Il Mandela Forum di Firenze: valutazione della sicurezza statica e sismica delle tribune e della copertura

(1)

Università di Pisa

Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Costruzioni Civili

Curriculum Strutturale

Il Mandela Forum di Firenze: valutazione della sicurezza statica

e sismica delle tribune e della copertura

Analisi della tribuna est e delle travature reticolari n° 1, 2, 3 e 4

Candidato

Relatori

Francesco Ficcanterri

prof. ing. Maria Luisa Beconcini

prof. ing. Pietro Croce

(2)

(3)

ai mie Genitori, a mio fratello alla mia anima gemella per tutto l'aiuto ed il supporto

(4)

(5)

PREFAZIONE

Questo lavoro si colloca all’interno di una convenzione stipulata tra il DICI dell’Università di Pisa ed il Comune di Firenze, con l’obiettivo di analizzare dal punto di vista statico e sismico un’insieme di circa 80 scuole dislocate su tutta la Provincia, alle quali è stato aggiunto il Nelson Mandela Forum, oggetto del presente lavoro, che è uno dei palazzetti dello sport più importanti in Italia.

Si tratta di una struttura progettata dall’architetto Francesco Tiezzi, la cui costruzione è iniziata nel 1963, terminata due anni dopo e poi abbandonata per circa vent’anni alle intemperie. Originariamente doveva ospitare una piscina coperta, poi si è trasformata in un palazzetto dello sport polivalente, ed oggi è un edificio che viene utilizzato per qualunque tipo di manifestazione, come eventi sportivi, concerti, spettacoli e seminari.

Data la notevole estensione della struttura e delle indagini da effettuare, lo studio è stato suddiviso in due parti: una parte è stata realizzata dal mio collega Marco Bigi, che ha analizzato la tribuna lato ovest e le travature di copertura n° 5, 6 e 7. In questa relazione invece viene descritta l'analisi della tribuna lato est e delle travature reticolari n° 1, 2, 3 e 4.

La fase preliminare del lavoro è stata svolta insieme, con il contributo prezioso di altri colleghi e tecnici che ci hanno aiutato sia a raccogliere tutta la documentazione disponibile sulla struttura, sia ad effettuare le prove in sito, distruttive e non, per avere informazioni sui materiali utilizzati.

I risultati di questo lavoro permettono di conoscere lo stato di conservazione del Nelson Mandela Forum e forniscono una buona base di partenza per programmare indagini ulteriori e prevedere sviluppi futuri sull’utilizzo della struttura.

Francesco Ficcanterri Pisa, 09/ 05 /2018

(6)

(7)

1. Cenni Storici sul Nelson Mandela Forum ... 1

2. Documentazione disponibile ed organizzazione strutturale ... 6

2.1 Documentazione disponibile della struttura ... 6

2.2 Analisi Storico - Critica ... 9

2.2.1 Fasi Costruttive ... 9

2.3 Organizzazione Strutturale ... 10

2.4 Giunti Strutturali ... 20

3. Rilievo geometrico e caratterizzazione dei materiali ... 26

3.1 Rilievo Geometrico ... 26

3.2 Caratterizzazione del calcestruzzo ... 27

3.2.1 Verifiche visive ... 27

3.2.2 Materiali noti... 27

3.2.3 Posizione delle prove ... 28

3.2.4 Prova Sclerometrica ... 33

3.2.5 Prova Ultrasonica ... 40

3.2.6 Elaborazione dei dati delle prove ... 42

3.2.7 Carotaggi ... 46

3.2.8 Risultati dei carotaggi ... 49

3.2.9 Osservazioni sulle prove... 49

3.3 Caratterizzazione dell'acciaio da cemento armato ... 50

3.4 Caratterizzazione dell'acciaio delle travature di copertura ... 51

4. Analisi Strutturale delle Lame n° 6 e 7 Lato Est ... 52

4.1 Analisi dei carichi ... 52

4.1.1 Peso Proprio strutturale delle lame, G1 ... 52

4.1.2 Peso Proprio strutturale della Copertura, G2cop ... 52

4.1.3 Azione variabile della folla, qfolla ... 53

4.1.4 Azione variabile della neve, qNeve ... 54

4.1.5 Azione variabile della copertura, Qvar,cop ... 55

4.1.6 Azione sismica, E ... 55

4.2 Combinazione delle azioni... 60

4.2.1 Stati Limite Ultimi ... 60

4.2.2 Combinazioni SLU ... 61

4.3 Progettazione per azioni sismiche... 62

4.3.1 Metodi di Analisi ... 62

4.3.1.1 Analisi Lineare ... 62

(8)

4.3.1.3 Analisi Dinamica Lineare ... 63

4.3.2 Tipologia strutturale... 63

4.3.2.1 Fattore di struttura ... 63

4.3 Modellazione della struttura ... 64

4.3.1 Geometria del modello ... 64

4.3.2 Forme Modali ... 66

4.4 Verifiche di Resistenza ... 71

4.4.1 Normative di riferimento ... 73

4.4.2 Livelli di Conoscenza e Fattori di confidenza ... 74

4.4.3 Sollecitazioni di Calcolo ... 76

4.4.4 Lama 7 Base - SEZIONE A-A ... 78

4.4.4.1 Geometria della sezione ... 78

4.4.4.2 Verifica di Resistenza a flessione ... 79

4.4.4.3 Verifica di Resistenza al taglio ... 82

4.4.5 Lama 7 Mezzeria - SEZIONE B-B ... 84

4.4.6 Trave Principale 7 Mezzeria - SEZIONE C-C ... 88

4.4.7 Trave Principale 7 - Sezione di appoggio sulla Lama principale E-E ... 92

4.4.8 Lama 7 Sbalzo inferiore - SEZIONE G-G ... 95

4.4.9 Lama 7 Sbalzo superiore - SEZIONE F-F ... 99

4.5 Osservazioni sulle verifiche ... 103

(9)

4.5.2 Osservazione sulle verifiche a taglio ... 103

5 Analisi delle Travature Reticolari di copertura n° 1, 2, 3, 4 ... 104

5.1 Scopo dell' Analisi ... 104

5.2 Analisi dei carichi ... 105

5.2.1 Peso Proprio strutturale della travatura G1,trav ... 105

5.2.2 Peso Proprio dei pannelli di copertura, G2,cop ... 105

5.2.3 Peso proprio passerella ... 106

5.2.4 Peso proprio luci ... 107

5.2.5 Peso proprio Impianti ... 108

5.2.6 Peso proprio pannelli fonoassorbenti ... 109

5.2.7 Azione dei carichi appesi, Qcop ... 110

5.2.8 Azione variabile della Neve,Qneve ... 111

5.2.9 Azione Sismica, EZ ... 112

5.3 Combinazione delle azioni... 118

5.3.1 Stati Limite Ultimi ... 118

5.3.3 Combinazioni Slu ... 120

5.4 Modellazione della struttura ... 120

5.4.1 Materiali ... 120

5.5 Verifica di Resistenza ed Instabilità ... 122

5.6 Trave Reticolare n°4 ... 123

5.6.2 Resistenze di calcolo ... 124

5.6.3 Sollecitazioni di calcolo ... 126

6. Conclusioni ... 148

6.1 Conclusioni relative alle Lame in cemento armato ... 148

(10)

(11)

(12)

Introduzione

Il presente lavoro ha come oggetto l''analisi della vulnerabilità sismica del "Nelson Mandela Forum", sito in Firenze, struttura importante per il comune in quanto sede di numerosi eventi e manifestazioni.

Gli argomenti principali trattati nel presente lavoro sono l'analisi statica e la valutazione di vulnerabilità sismica della tribuna in cemento armato lato est della struttura e lo studio delle travature reticolari in acciaio n° 4, 3, 2 e 1 che sorreggono la copertura.

