Verifica a ribaltamento fuori piano dei pannelli prefabbricati

Nel seguente paragrafo è riportata la verifica a ribaltamento fuori piano eseguita sui pannelli prefabbricati in calcestruzzo che costituiscono i tamponamenti esterni della palestra.

Figura 111 – Pannelli prefabbricati di tamponamento della palestra

Al paragrafo 7.2.3 delle NTC 2018 è infatti riportato che: “Per elementi costruttivi non strutturali s’intendono quelli con rigidezza, resistenza e massa tali da influenzare in maniera significativa la risposta strutturale e quelli che, pur non influenzando la risposta strutturale, sono ugualmente significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone”.

Allo stesso paragrafo, le norme prescrivono che la domanda sismica sugli elementi non strutturali può essere determinata applicando loro una forza pari a:

a a a a S W F q  =

dove Fa è la forza sismica orizzontale agente nel centro di massa dell’elemento non strutturale, risultante delle forze distribuite proporzionali alla massa, Wa è il peso dell’elemento, qa è il fattore di comportamento dell’elemento e Sa è l’accelerazione massima allo SLV, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento non strutturale subisce durante il sisma.

Il valore del fattore di comportamento qa, pari a 2, è ottenuto dalla Tabella 7.2.I delle NTC 2008.

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Il valore di Sa è stato determinato mediante la formula presente al paragrafo 7.2.3 delle NTC 2008:

2 1 3 (1 / ) 0,5 1 (1 / ) a a Z H S S S T T    +   =  _ − _  + −  

in cui α è il rapporto tra l’accelerazione massima del terreno (ag) su sottosuolo tipo A allo SLV e l’accelerazione di gravità g (pari a 0,144 g), S è il coefficiente di amplificazione che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche (pari a 1,488), Ta è il periodo di vibrazione dell’elemento non strutturale, T1 è il periodo di vibrazione della costruzione, Z è la quota del baricentro dell’elemento misurata a partire dal piano di fondazione (pari a 3,75 metri) e H è l’altezza dell’edificio misurata a partire dal piano di fondazione (pari a 6 metri).

Cautelativamente e in assenza di documentazione a riguardo, è stata verificata solamente la metà superiore di ciascun elemento non strutturale in quanto, come visibile dalla Figura 111, ciascun tamponamento è suddiviso in due pannelli, uno superiore e uno inferiore.

Inoltre, sempre a favore di sicurezza, è stato assunto un valore di Ta coincidente con T1. Con queste precisazioni, è stato ottenuto un valore di Sa pari a 0,94.

Il peso del pannello in calcestruzzo (Wa), avente lunghezza di 4 metri, altezza di 2,5 metri e spessore 20 centimetri, risulta essere pari a 50 kN.

Il valore della forza orizzontale da applicare al pannello (Fa) risulta quindi pari a 23,4 kN.

Ipotizzando che il pannello considerato sia completamente scollegato sia dai pilastri laterali che dal pannello sottostante, ipotesi cautelativa, ma accettabile in assenza di documentazione a riguardo, il meccanismo di collasso più probabile consiste nel suo ribaltamento fuori dal piano. Pertanto, la verifica consiste nel controllare che il momento stabilizzante (MS), dato unicamente dal peso proprio dell’elemento, risulti inferiore o al limite uguale al momento ribaltante (MR), dato unicamente dalla forza sismica orizzontale appena calcolata.

Entrambe questi momenti devono essere valutati rispetto al polo esterno attorno al quale il pannello può ribaltarsi come corpo rigido, indicato come punto A nella Figura seguente.

Figura 113 – Meccanismo di ribaltamento fuori piano previsto per il pannello

Procedendo in questo modo, si ottiene un rapporto tra la capacità offerta dal momento stabilizzante e la domanda costituita dal momento ribaltante pari al 17%, rapporto che manifesta l’incapacità del pannello a impedire questo meccanismo di ribaltamento fuori piano.

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5.2.4 Risultati

Osservando i risultati ottenuti dall’analisi della struttura appena effettuata, è possibile affermare che la palestra non presenta significativi problemi di vulnerabilità sismica.

Il metodo SAVE ha infatti evidenziato che la struttura, essendo molto regolare e costituita da un unico piano alto circa 6 metri, non presenta problemi né allo stato limite di collasso né allo stato limite di operatività, quindi riesce ad adempiere alle funzioni previste in sede di progettazione senza alcun tipo di intervento strutturale, almeno per quanto riguarda i pilastri.

Si precisa però che il metodo SAVE consiste in una procedura semplificata e molto speditiva, incapace di cogliere le peculiarità delle singole strutture analizzate, pertanto è necessario approfondire la conoscenza della palestra mediante ulteriori indagini in situ, soprattutto nei confronti dei dettagli costruttivi riguardo l’appoggio delle travi sui pilastri.

Uno dei più frequenti meccanismi di collasso in fase sismica per gli edifici prefabbricati consiste infatti nella perdita di appoggio, che si verifica quando il sostegno che i pilastri offrono alle travi non è stato progettato per accogliere gli scorrimenti relativi che inevitabilmente si verificano tra i due elementi in fase sismica.

Non avendo documentazione a riguardo e non avendo potuto indagare su questo dettaglio costruttivo durante i sopralluoghi effettuati, nella presente Tesi questo argomento non è stato considerato e approfondito.

Per quanto riguarda infine gli elementi non strutturali, i pannelli prefabbricati di tamponamento

della palestra presentano problemi ad opporsi al meccanismo di ribaltamento fuori piano.

Tuttavia, avendo per ipotesi trascurato l’efficacia degli eventuali collegamenti dei pannelli tra di loro e alle estremità con i pilastri, questo meccanismo può risultare parzialmente impedito dai pilastri stessi, per cui rimane incertezza sulla reale condizione di vincolo di questi pannelli. Non disponendo della documentazione necessaria a riguardo e non avendo potuto indagare su questo dettaglio costruttivo durante i sopralluoghi effettuati, la condizione ipotizzata sembra la più probabile.

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6 Conclusioni

In questo ultimo Capitolo si riassumono tutte le fasi seguite per effettuare la valutazione della vulnerabilità sismica del plesso scolastico G. Fattori, costituito dalla scuola media e dalla annessa palestra Angelo Testoni, entrambe appartenenti al comune di Rosignano Marittimo.

Oltre a questo, si propongono anche ipotesi di intervento, in modo da migliorare il comportamento in fase sismica della struttura nel suo insieme e dei singoli elementi, riducendo la loro vulnerabilità.