Caratteristiche meccaniche dei materiali ottenute dai progetti originari

Le caratteristiche dei materiali utilizzati sono state ricavate analizzando le norme vigenti all’epoca

della costruzione e il materiale disponibile del progetto originale. I materiali sono risultati essere differenti nelle tre fasi costruttive dell’opera.

In particolare, è emersa una disparità tra le caratteristiche dei materiali riguardanti nucleo originario e primo ampliamento e quelle riguardanti il completamento dell’edificio. Tale fatto è comprensibile, considerando che tra l’inizio dei lavori relativi alla prima fase, nell’Ottobre del 1957 e quelli relativi alla terza e ultima fase, nel Febbraio del 1966, sono intercorsi più di otto anni, in un periodo in cui l’evoluzione tecnica compiva grandi passi.

Materiali del nucleo originario

Per questa parte dell’edificio è stato possibile reperire, come specificato in precedenza, il foglio di calcolo dell’ingegnere Michetti. Da questo documento, è possibile determinare le caratteristiche meccaniche dei materiali impiegati per la realizzazione del nucleo originario.

Per quanto riguarda il calcestruzzo, si nota che la tensione con la quale il progettista verifica i pilastri (calcolati e progettati per resistere solamente a compressione) è inferiore a 35 kg/cm2, assumendo valori pari a 28,2 kg/cm2 e 27,3 kg/cm2, mentre le travi e i solai (calcolati e progettati per resistere solamente a flessione) è inferiore a 40 kg/cm2_{, assumendo valori pari a 34 kg/cm}2 _e 33,5 kg/cm2 per le travi e 39,6 kg/cm2 e 33,2 kg/cm2 per i solai.

La norma vigente all’epoca era il Regio Decreto n°2229 del 16 Novembre 1939, già analizzato in precedenza. All’articolo 18 si legge che la tensione ammissibile, chiamata “carico di sicurezza” del conglomerato, è differente a seconda che si utilizzi “conglomerato di cemento idraulico

normale” oppure “conglomerato di cemento ad alta resistenza ed alluminoso”. Le tensioni con le quali il progettista ha verificato gli elementi resistenti del nucleo originario

mostrano l’utilizzo di conglomerato di cemento idraulico normale, che prevede un carico di sicurezza massimo di 35 kg/cm2 per elementi sottoposti a compressione semplice e 40 kg/cm2 per sollecitazioni di presso-flessione.

All’articolo 16 è indicato che questo calcestruzzo “deve presentare, a 28 giorni di stagionatura, una resistenza cubica a pressione almeno tripla del carico di sicurezza adottato nei calcoli. Tale resistenza non deve però risultare mai inferiore a 120 kg/cm2 _{per conglomerati di cemento}

idraulico normale ed a 160 kg/cm2 _{per conglomerati di cemento ad alta resistenza ed alluminoso”.}

Riguardo all’acciaio, nei calcoli statici il progettista ha verificato gli elementi strutturali con tensioni pari a 1340 kg/cm2, 1195 kg/cm2, 1255 kg/cm2 e 1385 kg/cm2, tenendosi pertanto su valori del carico di sicurezza inferiori a 1400 kg/cm2. All’articolo 19 del Regio Decreto è indicato che “il carico di sicurezza delle armature metalliche sollecitate a trazione non deve superare 1400 kg/cm2 _{per l’acciaio dolce e 2000 kg/cm}2 _per

l’acciaio semiduro e per l’acciaio duro”.

All’articolo 17 sono riassunte le caratteristiche di questo tipo di acciaio, costituito da barre lisce: tensione di rottura compresa tra 42 kg/mm2 e 50 kg/mm2; tensione limite di snervamento non inferiore a 23 kg/mm2; allungamento a rottura non inferiore al 20%.

Si attribuiscono quindi all’acciaio del nucleo originario delle caratteristiche meccaniche intermedie tra i ferri lisci FeB22k e FeB32k, di cui si conoscono le proprietà.

