Capitolo V
Stato di Progetto
1 Stato di Progetto
L'edificio oggetto di studio presenta carenze riguardanti sia la concezione strutturale che lo stato di conservazione delle opere strutturali.
Sanare direttamente queste carenze attraverso interventi tradizionali, che agiscano sulla struttura portante esistente, non risulta conveniente né da un punto di vista tecnico che economico.
Si studiano così delle tipologie di intervento "esterne" rispetto all'esistente compagine strutturale che comportino un'incidenza ridotta in termini di impatto sull'esistente ma che, allo stesso tempo, forniscano un miglioramento della struttura sia da un punto di vista architettonico che energetico.
Si prevedono due soluzioni progettuali. Queste sono caratterizzate da diversa efficacia ma anche da diversi costi e da un diverso beneficio nei confronti dei fruitori della struttura. Si descrivono di seguito i due interventi con particolare riferimento all'aspetto strutturale.
1.1 Requisiti di progetto
La principale carenza della struttura riguarda la risposta rispetto ai carichi orizzontali, viene pertanto studiato un intervento con l'inserimento di nuovi elementi strutturali controventanti.
Il rivestimento con un esoscheletro vetro acciaio ha anche il vantaggio, in presenza di pareti di tamponamento con uno strato di mattoni ad una testa (disposti in falso), di limitare rischi dovuti ad un loro possibile ribaltamento in caso di evento sismico.
Date le condizioni di degrado e di parziale inadeguatezza dell'esistente, anche con riferimento agli attuali standard (già la L.R.T n°67 dell'11/03/1988 prevede l'inserimento di un quantitativo minimo di logge e balconi per le case popolari di nuova costruzione), si può pensare di introdurre elementi architettonici che diano valore aggiunto al fabbricato esistente. L'intervento studiato, in particolare con la soluzione B, può costituire anche un ampliamento consentendo un eventuale riassetto degli spazi interni dell'edificio.
L'intervento prevede l'inserimento di elementi strutturali con funzione controventante, del tipo esposto nel Capitolo 3, capace di sfruttare il soleggiamento delle facciate maggiormente esposte producendo energia attraverso la tecnologia fotovoltaica, diminuendo indesiderati apporti esterni estivi grazie all'interposizione di un cuscino d'aria e, quando previsto, all'effetto della ventilazione.
Data l'inadeguatezza della struttura in termini energetici, volendo sanare anche queste carenze, bisogna prevedere l'inserimento di un certo quantitativo di elementi isolanti e sanare i principali ponti termici. Un intervento come quello di seguito proposto può essere migliorativo anche a questo proposito e viene illustrato in merito al contesto ambientale di riferimento.
1.2 Proposta di miglioramento sismico: la Soluzione A
alla presenza dei telai disposti solo lungo una direzione;
alla concezione strutturale che prevedeva una progettazione delle strutture rispetto ai soli carichi gravitazionali;
all'attenzione praticamente assente di progettisti e normative verso il concetto di duttilità strutturale;
all'attuale stato di degrado dovuto alle condizioni ambientali ed all'invecchiamento. Il primo intervento proposto si presenta quindi come un intervento tipo atto a sanare queste due gravi carenze.
1.2.1 Descrizione dell'intervento
Nella soluzione progettuale A si prevede:
sulla scorta di precedenti interventi eseguiti su edifici simili, l'inserimento di setti in C.A. che inglobano parte dei pilastri del piano terra. Questi permettono di sanare la principale carenza dell'edificio lasciando immutato lo schema architettonico a pilotis. Vengono quindi a realizzarsi 17 setti che migliorano decisamente il comportamento della costruzione; ad essi è affidato l'intero taglio di piano della costruzione. Lo stato di degrado dei rimanenti pilastri del piano terra viene sanato prevedendo una semplice incamiciatura passiva.
Figura 1 - Soluzione A, pianta piano terra
I setti sono disposti, così come indicato in planimetria, formando una coppia di C agli estremi del fabbricato ed una H rovescia al centro. Come si può vedere il piano terra è privo di tamponamenti, ad eccezione dei vani scala e dei nuclei cantina (realizzati in muratura).
La zona centrale, compresa tra i due vani scala, è tamponata ma l'intervento si rende necessario anche qui dove la realizzazione dei setti comporta una piccola perdita volumetrica che verrà risarcita da CASALP.
l'inserimento di elementi di controvento in elevato, disposti lungo il lato corto del fabbricato, adatti a costituire un elemento di rinforzo monodirezionale nella direzione più debole dell'edificio. Detto controvento viene inserito:
o agli estremi del fabbricato;
o in mezzeria con cucitura del giunto esistente.
Figura 2 - Soluzione A, pianta piano tipo
Quelli di estremo vengono realizzati in vetro e acciaio secondo quanto descritto nei capitoli precedenti e vengono dotati sul lato esterno di pannelli fotovoltaici se in condizioni di esposizione favorevoli.
Figura 3 - Soluzione A, prospetto sud controvento energetico
Il controvento intermedio è invece un controvento in acciaio di tipo a V progettato in modo da ottenere una soddisfacente risposta della struttura e verrà meglio illustrato negli elaborati tecnici di seguito illustrati.
Figura 4 - Soluzione A, sezione della mezzeria dell'edificio con controvento intermedio in acciaio
Questo doppio intervento sana le due carenze sopra esposte e costituisce un miglioramento
sismico per il fabbricato con un consistente incremento del tempo di ritorno che mette in crisi la
struttura.
1.2.1.1 Dimensionamento (Analisi statica lineare)
L'analisi statica lineare, eseguita per effettuare un controllo sull'output di analisi più complesse e per dimensionare l'intervento, è stata un utile strumento in tutto il corso della progettazione.
Essa ha permesso di realizzare un dimensionamento abbastanza accurato dei setti del piano terra che vengono poi verificati con analisi dinamica modale.
Per quanto riguarda il controvento in elevato, data la maggior complessità della geometria e le non linearità connesse alle soluzioni adottate, è necessario ricorrere a strumenti più complessi come di seguito illustrato.
1.2.1.2 Verifica (Analisi dinamica modale)
Definita la tipologia di intervento, si realizza un modello con Straus per verificare la risposta della struttura nella configurazione di progetto.
1.2.1.3 Modello
Detto modello (Me3.1A8) viene realizzato modificando quello dell'edificio esistente ove vengono inseriti:
link di piano estesi per l'intera lunghezza dell'edificio a modellare i solai rigidi e la cucitura dei giunti prevista nello stato di progetto;
elementi beam di opportune dimensioni per modellare i setti del piano terra;
una struttura reticolare piana che riproduce la geometria agli assi dei controventi estremi (attraverso puntoni equivalenti) ed intermedio (attraverso diagonali di acciaio).
Nell'immagine seguente viene riportata un'assonometria del modello nella quale ai diversi colori impiegati corrispondono elementi strutturali di diversa geometria.
Risulta così evidente la simmetria strutturale dell'edificio.
