Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola Rossini a Firenze

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UNIVERSITÀ DI PISA

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL’ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA EDILE ARCHITETTURA

TESI DI LAUREA MAGISTRALE

ANALISI DI VULNERABILITÀ SISMICA DELLA

SCUOLA “GALLIANO ROSSINI” A FIRENZE

ANNO ACCADEMICO 2016/2017 Relatori:

Prof. Ing. Maria Luisa Beconcini Prof. Ing. Pietro Croce

Contro-relatore: Ing. Paolo Formichi

Candidato: Matteo Severini

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1 CENNI DI SISMICA ... 7

1.1 Rischio sismico ... 7

1.2 Quadro normativo ... 8

1.2.1 Regio Decreto n° 193 del 18 Aprile 1909 ...9

1.2.2 Regio Decreto n.431 del 1927 ... 10

1.2.3 Legge n. 64 del 2 febbraio 1974... 11

1.2.4 Norme di terza generazione... 13

1.2.5 Norme di quarta generazione ... 14

1.2.6 Sismicità in Toscana... 15

1.2.6.1 Documento conoscitivo del rischio sismico in Toscana... 18

1.2.6.2 Storia sismica fiorentina, “Il Grande Terremoto” ... 19

1.3 L’analisi di vulnerabilità sismica ... 22

2 INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO STUDIO ... 25

2.1 Generalità e livelli di conoscenza ... 25

2.2 Scuola primaria galliano Rossini a Firenze ... 33

2.3 Analisi storica... 35 2.3.1 Condizione originaria ... 36 2.3.2 Ampliamento del 1905 ... 37 2.3.3 Ampliamento del 1925 ... 37 2.3.4 Ampliamento del 1962 ... 38 2.3.5 Stato attuale ... 40 2.4 Rilievo geometrico ... 43 2.5 Quadro fessurativo ... 55 2.5.1 Piano terra... 57 2.5.2 Piano primo... 68 2.5.3 Sottotetto e copertura... 73 2.5.4 Sintesi e conclusioni ... 75

2.6 Indagini in situ sulle strutture ... 76

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze

2.6.2 Termografia ... 85

2.6.3 Stonacatura delle murature... 87

2.6.4 Prove di Pull-out ... 91

2.6.5 Martinetti piatti... 95

2.6.6 Rimozione dei controsoffitti ... 107

2.6.7 Metodi pacometrici e rimozione dei copriferri... 108

2.6.8 Metodo SonReb ... 111

2.7 Analisi della normativa storica ... 116

2.7.1 Regio decreto 16/11/1939 n. 2229 ... 118

2.7.2 Indicazioni provenienti dalla manualistica ... 119

2.7.3 Proprietà meccaniche degli acciai impiegati nelle strutture in c.a. realizzate negli anni ‘60 120 3 MODELLAZIONE E ANALISI DELLA STRUTTURA ... 123

3.1 Richiami sul metodo degli elementi finiti ... 123

3.2 Definizione del modello di calcolo... 124

3.3 Criteri di modellazione ... 126

3.3.1 Concetti generali ... 126

3.3.2 Schematizzazione geometrica... 126

3.3.3 Schematizzazione strutturale ... 129

3.3.4 Schematizzazione meccanica dei materiali e resistenze di progetto... 135

3.3.5 Schematizzazione delle azioni ... 139

3.3.5.1 Carichi permanenti: ... 139

3.3.5.2 Carichi di esercizio... 144

3.3.5.3 Azione del vento ... 145

3.3.5.4 Azione neve ... 149

3.3.5.5 Azione sismica ... 151

3.4 Criteri di regolarità e scelta del tipo di analisi ... 162

3.5 Combinazioni di carico ... 163

4 VERIFICHE AI CARICHI VERTICALI... 165

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4.2 Parete X2... 169

4.3 Verifica degli elementi in cemento armato... 173

4.3.1 Verifica delle travi allo SLU ... 174

4.3.2 Verifica pilastro P2 allo SLU ... 179

4.3.3 Verifica solaio ... 183

5 ANALISI DINAMICA MODALE ... 187

5.1 Generalità sull’analisi dinamica lineare ... 187

5.2 Risultati analisi modale ... 191

5.3 Verifiche degli elementi in muratura ... 196

5.3.1 Verifica a pressoflessione nel piano ... 196

5.3.2 Verifica a Taglio scorrimento ... 202

5.3.3 Verifica a pressoflessione fuori-piano per azioni sismiche convenzionali ... 208

5.3.4 Verifica a taglio per fessurazione diagonale... 216

6 ANALISI PUSHOVER ...223

6.1 Generalità sull’analisi statica non lineare ...223

6.2 Analisi pushover della struttura ...228

6.2.1 Determinazione dell’indice di rischio sismico... 231

6.2.2 Analisi della curva di pushover E+Y ... 232

6.2.3 Dominio di resistenza del pilastro 10... 240

6.2.4 Grafico 3D ... 242

6.2.5 Grafico ADRS (acceleration-displacement response spectrum) ... 243

7 CONFRONTO TRA ANALISI LINEARE E NON LINEARE ...249

ALLEGATI (digitali):

-Allegato 1: 4 EMME Service S.p.A. - Indagini su muratura. -Allegato 2 – Indagini diagnostiche dei solai degli edifici scolastici. -Allegato 3- 4 EMME Service S.p.A. -Indagini su C.A.

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INTRODUZIONE

Il presente lavoro di Tesi nasce dalla “convenzione per lo svolgimento in comune di attività di pubblico interesse mediante accordo di ricerca” stipulata in data 12/10/2016 fra il Comune di Firenze ed il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa, allo scopo di effettuare attività di ricerca relativa all’accertamento della vulnerabilità sismica del patrimonio comunale di edilizia scolastica ed impiantistica sportiva.

Data la vastità del patrimonio edilizio e la pericolosità sismica che interessa l’intero territorio nazionale, rivestono un ruolo di primaria importanza gli edifici pubblici di rilevanza “strategica” tra cui la scuola oggetto di studio nella presente Tesi.

A fronte di un dettagliato rilievo geometrico strutturale e di estesi saggi in situ volti ad ottenere un adeguato livello di conoscenza del fabbricato, si è resa possibile la realizzazione di un modello numerico, effettuato tramite software di calcolo agli elementi finiti, rappresentativo dell’attuale stato di fatto dell’edificio.

In base a quanto previsto dalle NTC 2008 è stata effettuata un’analisi dinamica modale con spettro di risposta in accelerazione; quindi sono state effettuate le verifiche di sicurezza previste sotto carichi sismici.

A completamento della valutazione di vulnerabilità sismica è stata effettuata, su un secondo modello numerico, un analisi statica non lineare (push-over) che ha permesso di studiare l’evoluzione in campo plastico della struttura e di valutare il fattore di struttura q (rappresentativo delle risorse post-elastiche della struttura stessa) paragonandolo con i valori previsti dalla Norma vigente per la specifica tipologia strutturale.

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1 CENNI DI SISMICA

1.1 RISCHIO SISMICO

Chiariamo adesso il concetto di Rischio Sismico, ovvero la probabilità che una determinata perdita, o economica, o in vite umane, si verifichi a seguito di un terremoto.

In altre parole, il rischio sismico rappresenta la misura degli effetti attesi in una determinata area, in un dato intervallo di tempo, in base al tipo di sismicità.

Si desume quindi che sia legato a determinati fattori:

o Vulnerabilità: intesa come suscettibilità al danno di beni, persone o attività, a fronte

di un evento sismico di una data intensità;

o Esposizione sismica: intesa come valore di ciò che esiste sul territorio, comprese vite

umane, attività produttive e patrimonio storico-artistico. Consiste cioè nell'individuazione degli elementi sul territorio, il cui stato può venire alterato dall'evento sismico. Questo parametro è molto influenzato dalla presenza antropica dell’uomo sul territorio;

o Pericolosità sismica: intesa come “scuotibilità” del sito. Misura della probabilità che

un evento sismico con determinate caratteristiche si presenti in un certo luogo in un determinato intervallo di tempo. In Italia viene assunto come pericolosità sismica di riferimento il valore dell’accelerazione orizzontale al suolo rigido che ha una probabilità del 10% di essere superato in un periodo di 50 anni, cioè con un intervallo di ricorrenza, o periodo di ritorno, di 475 anni.