Nella tabella seguente sono quindi riportate le proprietà meccaniche dei materiali del nucleo originario adottate nei calcoli. Nell’analisi di vulnerabilità, ai valori medi ipotizzati verrà applicato un opportuno coefficiente riduttivo, il fattore di confidenza, per tener conto dell’incertezza nell’assegnare ai materiali queste caratteristiche tecniche.

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Calcestruzzo: conglomerato di cemento idraulico normale

Resistenza media a compressione su cubi, Rc 37 N/mm2

Acciaio: Acciaio dolce

Tensione media di snervamento, fy 285 N/mm2

Tensione media di rottura, fu 450 N/mm2

Deformazione ultima media, εu 20 %

Tabella 4 – Caratteristiche meccaniche medie dei materiali del nucleo originario e del primo ampliamento

Materiali del primo ampliamento

Le informazioni relative ai materiali di questa fase costruttiva sono state desunte dall’analisi dei prezzi o dai libretti delle misure. Si parla di conglomerato confezionato con “cemento titolo 500” e, nel caso dell’acciaio, di “ferro tondino profilato”, senza specificare alcuna caratteristica. Il cemento titolo 500 corrisponde al “conglomerato di cemento idraulico normale”, utilizzato per confezionare il calcestruzzo del nucleo iniziale e, supponendo che anche l’acciaio impiegato sia lo stesso, si assegnano ai materiali del primo ampliamento le stesse proprietà meccaniche dei materiali del nucleo originario dell’opera, indicate nella tabella 4 soprastante.

Materiali del secondo ampliamento

Le informazioni riguardanti i materiali usati per il completamento dell’edificio sono state ricavate da più fonti e confrontate tra loro, fino ad arrivare a considerazioni meno incerte rispetto a quelle relative alle prime due fasi costruttive.

Nelle tavole strutturali è indicato l’impiego di “cemento titolo 730”. La normativa vigente all’epoca non contiene alcun riferimento in merito, mentre il “Manuale dell’Ingegnere Civile”,

ovvero il Manuale Cremonese del 1953, ne spiega il significato. Il Regio Decreto del 16 Novembre 1939, in vigore durante il completamento della struttura,

distingue, a seconda della loro costituzione, diversi tipi di “conglomerato di cemento idraulico normale” (Portland) che, come appena visto, è stato utilizzato nelle fasi costruttive precedenti: il conglomerato può essere di cemento pozzolanico, di cemento d’altoforno o di cemento alluminoso. Il Manuale chiarisce che “le prime tre specie di cemento sono usualmente contraddistinte, con le indicazioni tipo 500 o normale e tipo 680 o ad alta resistenza, a seconda che le malte normali battute preparate con esse e con la sabbia normale di Torre del Lago, dopo 28 giorni di maturazione in acqua a 15-20 °C, presentano una resistenza a compressione pari a 500 kg/cm2 _o,

rispettivamente, pari a 680 kg/cm2_”.

Il numero è dunque riferito alla resistenza a compressione della malta e varia non solo in funzione del tipo di cemento, ma anche del tipo di sabbia utilizzata nell’impasto e del modo di preparazione della malta.

Questo ha comportato che tali resistenze minime variassero fortemente nei vari Paesi e, restando in Italia, nei diversi periodi. Il Manuale Cremonese spiega come “la precedente legislazione italiana - riferendosi a quella antecedente il Regio Decreto del 1939 – contemplava i tipi 450 e 600 e la variazione non è dovuta ad un miglioramento delle qualità dei cementi, ma alla sostituzione della sabbia normale del Po con quella di Torre del Lago”.

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Il Manuale si riferisce innanzitutto ai dati relativi alla metà degli anni ’50 e validi pertanto per le prime due fasi costruttive dell’edificio, nelle quali è stato usato un “cemento titolo 500”, mentre i lavori per il completamento iniziarono nel Febbraio del 1966. Inoltre, la sabbia con la quale fu preparata la malta risulta essere rena d’Arno, non sabbia di Torre del Lago.

Ulteriori informazioni si ottengono dal foglio di calcolo dei solai del secondo ampliamento, eseguito dalla “Serredi laterizi” e riportato in precedenza: si legge che “qualora le sollecitazioni a compressione superino i 50 kg/cm2_{, oppure quando si faccia uso di acciai ad alta resistenza, è}

d’obbligo l’uso di calcestruzzi di cemento a titolo 730”.