Figura 5 - Soluzione A, vista assonometrica del modello dell' edificio
I setti previsti sono elementi più tozzi delle comuni colonne, in particolare quando una delle dimensioni di base risulta confrontabile con l'altezza di interpiano è opportuna una modellazione più accurata per esempio mediante elementi shell. Uno dei motivi che scoraggia i progettisti ad impiegare modellazioni specifiche per questi elementi è la cattiva gestione dell'output di molti software. Infatti, anche utilizzando elementi piani o solidi, risulta sempre utile, per un immediato dimensionamento del setto, avere i risultati in termini di caratteristiche della sollecitazione.
Per ottenere le caratteristiche della sollecitazione per un setto modellato con shell bisogna integrare le tensioni lungo l'area della sezione trasversale, operazione che non tutti i software eseguono in maniera automatica. Questo induce gli utenti ad utilizzare elementi trave, potendo gestire i risultati in maniera più rapida ma rinunciando ad una maggiore accuratezza degli stessi.
In questo caso l'approssimazione non conduce ad errori molto elevati in quanto i setti realizzati non risultano molto tozzi. La scelta degli elementi monodimensionali piuttosto che quelli piani è determinata, nel caso specifico, dalla circostanza di volere indagare come varia la risposta dinamica della struttura in diverse configurazioni di rinforzo.
Questo determina delle risposte dinamiche diverse con un diverso stato di sollecitazione degli elementi realizzati.
In sintesi è sempre bene, in interventi di retrofit di questi tipo, cercare di distribuire i setti in maniera simmetrica ed in modo tale da disporre orientativamente della stessa rigidezza in direzione x ed in direzione y. Questo consente di evitare che l'edificio abbia una direzione debole, ovvero una direzione per la quale il sisma possa avere effetti maggiori.
Il caso in cui si abbia , ⁄ , ≅ 1 non esclude l'inserimento dei modi torsionali tra i
primi modi propri dell'edificio, circostanza, quando possibile, da evitare. Ciò può ottenersi cambiando la configurazione dei setti nel senso di aumentare la rigidezza torsionale complessiva. In questo modo si mira a disaccoppiare i modi propri torsionali dell'edificio da quelli flessionali facendo in modo che partecipino alla risposta sismica con una miniore partecipazione in termini di massa.
Non sempre questo risultato è possibile. In particolare per geometrie complesse (forme allungate o frastagliate) non è semplice trovare la disposizione ottimale degli elementi atti a migliorare la risposta dinamica della struttura; in alcuni casi la soluzione di separare i corpi di fabbrica in sub unità strutturali, caratterizzate da una maggiore regolarità, diviene una scelta opportuna. In particolare quando gli organismi resistenti rispetto alle azioni orizzontali sono diversi (come in questo caso: setti a piano terra più controvento in elevato) la disposizione di questi risulta condizionata da altri fattori. Il controllo della risposta dinamica non è immediato ed il risultato comunque non risulta sempre gratificante da un punto di vista ingegneristico.
Inoltre bisogna tenere conto del fatto che le attuali norme, prevedendo fattori di struttura maggiori di 1, ammettono esplicitamente danneggiamento per elevati valori di sollecitazione, il che incide sulla risposta, che varia durante l'evento sismico con l'evolvere in campo plastico della struttura.
In questo contesto non risulta secondario il ruolo dei tamponamenti i quali, con la loro rigidezza, possono giocare un ruolo non secondario sulla risposta dinamica della struttura. Risposta che, come si è già sottolineato, evolve con il loro danneggiamento.
In definitiva, considerando il fenomeno nella sua complessità, bisogna tenere presente che non sempre risulta possibile controllare la risposta dinamica di un edificio e che spesso la convenzionalità del calcolo automatico può condurci a risultati discosti dal vero, da valutare con attenzione.
Viene eseguita sul modello globale della situazione di progetto un'analisi dinamica modale. Il controvento intermedio ben si presta ad essere modellato come una struttura reticolare. Piuttosto diversa è la situazione per i controventi di estremo in cui la geometria è stata seguita fedelmente, ripercorrendo gli assi della carpenteria metallica ed adottando per la geometria dei puntoni una sezione di acciaio equivalente, derivata dai modelli del "puntone equivalente" precedentemente descritti.
La risposta della struttura in termini globali viene colta con sufficiente accuratezza da un modello di questo tipo (massimi spostamenti, massime sollecitazioni sulla struttura da adeguare). Questo modello non risulta però adatto, visto che non contempera le numerose non linearità presenti, alla verifica del controvento in acciaio-vetro che verrà eseguita mediante un modello più dettagliato descritto di seguito.
1.2.1.4 Fattore di struttura
L'analisi dinamica modale viene eseguita con fattore di struttura unitario:
Infatti, considerata la natura non standard dell'intervento proposto, si assume cautelativamente che l'organismo resistente progettato non abbia qualità dissipative assumendo, per le azioni sismiche, lo spettro di risposta elastico.
Figura 6 - Spettro di risposta elastico
1.2.1.5 Setti piano terra
I setti, dimensionati mediante analisi statica lineare, vengono verificati a pressoflessione ed a taglio in base alle sollecitazioni derivanti dal modello precedentemente esposto. L'analisi eseguita è un'analisi dinamica modale con spettro elastico.
1.2.1.5.1 Condizioni di vincolo
I setti vengono saldamente connessi alle travi di fondazione attraverso ancoraggio dei profili di armatura longitudinale ed alle travi del livello superiore mediante apposite barre di collegamento cui viene assicurata sufficiente lunghezza di ancoraggio.
Per la natura dell'intervento, se al piede il setto può considerarsi incastrato, sorgono dubbi sulle condizioni di vincolo in sommità. Le indicazioni analitiche mostrano che, a causa della maggiore flessibilità dei pilastri in elevato, il setto non è molto sollecitato flessionalmente in testa. Tuttavia modellare questa connessione con un rilascio non sarebbe cautelativo in quanto non consentirebbe di valutare il momento sollecitante ivi esistente. Si sceglie così uno schema a doppio incastro per valutare la risposta della struttura nella configurazione di progetto.
Viene così calcolato con precisione il momento in testa al setto senza sottostimare significativamente il momento al piede (che verrebbe massimizzato nel secondo schema, a parità di azione agente).
Si ritiene altresì opportuno sottolineare che i setti nella condizione di progetto scelta risultano 4 volte più rigidi rispetto allo schema incastro cerniera. Ciò è decisamente importante se si pensa che la rigidezza di questi elementi viene ad influenzare significativamente la rigidezza del piano terra e quindi la risposta dinamica dell'intero edificio. Modellare la struttura con elementi meno rigidi vorrebbe dire coinvolgere ordinate minori dello spettro di risposta e di conseguenza sottostimare l'azione sismica. La scelta fatta risulta quindi cautelativa.
1.2.1.5.2 Analisi con VCA SLU
Sebbene l'intervento sia passivo, la verifica a pressoflessione viene effettuata sulla base delle sforzo normale di progetto , valutato con combinazione sismica.
Ciò può apparire non corretto in quanto si può osservare che in condizioni statiche il vecchio nucleo in CLS continua a sopportare lo sforzo normale esistente.
Tuttavia, allo SLU si suppone che la deformazione della sezione sia tale da causare un'effettiva ridistribuzione delle compressioni lungo la stessa. In definitiva si può contare sul benefico incremento del momento resistente dovuto allo sforzo normale indotto dalle azioni permanenti per le verifiche allo SLU.