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1.2 QUADRO NORMATIVO

L’ ingegneria sismica in Italia, sin dall’antichità, si è sviluppata con l’osservazione degli effetti dei terremoti sulle costruzioni.

Questo ha comportato la formazione di culture costruttive locali diverse in ogni parte del paese, dovute soprattutto alla eterogeneità sismica sul territorio, che ha portato in tempi moderni ad un accurata classificazione per far fronte al pericolo sismico.

Molti esempi ci vengono forniti dall’osservazione di alcune modalità costruttive dei nostri centri storici, caratterizzate, ad esempio, dalla solidarietà esistente nelle costruzioni a schiera messe in comunicazione tra loro da archi di collegamento per meglio resistere alle azioni derivanti dallo scuotimento del terreno.

Figura 1-1: Percentuale delle vittime in Italia nel XX secolo per calamità naturali

Con il tempo, l’insieme delle regole del “buon costruire” tramandate oralmente, sono state raccolte ed elaborate in disposizioni normative. Tali regole, come è possibile vedere dal grafico in figura 1-1 che mette in relazione la gravità degli eventi sismici con le altre calamità naturali, sono di primaria e assoluta importanza.

Una valida ed efficace strategia di prevenzione è quella basata su un approccio unitario basato su 3 punti cardine:

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2. Progettazione antisismica delle nuove costruzioni;

3. Adeguamento degli edifici esistenti.

In generale, i maggiori provvedimenti normativi sono sempre stati presi a seguito di eventi sismici distruttivi, instaurando con essi uno stretto rapporto di causa effetto.

Possiamo definire in base ai contenuti delle varie norme che si sono succedute nel tempo, una classificazione generale che prevede:

o Norme di I generazione, puramente prescrittive (antecedenti al 1960);

o Norme di II generazione, prestazionali a singolo livello (dal 1960 al 1980);

o Norme di III generazione, prestazionali a doppio livello (dal 1980 al 2000);

o Norme di IV generazione, prestazionali multilivello (dopo il 2000).

A tal proposito ricordiamo quelle che sono state le disposizioni normative più influenti che hanno portato alla situazione legislativa attuale in Italia.

1.2.1 Regio Decreto n° 193 del 18 Aprile 1909

Può essere considerata la prima vera norma italiana in materia antisismica.

Fu emanato dopo il terremoto di Messina del 1908, che con i suoi 7,5 gradi della scala Richter causò la morte di ottantamila persone.

Riporta una prima classificazione di quelle zone italiane ritenute sismiche e le relative disposizioni in materia, quali ad esempio:

o Limitazioni sulle altezze degli edifici;

o Divieti di costruzione su terreni franosi, in forte pendio, ecc.; o Prescrizioni su materiali e tipologie costruttive;

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Figura 1-2: Effetti del terremoto di Messina

Il regio decreto prevedeva un’analisi con la quale si sottoponevano le masse dell’edificio a forze statiche equivalenti rappresentative degli effetti dinamici del sisma.

In seguito a vari studi relativi agli effetti delle accelerazioni del suolo sulle costruzioni esistenti, si arrivò a definire una forza statica equivalente orizzontale costante lungo l’altezza dell’edificio, pari ad una aliquota dei carichi verticali amplificati tramite un coefficiente.

1.2.2 Regio Decreto n.431 del 1927

Seguirono nel 1927 nuove norme di perfezionamento, che prevedevano l’introduzione del concetto di zona sismica.

In particolare questa prima zonazione sismica prevedeva due zone sismiche alle quali corrispondevano altrettante azioni di progetto per gli edifici.

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Solo dagli anni ’50 l’ingegneria sismica inizia a svilupparsi come scienza indipendente grazie allo sviluppo di alcuni fattori determinanti, quali:

o Lo sviluppo di moderne tecniche di laboratorio e nuove indagini sperimentali sull’esistente;

o Lo sviluppo sul territorio di una fitta rete di stazioni accelerometriche;

o Sviluppo di software per studiare la risposta dinamica delle strutture in campo elastico e in campo plastico.

Figura 1-3: Zonazione del R.D 431 del 1927

1.2.3 Legge n. 64 del 2 febbraio 1974

È la norma che costituisce il riferimento per le norme tecniche vigenti in materia antisismica. Rappresenta la prima legge di seconda generazione, che richiede appunto una determinata prestazione in relazione a sismi particolarmente gravi con periodo di ritorno di 475 anni. La norma richiede agli edifici di assolvere al principio di salvaguardia delle vite umane,

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spostamento e velocità di un oscillatore semplice, in relazione al periodo proprio e al grado di smorzamento.

Delega inoltre al ministero dei lavori pubblici l’emanazione dei successivi decreti in materia, portando importanti innovazioni:

o Classificazione sismica aggiornata su base tecnico-scientifica;

o Considerare gli effetti amplificativi del terreno mediante micro-zonazione; o Possibilità di usare l’analisi multi-modale al posto dell’analisi statica equivalente; o Previsione implicita che le strutture possano dissipare energia in campo plastico

con conseguenti dettagli costruttivi e utilizzo di spettri di progetto.

Di seguito riportiamo la successiva zonazione sismica secondo DMLLPP del 1984, che prevede tre zone più una grigia che comprende le zone sismicamente non classificate.

Figura 1-4: Classificazione sismica al 1984

Tra il 1981 ed il 1984 i decreti ministeriali emanati dal ministero dei lavori pubblici avevano classificato complessivamente 2.965 comuni italiani su di un totale di 8.102, corrispondenti al 45% della superficie del territorio nazionale, nel quale risiede il 40% della popolazione.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 1.2.4 Norme di terza generazione

Rientrano in questa categoria L’O.P.C.M. 3274 del 2003 con successive modifiche e le Norme

Tecniche (“Testo Unico” del 2005).

L’O.P.C.M 3274/2003 è un provvedimento di urgenza emanato in seguito al terremoto nel Molise che detta i principi generali sulla base dei quali le Regioni, a cui lo Stato ha delegato l’adozione della classificazione sismica del territorio, hanno compilato l’elenco dei comuni con la relativa attribuzione ad una delle quattro zone sismiche.

Scompare infatti la zona non classificata per fare posto alla zona 4.

Figura 1-5: Confronto tra la vecchia zonazione del 1984 a sinistra e la nuova del 2003 a destra (la colorazione grigia rappresenta in questo caso la zona 4)

Attraverso gli studi dell’INGV, Istituto Nazionale Geofisica e Vulcanologia, è stato possibile definire, per tutto il territorio italiano e su base probabilistica, una mappa della pericolosità sismica basata sui valori attesi di ag aventi probabilità di superamento del 10% in un periodo di

riferimento di 50 anni.

La nuova classificazione, che prevede 4 zone di pericolosità, interessa anche le zone che prima non erano sismicamente classificate.

o Zona 1, zona più pericolosa, possono verificarsi fortissimi terremoti;

o Zona 2, in questa zona possono verificarsi forti terremoti;

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o Zona 4 , zona meno pericolosa, i terremoti sono rari.

Per ciascuna zona i valori di accelerazione al suolo relativi a una probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni (ag) sono:

o Zona 1, ag >0.25; o Zona 2, 0.15 <ag≤ 0.25; o Zona 3, 0.05 <ag≤ 0.15; o Zona 4 , ag ≤ 0.05.

Queste norme di terza generazione vengono anche dette a doppio livello di prestazione, caratterizzate dall’uso dei metodi semiprobabilistici agli stati limite a scapito dei metodi di calcolo delle tensioni ammissibili.

