell’organismo resistente)

4.2.2 analisi statica lineare non sismica (verifiche)

4.2.2.1 pressoflessione nel piano : non verificata → Cs = 0.0 4.2.2.2 taglio per scorrimento nel piano : non verificato → Cs = 0.0 4.2.2.3 taglio per fessurazione diagonale nel piano : non verificato →Cs = 0.105 4.1.3.4 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs = 0.0

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4.2.3 analisi statica sismica non lineare (verifiche) 4.2.3.1 capacità di spostamento ζe <0.60 [come è possibile verificare dalla sottostante]

(tabella degli indicatori di rischio)

4.2.4 analisi dinamica lineare 4.2.4.1 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs = 0.0 4.2.4.2 verifica geotecnica : verificata → Cs >1

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4.2.5 analisi cinematica : sono stati esaminati dodici cinematismi risultano tutti non verificati

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5. RISULTATI DELLE VERIFICHE ALLO STATO DI PROGETTO 5.1 corpo centrale 5.1.1 analisi modale :

- modi perfettamente disaccoppiati ( impianto strutturale con comportamento antisismico); - 1° modo di vibrare massa partecipante 70,2% in direzione X ( asse longitudinale); - 3° modo di vibrare massa partecipante 65.2% in direzione Y (asse trasversale).

5.1.2 analisi statica lineare non sismica (verifiche ) :

5.1.2.1 pressoflessione nel piano : verificata → Cs >1 5.1.2.2 taglio per scorrimento nel piano : verificato → Cs >1 5.1.2.3 taglio per fessurazione diagonale nel piano : verificato →Cs >1 5.1.2.4 pressoflessione fuori piano : verificata → Cs >1

5.1.3 analisi statica sismica non lineare (verifiche) 5.1.3.1 capacità di spostamento ζe >0.60 [ come è possibile verificare dal diagramma sottostante]

(tabella degli indicatori di rischio)

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5.1.4 analisi dinamica lineare 5.1.4.1 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs >1 4.1.4.2 verifica geotecnica : non verificata → Cs >1

5.1.5 analisi cinematica : con l’inserimento dei tiranti i cinematismi considerati risultano tutti verificati

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5.2 Corpo laterale 5.2.1 analisi modale :

- modi perfettamente disaccoppiati ( impianto strutturale con comportamento antisismico); - 1° modo di vibrare massa partecipante 75,6% in direzione Y ( asse trasversale); - 3° modo di vibrare massa partecipante 76,6% in direzione X (asse longitudinale).

5.2.2 analisi statica lineare non sismica (verifiche ) :

5.2.2.1 pressoflessione nel piano : verificata → Cs >1 5.2.2.2 taglio per scorrimento nel piano : verificato → Cs >1 5.2.2.3 taglio per fessurazione diagonale nel piano : verificato →Cs >1 5.2.2.4 pressoflessione fuori piano : verificata → Cs >1

5.2.3 analisi statica sismica non lineare (verifiche)

5.2.3.1capacità di spostamento ζe >0.60 [ come è possibile verificare dal diagramma sottostante]

(tabella degli indicatori di rischio)

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5.1.4 analisi dinamica lineare 5.1.4.1 pressoflessione fuori piano : non verificata → Cs >1 4.1.4.2 verifica geotecnica : non verificata → Cs >1

5.2.5 analisi cinematica : con l’inserimento dei tiranti i cinematismi considerati risultano tutti verificati

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6. NORMATIVA Il progetto prende corpo dal confronto dello stato di consistenza e della capacità di resistenza del fabbricato con le prescrizioni del capitolo 8 delle NTC17/01/2018 che tratta delle costruzioni esistenti :

- art. 8.3 ‘Valutazione della sicurezza’ Con l’analisi strutturale dello stato attuale si sono ottenuti dati significativi sulla sicurezza statica del fabbricato. Essi hanno permesso di stabilire quali interventi si rendono necessari per conferire all’organismo strutturale capacità resistenti sia in campo statico sia nel caso di sisma e capacità deformative in caso di sisma . La progettazione degli interventi è stata eseguita con riferimento agli SLU. L’edificio non manifesta segni di dissesti attribuibili a cedimenti delle fondazioni attuali o remoti; non si paventano possibili fenomeni di ribaltamento o scorrimento della costruzione in quanto non sono state apportate modifiche al terreno di nessun tipo, ed è stata eseguita la verifica dello scorrimento per effetto dell’azione sismica, inoltre considerata la natura del terreno si escludono fenomeni di liquefazione in caso di sisma.

- Art.8.4 Classificazione degli interventi : tra le categorie previste dall’articolo si è optato per un intervento di miglioramento sismico con riferimento al paragrafo 8.4.2: § 8.4.2 . In conformità alle indicazioni del paragrafo la valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi è stato esteso alla struttura nel suo insieme. Come prescritto nel paragrafo trattandosi di edificio scolastico è sato preso in considerazione il raggiungimento del coefficiente di sicurezza ζe ≥0.6.