Nella configurazione di progetto il cls delle esistenti colonne viene a trovarsi in condizioni di confinamento tali da rispondere con il giusto livello di sicurezza e può venire quindi considerato nel computo della sezione resistente, che viene considerata omogenea.
I setti sono di dimensioni: 40x120 cm; 80x100cm;
3 3
12 3
Mancando gli appositi dispositivi di collegamento, la struttura non può essere riguardata come una struttura composta acciaio cls.
Si seguono le indicazioni delle NTC per quanto attiene alle colonne in c.a. in quanto il rapporto tra i lati di questi elementi risulta minore di 4:1, quindi, per quanto tozzi, possono venire considerati come pilastri.
La verifica a pressoflessione viene eseguita con VCA SLU ottenendo i domini di resistenza di seguito riportati in cui il punto rappresenta la combinazione di azioni ritenuta più gravosa.
Setto 120x40 cm
Figura 8 - Armature: n° 8*2Φ20 (6,28)+ n°4L 120 x120/12 (21,6)
Setto 80x100cm
1.2.1.5.3 Verifica a taglio
La resistenza a taglio, ultima del setto, si valuta cautelativamente considerando il solo contributo fornito dal rinforzo calastrellato mediante la formula:
2 ∙ ∙
∙ ∙
cos
secondo quanto riportato nel paragrafo C8A 7.2.1 della circolare 617/2009.
Se il rinforzo è considerato additivamente rispetto all'esistente armatura, la norma prescrive che resti in campo elastico e venga valutato solo il 50% della resistenza disponibile. Se invece, come accade in questo caso, il rinforzo è dimensionato per l'intera aliquota del taglio di calcolo, si può sfruttare completamente la resistenza allo snervamento dell'acciaio.
Con calastrelli di acciaio S275, di sezione come precisata in tabella, e passo 400mm si ottiene una resistenza che per i vari setti vale rispettivamente:
Setto dimensioni Calastrelli , , , , , ,
120x40 40x4/400 843 753 122 108
80x100 50x5/400 462 434 725 255
cm mm kN kN kN kN
Avendo dimensionato l'armatura a taglio per le sollecitazioni elastiche allo SLV, si ritiene di non soddisfare il requisito di gerarchia dimensionando l'armatura a taglio sulla base dell'effettiva resistenza a flessione dei setti della sezione in quanto troppo oneroso.
La resistenza ultima a taglio dell'elemento in oggetto è uguale alla minima resistenza fornita da uno dei seguenti citati meccanismi:
Rottura a taglio connessione superiore:
o per tranciamento delle barre di connessione; o per rotture lato cls;
Rottura a taglio incamiciatura;
Rottura a taglio per connessione inferiore:
o per tranciamento delle barre di connessione; o per rotture lato cls.
Si noti che il meccanismo di ribaltamento viene escluso in quanto la fondazione in questo caso non si realizza con pulvino rovescio ma mediante ringrosso dell'esistente trave rovescia in cls. Viene così a realizzarsi una fondazione di sezione idonea per le sollecitazioni di calcolo previste nella configurazione di progetto.
In questo caso il valore fornito dal meccanismo di tranciamento delle barre di collegamento alla connessione superiore 8Φ24 vale:
110,7 ∙ 8 885
Invece per il collegamento alla fondazione la verifica risulta più favorevole in quanto può considerarsi anche il contributo dei profili angolari che vengono inglobati nel ringrosso della fondazione stessa e collegati di testa alla fondazione esistente mediante saldatura su piatti di acciaio ancorati mediante tasselli iniettati con resina epossidica
La collaborazione tra l'esistente trave rovescia ed il ringrosso della stessa si esegue sempre mediante iniezione con barre di acciaio che verranno ripiegate ad L per inglobare l'armatura aggiuntiva longitudinale.
Una descrizione più accurata della fondazione prevista si rimanda al relativo paragrafo.
Figura 11 - Particolare dell'armatura di un pulvino
1.2.1.5.4 Intervento sui pilastri al piano terra
I rimanenti pilastri a piano terra, ad eccezione dei 4 inglobati nei rispettivi vani scala, vengono rinforzati previa incamiciatura con angolari metallici e calastrelli saldati in opera. La direzione dei lavori valuterà l'opportunità di eseguire una puntellazione di sicurezza prima di cominciare le lavorazioni. L'intervento si esegue comunque per gruppi di pilastri cominciando con quelli centrali e terminando con quelli perimetrali.
L'operazione preliminare consiste nello scarificare il preesistente intonaco e portare alla luce le armature delle colonne ed il nucleo in cls. Quindi, dopo aver protetto le armature esistenti con una mano adeguata di primer epossidico, si effettua un rincalzo con malta di cemento per realizzare una superficie di posa piana e regolare, adatta ad assicurare un efficace contatto con gli angolari di rinforzo.
Per gli angolari si impiegano dei profili di acciaio di classe S275 conformati ad L di dimensioni 60x6mm, mentre per i calastrelli delle strisce di sezione 5x50mm e passo 30 cm.
Questa preparazione è la medesima che si esegue per le 20 colonne inglobate dai 17 setti in cls.
Detto rinforzo viene ricoperto con intonaco cementizio di spessore di circa 20mm, armato con rete elettrozincata
1,5 , passo 15x15mm.
Si prescrive l'impiego di calcestruzzo auto compattante (SCC - Self Compacting Concrete) di classe C25/30. Questo rispetto a quello tradizionale assicura una migliore penetrazione interstiziale e quindi un contatto più efficace tra la carpenteria metallica
La connessione alle travi sovrastanti ed in fondazione si realizza mediante 8 barre di acciaio (B450C) 20 (2 per lato dell'esistente pilastro) inghisate alle travi esistenti mediante iniezione con resina epossidica bicomponente che, oltre ad assicurare un adeguato ancoraggio, realizza un consolidamento locale del cls iniettato. Queste barre vengono collegate alla cerchiatura eseguita mediante saldatura a cordone.
Le immagini riportate sono riferite ad intervento tipo su un edificio del medesimo complesso residenziale, in particolare il modulo Tipo
C (con cinque piani fuori terra, uno in più della tipologia in oggetto), che ha richiesto un immediato intervento a causa di manifeste carenze statiche riguardanti i pilastri del piano terra.
1.2.1.6 Descrizione controvento di estremo
Nel rispetto del vincolo architettonico di lasciare immutata la conformazione dell'edificio a pilotis, il controvento vetro acciaio si estende dal primo solaio al solaio di sottotetto ed è collegato alle fondazioni mediante due colonne reticolari che si sovrappongono ai setti impiegati per consolidare i pilastri del piano terra (e quindi sanare la più grave carenza dell'edificio, ovvero eliminare il piano debole).
Figura 13 - Vista del controvento di estremo con indicazione delle didascalie
Nella vista sovrastante viene riportato il prospetto del solo controvento acciaio così come pensato per la facciata lato sud dell'Edificio.
Come schematicamente riportato, i pannelli vitrei che compongono questa facciata possono essere ricondotti a tre tipologie (A, B e C), le cui dimensioni sono illustrate di seguito.
Solo i pannelli quadrati di tipo A e B sono pensati per inglobare nell'interlayer le celle fotovoltaiche. Gli elementi triangolari al contorno, vetri di Tipo C, restano dunque semplici elementi di vetro che irrigidiscono la cornice rigida del controvento.