Alcune informazioni riguardo alla storia ed all'utilizzo del Mandela Forum sono trattate nel Capitolo 1.

Il materiale a disposizione non risultava adeguato per effettuare un'analisi completa e si è reso necessario, dunque, una puntigliosa ricerca delle fonti oltre che numerosi rilievo in sito. Infatti, nei capitoli 2 e 3 sono descritte le modalità di ricerca della documentazione disponibile e le modalità dei rilievi effettuati. Sono specificate anche le prove effettuate per la caratterizzazione dei materiali.

Nei capitoli 4 e 5 sono riprovate le verifiche effettuate, rispettivamente sulle lame in calcestruzzo armato e sulle travi di copertura in acciaio.

Nel capitolo 6 sono presenti le conclusioni del lavoro con le prescrizioni che vengono consigliate per l'utilizzo della struttura ed offendo spunti interessanti per possibili approfondimenti futuri.

(13)

1

1. Cenni Storici sul Nelson Mandela Forum

Il Nelson Mandela Forum è il più importante palazzo dello sport della città di Firenze. La struttura è tra i primi dieci palasport d'Italia come capienza (circa 7800 posti a sedere).

Ospita manifestazioni sportive, concerti, congressi politici, meeting vari, mostre, musical e rassegne cinematografiche.

E’ situato in Piazza Berlinguer, a 150 m dalla stazione Firenze Campo di Marte, una zona molto centrale e urbanizzata, che consente di assorbire bene l’impatto di manifestazioni o eventi.

Vista lato Est del Nelson Mandela Forum

Il palazzetto ha un'estensione di 25.000 m2 e presenta diversi spazi adibiti ad usi differenti. Infatti il piano seminterrato è adibito a spogliatoi per le varie attività, servizi igienici, magazzini e palestra di pugilato.

Al piano terra è presente il campo da gioco utilizzato per spettacoli e manifestazioni sportive, un impianto di free-climbing e spazi aperti occupati da quattro mostre sui diritti umani. Sono inoltre presenti sia tribune fisse che telescopiche, le quali vengo montate o smontate in base alle esigenze dell'evento.

(14)

2

Una foto della mostra presente al piano terra

Al primo piano sono presenti gli accessi alle varie tribune, sia sul lato est che su quello ovest. Sul lato ovest sono anche presenti spazi dedicati ad uffici.

Dal 3 novembre 2004, grazie ad un accordo tra l’Associazione Palasport di Firenze e la Nelson Mandela Foundation, è stato possibile assegnare al Palazzetto il nome del grande Leader sudafricano.

Molti sono gli eventi sportivi ospitati dalla struttura, si ricordano infatti tra gli altri la finale di basket della FIBA European Cup del 1990 vinta dalla Knorr Bologna, nel 2010 è stata una delle sedi del Campionato del Mondo di Pallavolo maschile, nel 2013 fu il punto di arrivo di tutte le gare dei Campionati del mondo di ciclismo su strada, mentre nella stagione 2013/2014 ha ospitato tutte le gare casalinghe in Eurolega della Mens Sana Basket.

(15)

3

Nel corso degli anni molti cantanti famosi e gruppi musicali hanno scelto il Nelson Mandela Forum come sede per i loro concerti, come Vasco Rossi, Pooh, Bob Dylan, Zucchero, Renato Zero, Michael Bublè, Eros Ramazzotti e molti altri.

Struttura allestita per un concerto

Di seguito vengono riportate alcune fotografie che mostrano ulteriori sistemazioni della struttura per eventi attuali, oltre ad altre foto storiche in bianco e nero che mostrano alcune fasi della costruzione del più importante Palazzo dello Sport di Firenze.

(16)

4

Mandela Forum allestito per uno spettacolo di Freestyle

Dalle indagini effettuate, si può risalire all'inizio dei lavori all'anno 1963. Il progettista della struttura è l'Architetto Francesco Tiezzi e l'Ing. Alberto Paoli.

La struttura è stata ultimata nel 1965 e poi abbandonata all'intemperie, come è possibile osservare nel film "Amici Miei" (1975), dove si vedono le strutture principali a “lame” già terminate, ma in completo stato di abbandono.

La destinazione d’uso della costruzione all'epoca del progetto iniziale era di piscina coperta per i tuffi, ma nell’arco del decennio impiegato per la realizzazione, l'edificio è stato trasformato in una struttura sportiva polivalente, inaugurata nel 1985.

(17)

5

Vista dello scheletro in cemento armato della tribuna est, tratta dal film "Amici Miei" del 1975.

(18)

6

2. Documentazione disponibile ed organizzazione strutturale

2.1 Documentazione disponibile della struttura

Una delle problematiche affrontate nello studio del Mandela Forum è stata l'impossibilità di avere a disposizione molte delle tavole e degli elaborati grafici originali riguardanti la struttura.

Prima del presente studio è stato effettuato un ottimo lavoro di ricerca che ha permesso di trovare all'Ufficio Tecnico del Comune di Firenze sia al Genio Civile una parte della documentazione originale.

L’Ufficio Tecnico ha messo a disposizione i seguenti elaborati grafici in formato elettronico PDF:

- Pianta della struttura a quota +0.40 m; - TAVOLA 1: Esecutivo locali interrati; - TAVOLA 3-BIS con:

1. Infissi interni,

2. Pianta a quota +4.60 con i nuovi uffici lato nord-ovest,

3. Da quota +4.60 a quota +7.18 sul lato gradinata (ingresso dall’asse attrezzato, quota +4.20, vomitori, foyer superiore, scale di sicurezza);

- TAVOLA 4-BIS con:

1. Chiusura perimetrale dell’intero impianto con infissi metallici e tamponamenti in pannelli di lamiera grecata coibentata,

2. Pianta all’impostare della copertura

- TAVOLA 6: Servizi Lato nord-ovest; Fondazioni – Pianta Particolari;

- TAVOLA 7: Sezione trasversale nella zona centrale con posizionamento delle gradinate mobili e smontabili

- TAVOLA 7-BIS: Sezione trasversale nella zona centrale con posizionamento delle gradinate mobili e smontabili, Sezione A-A;

- TAVOLA Ne: Gradinate lato trampolino a quota = 7.18 m; Piante/Sezioni, Particolari; - TAVOLA 7-BIS: Planimetria Generale.

Presso il Genio Civile sono stati reperiti parte dei disegni progettuali (architettonici) dell’epoca di costruzione e alcune tavole strutturali riguardanti:

 la testata Nord (armature delle travi di solaio – quota 1,15 m – e setto portante le rampe laterali, armature delle “pile” e fondazioni strutture laterali, carpenterie e piante delle murature varie);

 la testata Sud (armatura plinti “T9”, armatura travi solaio quota 1,15m, carpenteria solai a diverse quote, pianta delle fondazioni, pianta piloni quota 1,15 m, strutture della passerella);

 le fasi di montaggio della copertura (relazione di calcolo e schema di montaggio di arcarecci e travi).

(19)

7 Nel dettaglio:

Per la Testata Nord sono disponibili i seguenti elaborati grafici: - TAVOLA 1: Pianta fondazioni a quota -4.45 m;

- TAVOLA 2: Armature pile e fondazioni; - TAVOLA 3: Pianta murature a quota -4.15 m;

- TAVOLA 4: Carpenteria a quota variabile da -1.70 a -3.20 m; - TAVOLA 5: Pianta delle murature da quota -1.70 a 3.20 m; - TAVOLA 6: Carpenteria solaio a quota 1.15 m;

- TAVOLA 7: Armatura travi solaio a quota 1.15 m; - TAVOLA 8: Pianta murature a quota 1.15 m; - TAVOLA 9: Carpenteria rampe esterne.