Si va quindi ad analizzare la risposta del modello per due livelli distinti di prestazione, una basata sullo stato limite ultimo relativo a tempi di ritorno di 475 anni, e l’altra basata sullo stato limite di esercizio per tempi di ritorno molto minori.

Il primo livello prestazionale, come già detto, impone la salvaguardia delle vite umane, garantendo una resistenza residua alle azioni orizzontali e la completa capacità portante relativamente ai carichi verticali, pur ammettendo gravi danneggiamenti.

Il secondo, invece, accerta che l’edificio subisca danni ridotti agli elementi strutturali e non strutturali sotto il terremoto di servizio.

1.2.5 Norme di quarta generazione

Le cosiddette norme di quarta generazione, o anche dette multilivello, prevedono l’introduzione di ulteriori stati limite data la necessità di tener conto di vari aspetti di tipo economico. Riportiamo a tal proposito:

o EC8 (2003), per edifici esistenti;

o Norme Tecniche Delle Costruzioni (NTC2008).

In particolare le NTC 2008 sono state emanate in Italia per recepire la normativa europea e armonizzare tutte le disposizioni normative presenti; rappresentano attualmente il testo unico

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Tali norme abbandonano del tutto il carattere prescrittivo delle vecchie normative rifacendosi a una concezione puramente prestazionale della progettazione, detta Performance Based Design. Il livello prestazionale richiesto al progettista viene stabilito in base a considerazione di tipo socio-economiche.

Individuiamo quindi i 4 stati limite introdotti dalla normativa, ognuno dei quali attribuibile ad un periodo di ritorno per la definizione dei livelli di accelerazione sismica al suolo.

1. SLO: Stato limite di operatività; 2. SLD: Stato limite di danno;

3. SLV: Stato limite di salvaguardia della vita; 4. SLC: Stato limite di collasso.

Dal 1 luglio 2009 con l’entrata in vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008, la progettazione deve essere svolta sulla base di un accelerazione individuata dalle coordinate geografiche dell’area di progetto, dalla vita nominale dell’opera e dalla probabilità di superamento relativa allo stato limite considerato.

Un valore di pericolosità di base, dunque, è definito per ogni punto del territorio nazionale, su una maglia quadrata di 5 km di lato, indipendentemente dai confini amministrativi comunali.

1.2.6 Sismicità in Toscana

Facciamo ora riferimento a quella che è la situazione sismica in Toscana.

Nella classificazione sismica della Regione Toscana, approvata con la delibera della Giunta regionale n. 431 del 19 giugno 2006, troviamo una classe denominata 3s che la differenzia dalla classificazione classica a livello nazionale. I comuni che risiedono in tale zona a bassa sismicità devono attuare le predisposizioni tecniche previste per i comuni che ricadono in zona 2. Questo è spiegato dal fatto che dalla sottozonazione effettuata dalla regione alcuni comuni possono ricadere sia in zona 2 che in zona 3.

Al giorno d'oggi però, con l'entrata in vigore del D.M. 14 gennaio 2008, la stima della pericolosità sismica di base, intesa come accelerazione massima orizzontale su suolo rigido e pianeggiante, viene definita mediante un approccio “sito dipendente” e non più tramite il citato

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dell’azione sismica di progetto viene effettuata, infatti, calcolandoli direttamente per il sito in esame, utilizzando come riferimento le informazioni disponibili nel reticolo di riferimento della Mappa Nazionale di Pericolosità Sismica (riportato nella tabella 1 nell’Allegato B del D.M. 14 gennaio 2008). Quindi attualmente la classificazione sismica del territorio è scollegata dalla determinazione dell’azione sismica di progetto, mentre rimane il riferimento per la trattazione di problematiche tecnico-amministrative. Non essendo più necessaria la cautela introdotta mediante la zona sismica 3S, si è provveduto con Delibera di Giunta Regionale n° 878 del 8.10.2012 ad aggiornare la classificazione sismica del territorio regionale suddividendo il territorio regionale in 3 zone sismiche (2, 3 e 4).

Su un totale di 280 comuni:

o 92 sono inseriti in zona 2, dove possono verificarsi terremoti abbastanza forti; o 164 in zona 3, a bassa sismicità;

o 24 in zona 4, la meno pericolosa.

Come è possibile osservare dalla mappa in figura 1-6, le zone sismiche più pericolose sono localizzate in corrispondenza dell’Appennino: la Lunigiana, la Garfagnana, il Mugello, la Val-tiberina al confine con l’Umbria, il Casentino e l’Amiata.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 1.2.6.1 Documento conoscitivo del rischio sismico in Toscana

In Toscana la prima legge italiana sulla prevenzione sismica, la LR 56/97, stabiliva già quali fossero le priorità e gli obblighi in materia di indagini e provvedimenti per la riduzione del rischio sismico nel contesto del Piano di Indirizzo Territoriale (PIT).

Eccezionalmente, nel panorama nazionale, questo provvedimento legislativo non nasce in seguito a un evento disastroso.

Questa legge coordina le attività nel territorio di competenza per una corretta riduzione della vulnerabilità sismica e contemporaneamente evidenzia la relativa pericolosità sismica, che, come abbiamo potuto vedere dalle precedenti mappe, assume valori maggiori in corrispondenza del crinale Appenninico.

La legge sarà poi aggiornata con LR 58/2009 che introduce il Documento conoscitivo del rischio

sismico. Tale strumento è un mezzo conoscitivo estremamente importante per poter valutare e

programmare i possibili interventi sul territorio ed ha valenza triennale.

Oltre all’elaborazione del Documento conoscitivo del rischio sismico previsto dalla LR 58/2009, la regione Toscana si fa carico di altre attività sempre finalizzate alla riduzione del rischio sismico. Le più importanti sono:

o Impulso alla definizione di studi di micro-zonazione simica nei comuni o unioni dei comuni che ancora non lo hanno effettuato;

o Regolamentazione delle attività di gestione dell'emergenza post-terremoto, così da assicurare un miglior coordinamento tra le diverse strutture regionali coinvolte nelle molteplici e complesse attività, che vanno dalla loro attivazione alle procedure di verifica dell'agibilità degli edifici dopo l'evento sismico;

o Implementazione di un data base di censimento e caratterizzazione degli edifici pubblici strategici dell'intera toscana, così da avere il quadro completo delle conoscenze attuali in termini di verifiche, indagini e interventi effettuati.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 1.2.6.2 Storia sismica fiorentina, “Il Grande Terremoto”

Le prime tracce della storia dei terremoti in Toscana risalgono al 1293.

Da questa data si sono registrati 12 terremoti di particolare rilevanza, due dei quali hanno colpito il territorio fiorentino.

Il 18 maggio 1895 fu la data del “grande terremoto di Firenze” che interessò in maniera alquanto diffusa tutta la provincia fiorentina.

Si trattò di un evento improvviso che colse alla sprovvista gli abitanti, non essendo stato preceduto da scosse minori.

I danni spesso gravi che interessarono in modo generalizzato tutto il territorio, colpirono l’inestimabile patrimonio artistico della città insieme a tutto ciò che lo circonda, lasciando un’impronta indelebile nei fiorentini che sino ad allora non avevano ricordo di una scossa tanto potente.

Crolli più o meno gravi hanno interessato: Palazzo Pitti, Palazzo Medici Riccardi, Palazzo Strozzi, le volte dei porticati di Piazza SS. Annunziata e di Piazza Cavour (oggi Piazza della Libertà); gravissimi dissesti hanno interessato il museo e la chiesa di S. Marco; il Duomo di Santa Maria Del Fiore ha visto spezzarsi le catene delle arcate della navata centrale, con crepe diffuse e caduta di calcinacci dall’alto della cupola del Brunelleschi; danni più lievi interessarono invece il vicino campanile di Giotto, il Battistero, il complesso di S. Croce, la chiesa di San Miniato Al Monte del Santo Spirito e di Santa Maria Novella.