Figura 14 - Dimensione di progetto dei vetri di sicurezza.
1.2.2 Dettagli costruttivi
Di seguito viene illustrata la carpenteria metallica tipo prevista per i controventi di estremo. Questa ha delle caratteristiche peculiari dovute fondamentalmente a:
contenere tutto il "pacchetto di controvento" entro i piani appartenenti alle superfici esterne dei vetri;
realizzare le connessioni tra il controvento energetico e la struttura a livello dei nodi; dare all'insieme caratteristiche di impermeabilità e di schermatura.
A tal proposito si precisa che la soluzione di progetto, dettagliata nello specifico per il controvento di estremo nella soluzione A, si presta chiaramente a possibili applicazioni generiche per cui i particolari costruttivi di seguito descritti, sebbene adattati ad eventuali dimensioni di nuovi profili , possono essere considerati dei riferimenti sia per lo sviluppo accurato della soluzione progettuale B, che per eventuali sviluppi futuri di questo lavoro.
Si riporta di seguito una vista del solo controvento in acciaio, privo di elementi di vetro. In questo schema è presente l'individuazione e numerazione dei nodi tipo. Si distinguono 8 tipologie di collegamento di cui poi si illustrano i dettagli. I collegamenti si classificano in:
collegamenti di nodo correnti;
collegamenti di nodo passanti per connessione alla sovrastante struttura in elevato; giunti di montaggio.
I primi due tipi sono saldati e realizzabili in officina, mentre i giunti di montaggio, terzo tipo, sono appunto bullonati e consentono l'assemblaggio in opera della struttura.
Nello schema rappresentato è altresì possibile individuare tre tipi di aste: le aste diagonali correnti, semplicemente realizzate con degli IPE 140; i diagonali della cornice rigida;
i montanti ed i correnti.
Gli ultimi due tipi di profili sono di tipo non standard e sono previsti in composizione saldata.
Figura 15 - Identificazione dei nodi tipo
Particolari costruttivi
Dei collegamenti tipo 1 e 2 si ripropongono 3 viste che mostrano rispettivamente: la sola carpenteria metallica;
la carpenteria metallica con la posa in opera degli elementi vitrei e dei contrasti in alluminio;
il nodo finito con le contropiastre di contenimento in opera.
Ciò anche al fine di mostrare come è pensato il montaggio una volta messa in opera la carpenteria metallica.
Si comincia a disporre le lastre vitree partendo dal basso. Collegato lo spinotto dell'elemento fotovoltaico del pannello di pertinenza, si mette lo stesso in sede manovrandolo con due coppie di coppia di ventose. Le lastre di forma quadrata hanno un pero di circa 50 kg e devono quindi essere movimentate da due operatori ovvero mediante strumenti meccanici.
Messa la lastra, in sede si provvede ad un fissaggio provvisorio mediante una coppia di contropiastre nodali. Il pannello provvisoriamente fissato è libero lungo la maggior parte del suo perimetro. Si inseriscono quindi i contrasti in alluminio superiori e si procede in orizzontale posizionando tutta una fila di lastre e poi procedendo con la fila successiva in altezza.
Si procede così piuttosto rapidamente a mettere in sede tutte le lastre del controvento. Completata la facciata, si provvede alla sigillatura dei giunti mediante silicone strutturale.
Si completa così la facciata in vetro mettendo in opera le piastre di contenimento lungo i lati del pannello. Fatto ciò, si controlla il serraggio di tutta la bulloneria e si posizionano i carter laterali di protezione dagli agenti atmosferici.
Dette contropiastre non sono computate nella sezione resistente e così i bulloni di collegamento sono dimensionati per tenere i vetri in sede.
Si segnala fin d'ora, per semplificare la lettura dei particolari costruttivi, che i diversi colori e le diverse tonalità vengono impiegati per evidenziare diversi elementi funzionali ovvero elementi che si trovano su diversi piani dai rappresentazione rispettivamente.
1.2.2.1 Nodo Tipo 1
Figura 16 - Nodo 1. solo carpenteria metallica
Il Nodo Tipo 1 presenta i 4 profili IPE saldati di testa attorno ad un elemento cilindrico 139,6/10mm. La procedura di montaggio, da realizzarsi in officina, prevede:
saldare di testa i profili B1 B2 B3 e B4 al tubolare reso cieco con 2 piatti circolari t=20mm;
saldare i risalti filettati sulle ali dei profili IPE e sul tubolare ;
inserire a complemento i piatti di irrigidimento (P1,2,3,4) e collegare le ali dei profili. Il nodo così realizzato si presenta molto rigido ed è in grado di dare continuità flessionale ai profili IPE. I collegamenti nodali sono sovraresistenti e così lo snervamento dei profili per trazione avviene in mezzeria del profilo. In particolare le sezioni più deboli sono quelle in cui i risalti di acciaio si interrompono per fare posto ai vincoli di alluminio.
Figura 17 - Nodo 1, posizionamento vetri
1.2.2.2 Nodo 2
Il nodo di tipo 2 è un nodo intermedio della cornice rigida. Realizzato in officina consente il collegamento dei profili la cui sezione composta-saldata viene di seguito indicata.
Figura 19 - Nodo tipo 2, in vista carpenteria metallica
I profili diagonali della cornice rigida hanno una sezione simile a quella di un profilo tipo HE la cui geometria non standard è dettata dalla necessità di avere caratteristiche inerziali e di
resistenza, richieste per questi elementi di contorno, entro uno spazio contenuto. Infatti affinchè questi elementi, nesessari da un punto di vista strutturale, non siano in vista è necessario che la distanza tra il filo esterno delle piattabande sia compresa entro i 140 mm dei profili IPE impiegati come sezioni correnti.
Il collegamento si reliazza saldando dapprima il piatto d'anima del profilo non standard al solito elemento tubolare e poi realizzando il collegamento delle ali mediante piatti appositamente sagomati, da inserirsi sotto le stesse per ragioni di ingombro.
Infatti anche le piattabande in questo caso fanno da ritegno per gli elementi vitreii che, come è possibile vedere nelle immagini seguenti, vengono posti in opera e messi in forza sempre usando alluminio come materiale di interfaccia. Si noti però che qui i contrasti di alluminio non sono passanti ma si interrompono contro il "risalto d'anima" che è continuo e non più sagomato come nel caso precedente. Di conseguenza detti profili risultano inflessi da una coppia di azioni concentrate in prosimità dei nodi e sono così dimensionati per le azioni limite che le lastre possono trasmettere.
disporranno degli strumenti adatti per rifilare questi contrasti e sanare le imperfezioni di cantiere che un assiemaggio vetro acciaio di questo tipo comporta.
Figura 20 - Nodo tipo 2, posa in opera elementi in vetro
I vetri vengono quindi messi in opera e sostenuti provvisoriamente nella medesima modalità prevista per il nodo 1.
Dopo avere sigillato il perimetro tutto con uno strato di silicone strutturale si provvede a completare il montaggio mediante le piastre di chiusura.
Il passo della bulloneria è in questo caso diverso rispetto al caso precedente non avendo vincoli imposti dalla discontinuità dei risalti.