Per la Testata Sud sono disponibili i seguenti elaborati grafici: - TAVOLA 1: Pianta delle fondazioni testata sud; - TAVOLA 2: Armatura plinti T9 e T10;

- TAVOLA 3: Pianta murature quota -1.15 e -3.20 m; - TAVOLA 4: Carpenteria solaio a quota 1.70;

- TAVOLA 5: Carpenteria solaio a quota +1.15 m; - TAVOLA 7: Armatura travi solaio a quota +1.15 m; - TAVOLA 8: Pianta piloni a quota +1.15 m;

- TAVOLA 9: Carpenteria rampe esterne; - TAVOLA 10: Strutture passerella; - TAVOLA 11: Pianta a quota variabile.

Per la Copertura sono disponibili i seguenti elaborati: - Schema di montaggio delle travi; - Schema di montaggio degli arcarecci; - Relazione di calcolo originale del 1975. Sono stati poi resi disponibili i seguenti documenti:

 relazione di calcolo della copertura;

 certificato di idoneità statica decennale del 2008 e successive integrazioni del 2010 e 2012;

 pianta dei posti numerati in formato digitale (.dwg);

 modello digitale 3D wireframe delle capriate (.dwg).

E' stata inoltre effettuata una ricerca sui libri protocollari dall'anno 1962 al 1975 cercando altre possibili informazioni, la ricerca ha solamente rivelato (oltre agli elaborati già forniti dal Genio Civile) l'esistenza di una tavola dei diagrammi cremoniani riguardante la copertura.

Presso la Fondazione Giovanni Michelucci di Firenze è stato possibile visionare l’archivio privato dell’architetto Tiezzi, comprensivo di:

(20)

8

 Planimetria di progetto dell'area dello stabilimento balneare;

 Visione del libro "Francesco Tiezzi Architetto" (a cura di Lisa Ariani, Daniela Poli, Corrado Marcetti) dedicato alle sue opere, tra le quali compare il centro balneare di Campo di Marte.

L’architetto Lisa Ariani, autrice del libro dedicato all'architetto Tiezzi, ha fornito del materiale in suo possesso, in particolare:

 negativi con foto riguardanti la costruzione della struttura in cemento armato (tali fotogrammi sono stati digitalizzati)

 copia della rivista "Impianti attrezzature sportive e ricreative" anno 1987, nel quale compare un articolo dedicato al palazzetto dello sport.

Uno dei negativi fornito dall'Architetto Lisa Ariani

All’Archivio storico di Firenze sono stati reperiti documenti riguardanti la prima ispezione effettuata da parte dell'ingegner Focacci nel 1965, nel quale viene fatto riferimento al tipo di cemento impiegato (cemento SACCI titolo 730 in misura di 3 ql/mc) ed altre caratteristiche della struttura.

Non sono presenti elaborati in formato .dwg delle strutture verticali in cemento armato che compongono le due tribune lato est e lato ovest, così come è completamente assente anche qualunque informazione riguardante il numero e il diametro delle barre di armatura presenti in

(21)

9

questi elementi, per i quali è stato possibile fare solo delle ipotesi ragionevoli soprattutto in base alla normativa vigente all’epoca della progettazione, come si vedrà nei capitoli

successivi.

2.2 Analisi Storico - Critica

Come specificato al Capitolo 8.5.1 delle Norme Tecniche delle Costruzioni NTC 2008: " Ai fini di una corretta individuazione del sistema strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione è importante ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato".

2.2.1 Fasi Costruttive

La struttura è stata progettata nel 1963 dall'Architetto Francesco Tiezzi. La costruzione iniziale ha previsto soltanto la realizzazione delle tribune sul lato est ed ovest. Entrambe le strutture sono state terminate nel 1965.

La destinazione d'uso iniziale della struttura era di piscina coperta per tuffi. Le fondazioni a platea di entrambe le strutture sono, infatti, collegate con il getto della vasca, collocata tra le due tribune.

Secondo il progetto iniziale era prevista una copertura in c.a, molto pesante rispetto a quella poi effettivamente realizzata in acciaio.

Al termine della realizzazione delle lame, la costruzione dell'opera si è interrotta e le lame sono state abbandonate all'aperto e, dunque, alle intemperie per quasi 20 anni.

Vista dello scheletro in cemento armato della tribuna est, tratta dal film “Amici Miei” del 1975.

I lavori sono ripresi nel 1983 con la realizzazione della copertura in acciaio e delle testate. Proprio in questi periodo abbiamo avuto il cambio di destinazione d'uso in "Impianto Polisportivo

(22)

10

Polivalente" o "Palasport" . Inoltre, è stata progettata una copertura in acciaio, molto leggera rispetto a quella prevista.

La consegna del palazzetto con la nuova copertura è avvenuta nel 1985.

Dall’anno della inaugurazione (1985) sono state apportate solo lievi modifiche alla originaria cavea della piscina ed ai servizi; le varianti più significative sono rappresentate dalla sospensione alle travi reticolari della copertura di pannelli fonoassorbenti, apparecchi di illuminazione e tralicci necessari al montaggio di palcoscenici. Infatti la copertura è utilizzata anche per riporre parte delle strutture metalliche tubolari che costituiscono i palchi per i concerti.

Dunque nel collaudo del 2008 sono stati ipotizzati i seguenti carichi verticali "appesi": - 1500 kg a nodo, sui nodi inferiori ed in maniera simmetrica per ogni trave; - 1000 kg a nodo, sui nodi inferiori ed in maniera antisimmetrica per ogni trave;

Una analisi più approfondita per tenere conto della variazione dei carichi si trova al Capitolo 5.2 della relazione.

Relativamente ai criteri di progettazione antisismica si osserva che al momento della progettazione Firenze non era ancora inserita fra le zone a rischio sismico. Nel 1982 l'area è stata classificata come appartenente alla 3° categoria di rischio sismico, ma l’opera a quel punto era in fase di completamento, tanto che, come accennato più sopra, fu inaugurata nel 1985, anno del collaudo statico; il collaudo è stato poi integrato e aggiornato in funzione delle nuove condizioni di carico, così come queste si sono venute a modificare nel corso del tempo.

Il complesso, la cui capacità ricettiva massima è di circa 5000 posti a sedere, è di competenza della Commissione di Vigilanza sui Locali di Pubblico Spettacolo presso la Prefettura, che è tenuta a confermarne periodicamente l’agibilità.

2.3 Organizzazione Strutturale

L’edificio si presenta composto essenzialmente da due strutture in cemento armato , l’una di fronte all’altra, ai due lati del campo, ciascuna composta da quattordici setti/pilastri aventi la funzione di portare le tribune degli spettatori, alcuni uffici (lato trampolino) e l’attuale copertura in acciaio.

I massicci elementi verticali in c.a. sono posti a sostegno della copertura metallica, che ha un’orditura monodirezionale, in travi reticolari parallele e travi secondarie in parete piena.

È da notare che, nella concezione iniziale del fabbricato, le membrature verticali erano dimensionate per sostenere una ben più pesante copertura in c.a. di forma lenticolare, che,

(23)

11

nell’evoluzione del progetto fu sostituita dalla più leggera copertura in acciaio messa in opera nel 1984.

Lame in c.a che sorreggono le travi reticolari di copertura Lato Ovest

Al piano interrato a quota -1.60m sono presenti magazzini e servizi. Esso è delimitato da pareti in c.a. e contiene, fra l’altro, la vasca, ex piscina, oggi coperta da un solaio in latero-cemento sostenuto da pilastri in acciaio, che costituisce il piano di gioco.

