Con questo lavoro ci siamo posti l’obiettivo di valutare la sicurezza statica e sismica della tribuna EST in cemento armato del Nelson Mandela Forum e delle travature reticolari di copertura n° 4, 3, 2 ed 1.
Di seguito vengono riassunti i risultati ottenuti per ciascun componente strutturale.
6.1 Conclusioni relative alle Lame in cemento armato
L'Analisi e le verifiche condotte non hanno evidenziato problemi per la struttura a pressoflessione. Le verifiche a Pressoflessione risultano ampiamente verificate, nonostante siano stati utilizzati i minimi di armatura secondo la normativa del 1939 ed il fattore di confidenza LC1.
Le verifiche a taglio, invece, hanno evidenziato una criticità. La distanza tra Sforzo sollecitante e sforzo Resistente non garantisce la verifica in ogni sezione. In particolare ciò è dovuto al fatto che la resistenza dell'acciaio per la verifica fragile è stato ridotta , in accordo con la normativa, oltre che dal γ anche per il fattore di confidenza FC; in questo caso FC pari a 1,35 a causa di uno scarso livello di conoscenza delle armature. Inoltre questo è conseguenza delle approssimazione fatte per le staffe ed il numero di braccia.
Soltanto la conoscenza più approfondita del tipo di acciaio e della disposizione delle staffe, potrebbe, se confermata, rendere le verifiche tutte soddisfatte, in quanto la resistenza caratteristica non verrebbe più abbattuta con il Fattore di Confidenza FC = 1.35 che, in quel caso sarebbe assunto pari ad 1.
C’è da dire, fatto questo non trascurabile, che la struttura ad un esame visivo, si presenta in perfette condizioni, non mostrando segni di sofferenza in nessun punto, nonostante gli anni ed un utilizzo intensivo che ne viene fatto ormai da molto tempo, per cui è ragionevole pensare che siano stati usati materiali di qualità e sia stata prestata attenzione ai dettagli costruttivi.
Per questo motivo si ritiene la struttura adeguata a sopportare i carichi presenti all'interno e il proprio peso proprio, oltre alle azioni sismiche.
Si ritiene che le verifiche a taglio vicine alla crisi siano causate dallo scarso Livello di conoscenza delle armature, per cui si rimanda alla committenza la possibilità di eseguire delle verifiche invasive sulla armature. In questo modo oltre ad avere sicuramente sezioni reali riusciremo a cambiare il FC con cui eseguire le prove. E sufficiente, infatti, cambiare il livello di confidenza perché le verifiche risultino ampiamente soddisfatte.
C'è da sottolineare come quello in esame sia un caso emblematico per dimostrare come un approfondimento accurato delle indagini conoscitive, a discapito di un costo maggiore, porti un vantaggio immediato alla verifica della struttura analizzata.
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6.2 Conclusioni relative alle travi reticolari di copertura
L'analisi delle travi di copertura reticolari porta alla conclusione che esse non siano verificate per i carichi di normativa. In particolare, il carico che disturba maggiormente la struttura è il carico neve.
Questo risultato era in larga parte preventivabile. Già nel collaudo statico del 2007, infatti, si era resa necessaria la prescrizione di valori massimi di neve sopportabili in copertura, non verificando la normativa vigente all'epoca.
Per questo motivo si è condotta una ricerca puntigliosa dei carichi presenti, valutando sul campo ogni singolo elemento presente in copertura, per avere meno approssimazione sui carichi applicati. Nonostante ciò, le verifiche non risultano soddisfatte ugualmente.
La normativa al Cap. 8.3 ci dice che: "La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente.
Le Verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC).
Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorra anche una delle seguenti situazioni:
- riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e
decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni), situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione;
- provati gravi errori di progetto o di costruzione;
- cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d’uso della costruzione;
- interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza.
Qualora le circostanze di cui ai punti precedenti riguardino porzioni limitate della costruzione, la valutazione della sicurezza potrà essere limitata agli elementi interessati e a quelli con essi interagenti, tenendo presente la loro funzione nel complesso strutturale."