Il retro del nodo, lato acciaio, è simile al fronte. I quattro fori nella piastra centrale nascondono dadi prigionieri precedentemente saldati alla stessa e consentono di realizzare un collegamento semplice e di grande affidabilità meccanica.
Dei nodi riportati più avanti si ripropone la sola carpenteria di acciaio, essendo per il resto inquadrabili nella casistica dei nodi di tipo 1 e 2.
Vengono proposti in scala 1:5 nelle tavole A3 in ALLEGATO.
1.2.2.3 Nodo Tipo 3
Il nodo di tipo 3 è del tutto simile al nodo di tipo1. Cambia la tipologia di foratura della piastra del profilo tubolare centrale per realizzare il collegamento al livello dei solai.
Come si vedrà più avanti, viene proposta anche una seconda tipologia di collegamento per cui detto profilo centrale rimane cavo, senza piatti di chiusura e si realizza il collegamento
mediante un accoppiamento di tipo maschio-femmina in cui il posizionamento del controvento si ha per accostamento alla parete.
1.2.2.4 Nodo Tipo 4
Il nodo di tipo 4 è un nodo di estremo. Ivi convergono i profili diagonali ed i montanti della cornice rigida realizzati mediante la composizione di piatti di diverso spessore.
In linea con i casi precedenti il collegamento si realizza sempre previa saldatura delle anime dei profili afferenti al nodo stesso su un elemento tubolare a sezione circolare di diametro
139.6/10 per poi realizzare la completa continuità flessionale con saldature delle ali su piatti di collegamento.
1.2.2.5 Collegamento Tipo 6
Il collegamento di tipo 6 rappresenta il "collegamento tipo" di montaggio del controvento energetico. Infatti i profili IPE 140 della sezione equivalente devono essere spezzati per montare la carpenteria del controvento e risulta senza dubbio vantaggioso, vista la geometria dei nodi, realizzare detto collegamento nella mezzeria dei profili piuttosto che nei nodi stessi.
Oltre a realizzare detto collegamento a completo ripristino della resistenza assiale della sezione, bisogna altresì prevedere il ripristino della rigidezza flessionale del profilo IPE 140.
Ciò potrebbe realizzarsi nella generalità dei casi mediante un collegamento a coprigiunti, ma nel caso specifico non è possibile realizzare detti coprigiunti sulle ali della sezione IPE perché il loro ingombro non sarebbe compatibile con le specifiche di posa degli elementi in vetro.
Si realizza così detto collegamento "dall'interno" attraverso un opportuno profilo a "C" ottenuto da una lamiera sagomata a freddo. Considerata la posizione svantaggiosa di questa lamiera, risulta necessario uno spessore di 10mm e, potendo connettere con semplicità soltanto l'anima, per ottenere il pieno ripristino, necessita l'inserimento di 9 bulloni M16 per lato che, seppure disposti in maniera compatta, rendono questo collegamento piuttosto esteso in sviluppo longitudinale.
1.2.2.6 Montaggio
Figura 22 - Ordine di montaggio
Realizzate le fondazioni, si procede montando la carpenteria metallica, in particolare le colonne reticolari 1 e 2 (FIGURA 22). Il corpo del controvento (da 3 ad 8) viene assemblato a piè
1.2.2.7 Collegamento alla struttura in elevato
Il collegamento al fabbricato si ottiene solidarizzando un profilo a "C", sagomato a freddo, sulle travi in c.a. faccia vista mediante l'impiego di appositi tasselli epossidici. Detti elementi creano un collegamento diffuso sulla trave in c.a. e l'iniezione consolida localmente il cls dando vita ad un'unione rigida e di grande efficacia.
Le travi di testata del fabbricato presentano un aggetto sul quale gravano in falso i mattoni di tamponamento (FIGURA 23).
Per realizzare il collegamento dette travi vanno ripulite e la superficie di lavoro resa piana. Quindi, dopo aver fissato le barre filettate alla distanza stabilita, si imbullona il profilo a "C". Le tolleranze si sanano realizzando dei fori maggiorati nel profilo di acciaio.
Sul profilo a "C", sagomato a freddo, è già saldata la carpenteria di collegamento ai nodi del controvento di estremo, secondo le due seguenti tipologie.
1.2.2.7.1 Collegamento con eccentricità (A)
Volendo disporre il collegamento eccentrico rispetto alla parete esterna bisogna assicurare una connessione efficace. Si provvede mediante l'inserimento di una trave di tipo reticolare
(FIGURA 24) composta da profili a "C" sagomati a freddo, HEB 200, ed angolari a lati disuguali
125x75/12.
Questa viene realizzata in officina in composizione saldata. In opera si realizza soltanto il montaggio sulla facciata ed il collegamento del controvento mediante bullonatura. La posa in opera risulta così semplificata. Il collegamento si realizza saldando dadi prigionieri entro la piastra di chiusura dell'elemento cilindrico che forma i nodi del controvento ibrido.
Sulla trave reticolare illustrata parzialmente in (FIGURA 24) è previsto il montaggio di un
impalcato di servizio in orsogrill per agevolare le operazioni di pulizia e manutenzione del controvento ibrido anche lato fabbricato.
Figura 24 - Collegamento con eccentricità
Figura 25 - Sezioni del collegamento con eccentrità
La FIGURA 26illustra il collegamento previsto volendo montare il controvento ibrido in posizione ravvicinata alla facciata del fabbricato. Non potendo in questo caso eseguire il montaggio
operando dal lato interno la geometria del nodo risulta diversa. I profili tubolari del controvento ibrido risultano cavi ed il collegamento si realizza mediante un accoppiamento di tipo maschio femmina con un cilindro coassiale in acciaio. Una volta inserito il tappo filettato di contrasto si esegue un getto di completamento con malta antiritiro per riempire gli spazi intermedi e realizzare il contatto tra le due superfici.
Mediante questo sistema è possibile realizzare il collegamento del controvento per accostamento alla parete esistente e con piccole eccentricità di progetto. Tuttavia questo comporta delle problematiche di pulizia e manutenzione dei vetri interni ed è pertanto di applicazione sconsigliata.
1.3 Analisi globale del controvento (Verifica)
Per la verifica dei vari elementi di cui la struttura è composta viene realizzato un modello del controvento di testata che includa la presenza degli elementi vitrei e le conseguenti non linearità di contatto.
Si richiama pertanto il Capitolo 3 per tali verifiche. Qui si riporta solo un estratto di detto capitolo per continuità di trattazione.
1.3.1 Analisi globale con elementi vitrei ed elementi interfaccia
Il modello realizzato vuole cogliere l'effettiva distribuzione delle forze tra gli elementi di cui il controvento è composto. Risulta quindi necessario introdurre i vari elementi con la loro effettiva rigidezza e nelle effettive condizioni di vincolo.
Le coppie lastre in vetro sono schematizzate "al piano medio" con un elemento plate di spessore doppio.
La stabilità fuori piano del controvento energetico è demandata ai soli profili in acciaio; il doppio strato di lastre esterno ai profili è in grado di dare un contributo statico ma non un contributo stabilizzante.
1.3.2 Modello con lastre elastiche ed elementi di contatto passanti
Il contatto tra gli elementi è assicurato mediante point contact in alluminio di rigidezza tale da riprodurre la rigidezza assiale dei contrasti.