Piano Seminterrato - Vista dei pilastri in acciaio che sorreggono il campo da gioco

Il piano terra a quota +1.20m è destinato ad accogliere le manifestazioni sportive o di spettacolo (sport, musica, circo, etc.) e su questo piano sono posizionate tribune mobili in acciaio, che aumentano la capienza del complesso

(24)

12

Dal piano terra si accede alle due tribune con posti a sedere, una sul lato Est, con circa 3000 posti e camminamenti di distribuzione, ed una sul lato Ovest, con meno di 1000 posti e camminamenti di distribuzione.

Vista della Tribuna lato Est

Entrambe le tribune sono costituite da una gradinata in c.a. portata da 7+7 “setti-pilastro" a sezione variabile, completate da rampe e camminamenti lato Nord e Sud. Sul lato Ovest, dietro gli elementi verticali, sono posti gli uffici e i servizi annessi.

La struttura verticale è costituita, oltre che dai 14+14 ”setti-pilastro”, da 4 pilastri scatolari in c.a. di notevole sezione (7,5 m x 1,5 m circa) posti negli angoli della costruzione.

(25)

13

Schema Generale in pianta della Struttura

Sono presenti, inoltre, una testata a nord ed una a sud a chiudere la struttura. Entrambe le testate sono costituite da un setto centrale e due pile scatolari poste agli angoli della struttura.

Pila Scatolare vista dall'esterno

E' possibile analizzare nel dettaglio ogni parte della struttura separatamente. Come si vedrà più avanti, ogni elemento è separato dagli altri tramite giunti.

Le fondazioni delle lame sono in parte a travi rovesce e in parte a platea. Si trovano a circa 4 m dal piano di campagna, presumibilmente sulle sabbie e ghiaie dell’orizzonte di Firenze (che ha uno spessore circa 12 m) e poste a circa 4 m dal livello attuale del Campo di Marte.

Esse sono collegate alla vasca centrale in cemento armato. La vasca è composta da una grande platea in c.a.

(26)

14

Proprio per questo motivo abbiamo trascurato la verifica delle fondazioni. Infatti, possiamo considerare il terreno e la fondazione infinitamente rigidi rispetto alla sovrastruttura.

Di seguito vediamo le varie parti che costituiscono la struttura principale:

TRIBUNA LATO OVEST

La tribuna lato ovest è formata da 7+7 lame di sezione variabile in c.a., le quali sostengono i solai dove sono collocate le varie tribune in acciaio. Sono presenti 7 lame diverse simmetriche tra loro rispetto al centro.

Al primo piano sono presenti locali adibiti ad uffici.

Lame Lato Ovest della struttura

Ogni lama in sommità offre l'appoggio alla trave reticolare di copertura ed è collegata alla lama adiacente tramite solai calpestabili.

(27)

15

Sezione Lama dalla parte opposta al campo - quota + 1.20 m

Il solaio a quota più bassa +1.20 m, rappresenta il piano da gioco, il solaio superiore a quota +4.60 m accoglie una piccola parte di tribune dal lato del campo e gli uffici dalla parte opposta; il piccolo piano a quota +7.18 m accoglie soltanto alcune tribune in acciaio.

TRIBUNA LATO EST

Anche la tribuna ad est ha il medesimo numero di lame e presenta la stessa simmetria rispetto alla lama centrale.

(28)

16

La sezione oltre ad essere variabile è anche molto più particolare.

Lama est - Sezione a quota del piano di gioco

Le varie lame sono collegate tra loro, oltre che da solai di interpiano, anche da numerose passerelle che collegano i vari dislivelli.

(29)

17

Ogni lama presenta una trave "porta-gradini"di altezza e spessore variabile che parte dalla lama stessa e appoggia su un plinto di forma poligonale molto tozzo, dal lato del campo.

Pilastrini tozzi lato campo su cui poggia la trave

Trave Portagradini

Su questa trave sono incastrate, inoltre, tutte le travi a forma di gradino sulle quali sono adagiati direttamente i sedili per gli spettatori.

(30)

18

Sezione llama lato Est

TESTATA NORD e SUD

L’intero Palasport è completato da due strutture in cemento armato di chiusura, presenti sui lati nord e sud, speculari, costituite ciascuna da due pile scatolari poste una di fronte all’altra, sulle quali appoggiano due travi in acciaio in parete piena.

Sia la testata Nord che la testata Sud presentano la medesima struttura. E' presente un setto centrale da cui partono i vari solai. Suddetti solai terminano nelle pile scatolari.

Questa struttura è completamente separata dalle altre lame presenti. E' stata, inoltre, costruita in un periodo storico differente.

(31)

19

Dispone, anche, di appositi dispositivi esterni dissipativi necessari ad assorbire le forze orizzontali, trasmettendole dalla copertura alla base.

Dissipatori di forze orizzontali - Testata Nord

COPERTURA

La copertura è costituita da 14 travi reticolari in acciaio aventi un'altezza di oltre 3 m, luce variabile compresa tra 48.20 m e 65.91 m, poste ad interasse di 6 m. Queste sono vincolate in corrispondenza dei setti-pilastro con un appoggio a cerniera alle estremità ovest e con un carrello all'estremità est delle lame.

(32)

20

Vista delle travature reticolari di colore blu che costituiscono la copertura

Le testate Nord e Sud sono chiuse da travi ad anima piena, sostenute da ritti in acciaio e dalle rampe di accesso ai vari livelli.

Particolare trave reticolare

Particolare del dispositivo di vincolo della travatura, lato est

2.4 Giunti Strutturali

Un giunto strutturale è l'interruzione della continuità di un'opera. Tale distacco serve ad evitare che una variazione di temperatura in elementi strutturali provochi danneggiamenti e fessurazioni,

(33)

21

dovuti a stati di coazione. Un giunto strutturale ben progettato consente, altresì, un movimento sufficiente delle parti oscillanti consentendo alla struttura di rimanere illesa dal sisma.

Nella struttura sono presenti numerosi giunti, la cui funzione principale è stata in fase di costruzione di garantire la possibilità di dilatarsi a grandi masse di calcestruzzo, per evitare lesioni. Nella seguente è rappresentata in modo schematico la pianta del Nelson Mandela

Forum, dove sono evidenziati in rosso i giunti termici della struttura, che hanno permesso di suddividerla in più parti da studiare separatamente, semplificando di conseguenza la

modellazione e la lettura dei risultati.

I giunti, infatti, rendono i vari elementi della struttura scollegati tra di loro. Per cui è come se, effettivamente, ogni parte si comportasse in maniera autonoma, senza essere influenzata dalla parte adiacente.

Pianta generale dei giunti sismici

Si è deciso per il lato est di analizzare la parte centrale, quella compresa tra i giunti n° 3; in particolare i le lame 6-7-7-6 , avendo ipotizzato fosse la parte di struttura più sollecitata.

(34)

22

Giunti tribuna lato est

E' possibile notare i giunti sia direttamente dalle tribune sui gradini che dal piano inferiore, come si può vedere nelle seguenti foto.

Giunto 3 visibile direttamente dalla gradinata lato est

Per la tribuna lato ovest si è deciso , quindi, di analizzare le lame n° 6 e 7. Essendo simmetriche e collegate tra loro da solai e passerelle, il modello analizzato è il seguente:

(35)

23

Modellazione struttura lato est

In rosa si possono vedere le travi a gradino che si incastrano nella trave ricalata ( colore grigio). La trave ricalata poggia sulla lama principale ( in colore blu) e sui pilastrini che si trovano sul lato del campo ( colore azzurro).

In grigio si vedono gli sbalzi che sorreggono i solai ( colore viola).

Le lame centrali sono le numero 7, mentre quelle esterne le numero 6. Le travi gradino hanno tutte sezione uguale, eccetto quella dove si appoggiano le passerelle, che hanno un sezione maggiore.

Allo stesso modo nella tribuna ovest sono visibili i giunti dai piani inferiori.