Il terremoto non causò morti, ma rese inagibile gran parte dell’edilizia pubblica e privata. Danni diffusi interessarono diversi comuni e centri del circondario fiorentino, tra cui: Lastra a Signa, Signa, San Casciano in Val di Pesa, Bagno a Ripoli e Scandicci. Danni leggeri si ebbero in un’area piuttosto ampia, estesa dal Valdarno Superiore (Figline Valdarno, San Giovanni Valdarno, Reggello) a Prato e ai centri della Valle del Bisenzio, da Greve in Chianti e Tavarnelle Val di Pesa fino a Vaglia, da Pontassieve a Vinci.

Questo evento fu seguito per 13 mesi da continue scosse di assestamento, ma senza ulteriori danni.

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il “Bollettino della Società Sismologica Italiana” con l’elenco di tutti i terremoti avvenuti in Italia nell’anno corrispondente.

Il termine “grande” tuttavia è stato attribuito da un immaginario collettivo locale abitante un territorio con pericolosità sismica bassa, che può essere soggetta a scuotimenti modesti; infatti questo sisma, a cui è stato attribuito un valore di magnitudo pari a 5.4, non può essere classificato “grande” in relazione ai maggiori terremoti italiani.

Questo evento fu emblematico di come un sisma di magnitudo non particolarmente elevato possa infierire in maniera così marcata su un territorio così denso di ricchezze monumentali e artistiche; basti pensare alle conseguenze alle quali musei come Gli Uffizi, custodi di dipinti, statue, arredi, e manufatti di inestimabile valore, possono andare in contro.

Lo straordinario patrimonio artistico della “Culla Del Rinascimento” si mostra in tutta la sua vulnerabilità innanzi al sisma del 1895 raggiungendo il settimo grado della scala Mercalli. Per certi versi possiamo affermare che oggi la vulnerabilità sismica del territorio è aumentata da allora. Questo è dovuto al forte incremento della densità abitativa e all’espansione che ha caratterizzato Firenze negli ultimi 100 anni; inoltre la collocazione di importanti stabilimenti produttivi nei pressi dell’area epicentrale porterebbe a dire che lo stesso terremoto del 1895 avrebbe potuto avere ora degli effetti maggiori rispetto al passato.

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Figura 1-7: I crolli della Certosa Del Galluzzo

Dal diagramma in figura 1-8 abbiamo messo in evidenza i principali terremoti che dal 1900 ad oggi hanno avuto ripercussioni con intensità maggiore di 4 nel comune di Firenze.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze Riportiamo inoltre i principali eventi;

o 1911, 13 settembre; Chianti, intensità 7 in zona epicentrale e intensità 5-6 nel comune di Firenze;

o 1914, 27 ottobre; Lucchesia (Barga), intensità 7 in zona epicentrale e intensità 5 nel comune di Firenze;

o 1919, 29 giugno; Mugello, intensità 10 in zona epicentrale e intensità 6 nel comune di Firenze;

o 1920, 07 settembre; Garfagnana, intensità 10 in zona epicentrale e intensità 6 nel comune di Firenze;

o 1960, 29 ottobre; Mugello, intensità 7 in zona epicentrale e intensità 5-6 nel comune di Firenze;

o 1962, 16 settembre; Chianti, intensità 6 in zona epicentrale e intensità 5 nel comune di Firenze;

o 1973, 20 aprile; Castelfiorentino, intensità 5 in zona epicentrale e intensità 4-5 nel Comune di Firenze;

o 1997, 26 settembre; Appennino umbro Marchigiano, intensità 8-9 in zona epicentrale e intensità 5 nel Comune di Firenze.

Si registra inoltre un evento di magnitudo 3.9, con epicentro nella Provincia di Firenze, avvenuto il 25 ottobre 2016.

1.3 L’ANALISI DI VULNERABILITÀ SISMICA

“La valutazione della vulnerabilità sismica di un immobile è un problema di grande attualità, complesso e articolato, che coinvolge vari temi dell’ingegneria strutturale, dalle indagini sui materiali, ai criteri di modellazione, alle tecniche di analisi strutturali” 1

Potremmo esprimere la vulnerabilità sismica come la propensione al danneggiamento per effetto di un determinato terremoto e per la sua valutazione è possibile percorrere più strade; Il metodo più rigoroso e complesso è quello che prevede l’individuazione di un indice di rischio attraverso i metodi dell’analisi strutturale, avvalendosi di modelli appropriati.

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Indubbiamente si tratta di un percorso estremamente dispendioso poiché richiede oltre alle conoscenze tecnico-ingegneristiche anche un elevato livello di conoscenza della struttura e della sua concezione originaria nonché degli eventuali rimaneggiamenti successivi. Tutto ciò è possibile esclusivamente con un’accurata ricerca storico-archivistica e una sapiente scelta dei metodi di indagine sui materiali necessari alla definizione del modello.

Altri metodi, detti speditivi, sono finalizzati invece ad una più rapida e sommaria valutazione. Sono uno strumento particolarmente utile quando in grandi complessi edilizi, ad esempio, occorre definire delle priorità di intervento.

La criticità della situazione in Italia fa sì che l’argomento di questa tesi sia di grande attualità, infatti si stima che circa l’80% del costruito non sia in grado di sopportare gli eventi sismici a cui può essere soggetto.

La fragilità del patrimonio edilizio nazionale rimane quindi una questione da fronteggiare tempestivamente tanto quanto una diffusa sensibilizzazione sul tema, poiché se è ovvio che una preventiva messa in sicurezza degli edifici sia estremamente onerosa, non è altrettanto ovvio che questi costi siano paragonabili a quelli di ricostruzione dopo un terremoto disastroso. Citando il prof. A. De Stefano: “Alla domanda che cosa fare dopo e durante il terremoto, postami durante un intervento al politecnico di Torino, ho risposto che in fondo è più importante ciò che si fa prima.”

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2 INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO STUDIO

2.1 GENERALITÀ E LIVELLI DI CONOSCENZA

Un’analisi di vulnerabilità sismica di un edificio deve essere supportata da un adeguato livello di conoscenza del proprio caso studio, soprattutto se pensiamo che dall’analisi dei risultati numerici possono seguire interventi molto onerosi per le strutture.

In particolare, nelle strutture esistenti i parametri meccanici sono direttamente sperimentabili e non lasciano spazio alle eventuali incertezze caratteristiche della progettazione del “nuovo” dovute alle variabili di posa e produzione. Oltre a questo bisogna tener conto che anche i particolari architettonici, le geometrie e la definizione dei carichi permanenti sono ben definiti, ed è proprio dalla definizione di questi, unitamente alla ragionata osservazione di eventuali dissesti e situazioni di degrado, che avviene quel processo inverso detto individuazione strutturale, che impegna il progettista nel definire in base alle evidenze attuali la concezione strutturale e la logica seguita nella definizione del progetto originario.

La normativa prevede quindi tre diversi Livelli di Conoscenza (LC) che dipendono dall’approfondimento delle indagini e dall’affidabilità dei dati che queste sono in grado di fornire e ad ognuno di essi viene attribuito un Fattore di Confidenza (FC) che in base al livello di conoscenza raggiunto penalizza le resistenze medie di progetto.

Questa impostazione normativa non è esente da critiche per i seguenti motivi: o I valori dati non sono funzione del tipo di analisi utilizzata;

o I valori dati non dipendono dalla tipologia strutturale e da altre proprietà geometriche come la regolarità;

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o Anche nel caso di LC=3 corrispondente al più alto livello di conoscenza possibile a cui è attribuito un fattore di confidenza pari ad uno, le incertezze non possono essere ridotte a zero.