I point contact vincolano le lastre nella loro effettiva posizione attraverso un contatto di pura compressione. Detti elementi di contato sono:
passanti rispetto alle aste nei campi intermedi; vincolati sulle aste in corrispondenza della cornice rigida di contorno; ne discende che le aste di contorno risultano inflesse.
L'immagine a fianco, in cui sono illustrate le isostatiche di compressione in forma vettoriale, dà una generale conferma che le lastre di vetro, vincolate al contorno, lavorino come previsto, ovvero attraverso la formazione di due puntoni compressi con direzione ortogonale rispetto a quella del lato caricato.
Questo modello, molto semplice, mette in luce un comportamento cinematico del controvento ibrido rispondente rispetto alle ipotesi di progetto ed offre una sostanziale conferma che il rapporto tra le rigidezze degli elementi fornisca una sufficiente distribuzione delle azioni.
Lo spostamento massimo dei vetri è compatibile con le tolleranze dimensionali ed i giochi meccanici previsti. Il controvento risulta verificato per le sollecitazioni sismiche previste allo SLV. Per nessun elemento si hanno sollecitazioni tali da causare la rottura delle lastre o, lato acciaio, fenomeni che vadano oltre le plasticizzazioni locali dei nodi.
Figura 27 - Isostatiche di compressione
1.4 Controvento intermedio al ripristino di rigidezza
Come descritto nei precedenti paragrafi, il controvento di estremo presenta caratteristiche peculiari che hanno importanti riflessi sul suo comportamento meccanico.
Al fine di ottenere una risposta dinamica soddisfacente il controvento intermedio, posto all'interno dell'edificio, deve avere la medesima rigidezza di quello esterno in acciaio vetro.
In particolare, considerato che il controvento di estremo è progettato per resistere, in campo elastico, alla azione sismica dello SLV, appare opportuno realizzare il controvento intermedio al ripristino della rigidezza del corrispondente controvento ibrido in acciaio vetro, considerando i vetri integri.
La rigidezza di piano del controvento ibrido viene ricavata dal modello non lineare dello stesso. In particolare per calcolare la rigidezza del controvento relativa al primo piano viene bloccato con un vincolo provvisorio il primo solaio e viene applicata una forza unitaria.
Figura 28 - Determinazione della rigidezza di piano
Si determina così , ovvero la rigidezza del piano iesimo.
Passiamo ora al controvento intermedio. Un singolo diagonale di acciaio di sezione A e lunghezza l presenta una rigidezza assiale:
se è l'angolo formato da detto diagonale rispetto all'orizzontale, il contributo che esso fornisce alla rigidezza del controvento a V, ovvero la rigidezza di un campo controventato da un singolo diagonale, risulta:
∙ ∙
La rigidezza del piano i-esimo del controvento a V è ovviamente uguale alla somma delle rigidezze dei diagonali di piano, tesi e compressi, che lavorano in parallelo:
, ∙
Ove nel caso specifico la sommatoria è estesa ai 4 diagonali di piano supponendo che gli elementi tesi e compressi possano lavorare insieme in campo elastico, ovvero che i diagonali compressi non si instabilizzino prematuramente. Ipotesi da verificare.
, , ∙
Da quest'ultima equazione è possibile ricavare A, ovvero l'area della sezione trasversale dei diagonali in acciaio del controvento a V tale da avere la medesima rigidezza del controvento ibrido.
Ovviamente non è possibile reperire in commercio profili cha abbiano esattamente le caratteristiche cercate. Scegliendo di adottare per i diagonali dei profili tubolari a sezione circolare, per i quali è disponibile un'ampia scelta di spessori e di diametri, ed accettando che la differenza di sezione tra i profili teorici e quelli commerciali sia inferiore al 15% si ottiene:
Piano Profilo Area della sezione
Primo 193,7/6,3 37
Secondo 193,7/5,4 32
Terzo 193,7/6,3 37
[mm] [cm2]
I profili sono scelti in modo da rispettare la limitazione della normativa sulla snellezza 36
⁄ , e sulla snellezza adimensionale ̅ ⁄ 2 .
Quindi si verifica che i profili scelti, che ripristinano la rigidezza del corrispondente controvento in vetro, hanno un carico di instabilità inferiore alle azioni di progetto:
,
verifica che risulta soddisfatta per tutti e tre i profili.
Si confronta dunque la rigidezza complessiva di piano data dalla scelta dei profili commerciali , con la corrispondente rigidezza di piano del controvento ibrido ottenuta
mediante analisi non lineare , :
, ,
, 0,1
e si verifica che la differenza in termini di rigidezza di piano è inferiore del 10%.
Considerata la necessità di dovere rispettare diversi vincoli (uguaglianza delle rigidezze, rispetto dei vincoli sulla snellezza adimensionale e verifica di instabilità), il procedimento richiede qualche iterazione per arrivare a convergenza.
Ricapitolando, per dimensionare il controvento intermedio bisogna: determinare la rigidezza di piano del controvento ibrido , ;
calcolare l'area teorica dei diagonali del controvento intermedio nella configurazione geometrica scelta;
individuare dei profili commerciali che abbiano un'area vicina a quella calcolata; verificare che i profili individuati soddisfino i limiti di snellezza e la verifica di
resistenza, eventualmente scegliere altri profili;
calcolare la rigidezza di piano del controvento a V con i profili commerciali scelti e verificare che si discosti di poco rispetto alla rigidezza di piano del controvento
estremo in base ai successivi sviluppi analitici e di conseguenza le sezioni del controvento intermedio.
progettazione è risultata condizionata da tutta una serie di vincoli tecnologici che non hanno consentito una graduazione sistematica della rigidezza di piano del fabbricato con l'altezza.
Figura 29 - Controvento intermedio
Mentre i setti a piano terra sono unici, il controvento in elevato presenta una doppia maglia di elementi che lavorano in parallelo e sono solidarizzati in modo da ottenere la cucitura del giunto. Ciò per contenere dimensioni e peso dei profili che devono essere movimentati entro l'edificio.
Le travi sono rinforzate mediante profili UPN, le colonne mediante profili sagomati a freddo e sono dimensionate con criterio di gerarchia delle resistenze.
1.5 Tipologie e sistemi fondali
Le fondazioni esistenti, le cui caratteristiche sono state rilevate sulla base di saggi eseguiti e sul progetto dell'epoca, non si sono rivelate adeguate nella situazione di progetto, è stato quindi necessario prevedere un intervento di rinforzo.
In prima istanza si è valutata l'opportunità di intervenire attraverso l'inserimento di micropali, ipotesi per la quale è stato realizzato un dimensionamento di massima. Questa eventualità è stata scartata in quanto troppo onerosa in termini economici in relazione allo stato dell'esistente e delle infrastrutture aggiuntive da realizzare per collegare le testate dei pali alla fondazione esistente.
Così, in considerazione delle discrete caratteristiche meccaniche del terreno ove il fabbricato sorge e della rarità dell'evento sisma (l'ampliamento delle fondazioni esistenti è funzionale alle sollecitazioni aggiuntive che si hanno in caso di terremoto, in quanto le fondazioni esistenti si sono rivelate idonee per i carichi attuali), si è scelto di intervenire sulle fondazioni esistenti attraverso:
un rinforzo ed irrigidimento continuo sull'estradosso della fondazione esistente in prossimità dei setti;
una nuova fondazione, connessa elle esistenti, per il controvento in elevato.