(36)

24

Giunto 1 che separa tribuna lato ovest dalla testata nord

Giunto n°2 Lato Ovest

(37)

25

Modellazione lato ovest

Allo stesso modo per la tribuna lato ovest, in funzione dei giunti della struttura, si è analizzato le lame n° 5, 6 e 7, anch'esse simmetriche.

(38)

26

3. Rilievo geometrico e caratterizzazione dei materiali

Con il materiale reperito si ha la completa conoscenza di alcuni elementi strutturali, mentre di altri non si ha a disposizione nessuna informazione.

Gli elementi strutturali di cui abbiamo la documentazione completa con piante quotate e carpenterie complete sono:

 la testata Nord

 la testata Sud

 la copertura ( relazione di calcolo e schema di montaggio)

Per le restanti parti della struttura, in particolare, la tribuna Est e la tribuna Ovest si sono rese necessarie ulteriori analisi sia per il rilievo geometrico degli elementi che per la caratterizzazione dei materiali. Si è deciso di effettuare delle prove per definire con più precisione il materiale.

3.1 Rilievo Geometrico

Secondo il paragrafo 8.5.2 delle NTC2008 : "Il rilievo geometrico - strutturale dovrà essere riferito sia alla geometria complessiva dell’organismo che a quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza. Nel rilievo dovranno essere rappresentate le modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall’analisi storico-critica. Il rilievo deve individuare l’organismo resistente della costruzione, tenendo anche presente la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi.

Dovranno altresì essere rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all’individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno."

Seguendo queste indicazioni si è provveduto alla misurazione di tutti gli elementi strutturali di cui non si hanno a disposizione disegni tecnici quotati.

Il rilievo geometrico è stato effettuato direttamente sul posto grazie all'utilizzo di metro a rullo e di un misuratore di distanza laser, in modo da determinare spessori, lunghezze ed altezze dei vari elementi.

Il lato OVEST è stato certamente più semplice da rilevare, sia per la geometria, sia per il fatto che è possibile girare attorno alle lame in cemento armato quasi ad ogni livello, in maniera tale da poter misurare tutti gli elementi necessari e dove questo non è stato possibile, si proceduto per deduzione partendo da misure note.

Per il lato EST la situazione è stata molto più complicata per due motivi principali. Il primo è dovuto al fatto che le travi che portano i gradini della tribuna sono inclinate ed hanno altezza e spessore variabile, pertanto per dedurre queste grandezze indispensabili per la modellazione, ci siamo fatti aiutare dalle piante generali della struttura e dalla sezione trasversale fatta in corrispondenza della trave 7, dalle quali siamo riusciti a ricavare informazioni determinanti.

Il secondo motivo è dovuto alla forma estremamente variabile dei pilastri che sorreggono sia le travi sia le rampe di accesso alla tribuna, pertanto è stato necessario semplificare un po’ la

(39)

27

geometria cercando di considerare la sezione trasversale effettivamente resistente ai fini delle verifiche

3.2 Caratterizzazione del calcestruzzo

Secondo il paragrafo 8.5.3 delle NTC 2008: " Per conseguire un’adeguata conoscenza delle caratteristiche dei materiali e del loro degrado, ci si baserà su documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali. Le indagini dovranno essere motivate, per tipo e quantità, dal loro effettivo uso nelle verifiche; nel caso di beni culturali e nel recupero di centri storici, dovrà esserne considerato l’impatto in termini di conservazione del bene. I valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono valutati sulla base delle prove effettuate sulla struttura e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle norme per le nuove costruzioni". Anche la Circolare Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 evidenzia come : "Nel caso in cui vengano effettuate prove sulla struttura, attendibili ed in numero statisticamente significativo, i valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono desunti da queste e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle NTC (come ad esempio quelle del calcestruzzo di cui al § 4.1 delle NTC 08)."

Per questo motivo si sono utilizzati i documenti in possesso per definire le caratteristiche di alcuni materiali, mentre per altri si sono rese necessarie delle prove in situ.

3.2.1 Verifiche visive

Sono state condotte delle verifiche visive in situ che hanno evidenziato un ottimo stato del calcestruzzo delle lame e degli elementi strutturali principali.

Non si sono riscontrate lesioni o danneggiamenti evidenti che abbiano destato preoccupazione. Per cui già dall' analisi visiva erano attesi dei buoni risultati per le prove successive.

3.2.2 Materiali noti

Dai documenti disponibili sono state dedotte le caratteristiche di alcuni dei materiali utilizzati per la costruzione, ma sono previste anche prove, di tipo distruttivo e non, per caratterizzarli in maniera completa.

L’acciaio da carpenteria utilizzato per gli elementi della copertura è di “Acciaio Tipo 1”, cui, secondo quanto indicato dalla normativa vigente all’epoca della costruzione, corrispondono le seguenti caratteristiche meccaniche:

 tensione ammissibile: 1600 kg/cm2;

(40)

28

E' stato possibile determinarlo avendo a disposizione la Relazione di Calcolo della copertura. Nelle verifiche ad instabilità attraverso il "metodo ω" è necessario ricavare il valore di ω, funzione di λ e del tipo di acciaio dell'elemento. Grazie a questa relazione è stato possibile determinare il tipo di acciaio impiegato.

Dalle indicazioni riportate sulle tavole progettuali si ricava che l'acciaio da c.a. è quello ad aderenza migliorata tipo FeB44k, mentre la classe del calcestruzzo impiegato è variabile in relazione alle differenti membrature strutturali:

- per le fondazioni: classe 250 kg/cm2; - per le parti in elevato: classe 300 kg/cm2

- per le pareti e le travi: classe 300 kg/cm2 (dosaggio cemento 425 a 300 kg/m3);

- per i setti-pilastro: classe 350 kg/cm2 (dosaggio cemento 485 a 350 kg/m3).

3.2.3 Posizione delle prove

Si è reso, dunque, necessario indagare per determinare la Resistenza a Compressione del Calcestruzzo delle strutture in elevazione delle tribune, in particolare le lame, i solai e le travi. La campagna di prove ha previsto la realizzazione sia di prove non distruttive che distruttive, in modo da combinare i risultati tra loro per avere un’idea più precisa sui valori della resistenza a compressione del calcestruzzo.

Le prove NON DISTRUTTIVE che sono state realizzate per prime sono: - Prova sclerometrica

- Prova ultrasonica

i cui risultati sono stati poi incrociati costituendo la prova SONREB.

Successivamente sono state effettuate delle prove DISTRUTTIVE, prelevando carote in calcestruzzo da alcuni elementi ritenuti significativi della struttura, che sono state poi sottoposte alla prova di compressione in laboratorio per valutarne la resistenza media.

In data 16/11/2017 sono state effettuate prove Sclerometriche e prove Ultrasoniche su elementi della struttura portante in c.a. per stimarne le caratteristiche meccaniche .

Gli elementi strutturali analizzati sono stati scelti in maniera più dislocata possibile, compatibilmente con le esigenze di utilizzo della struttura; per ogni elemento analizzato è stata effettuata prima di tutto la prova sclerometrica su entrambe le facce, in due punti corrispondenti, che sono poi stati utilizzati successivamente anche per la prova ultrasonica.

(41)

29

(42)

30

Gli elementi (E) strutturali analizzati sono i seguenti (con nord e sud si indicano le due direzioni opposte rispetto all’asse di simmetria della struttura):

 Prove lato Trampolino (Ovest)

Prove a quota +1.20 m E 1: Lama 5-nord E 2: Lama 1-sud

E 3: Setto rampa scale lato sud Prove a quota +4.60 m

E 4: Lama 2-nord Prove a quota +7.18 m E 5: Lama 4-nord E 6: Lama 4-sud

 Prove lato tribuna curva (Est)

Prove a quota +1.20 m E 7: Trave 7-sud Prove a quota +4.00 m E 8: Pilastro 6-sud E 9: Pilastro 5-sud Elemento

E1,Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m

E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m E7,Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m

Posizione prove effettuate

Per ciascun elemento, la posizione esatta dei punti dove sono state effettuate le prove si può ricavare dalle seguenti figure. Da notare che i test sono stati fatti ad altezze diverse, non tutte sullo stesso piano.