Identificazione del livello di conoscenza nelle costruzioni in muratura

Riportiamo in seguito un estratto della circolare n. 617/2009 in riferimento alle costruzioni in muratura:

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze In relazione ai dettagli costruttivi distinguiamo:

o Verifiche in situ limitate: rilievi di tipo visivo basati su indagini sulle murature e

rimozione di intonaco, analizzando gli ammorsamenti tra murature verticali e tra i solai e le pareti;

o Verifiche in situ estese ed esaustive: le caratteristiche delle murature e dei relativi

ammorsamenti vengono eseguite con rilievi di tipo visivo in modo sistematico sull’intero edificio.

In relazione alle proprietà dei materiali distinguiamo:

o Indagini in situ limitate: servono a completare le informazioni sulle proprietà dei

materiali, ottenute dalla letteratura o dalle regole in vigore all’epoca della costruzione, e per individuare la tipologia della muratura (in Tabella C8A.2.1 sono riportate alcune tipologie più ricorrenti). Sono basate su esami visivi della superficie muraria. Tali esami visivi sono condotti dopo la rimozione di una zona di intonaco di almeno 1m x 1m, al fine di individuare forma e dimensione dei blocchi di cui è costituita, eseguita preferibilmente in corrispondenza degli angoli, al fine di verificare anche le ammorsature tra le pareti murarie. È da valutare, anche in maniera approssimata, la compattezza della malta e la capacità degli elementi murari di assumere un comportamento monolitico in presenza delle azioni, tenendo conto della qualità della connessione interna e trasversale attraverso saggi localizzati, che interessino lo spessore murario;

o Indagini in situ estese: le indagini di cui al punto precedente sono effettuate in maniera

estesa e sistematica, con saggi superficiali ed interni per ogni tipo di muratura presente. Prove con martinetto piatto doppio e prove di caratterizzazione della malta (tipo di legante, tipo di aggregato, rapporto legante/aggregato, etc.), ed eventualmente di pietre e/o mattoni (caratteristiche fisiche e meccaniche) consentono di individuare la tipologia della muratura2_{. È opportuna una prova per}

ogni tipo di muratura presente. Metodi di prova non distruttivi (prove soniche, prove sclerometriche, penetrometriche per la malta, etc.) possono essere impiegati a complemento delle prove richieste. Qualora esista una chiara e comprovata corrispondenza tipologica per materiali, pezzatura dei conci, dettagli costruttivi, in

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sostituzione delle prove sulla costruzione oggetto di studio possono essere utilizzate prove eseguite su altre costruzioni presenti nella stessa zona. Le Regioni potranno, tenendo conto delle specificità costruttive del proprio territorio, definire zone omogenee a cui riferirsi a tal fine;

o Indagini in situ esaustive, servono per ottenere informazioni quantitative sulla

resistenza del materiale. In aggiunta alle verifiche visive, ai saggi interni ed alle prove di cui ai punti precedenti, si effettua una ulteriore serie di prove sperimentali che, per numero e qualità, siano tali da consentire di valutare le caratteristiche meccaniche della muratura. La misura delle caratteristiche meccaniche della muratura si ottiene mediante esecuzione di prove, in situ o in laboratorio (su elementi non disturbati prelevati dalle strutture dell’edificio). Le prove possono in generale comprendere prove di compressione diagonale su pannelli o prove combinate di compressione verticale e taglio. Metodi di prova non distruttivi possono essere impiegati in combinazione, ma non in completa sostituzione di quelli sopra descritti. Qualora esista una chiara, comprovata corrispondenza tipologica per materiali, pezzatura dei conci, dettagli costruttivi, in sostituzione delle prove sulla costruzione oggetto di studio possono essere utilizzate prove eseguite su altre costruzioni presenti nella stessa zona.

Sono indicati qui di seguito i valori di riferimento che possono essere adottati nelle analisi, in funzione del livello di conoscenza acquisito per le murature. I moduli di elasticità normale E e tangenziale G sono da considerarsi relativi a condizioni non fessurate, per cui le rigidezze dovranno essere opportunamente ridotte.

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Figura 2-2: Estratto della tabella C8A.2.1 - valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi e massimi) e peso specifico medio per diverse tipologie di murature, riferiti alle seguenti condizioni: malta con caratteristiche scarse, assenza di ricorsi (listature), paramenti semplicemente accostati o mal collegati, muratura non consolidata, tessitura (nel caso di elementi regolari) a regola d’arte; fm = resistenza media a compressione della muratura, τ0 = resistenza media a taglio della muratura, E = valore medio del modulo di elasticità normale, G = valore medio del modulo di elasticità tangenziale, w = peso specifico medio della muratura

Nel caso in cui la muratura presenti caratteristiche migliori rispetto ai suddetti elementi di valutazione, le caratteristiche meccaniche saranno ottenute, a partire dai valori di Tabella C8A.2.1, applicando coefficienti migliorativi fino ai valori indicati nella Tabella C8A.2.2, secondo le seguenti modalità:

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Figura 2-3 Estratto della tabella C8A.2.2 - Coefficienti correttivi dei parametri meccanici (indicati in Tabella C8A.2.1) da applicarsi in presenza di: malta di caratteristiche buone o ottime; giunti sottili; ricorsi o listature; sistematiche connessioni trasversali; nucleo interno particolarmente scadente e/o ampio; consolidamento con iniezioni di malta; consolidamento con intonaco armato.

Identificazione del livello di conoscenza nelle costruzioni in C.A

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze In relazione al livello di conoscenza LC1 distinguiamo:

o Geometria: la geometria della struttura è nota o in base a un rilievo o dai disegni originali.

In quest’ultimo caso viene effettuato un rilievo visivo a campione per verificare l’effettiva corrispondenza del costruito ai disegni. I dati raccolti sulle dimensioni degli elementi strutturali saranno tali da consentire la messa a punto di un modello strutturale idoneo ad un’analisi lineare.

o Dettagli costruttivi: i dettagli non sono disponibili da disegni costruttivi e sono ricavati

sulla base di un progetto simulato eseguito secondo la pratica dell’epoca della costruzione. È richiesta una limitata verifica in situ delle armature e dei collegamenti presenti negli elementi più importanti. I dati raccolti saranno tali da consentire verifiche locali di resistenza.

o Proprietà dei materiali: non sono disponibili informazioni sulle caratteristiche meccaniche

dei materiali, né da disegni costruttivi né da certificati di prova. Si adottano valori usuali della pratica costruttiva dell’epoca convalidati da limitate prove in-situ sugli elementi più importanti.

La valutazione della sicurezza nel caso di conoscenza limitata viene in genere eseguita mediante metodi di analisi lineare statici o dinamici.

In relazione al livello di conoscenza LC2 distinguiamo:

o Geometria, la geometria della struttura è nota o in base a un rilievo o dai disegni originali.

In quest’ultimo caso viene effettuato un rilievo visivo a campione per verificare l’effettiva corrispondenza del costruito ai disegni. I dati raccolti sulle dimensioni degli elementi strutturali, insieme a quelli riguardanti i dettagli strutturali, saranno tali da consentire la messa a punto di un modello strutturale idoneo ad un’analisi lineare o non lineare.

o Dettagli costruttivi, i dettagli sono noti da un’estesa verifica in situ oppure parzialmente

noti dai disegni costruttivi originali incompleti. In quest’ultimo caso viene effettuata una limitata verifica in situ delle armature e dei collegamenti presenti negli elementi più importanti. I dati raccolti saranno tali da consentire, nel caso si esegua un’analisi lineare, verifiche locali di resistenza, oppure la messa a punto di un modello strutturale non lineare.

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verifiche in situ. Nel primo caso sono anche eseguite limitate prove in-situ; se i valori ottenuti dalle prove in situ sono minori di quelli disponibili dai disegni o dai certificati originali, saranno eseguite estese prove in situ. I dati raccolti saranno tali da consentire, nel caso si esegua un’analisi lineare, verifiche locali di resistenza, oppure la messa a punto di un modello strutturale non lineare.