Rispettando queste indicazioni sono state svolte le verifiche sulle travi reticolari di copertura. Inoltre, sempre al Cap. 8.3 la Normativa indica come:
"La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se: - l’uso della costruzione possa continuare senza interventi;
- l’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso);
- sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante.
La valutazione della sicurezza dovrà effettuarsi ogni qual volta si eseguano gli interventi strutturali di cui al punto 8.4, e dovrà determinare il livello di sicurezza prima e dopo l’intervento.
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l’intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da imporre nell’uso della costruzione."
Le travi di copertura non risultano verificate con le azioni di normativa. Per cui, come indicato dalla norma, si è dovuto valutare se l'uso della costruzione possa continuare senza interventi o se la destinazione d'uso debba essere modificata.
Si è deciso di procedere con un declassamento della struttura e la prescrizione di limitazioni e cautele d'uso. Nello specifico si applicano delle limitazioni alla quantità di carichi che è possibile appendere alla struttura ed anche alla presenza di neve in copertura.
Si ricorda che la SLU 1 rappresenta la combinazione con il carino neve dominante in assenza di carichi Qk appesi. La SLU2 in assenza di carico neve permette di poter appendere ad ogni nodo inferiore 10 KN, soddisfacendo le verifiche.
In particolare, non è possibile la presenza contemporanea della neve in copertura durante un evento o durante l'utilizzo della struttura stessa. Si prescrive, dunque, che l'utilizzo della struttura sia subordinato alla eliminazione della neve in copertura.
Il carico neve massimo sopportabile da ciascuna travatura affinché le verifiche risultino soddisfatte, è riportato nella Tabella 6.2, dove è riportato anche il coefficiente ξV, pari al rapporto tra il massimo valore del carico neve sopportabile dalla struttura ed il carico neve che si utilizzerebbe nel caso di nuova costruzione.
Per quello che riguarda la sola presenza dei carichi nodali appesi ai nodi inferiori da 10 kN/nodo, è possibile vedere dai § precedenti che le verifiche risultano tutte ampiamente soddisfatte per la combinazione SLU2, per cui si può incrementare tale il carico appeso fino ai valori riportati nella stessa Tabella 6.2.
TRAVATURA
SLU 1: NEVE SLU 2: CARICHI APPESI
Massimo carico
NEVE ξv Carico massimo appeso ai nodi inferiori
kg/m2 KN/nodo
TRAVATURA 4 69.39 0.8673 24 TRAVATURA 3 65.31 0.8163 21 TRAVATURA 2 75.92 0.949 23 TRAVATURA 1 67.76 0.8469 19
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7 BIBLIOGRAFIA
[1] Circolare 2 febbraio 2009, n°617 – Istruzioni per l’applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni – di cui al DM 14/01/2008.
[2] DM 14/01/2008 – “Nuove norme tecniche per le costruzioni”. [3] Regio Decreto n°2229 del 16/11/1939.
[4] E. Schmidt – "Versuche mit dem neuen Beton-Prüfhammer zur Qualitätsbestimmung des Betons", Schweiz. Arch. angew. Wiss. Tech. Vol. 17, nr. 5, 1951.
[5] BECONCINI M.L., FORMICHI P., 2003: "Resistenza del calcestruzzo, misure sclerometriche e di velocità di propagazione degli ultrasuoni in strutture esistenti: risultati di una campagna di indagini", 10° Congr. Naz. AIPnD, Ravenna.
[6] NBN B15 – 229/1976 – "Essais des bétons: essais non-destructifs: mesure de la vitesse du son", Norme Belge.
[7] F. Cianfrone, I. Facaoaru: "Studio per l'introduzione in Italia del metodo non distruttivo combinato: ultrasuoni + indice di rimbalzo di uno sclerometro Schmidt, per la determinazione in loco della resistenza del calcestruzzo", Rivista LIPE, 6/7, 1979.
[8] UNI EN 12390-3:2003: “Prova sul calcestruzzo indurito - Resistenza alla compressione dei provini”.
[9] CNR UNI 10011 – 1988 – Costruzioni in acciaio “ Istruzioni per il calcolo, l’esecuzione, il collaudo e la manutenzione”.