(43)

31

Lama 5-nord, lato Trampolino (le misure delle posizioni sono in cm).

Lama 1-Sud, lato Trampolino ((le misure delle posizioni sono in cm).

(44)

32

Lama 2-Nord, lato trampolino (le misure delle posizioni sono in cm).

Lama 4-Nord, lato trampolino (le misure delle posizioni sono in cm).

(45)

33

Trave 7-Sud, lato tribuna curva (le misure delle posizioni sono in cm).

Pilastro 6-Sud, lato tribuna curva (le misure delle posizioni sono in cm)

Pilastro 5-Sud, lato tribuna curva (le misure delle posizioni sono in cm).

(46)

34

Lo sclerometro serve a misurare la durezza del materiale e si basa sul principio che il rimbalzo della massa metallica che percuote la superficie è funzione della durezza della superficie stessa.

Sclerometro utilizzato nelle prove

Per effettuare la prova sclerometrica, è necessario accertarsi che in corrispondenza del punto di battuta non siano presenti barre di armatura al di sotto del copriferro, in quanto con la loro durezza andrebbero a falsare i risultati.

Per scongiurare questo inconveniente si utilizza preventivamente un altro strumento, chiamato pacometro, che ogni volta che rileva la presenza di barre di armatura emette un suono; in questo modo, facendo scorrere il pacometro sulla superficie dell’elemento è possibile disegnare con un gessetto una maglia, che evidenzia la disposizione dell’armatura, permettendo così di scegliere il punto in cui effettuare la prova con lo sclerometro proprio al centro di ciascuna maglia.

(47)

35

Maglia disegnata sull’elemento che mostra la disposizione delle barre di armatura

La prova consiste nell'effettuare un numero sufficiente di battute, per ognuna delle quali verrà segnato l'indice di rimbalzo corrispondente. Attraverso delle curve di correlazione è possibile stimare la Resistenza del Calcestruzzo.

Nel primo elemento analizzato (E1: Lama 5-nord), sono stati effettuati 15 colpi per lato, mentre per tutti gli altri elementi ne sono stati effettuati 20;

La prova è stata effettuata su entrambe le facce di ciascun elemento analizzato, in due punti corrispondenti.

(48)

36

LATO TRAMPOLINO (OVEST)

Prove a quota +1.20 m

E1: Lama 5-nord, Indice sclerometrico.

n° colpo Lama 5, faccia 4 Lama 5, faccia 6 1 33 36 2 33 39 3 30 39 4 34 40 5 42 38 6 41 37 7 40 38 8 33 35 9 32 32 10 34 32 11 40 30 12 39 32 13 41 33 14 34 32 15 38 36

E2: Lama 1-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Lama 1, faccia 0 Lama 1, faccia 2 1 43 42 2 32 34 3 34 35 4 31 35 5 30 31 6 37 35 7 34 40 8 33 32 9 33 34 10 32 33 11 39 34 12 37 32 13 36 31 14 34 32 15 32 35 16 33 32 17 38 31 18 37 38 19 32 31 20 30 34

(49)

37 E3: Setto rampa scale lato sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Setto faccia Nord Setto faccia Sud 1 48 49 2 36 45 3 42 48 4 40 44 5 42 44 6 39 46 7 43 44 8 43 51 9 43 42 10 41 42 11 44 42 12 40 40 13 45 45 14 39 48 15 41 47 16 43 45 17 39 39 18 44 45 19 41 46 20 24 44 Prove a quota +4.60 m

(50)

38 Prove a quota +7.18 m

E6: Lama 4-sud, Indice sclerometrico.

(51)

39

LATO TRIBUNA CURVA (EST)

Prova a quota +1.20 m

E7: Trave 7-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Trave 7, faccia 7 Trave 7, faccia 6 1 44 40 2 42 46 3 47 45 4 40 45 5 40 46 6 40 47 7 46 44 8 40 50 9 40 48 10 41 50 11 43 48 12 40 46 13 39 50 14 40 47 15 42 44 16 40 44 17 38 47 18 45 50 19 46 44 20 44 46 Prove a quota +4.00 m

E8: Pilastro 6-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Pilastro 6, faccia 5 Pilastro 6, faccia 7 1 34 49 2 36 43 3 33 50 4 36 37 5 32 42 6 37 42 7 35 43 8 34 37 9 35 42 10 34 48 11 36 43 12 33 43 13 35 41 14 37 40 15 38 44 16 34 40 17 36 39 18 34 49 19 33 46 20 31 47

(52)

40 E9: Pilastro 5-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Pilastro 5, faccia 6 Pilastro 5, faccia 4 1 42 42 2 48 43 3 44 46 4 46 44 5 44 40 6 47 38 7 45 46 8 42 50 9 51 41 10 45 42 11 44 42 12 44 44 13 44 43 14 40 43 15 44 48 16 42 38 17 42 42 18 45 43 19 41 43 20 43 41 3.2.5 Prova Ultrasonica

La prova ultrasonica, è stata effettuata negli stessi punti che sono stati oggetto della prova sclerometrica, descritta nel precedente paragrafo e questo ci permette di utilizzare un metodo completamente diverso per determinare la resistenza a compressione del calcestruzzo.

Questa prova consiste nell’inviare un treno di onde all’interno della massa di calcestruzzo da analizzare, le quali vengono captate da una sonda posta sul lato opposto, che a sua volta le trasforma in un impulso elettrico che viene elaborato da una centralina, fornendo come output la misura del tempo di percorrenza dello spessore dell’elemento da parte del treno d’onda.

L’apparecchiatura necessaria per effettuare la prova è composta da: - un generatore di impulsi;

- due trasduttori, uno emittente e l'altro ricevente; - un amplificatore di impulsi;

- un dispositivo elettronico per la misurazione dell'intervallo di tempo.

Nelle seguenti immagini è possibile vedere il generatore di impulsi utilizzato ed un esempio di posizionamento dei due trasduttori sull’elemento da analizzare, nonché il dispositivo elettronico per la misurazione dell’intervallo di tempo.

(53)

41

Generatore di impulsi per la prova ultrasonica

Posizionamento dei due trasduttori sull’elemento da analizzare

Per ciascun elemento analizzato, in corrispondenza degli stessi punti nei quali è stata effettuata la prova sclerometrica, è stata fatta la prova: 3 letture di tempi t per ciascun elemento, è stato misurato lo spessore L dell’elemento (distanza tra le sonde), ed è stata ricavata la velocità VL = L/t. I dati sono stati raccolti nella seguente tabella:

(54)

42 Elemento Spessore L [m] Tempo, t [ms] VL [m/s] E1,Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m 0.650 180.4 178.4 180.0 3619.2 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 0.410 128.4 127.6 126.8 3213.2 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 0.3 91.6 94.0 92.4 3237.4 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 0.41 130.0 128.8 127.6 3183.2 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 0.43 140.0 141.2 141.2 3054.0 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 0.42 130.4 128.2 127.0 3267.6 E7,Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 0.983 269.0 252.0 252.0 3815.0 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 0.42 130.8 121.0 121.0 3379.8 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m 0.4 111.7 111.9 111.2 3584.2

Prove ultrasoniche, misura dei tempi di percorrenza dell’onda.