Questi elementi portano a definire il cemento utilizzato come “cemento titolo 730”, classificato dalla norma come cemento ad alta resistenza.

I dati fino ad ora ottenuti non permettono ancora di definire quale fosse la resistenza a compressione del calcestruzzo. Questa dipendeva da quanti quintali di quel determinato tipo di cemento venivano impiegati per metro cubo di impasto. Potevano essere usati 2, 2,5 o 3 quintali a metro cubo e i calcestruzzi realizzati con essi, se ben mescolati, davano valori di resistenza a compressione dell’ordine rispettivamente di 250 kg/cm2_{, 300-325 kg/cm}2 _{e 400 kg/cm}2_.

Nel preventivo di spesa vengono infatti indicati i quintali di cemento utilizzati per metro cubo e differiscono a seconda che si tratti del getto di fondazione o delle strutture in elevazione. Di seguito è riportata, come esemplificazione, una parte del preventivo di spesa, in cui si nota l’utilizzo di un diverso numero di quintali di cemento per elementi strutturali differenti.

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In definitiva, essendo stato usato per gli elementi resistenti un “cemento titolo 730”, dosato a quintali tre per metro cubo d’impasto, ci si aspetta per esso una resistenza cubica a compressione variabile da 350 kg/cm2 e 400 kg/cm2.

Questi valori sono stati verificati confrontando i dati relativi ottenuti da:

- prove a compressione su cubi, eseguite nel laboratorio dell’Università di Pisa nel settembre del 1967, riportate di seguito;

- prove sclerometriche, eseguite in occasione del collaudo statico dell’opera, eseguito nel Maggio del 1968;

- prove sclerometriche, eseguite durante il sopralluogo nel Luglio del 2005.

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Nel certificato rilasciato dal laboratorio dell’Università di Pisa, riportato sopra, la media della resistenza a compressione su quattro provini risultò essere intorno a 380 kg/cm2. Le prove sclerometriche eseguite durante il collaudo diedero valori in complesso superiori: su una

trave si ottenne una resistenza di 370 kg/cm2 e su un pilastro di 405 kg/cm2. Le prove sclerometriche effettuate in occasione del sopralluogo del Luglio del 2005, riportate nel

precedente paragrafo, fornirono un valore medio di circa 280 kg/cm2_{, minore rispetto ai valori} rilevati all’epoca della costruzione.

Valutati i dati disponibili, è stata assunta nei calcoli una resistenza a compressione su cubi del calcestruzzo pari a 37 N/mm2, valore identico a quello adottato per il calcestruzzo del nucleo originario e del primo ampliamento.

Per quanto concerne le caratteristiche dell’acciaio, nelle tavole strutturali si fa riferimento ai tipi di acciaio Aq50 e Aq60.

Questi appaiono per la prima volta nella Circolare n°1472 del 23 Maggio 1957, relativa alle “Armature delle strutture in cemento armato”.

Si tratta sempre di barre lisce, chiamate “acciai in tondo”, che devono essere sottoposti ad una tensione massima di 1600 kg/cm2 per l’acciaio Aq50 e 1800 kg/cm2 per l’acciaio Aq60.

L’acciaio utilizzato per il completamento dell’edificio ha quindi caratteristiche meccaniche migliori di quello utilizzato per la costruzione del nucleo originario e del primo ampliamento. Nella tabella seguente sono quindi riportate le proprietà meccaniche dei materiali del secondo ampliamento adottate nei calcoli.

Nell’analisi di vulnerabilità, ai valori medi ipotizzati verrà applicato un opportuno coefficiente riduttivo, il fattore di confidenza, per tener conto dell’incertezza nell’assegnare ai materiali queste caratteristiche tecniche.

Calcestruzzo: cemento titolo 730

Resistenza media cubica a compressione, Rc 37 N/ mm2

Acciaio: Aq50 e/o Aq60

Tensione media di snervamento, fy 365 N/ mm2

Tensione media di rottura, fu 650 N/ mm2

Deformazione ultima media, εu 20 %

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