Viene sinteticamente riportato in pianta lo schema del previsto intervento, dove gli interventi vengono contraddistinti da due diversi colori.
Figura 30 - Rinforzo delle fondazioni
Il rinforzo della fondazione esistente viene eseguito realizzando un rinforzo ad "U" rovescia sopra le attuali travi rovesce tale da formare una nuova sezione di forma rettangolare e
maggiorata in c.a..
Nella zona dove è previsto il rinforzo è necessario realizzare uno scavo a trincea per portare alla luce l'esistente fondazione e ripulirla adeguatamente rimuovendo le eventuali aree di cls danneggiato. Quindi si mettono in opera le barre di collegamento (mediante iniezione con resina epossidica) che andranno a collegarsi con la staffatura integrativa; vengono disposte le nuove armature e casseformi e viene realizzato il getto in cls.
Le armature longitudinali dei setti, schematicamente rappresentate in FIGURA 31, vengono
connesse in fondazione saldandole a profili UPN. I setti sono collegati all'anima della trave rovescia mediante barre filettate inghisate in fori iniettati.
L'aumento di peso dovuto a questo tipo di intervento risulta modesto e compatibile con la capacità portante del terreno di posa.
Si noti come l'intervento sia di realizzazione piuttosto semplice e sicuramente meno invasivo rispetto alla soluzione con micropali che comporta un rimaneggiamento del terreno nella zona di perforazione con incerte conseguenze sulla struttura in elevato.
1.6 Proposta di adeguamento sismico: la Soluzione B
La seconda soluzione proposta prevede un controventamento completo dell'edificio attraverso l'inserimento bidirezionale del sistema ibrido vetro acciaio progettato e descritto nei paragrafi precedenti. Mentre la Soluzione A è in grado di realizzare soltanto un miglioramento sismico, la soluzione B permette di realizzare un intervento di adeguamento con innalzamento del livello di sicurezza della struttura ai livelli considerati per le nuove costruzioni.
1.6.1 Descrizione dell'intervento
La planimetria del piano tipo riportata di seguito illustra sinteticamente la geometria dell'intervento:
Figura 32 - Pianta e prospetti della soluzione B
In questo caso gli elementi di controvento vengono disposti non soltanto lungo il lato corto della costruzione, ma anche lungo il lato lungo costituendo elemento di rinforzo anche nella direzione lungo la quale sono orditi i telai in c.a.
Questo intervento fa a meno dei setti previsti al piano terra nella soluzione A, potendo disporre di organismi resistenti nelle due direzioni che si estendono a partire dalle fondazioni per l'intera altezza dell'edificio. Resta immutato quanto previsto nei precedenti paragrafi riguardo il consolidamento statico dei pilastri del piano terreno, consolidamento che, in assenza di setti, viene esteso a tutti i pilastri ad eccezione di quelli del vano scala.
Come si può vedere dal prospetto del lato ovest, gli esistenti nuclei cantina (costituiti in muratura e quindi con struttura indipendente rispetto all'edificio), vengono eliminati nella soluzione di progetto.
Al loro posto sono previsti dei nuclei con facciata esterna in acciaio vetro che, strutturalmente autonomi per quanto riguarda i carichi verticali, vengono saldamente connessi
Questi nuclei creano una volumetria aggiuntiva, che viene impiegata in parte come veranda ed in parte come ballatoio o terrazza, costituendo un notevole miglioramento delle condizioni di abitabilità dell'edificio.
Le azioni di piano vengono trasmesse dai solai ai nodi degli elementi di controvento attraverso robuste crociere di piano che sono inglobate nel solaio del corpo aggiunto e quindi non restano in vista. Queste, costituendo di fatto una struttura reticolare che corre lungo il perimetro del fabbricato, realizzano un irrigidimento del solaio e non lasciano dubbi sulla sua rigidezza ai fini della ripartizione delle azioni sismiche. Gli elementi descritti sono rappresentati agli assi nel disegno che segue.
Figura 33 - Soluzione B, piano tipo
I solai dei corpi aggiunti vengono realizzati secondo due tipologie.
La trave reticolare longitudinale, in giallo, si realizza in lamiera grecata con un getto di completamento in cls di tipo alleggerito che ingloba le aste delle travi reticolari di piano.
La trave reticolare trasversale, essendo l'implacato asservito soltanto ad operazioni tecniche di controllo e manutenzione, si realizza in orsogril.
Resta immutato, nello schema scelto, il controvento intermedio, che spicca però dal piano terra piuttosto che dal primo piano in elevato. L'intervento si configura come fondamentalmente esterno a meno dei lavori che riguardano gli appartamenti centrali per la cucitura del giunto
Il livello di approfondimento di questa seconda soluzione nel presente lavoro è limitato ad un predimensionamento atto a valutare la fattibilità strutturale, così come gli elaborati grafici prodotti hanno il livello di approfondimento di un progetto preliminare.
1.6.2 Adeguamento ai nuovi standard architettonici e miglioramento energetico
Volumetricamente l'intervento si presenta come un ampliamento che coinvolge, nello spirito delle case popolari, nel medesimo modo tutti gli appartamenti dello stabile. Questi passano dall'avere una superficie lorda di circa 100 m2, di cui circa una decina racchiusi da verande e quindi non propriamente fruibili se non nelle stagioni intermedie, ad avere, nella situazione di progetto, una superficie complessiva di circa 150 m2. Di questi circa 25 m2 sono di ballatoi (prima assenti) ed altrettanti di verande o giardini d'inverno.
La superficie abitabile dell'appartamento aumenta quindi di una decina di metri quadri mentre il volume delle verande viene raddoppiato e vengono aggiunti circa 25 m2 di balconi completamente assenti. La presenza di terrazze o ballatoi risulta essere obbligatoria nella realizzazione di case popolari di nuova costruzione. Questi elementi quindi, oltre a dare pregio alla struttura, costituiscono un adeguamento della costruzione anche ai nuovi standard architettonici oltre che strutturali.
L'intervento consente altresì di abolire barriere architettoniche attraverso l'inserimento, integrato nella nuova compagine strutturale, di elevatori che consentono un accesso più agevole ai vari piani. L'accesso a questi avviene dal lato ovest del piano terra e sia la salita che la discesa degli utenti avviene nei nuclei aggiuntivi all'interno dell'involucro costituito dal controvento energetico. L'accesso di ogni appartamento risulta autonomo ed avviene mediante una modifica del locale attualmente adibito a soggiorno, in cui l'attuale finestra verrà trasformata in porta finestra.
Figura 34 - Soluzione B, prospetti
La presenza dei vani ascensore sul lato est viene sottolineata dalla disposizione dei pannelli solari che vengono così a costituire utile elemento di ombreggiamento per alcune aree delle verandine.
I giardini d'inverno, eseguiti a diversi livelli, di cui un caso emblematico è la Torre Bois Le Prètre a Parigi, sono elementi la cui efficacia architettonica ed energetica è ormai comprovata da anni di sperimentazioni.
Come già richiamato anche questo è un edificio popolare anni 60, di tipologia torre, in cui la riqualificazione ed estensione degli ambienti interni è stata realizzata mediante aggiunte prefabbricate
strutturalmente autonome.