3.2.6 Elaborazione dei dati delle prove

Le prove Sclerometriche per ogni elemento sono state raggruppate in blocchi da 10 colpi, e la resistenza a compressione è stata determinata attraverso relazioni diverse per poterle confrontare:

fIr = 0.009 x Ir2 + 0.77 x Ir - 11 [N/mm2] Schmidt

fIr = e-6.12 x Ir3.19 /10 [N/mm2] Beconcini-Formichi

Dalla prova ultrasonica è stata ricavata la resistenza a compressione del calcestruzzo: fIr = 1.88x10-21 x VL6.184 [N/mm2] norma belga NBN

fIr = 7.8 + 5.674 x10-21 x VL6 [N/mm2] Beconcini-Formichi

I dati delle due prove sono stati messi in relazione:

fIr = 7.695 x10-11 x Ir1.4 x VL2.6 [N/mm2] SONREB

(55)

43 Le elaborazioni sono raccolte nelle tabelle seguenti:

Test point Structural element Position 1 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m faccia 4, colpi 1-10 2 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m faccia 6, colpi 1-10 3 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m faccia 0, colpi 1-10 4 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m faccia 0, colpi 11-20 5 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m faccia 2, colpi 1-10 6 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m faccia 2, colpi 11-20 7 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia int, colpi 1-10 8 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia int, colpi 11-20 9 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia est, colpi 1-10 10 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia est, colpi 11-20 11 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m faccia 1, colpi 1-10 12 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m faccia 1, colpi 11-20 13 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m faccia 3, colpi 1-10 14 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m faccia 3, colpi 11-20 15 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m faccia 3, colpi 1-10 16 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m faccia 3, colpi 11-20 17 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m faccia 5, colpi 1-10 18 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m faccia 5, colpi 11-20 19 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m faccia 3, colpi 1-10 20 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m faccia 3, colpi 11-20 21 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m faccia 5, colpi 1-10 22 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m faccia 5, colpi 11-20 23 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m faccia 7, colpi 1-10 24 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m faccia 7, colpi 11-20 25 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m faccia 6, colpi 1-10 26 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m faccia 6, colpi 11-20 27 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m faccia 5, colpi 1-10 28 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m faccia 5, colpi 11-20 29 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m faccia 7, colpi 1-10 30 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m faccia 7, colpi 11-20 31 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m faccia 6, colpi 1-10 32 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m faccia 6, colpi 11-20 33 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m faccia 4, colpi 1-10 34 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m faccia 4, colpi 11-20

(56)

44

Test

point Measure of the single strike

Rebound index, Ir Coeff. var. % NBN fIr [N/mm2] Beconcini-Formichi fIr [N/mm2] 1 33 33 30 34 42 41 40 33 32 34 35 12.0 27.0 18.5 2 36 39 39 40 38 37 38 35 32 32 37 7.7 29.8 22.1 3 43 32 34 31 30 37 34 33 33 32 34 11.0 25.6 16.9 4 39 37 36 34 32 33 38 37 32 30 35 8.6 27.0 18.5 5 42 34 35 35 31 35 40 32 34 33 35 9.8 27.0 18.5 6 34 32 31 32 35 32 31 38 31 34 33 6.9 24.2 15.4 7 48 36 42 40 42 39 43 43 43 41 42 7.4 37.2 33.1 8 44 40 45 39 41 43 39 44 41 24 40 15.0 34.2 28.4 9 49 45 48 44 44 46 44 51 42 42 46 6.5 43.5 44.3 10 42 40 45 48 47 45 39 45 46 44 44 6.6 40.3 38.4 11 43 43 47 41 44 40 50 46 50 52 46 8.9 43.5 44.3 12 48 36 45 40 44 52 49 51 48 42 46 11.0 43.5 44.3 13 45 42 43 48 47 46 45 42 51 48 46 6.3 43.5 44.3 14 47 44 43 48 48 45 44 47 45 46 46 3.8 43.5 44.3 15 40 39 34 36 32 36 35 36 34 32 35 7.5 27.0 18.5 16 38 35 32 30 39 38 37 35 34 37 36 8.0 28.4 20.3 17 34 35 42 35 38 38 38 32 35 33 36 8.3 28.4 20.3 18 35 34 34 39 36 40 34 36 35 34 36 6.0 28.4 20.3 19 38 44 45 46 47 44 46 49 50 50 46 7.8 43.5 44.3 20 47 43 43 43 46 45 43 45 49 49 45 5.3 41.9 41.3 21 40 42 51 41 47 48 46 44 45 44 45 7.5 41.9 41.3 22 44 42 41 43 46 44 42 41 44 41 43 3.9 38.8 35.7 23 44 42 47 40 40 40 46 40 40 41 42 6.4 37.2 33.1 24 43 40 39 40 42 40 38 45 46 44 42 6.5 37.2 33.1 25 40 46 45 45 46 47 44 50 48 50 46 6.4 43.5 44.3 26 48 46 50 47 44 44 47 50 44 46 47 4.8 45.1 47.4 27 34 36 33 36 32 37 35 34 35 34 35 4.3 27.0 18.5 28 36 33 35 37 38 34 36 34 33 31 35 6.0 27.0 18.5 29 49 43 50 37 42 42 43 37 42 48 43 10.5 38.8 35.7 30 43 43 41 40 44 40 39 49 46 47 43 7.7 38.8 35.7 31 42 48 44 46 44 47 45 42 51 45 45 6.1 41.9 41.3 32 44 44 44 40 44 42 42 45 41 43 43 3.7 38.8 35.7 33 42 43 46 44 40 38 46 50 41 42 43 8.0 38.8 35.7 34 42 44 43 43 48 38 42 43 43 41 43 5.8 38.8 35.7

(57)

45 Test point L [m] t [s] VL [m/s] Coeff. var. % NBN fVL [N/mm2] Beconcini – Formichi fVL [N/mm2] 1 0.650 180.4 178.4 180.0 3619 0.6 19.1 20.6 2 0.650 180.4 178.4 180.0 3619 0.6 19.1 20.6 3 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 4 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 5 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 6 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 7 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 8 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 9 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 10 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 11 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 12 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 13 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 14 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 15 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 16 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 17 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 18 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 19 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 20 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 21 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 22 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 23 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 24 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 25 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 26 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 27 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 28 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 29 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 30 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 31 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 32 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 33 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 34 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8

(58)

46

Test

point Structural element

fsonreb

[N/mm2]

Beconcini-Formichi

fsonreb [N/mm2]

1 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m 20 22 2 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m 22 23 3 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 14 16 4 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 15 16 5 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 15 16 6 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 13 15 7 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 19 18 8 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 18 18 9 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 22 20 10 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 21 19 11 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 21 19 12 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 21 19 13 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 21 19 14 E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 21 19 15 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 13 14 16 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 13 14 17 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 13 14 18 E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 13 14 19 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 22 20 20 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 22 20 21 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 22 20 22 E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 20 19 23 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 30 30 24 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 30 30 25 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 34 32 26 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 35 33 27 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 17 18 28 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 17 18 29 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 22 21 30 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 22 21 31 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m 28 26 32 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m 26 25 33 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m 26 25 34 E9, Tribuna Curva, Pilastro 5-sud, q. +4.00 m 26 25

Determinazione della resistenza a compressione fsonreb col Metodo Sonreb.

3.2.7 Carotaggi

Sono state condotte anche delle prove "distruttive", in particolare, sono state eseguite estrazione di campioni di calcestruzzo per la determinazione della resistenza a compressione.

L’estrazione di carote di cls per l’esecuzione di prove di compressione è stata eseguita con carotiere HILTI a sola rotazione con controllo elettronico della velocità, utilizzando acqua come fluido di perforazione e carotiere con punta al widia.

(59)

47 • carotiere HILTI mod. DD160E

• 3 velocità di rotazione: 420-700-570 g/m • sistema di raccolta acqua

• diametro max 200 mm

• corone diamantate di diametro compreso tra 76 mm e 200 mm

Attrezzatura utilizzata per i carotaggi. Particolare dell’estrazione C4

Preventivamente all’esecuzione del taglio è stata eseguita l’analisi pacometrica per localizzare e, quindi, evitare i ferri d’armatura presenti.