La valutazione della sicurezza nel caso di conoscenza adeguata è eseguita mediante metodi di analisi lineare o non lineare, statici o dinamici.

In relazione al livello di conoscenza LC3 distinguiamo:

o Geometria: la geometria della struttura è nota o in base a un rilievo o dai disegni originali.

In quest’ultimo caso è effettuato un rilievo visivo a campione per verificare l’effettiva corrispondenza del costruito ai disegni. I dati raccolti sulle dimensioni degli elementi strutturali, insieme a quelli riguardanti i dettagli strutturali, saranno tali da consentire la messa a punto di un modello strutturale idoneo ad un’analisi lineare o non lineare. o Dettagli costruttivi: i dettagli sono noti o da un’esaustiva verifica in situ oppure dai disegni

costruttivi originali. In quest’ultimo caso è effettuata una limitata verifica in situ delle armature e dei collegamenti presenti negli elementi più importanti. I dati raccolti saranno tali da consentire, nel caso si esegua un’analisi lineare, verifiche locali di resistenza, oppure la messa a punto di un modello strutturale non lineare.

o Proprietà dei materiali: informazioni sulle caratteristiche meccaniche dei materiali sono

disponibili in base ai disegni costruttivi o ai certificati originali, o da esaustive verifiche in situ. Nel primo caso sono anche eseguite estese prove in situ; se i valori ottenuti dalle prove in situ sono minori di quelli disponibili dai disegni o dai certificati originali, sono eseguite esaustive prove in situ. I dati raccolti saranno tali da consentire, nel caso si esegua un’analisi lineare, verifiche locali di resistenza, oppure la messa a punto di un modello strutturale non lineare.

La valutazione della sicurezza nel caso di conoscenza accurata verrà eseguita mediante metodi di analisi lineare o non lineare, statici o dinamici.

Riportiamo in seguito una tabella sempre da Circolare n.617 del 2009 che riporta indicazioni sui vari livelli di indagine:

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Figura 2-5: Estratto della tabella C8A.1.3a – Definizione orientativa dei livelli di rilievo e prove per edifici in c.a.

2.2 SCUOLA PRIMARIA GALLIANO ROSSINI A FIRENZE

La scuola primaria Galliano Rossini, evidenziata nel cerchio giallo nell’immagine sottostante, si trova nella città di Firenze, nel quartiere San Jacopino.

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La struttura è costituita da più corpi di fabbrica che sono stati realizzati e uniti in tempi diversi caratterizzati da una struttura mista in muratura e C.A.

Le varie aule e locali di servizio si dispongono su tre livelli principali: piano terra rialzato, primo piano ospitante per lo più aule e il sottotetto.

Figura 2-7: Vista aerea della Scuola Galliano Rossini

Per ciò che riguarda la pericolosità sismica, andando ad osservare una mappa di classificazione interna al territorio di Firenze ricavata da un piano di emergenza dal sito della protezione civile, si nota che la struttura si trova nella zona S3**, cioè nella zona di maggiore pericolosità.

Figura 2-8: Mappa di microzonazione sismica della città di Firenze

Da un punto di vista geologico, il terreno in cui sorge la scuola Rossini è di categoria B catalogato come a bassa permeabilità.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2.3 ANALISI STORICA

Riportiamo di seguito una pianta indicativa delle prime fasi realizzative dell’edificio:

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Dalle analisi degli elaborati storici, utili a definire i rimaneggiamenti susseguiti nel tempo, è stato possibile definire le tappe storiche che hanno preceduto la condizione attuale.

Inoltre, questa prima analisi, ci ha permesso di individuare le possibili zone critiche in relazione agli ammorsamenti delle successive aggiunte e modifiche.

Il materiale è stato reperito da:  Archivio storico di Firenze;  Comune di Firenze;

 Archidis: l'archivio on-line dei disegni tecnici del Comune di Firenze.

Va precisato che è stato necessario fare affidamento sui soli elaborati grafici per comprendere l’evoluzione storica dell’edificio, in quanto non è stato possibile reperire documentazione tecnica e computi metrici in grado di attestare la veridicità di quanto dedotto. Ciò è conseguenza del fatto che prima della legge 1086/71 la normativa prevedeva per il costruttore semplicemente l’obbligo di denuncia alla prefettura con consegna di un progetto di massima prima dell’inizio dei lavori.

Tale materiale ha confermato tuttavia la permanenza della destinazione d’uso scolastica, nonostante le numerose modifiche nel tempo.

2.3.1 Condizione originaria

La condizione originaria, o per lo meno, lo stato di fatto al 1905 per quanto dichiarano gli elaborati storici, è stata rappresentata in evidenza con colore verde scuro su una pianta relativa allo stato attuale per meglio comprenderne la forma.

L’entrata principale dell’edificio scolastico originario si affacciava su via Rossini, e immetteva direttamente nel corridoio.

La scuola presentava uno sviluppo compositivo chiaramente lineare con i tratti tipici di edifici in muratura portante con sezioni murarie di un certo spessore e la mancanza di pilastri isolati in pianta.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze Le varie aule e gli spazi ricreativi sono distribuiti su un unico livello.

2.3.2 Ampliamento del 1905

Un primo ampliamento, in direzione Via Giuseppe Galliano, viene eseguito sulla linea delle preesistenze terminando con un ampio portico su colonne.

2.3.3 Ampliamento del 1925

Un terzo successivo ampliamento, prevede l’ubicazione di nuovi servizi igienici in un ottagono murario che si collega tramite un breve disimpegno all’edificio originario.

Nell’immagine seguente, una delle piante storiche ricavate dall’archivio online del comune di Firenze, mostra la conformazione dell’edificio indicativamente attorno al 1958.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2.3.4 Ampliamento del 1962

Elaborati grafici di archivio mostrano come il piano di ampliamento del 1962 abbia modificato in maniera sostanziale gran parte della preesistenza. Riassumiamo di seguito i punti salienti di tale trasformazione tenendo conto che la modifica più invasiva sia attribuibile alla sopraelevazione dell’edificio:

o Passaggio ad un sistema strutturale misto muratura/telai in C.A per far fronte a lle ingenti modifiche richieste, mantenendo una certa libertà compositiva;

o Collocamento di una palestra in adiacenza all’entrata principale che verrà a sua volta spostata più a est in via Rossini. Tale collocazione permette di sfruttare un ampio atrio, anch’esso intelaiato in C.A. e di nuova costruzione;

o Dopo una breve scalinata si accede ad un ampio salone centrale al piano terra. Questo è stato ricavato dall’abbattimento delle murature originarie che delimitavano le precedenti aule;

o Ampliamenti sul lato ovest che seguono il margine della curva di Via Rossini con aule e vani di servizio, mentre a sud-ovest si mette in comunicazione l’edificio in questione con l’attuale asilo tramite degli spazi adibiti a cucina e refettorio. Qui in particolare notiamo il tamponamento del portico per essere adibito a spazio ricreativo e spettacoli teatrali;

o L’intera struttura è stata sopraelevata di un piano adibito ad aule terminando con un’ampia copertura a falde e gravando in parte sulla struttura intelaiata in calcestruzzo del piano terra. Si nota in pianta il collocamento di due vani scala.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2.3.5 Stato attuale

I progetti esecutivi più recenti risalenti al 2003 riguardano la messa a norma impiantistica e gli interventi per l’ottenimento del CPI (Certificato Prevenzione Incendi).

Anche in questo caso abbiamo dovuto far affidamento ai soli elaborati grafici e dedurne quali possono essere state le plausibili modifiche all’assetto strutturale.

In questo caso, rispetto al precedente, non sono state riscontrate modifiche sostanziali e senza dubbio il blocco centrale aggiunto nel 1905 è la parte che ha subito meno rimaneggiamenti nel tempo, conservando in buona parte la fisionomia strutturale con la quale è stato concepito. Notiamo l’inserimento di un ascensore a setti in C.A all’interno del vano scala a nord-est e una riduzione degli spazi della sala centrale al piano terra per la creazione di un disimpegno per la palestra e di un’aula in prossimità dell’entrata principale.