Nel caso studio le strutture progettate fungono anche da elemento di controvento ibrido ed integrano pannelli fotovoltaici.
Oltre agli aspetti architettonici, questi elementi riescono a realizzare un abbattimento dei consumi attraverso molteplici effetti:
la diminuzione dei difetti energetici della facciata esistente attraverso l'inserimento di elementi di isolamento;
la diminuzione di ponti termici dovuta al taglio termico tra i corpi di nuova costruzione e l'edificio esistente;
la presenza di un cuscino d'aria che, anche in condizioni statiche, aumenta l'inerzia termica del fabbricato apportando benefici effetti sia d'estate che d'inverno;
la presenza di elementi di schermatura ed ombreggiamento data dagli aggetti e dai pannelli solari e schermanti integrati in facciata.
L'inserimento di celle fotovoltaiche, in una soluzione architettonica e strutturale integrata, presenta inoltre un valore aggiunto: togliere questi elementi dai campi e distribuirli sulle facciate delle nostre città ci permette di guadagnare aree verdi e di trasformarli in elementi di riqualificazione e di design. La loro presenza può essere bene integrata nel campo delle facciate e l'intervento di retrofit così descritto può risultare gradevole su edifici di diverse geometrie e tipologie costruttive grazie anche alle diverse colorazioni commerciali in cui oggi sono disponibili.
Chiaramente la loro disposizione su elementi verticali piuttosto che inclinati opportunamente
Figura 35 - La Tour De Bois, Parigi Figura 36 - Uno dei giardini d'inverno
A tal riguardo appare opportuno sottolineare che sono in corso studi su elementi fotovoltaici in grado di produrre energia non soltanto da radiazione solare diretta ma anche diffusa. Queste tecnologie alle stato dell'arte non risultano convenienti da un punto di vista economico.
La produzione di energia elettrica in questa configurazione può essere vantaggiosamente impiegata per il raffrescamento estivo degli ambienti, per i quali, come è noto, il picco dei consumi si ha nelle ore maggiormente assolate e quindi più calde.
1.6.3 Soluzione architettonica
Da un punto di vista strettamente architettonico e volumetrico la Soluzione B ha implicazioni senz'altro degne di rilievo.
Nel piano terra si vede infatti l'eliminazione degli esistenti vani cantina. Questi vengono sostituiti con vani deposito di nuova realizzazione, a servizio degli appartamenti, la cui volumetria è individuata a piano terra, negli spazi compresi tra le 4 vetrate.
Procedendo in altezza l'accesso degli appartamenti rimane immutato per quanto riguarda l'esistente vano scala. C'è inoltre la possibilità di inserire, sul fianco ovest, nei corpi di nuova costruzione, degli elevatori a servizio degli appartamenti. Ognuno di questi, a doppia entrata, potrebbe servire 6 appartamenti e consentire l'accesso agli stessi dall'attuale soggiorno mediante una modifica puntuale, abolendo le barriere architettoniche per l'accesso a detti appartamenti.
I divisori dell'appartamento potrebbero quindi adeguarsi alle nuove disponibilità di spazio. Lo spazio occupato dalle attuali verande potrebbe essere integrato nello spazio vitale dell'appartamento, costituendo un ampliamento di tinello e camera da letto.
Gli elementi veranda di nuova costruzione invece, accessibili dal soggiorno e dall'ampliata cucina, costituiscono degli elementi polifunzionali che consentono l'accesso alle attigue terrazze. Questi costituiscono un cuscino d'aria che, oltre a proteggere alcune zone particolarmente esposte dell'edificio, sanano alcuni ponti termici esistenti comportando una significativa riduzione dei consumi.
L'aerazione di questi locali, come indicato in planimetria, è prevista dai lati corti dove il controvento vetro acciaio lascia posto ad una tradizionale intelaiatura con infissi in alluminio. Si sottolinea però come sia possibile, senza pesanti complicazioni, realizzare aperture anche nella facciata del controvento energetico, mediante una cerchiatura locale che consenta l'inserimento di una insolita finestra la cui forma richiami la geometria della facciata stessa. Tramite questa cerchiatura in acciaio si riesce a realizzare, con un impegno modesto, il ripristino delle caratteristiche resistenti del controvento energetico. Lo studio dei particolari costruttivi di quanto descritto rientra negli sviluppi futuri del presente lavoro.
Ogni appartamento viene così ad avere due terrazze, una che si affaccia ad ovest, accessibile dal soggiorno, ed una sul lato est, funzionale alla cucina.
Per concludere, l'intervento viene ad incidere significativamente non soltanto sul "volto" dell'edificio, ma anche sulle sue caratteristiche funzionali ed architettoniche attraverso:
la realizzazione di nuovi locali al piano terra;
la maggiore fruibilità dello stesso attraverso l'inserimento di elevatori; l'ampliamento degli appartamenti e delle verande;
l'inserimento di elementi fotovoltaici che trasformano, di fatto, la facciata in una piccola centrale energetica a vantaggio degli utenti;
la sostituzione degli antistanti Pini Pliniani con piante sempreverdi a fusto più basso la cui presenza sia compatibile con le caratteristiche fotovoltaiche della nuova facciata.
Questo intervento quindi incide significativamente sugli spazi degli appartamenti e sulla loro vivibilità, decretando, oltre che il grado di sicurezza previsto dalle attuali normative nei confronti dell'evento sisma, un rimodernamento polifunzionale dell'immobile con un significativo incremento del suo valore commerciale.
1.7 Bibliografia
1.7.1 Testi
1. Parducci, A., (2007), "Progetto delle Costruzioni in zona sismica", Liguori Editore.
2. Martelli, A., Sannino, U., Parducci, A., (2008), "Moderni sistemi e tecnologie antisismiche". 3. Dolce, M., Martelli A., Panza, G., (2005), "Proteggersi dal terremoto - Le moderne tecnologie e
metodologie e la nuova normativa sismica", 21mo Secolo, 2a edizione.
4. Martelli, A., Sannino, U., Parducci, A., Braga, F., (2008), "Moderni sistemi e tecnologie antisismici. Una guida per il progettista", 21mo Secolo.
5. Petrini, L., Pinho, G., Calvi, M., (2004), "Criteri di Progettazione Antisismica degli Edifici", IUSS Press.
1.7.2 Articoli
6. Sassu, M., Andreini, M., De Falco, A., Gesi, C., Potenza, A., (2011) "Consolidamento sismico di un edificio in c.a. a pilotis anni’60 con setti in c.a. e colonne di presidio in acciaio".
1.7.3 Tesi di Laurea
7. Bacci, L., Trombetti, T., Silvestri, S., (A.A. 2009/2010), "Link dissipativi isteretici per la mitigazione degli effetti del sisma" .
8. Gesi, C., Sassu, M., De luca, M., Cei., C., "Edilizia residenziale pubblica anni'60: comportamento statico e sismico di un edificio in c.a. in "La Rosa", Livorno".
9. Bianchini, M., Sassu, M., Chiellini, G., "Valutazione ed adeguamento sismico con controventi in acciaio di un edificio residenziale in c.a. degli anni '70".
1.7.4 Siti internet consultati
10. http://www.strutturista.com 11. www.pss-archi.eu