(60)

48

Pianta punti di estrazione carote

Nel complesso sono state eseguite le seguenti prove: • n.8 estrazioni di carote di cls;

• n.6 compressioni di carote di cls;

(61)

49 3.2.8 Risultati dei carotaggi

Di seguito sono riportati i valori di Resistenza del calcestruzzo e la profondità di carbonatazione di ogni provino.

Prove di rottura a compressione su campioni cilindrici di cls

Determinazione della profondità di carbonatazione

3.2.9 Osservazioni sulle prove

Poiché nel presente lavoro verranno analizzate le lame in cemento armato 6 e 7 lato EST (quindi lato trampolino), è stato deciso di utilizzare nei calcoli, una resistenza media del calcestruzzo derivante dalla media delle resistenze a compressione delle prove sugli elementi E9, calcolate col Metodo SONREB, e quella ricavata dalla carota C4 che fornisce un valore di fcm = 25.65 MPa, che sarà ridotta dal coefficiente parziale e dal Fattore di Confidenza come specificato nel paragrafo 3.6.

(62)

50

Sono stati ricavati i risultati soltanto di 6 provini, a discapito degli 8 estratti. Infatti su due provini, in particolare il C6 e C6b, è stata evidenziata una lesione, che non ha permesso di poter effettuare la prova di compressione.

Carota estratta con lesione

Tale lesione è dovuta principalmente al ritiro del calcestruzzo. E' stato tenuto conto sia della notevole mole di calcestruzzo adoperata nel getto della lama sia dell'anno e della modalità di costruzione della stessa. Infatti nel 1963 non si utilizzavano additivi fluidificanti per il cls ma soltanto acqua aggiunta all'impasto.

Aumentando la percentuale di acqua presente nell'impasto, è dunque ragionevole sostenere che tali lesioni siano dovute al ritiro del calcestruzzo.

3.3 Caratterizzazione dell'acciaio da cemento armato

Le informazioni a nostra disposizione sul tipo di acciaio utilizzato per le barre di armatura sono completamente assenti, per cui è stato necessario fare delle supposizioni ragionevoli, in base all’importanza dell’opera, alla normativa vigente ed alla prassi costruttiva all’epoca della costruzione.

Facendo riferimento al Regio Decreto del 16/11/1939 [3], l’Articolo 17 riporta:

“a) per l’acciaio dolce (ferro omogeneo): Carico di rottura per trazione compreso tra 42 e 50 kg/mm2, limite di snervamento non inferiore a 23 kg/cm2, allungamento di rottura non inferiore al 20%.

Per le legature o staffe di pilastri può impiegarsi acciaio dolce con carico di rottura compreso tra 37 e 45 kg/mm2 , senza fissarne il limite inferiore di snervamento;

b) per l’acciaio semiduro: Carico di rottura per trazione compreso fra 50 e 60 kg/mm2 ; il limite di snervamento non inferiore a 27 kg/mm2 , allungamento di rottura non inferiore a 16%;

(63)

51

c) per l’acciaio duro: Carico di rottura per trazione compreso fra 60 e 70 kg/mm2 ; il limite di snervamento non inferiore a 31 kg/mm2 , allungamento di rottura non inferiore a 14%. “

per cui, data l’importanza dell’opera si può pensare che sia stato usato acciaio semiduro per le barre da cemento armato, che ha una tensione di rottura compresa tra 500 e 600 MPa, che corrisponde, nella denominazione precedente a quella attuale, all’acciaio FeB44k, il quale ha una tensione di rottura ftk di 540 MPa, una tensione caratteristica di snervamento fyk pari a 430 MPa ed una tensione ammissibile σadm pari a 255 MPa.

L’acciaio tipo FeB44k è dunque l’acciaio che sarà utilizzato nei successivi calcoli per le verifiche delle sezioni in cemento armato, opportunamente ridotto con i coefficienti parziali e con i Fattori di Confidenza FC.

3.4 Caratterizzazione dell'acciaio delle travature di copertura

Come specificato al precedente paragrafo , il tipo di acciaio utilizzato per le travature di copertura è noto, perché è stato possibile dedurlo dalla relazione di calcolo originale, nella quale, dove si tratta della verifica di stabilità delle aste compresse, si vede chiaramente che i coefficienti omega necessari per la verifica, dipendenti dalla snellezza dell’asta, sono stati ricavati dal Prospetto 7-IIc, relativo all’acciaio tipo Fe360; sarà pertanto questo l’acciaio impiegato nelle verifiche, la cui tensione caratteristica di snervamento a trazione sarà eventualmente ridotta dal coefficiente parziale e dal Fattore di Confidenza.

(64)

52

4. Analisi Strutturale delle Lame n° 6 e 7 Lato Est

4.1 Analisi dei carichi

4.1.1 Peso Proprio strutturale delle lame, G1

Il peso proprio delle membrature viene valutato in automatico dal programma di calcolo utilizzato per eseguire l’analisi strutturale. Le azioni gravitazionali sono, quindi, determinate sulla base dell’effettivo volume delle membrature adottando per il calcestruzzo armato un peso per unità di volume di 25 kN/m3.

4.1.2 Peso Proprio strutturale della Copertura, G2cop

In sommità di ciascuna lama e pilastro è stato applicato manualmente il carico trasmesso dalla travatura sovrastante e dalla copertura, considerato un peso strutturale dato che se ne conosce molto precisamente la geometria e dimensioni degli elementi.

In particolare è stato applicato metà del peso globale della trave reticolare in sommità, cioè dividendolo in parti uguali tra il lato est ed ovest.

G2,cop6= 236 kN

G2,cop7= 245 kN

I pesi considerati sono i seguenti:

 Profili della trave reticolare noti

 Arcarecci

 Controvento di falda

 Pendini

 Passerella ed impianti, considerati:

0.3 kN/m2 x 6 m di interasse tra le travi

 Pannelli di copertura

(65)

53 Ecco il totale delle due travature analizzate:

Copertura 7 Elemento

Peso

unitario Lunghezza Peso Totale

kN/m cm kN Profili travatura - - 109.97 Arcarecci IPE 160 0.188 14400 27.07 Controvento di falda 2L 50x5 0.0377 9734 3.67 Traversi 2L 100x10 0.3008 1293 3.89 IPE 160 0.188 2700 5.08 Esagono 6.13 cm 0.018 660 0.12

Pendini rompitratta Esagono 1.8 cm 0.018 1988.5 0.36 Passerella/impianti int. = 6 m 1.8 6591 118.64

Pannelli copertura int. = 6 m 3 7360 220.80

PESO TOTALE C7 489.59

Tabella Peso totale della trave reticolare n°7

Copertura 6 Elemento Peso unitario Lunghezza Peso Totale

kN/m cm kN

Profili travatura - - 108.32

Arcarecci IPE 160 0.188 14400 27.07

Pendini rompitratta Esagono 1.8 cm 0.018 3994 0.72 Passerella/impianti int. = 6 m 1.8 6520 117.36

Pannelli copertura int. = 6 m 3 7289 218.67

PESO TOTALE C6 472.15

Tabella Peso totale della trave reticolare n°6

4.1.3 Azione variabile della folla, qfolla

In accordo con quanto esposto al § 3.1.4 delle NTC08 i carichi variabili comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera; i modelli di tali azioni possono essere:

 carichi verticali uniformemente distribuiti qk [kN/m2];

 carichi verticali concentrati Qk [kN];

 carichi orizzontali lineari Hk [kN/m];

I valori caratteristici qk, Qk ed Hk utilizzati nelle analisi sono quelli riportati nella Tab. 3.1.II delle

NTC08.