Segnaliamo inoltre un recente progetto inerente le strutture necessarie alla rifunzionalizzazione dei servizi igienici, con modifiche interne alla struttura portante nella zona dell’ottagono murario.

Il progetto prevede due cerchiature con rinforzo tramite betoncino armato. Riportiamo di seguito un estratto del relativo esecutivo progettuale:

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2.4 RILIEVO GEOMETRICO

Per quanto riguarda la definizione delle geometrie dell’organismo strutturale notiamo subito che la normativa, precisamente la circolare n.617/2009 di cui abbiamo riportato gli estratti in precedenza, prevede un rilievo esaustivo e completo per ogni livello di conoscenza. Stessa cosa non si può dire per la definizione dei dettagli costruttivi, sia nelle murature sia nel C.A., difficili da indagare per i motivi già riportati.

È stato eseguito un rilievo geometrico al fine di verificare che i disegni in nostro possesso, sia cartacei sia digitali, fossero coerenti con lo stato attuale. Sono state quindi apportate le necessarie modifiche alle piante di piano terra e primo piano ed è stato rilevato il sottotetto di cui si aveva solo una sezione verticale del progetto di ampliamento risalente al 1962.

Il lavoro svolto, che ha prodotto gli elaborati in questo paragrafo riportati, non è stato esente da notevoli difficoltà, viste le forti incongruenze con i materiali cartacei in nostro possesso e la vastità della struttura.

I rilievi architettonici ai vari livelli dell’edificio sono stati effettuati in modo diretto con la seguente strumentazione:

o Livella;

o Puntatore laser; o Filo a piombo; o Metro flessometro.

In particolare si è prestata particolare attenzione a tutti quei dettagli visibili che avrebbero in un secondo momento influenzato la composizione del modello strutturale finalizzato alle verifiche. Quindi sono stati analizzati gli spessori murari e dei relativi intonaci, gli spessori dei sottofinestra e degli architravi, le ampiezze delle aperture e delle porte che si affacciano sui vari corridoi, le dimensioni degli elementi strutturali in C.A. e i vari interpiani.

Sono stati differenziati, attraverso i colori, i diversi spessori murari nei vari elaborati e sono stati inseriti dei coni visivi in pianta relativi alle foto fatte sul posto delle quali sono state riportate le più significative.

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Piano terra

Al piano terra si nota, come previsto, che i muri più spessi sono disposti al perimetro esterno, per lasciare la funzione di divisione interna degli spazi a murature più snelle.

Come si può notare inoltre dalla ripartizione dei solai, le murature da 35 e 25cm che delimitano internamente le aule (segnalate in colore verde nella successiva pianta tematica) hanno una funzione portante fatta eccezione per la biblioteca.

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Figura 2-15: Viste V.4(sx) e V.3(dx)

Nei due elaborati successivi sono stati messi in evidenza gli elementi del telaio in C.A. presente al piano terra.

Si nota in pianta come gli assi principali di inerzia delle sezioni dei pilastri siano tra loro paralleli, e in particolare possiamo distinguere tre telai dotati di notevole rigidezza nella direzione longitudinale dell’edificio con sezioni delle travi di 40x110. I telai in direzione trasversale hanno invece una funzione di collegamento presentando travi di sezione minore.

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Figura 2-19: Particolare sulla struttura intelaiata in C.A.

Piano primo

Come è stato fatto precedentemente, riportiamo di seguito la pianta relativa al piano primo che mostra sezioni murarie generalmente ridotte rispetto al piano terra e delle evidenti variazioni nella zona dei servizi igienici relativi all’ottagono murario sottostante. Nella zona sovrastante all’atrio a piano terra caratterizzato da una lunga rampa troviamo adesso due aule e un ampio terrazzo che si affaccia sul cortile. Morfologicamente non presenta ulteriori visibili differenze con il piano terra.

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Sottotetto

La morfologia strutturale del sottotetto, alla quale è stato possibile accedere tramite una botola presente nella zona dell’ascensore, ha presentato non poche difficoltà al rilievo.

La concezione strutturale stessa del C.A. viene qua un po’ interpretata dal progettista ed è così che per far fronte a un immobile molto irregolare si sono rilevate in diverse zone soluzioni relativamente singolari. Riportiamo di seguito quanto emerso dal sopralluogo:

o Alcune travi in C.A. presenti risultano semplicemente appoggiate tra di loro (si veda immagine relativa a V13);

o Molte di queste travi si trovano a quote molto diverse tra di loro, spesso per ragioni anche poco comprensibili, come ad esempio travi estradossate dal solaio ma semplicemente appoggiate su di esso (si veda ancora immagine relativa a V13) e altri casi poco chiari nella zona dell’ottagono murario;

o I maschi murari che delimitano i corridoi principali (si veda pianta) hanno la funzione, a questo livello, di rompi-tratta per le grandi luci dei solai della copertura; inoltre su di essi scaricano le travi che reggono le travi di colmo, attraverso dei muretti in mattoncini pieni che lavorano per compressione (si veda immagine relativa a V12);

o Da segnalare inoltre la presenza di catene in acciaio nella zona del pilastro in falso (V16-17), e l’ausilio di travetti C.A.P. per coprire le grandi luci delle linee di displuvio, compluvio e colmo.

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Figura 2-22: Dall’alto verso destra: V.15, V.12, V.13, V.14.

Riportiamo di seguito anche le foto delle catene in acciaio che “agganciano” sia il pilastrino in falso al resto della struttura sia le murature d’angolo come si può vedere dalla pianta precedente:

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Figura 2-24: V.8-9 (al piano primo) e V.17(dx)

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2.5 QUADRO FESSURATIVO

Le manifestazioni di dissesto in elementi murari possono essere classificate in:

o Lesioni o fessure, rilevabili su una faccia del muro o corrispondenti su entrambe le facce

(lesioni passanti);

o Manifestazioni di discontinuità in una zona originariamente continua;

o Distacchi o sfilamenti, rispettivamente conformati come lesioni localizzate lungo

preesistenti linee di discontinuità (per esempio accostamento di due distinti corpi di fabbrica in assenza di ammorsature murarie) o manifestati come variazione della posizione (spostamento orizzontale di una trave in corrispondenza dell’appoggio su una parete);

o Rigonfiamenti / espulsioni, perdita della conformazione piana di una faccia del muro, in

una zona o per l’intera estensione, o addirittura perdita di materiale; il rigonfiamento si distingue da una possibile irregolarità costruttiva attraverso il suono prodotto da una leggera serie di colpi effettuati con idoneo attrezzo di percussione (suono cupo in presenza di vuoto retrostante); il fenomeno è presente essenzialmente in pareti di forte spessore, costituite da più strati contigui poco legati tra loro;

o Fuori piombo, configurazioni di una parete muraria diverse da quella verticale iniziale.

In ordine di importanza le lesioni precedono i distacchi ai fini della valutazione del rischio, e possono essere causate da stati di trazione rilevanti, dovuti a forti eccentricità o a forti componenti di taglio, e causate anche da condizioni di schiacciamento con andamento prevalentemente verticale nelle pareti e nei pilastri.