- Art. 8.5 Definizione del modello di riferimento Nella formulazione del modello per la valutazione della sicurezza sono state osservate pedissequamente le prescrizioni di cui ai paragrafi seguenti : §8.5.1 analisi storico critica: Il fabbricato è stato edificato nel decennio 1920-1930. Esso ha strutture portanti verticali in muratura ordinaria , gli orizzontamenti sono di varie tipologie, e come raccomandato dalle istruzioni vigenti all’epoca della costruzione , il solaio del piano seminterrato è con volte a botte anche per contrastare la spinta del terrapieno sul muro di perimetro, i solai del 2°,3° e 4° piano sono di tipo piano in latero-ferro , il solaio di copertura del quinto piano è a tetto a falde inclinate di tipo ligneo con capriate in calcestruzzo armato. Le fondazioni sono di tipo diretto generalmente continue in muratura a sacco , in alcuni punti sono costituite da pozzi ed archi di scarico, esse sono coronate da un cordolo in calcestruzzo armato su cui spiccano i muri in elevazione. L’edificio, nel tempo, non ha subito modifiche strutturali salvo qualche intervento di consolidamento che ha interessato :

o una porzione di solaio al 1° piano la cui stabilità è risultata compromessa dalle alte temperature generate da un incendio,

o il consolidamento di due vani scala con interventi sui muri d’ambito e sulle rampe. §8.5.2 rilievo : Il rilievo eseguito ha interessato tutti gli elementi strutturali del fabbricato sia verticali che orizzontali. Sono stati individuati tutti i maschi murari con le loro ampiezze ed i loro spessori a tutti i livelli, quindi le strisce o travi di accoppiamento. Sono stati rilevati tutti gli orizzontamenti e la loro tipologia.

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§8.5.3 caratterizzazione meccanica dei materiali : Per conoscere i particolari costruttivi è stata fatta una campagna di indagini esaustive tramite le quali sono state conseguite le seguenti conoscenze :

♦ il tessuto murario di tutti gli elementi portanti verticali (muri in pietrame di tufo+malta bastarda + ricorsi di mattoni peni ad interasse regolare , muri in mattoni pieni+malta bastarda );

♦ i particolari costruttivi (la rimozione dell’intonaco in corrispondenza dei martelli e delle angolature fra muri ortogonali ha permesso di accertare l’assenza di ammorsature);

♦ La natura dei solai ed il loro appoggio sulla muratura; ♦ Tipologia e profondità delle fondazioni.

Per la caratterizzazione dei materiali sono state eseguite prove con il martinetto piatto singolo e doppio sulla muratura, prove penetrometriche sulle malte, prove endoscopiche per verificare la compattezza del tessuto murario con l’accertamento della presenza di molti vuoti. §8.5.4 livelli di conoscenza Avendo eseguito tutto quanto previsto nei precedenti paragrafi è stato raggiunto il livello di conoscenza LC3 quindi il fattore di confidenza FC=1. §8.5.5 azioni Nei calcoli sono state considerate le azioni in conformità a quanto prescritto nel capitolo 3 delle NTC 17/01/2018. Art. 8.6 materiali I materiali usati per gli interventi di consolidamento delle strutture sono conformi alle prescrizioni del capitolo 11 delle NTC 17/01/2018. Art. 8.7 progettazione degli interventi in presenza di azioni sismiche La progettazione degli interventi è stata fatta tenendo conto della duttilità dei materiali infatti la verifica della capacità di spostamento è stata eseguita con l’analisi statica sismica non lineare. §8.7.1 costruzioni in muratura L’analisi strutturale del fabbricato , premesso il buon indice della qualità muraria , è stata eseguita considerando un modello scatolare in quanto gli interventi di progetto hanno permesso di modellare i solai infinitamente rigidi nel loro piano. Sono stati eseguiti tutti i tipi di analisi strutturale ed anche l’analisi cinematica. E’ stato possibile eseguire l’analisi statica sismica non lineare ai sensi del §7.8.5.1.4 , perché l’inserimento del giunto tecnico, ha permesso di ottenere il valore della massa partecipante, con il modo fondamentale di vibrare nella direzione considerata, compreso fra il 75% ed il 60%. Sono state eseguite tutte le verifiche di resistenza nel piano e fuori piano e valutare la capacità di spostamento.

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§8.7.4 Criteri di intervento Trattandosi di miglioramento sismico , gli interventi di consolidamento riguardano l’organismo strutturale nella sua globalità , essi sono stati concepiti in ragione delle conoscenze acquisite in base ai risultati dell’analisi storico-critica , del rilievo , delle indagini e delle prove. In particolare sono state rispettate le seguenti indicazioni :

♦ Risarcitura delle lesioni sui muri ove presenti; ♦ Miglioramento della capacità deformativa dei maschi murari; ♦ Riduzione delle masse a quota solai ; ♦ Riduzione della eccessiva deformabilità degli orizzontamenti; ♦ Incremento della resistenza degli elementi verticali resistenti; ♦ Miglioramento dei collegamenti tra orizzontamenti e pareti , tra pareti confluenti in

martelli murari o angolate; ♦ Riduzione delle spinte non contrastate delle volte. ♦ Eliminazione dei cinematismi generati dai meccanismi locali con l’inserimento dei tiranti.