Le tipologie di fessurazioni che invece possono presentarsi nel cemento armato possono essere classificate generalmente nel seguente modo:

o Fessure da ritiro, si tratta di fessure a bassa pericolosità che si manifestano per il ritiro a

seguito di una maturazione rapida del calcestruzzo in ambiente troppo secco oppure per la presenza di un’armatura limitatamente distribuita a causa del diametro eccessivo dei ferri. Queste fessurazioni si manifestano con fessure verticali parallele, a distanza regolare.

o Fessure da flessione, sono generalmente dovute ad un sottodimensionamento

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nella zona centrale della trave, nella parte soggetta a trazione ed hanno un andamento verticale. La loro ampiezza è variabile, infatti le aperture sono più ampie nella parte bassa e si stringono verso l’alto. Spesso sonno accompagnate da fessure da taglio.

o Fessure da taglio, sono causate da un carico concentrato eccessivo oppure da staffatura

insufficiente. Si manifestano con fessure ad andamento inclinato a circa 45°, che possono comparire in qualsiasi punto della trave ma in prevalenza vicino agli appoggi. o Fessure dovute a cedimenti differenziali, sono lesioni causate da problemi relativi agli appoggi

o da cedimenti delle fondazioni. Si manifestano con fessure presenti in due punti della trave: uno in basso sul lato dell’appoggio che presenta il cedimento e l’altro nella parte superiore della trave, dal lato dell’appoggio che non presenta cedimento.

Il quadro fessurativo è costituito dall’insieme delle manifestazioni di dissesto che riguardano un organismo di fabbrica nel suo complesso. Nel caso in oggetto si è fatta una distinzione fra il quadro fessurativo degli elementi in muratura e di quelli in cemento armato.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze 2.5.1 Piano terra

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze Elementi in muratura

Le principali lesioni che si sono osservate sulle murature sono relative a pareti non portanti e sono suddivise in:

o Fessurazioni lievi non passanti; o Lesioni passanti.

Entrambe a loro volta possono essere: o Orizzontali;

o Verticali; o Inclinate.

Entrando da via Rossini le prime lesioni che si incontrano sono L2B e L3B, su murature di tamponamento. Si tratta di lesioni inclinate passanti. In particolare la L2B ha origine da un tamponamento eseguito su una precedente apertura, mentre la L3B ha origine in corrispondenza di una trave ricalata.

Figura 2-27: Particolari delle lesioni L2B e L3B

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Figura 2-28: lesioni L2A e L3A

All’interno del locale adibito a biblioteca si trova una fessurazione verticale (L15). Non si è potuto verificare se questa sia passante o meno poiché sulla parte retrostante è applicata una contro parete in cartongesso.

Le pareti interessate dalle lesioni L15A, L16A, L17A appartenenti alla struttura originaria, adiacente ora al vano scale e realizzate presumibilmente tra fine 1800 e primi del 1900, presentano diverse lesioni significative inclinate e passanti.

Il maschio murario relativo alla lesione L17A nel 1962 ha subito una sopraelevazione fino alla struttura del tetto.

Figura 2-29: A sinistra, evidenziato in campitura nera, la condizione originaria della struttura prima dell'ampliamento del 1905, in tratto chiaro la condizione attuale. A destra lo schema delle lesioni.

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Figura 2-30: Particolare della lesione L17A, L16A e L15A

Le lesioni L15A e L16A interessano la porzione di muratura che non arriva al sottotetto e su cui gravano il solaio del piano primo e quello del sottotetto.

Nella stessa aula vi sono due pareti risalenti all’ampliamento del 1962. La prima, quella interessata dalla lesione verticale passante L18B, prosegue anche al piano superiore ma non nel sottotetto.

Figura 2-31: Particolare della lesione L18B e L18A

La seconda, interessata dalle lesioni passanti L13B e L14B, è una parete di spessore 10 cm. Al piano primo e nel sottotetto vi sono pareti corrispondenti a questa, in particolare la parete corrispondente alla quota del sottotetto presenta uno spessore in mattoncini pieni di 25 cm; chiaramente questa parete a piano terra, pur non trattandosi di parete portante i solai, risulta a prima vista sottodimensionata presentando un chiaro segno di vulnerabilità.

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Figura 2-32: Particolari L13B, L14B, L13A e L14A

Sempre nella parte di edificio risalente al 1962, si sono trovate diverse lesioni significative, inclinate e passanti, in particolare su due pareti dell’aula informatica.

Entrando nell’aula, sulla destra risulta ben evidente la lesione passante L10B, su una parete divisoria.

Figura 2-33: Particolare della lesione L10

Sulla sinistra si trovano due evidenti lesioni su una parete che prosegue anche al piano primo e nel sottotetto.

La L9B si ipotizza passante, anche se sulla parete retrostante è stata inserita una contro parete in cartongesso che ne impedisce la verifica.

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Figura 2-34: Particolari delle lesioni L8 e L9

Anche sulla parete retrostante la lesione L8B è stata applicata una contro parete in cartongesso che impedisce di vedere se sia passante o meno. Si nota però, in una porzione di parete non coperta da cartongesso, la corrispondenza di una visibile fessurazione con l’andamento della L8B.

Nella stessa porzione di edificio sono ben visibili altre lesioni. Nello specifico, come si vede dalla pianta, la lesione L11A interessa sia una parete divisoria interna che una parete perimetrale esterna.

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Figura 2-36: Particolare della lesione L10.1°, L11D e L10.1B

Le fessure F7 e F8 si trovano su una porzione di edificio risalente circa al 1925. Le pareti interessate hanno uno spessore di 40cm, portano il solaio, proseguono al solaio di sottotetto fino alla copertura che poggia su queste.

L’insieme di fessurazioni denominate F9 si trovano in una porzione di edificio risalente circa al 1905. La parete interessata da queste lesioni, in origine, risultava affacciarsi su un loggiato, che fu poi inglobato nel resto della struttura principale e tamponato.

Anche in questo caso, l’andamento verticale delle fessure è giustificato molto probabilmente da sforzi di compressione eccessivamente elevati dovuti alla successiva sopraelevazione dell’edificio del 1962; inoltre proprio a ridosso di questo maschio murario gravano i servizi igienici al primo piano in falso sul solaio.

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Analisi di vulnerabilità sismica della Scuola “G.Rossini” a Firenze Elementi in cemento armato

Al piano terra si notano lesioni significative anche sugli elementi in cemento armato.

Entrando da Via Rossini, la prima lesione che si trova su elementi di cemento armato è la L1A. Si tratta di una caratteristica lesione da taglio passante con andamento diagonale e si trova in prossimità di un pilastro.

Sullo stesso elemento si notano inoltre altre fessure ad andamento verticale.

Figura 2-38: Particolare della lesione L1A

Nell’atrio principale sono presenti altre due travi con evidenti lesioni passanti da taglio. Nelle immagini seguenti sono evidenziate la L5B, L4B e L6B:

Figura 2-39: particolari della L5B, L4B e L6B

In particolare sulla trave interessata dalle lesioni L4A e L6B (che sono le corrispondenti delle L4B ed L6B sull’altra lato della trave) si nota la fessura L7A, ad andamento verticale e di spessore maggiore rispetto alle altre, posizionata circa all’estremità di una sottostante parete come si può vedere dall’immagine seguente.

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Figura 2-40: Particolari della L7A, L6A e L4A

Oltre alle lesioni, al piano terra, si sono osservati gli elementi critici e di degrado indicati in pianta.

Sull’ingresso di Via Rossini, risulta ben visibile un pilastro all’interno del quale passa un pluviale.

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L’elemento di degrado D1.1 indica una trave in cemento armato che, longitudinalmente, per metà si trova all’interno della scuola e per metà all’esterno. Sulla parte interna, si nota il distacco del copriferro per quasi tutta la lunghezza dell’elemento strutturale. Si riportano di seguito le relative immagini.

Figura 2-42: Trave degradata nell’atrio con distaccamento del copriferro

All’interno del locale “biblioteca” è presente un pilastro, direttamente collegato alla trave appena esaminata. Anche su questo si nota un probabile distacco del copriferro nella parte superiore. Nella pianta è indicato con la sigla D4.

Figura 2-43: Foto del pilastro relativo a D4

Un altro elemento in cemento armato su cui si è notato un certo stato di degrado è un pilastro che si trova all’interno della palestra. Anche su questo è avvenuto il distacco del copriferro. Nella pianta è indicato con la sigla D2.

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