Capitolo 9 Analisi funzionale ed architettonica dell’edificio modificato

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Capitolo 9: Analisi funzionale ed architettonica dell’edificio modificato 186

Capitolo 9

Analisi funzionale ed architettonica dell’edificio modificato

9.1 Risistemazione delle aule della scuola elementare

L’aggiunta di 3 pareti al piano superiore comporta una necessaria ridefinizione del piano primo dal punto di vista distributivo; seguendo criteri di normativa si è cercata una soluzione dal punto di vista funzionale, senza modificare gli interventi strutturali. Sul lato sud la nuova parete divide l’attuale aula centrale; sul lato nord invece le 2 nuove pareti poste a continuazione del muro di spina, attraversano altrettante aule. Per il dimensionamento degli spazi minimi da destinare alle aule scolastiche si è fatto riferimento al DM 18/12/1975 : “Norme tecniche relative all’edilizia scolastica”. Il decreto si riferisce in particolare ad edifici di nuova costruzione; la parte cui si è fatto riferimento per il lavoro in questione è la tabella 6 dove sono riportati gli indici standard di superficie per la scuola elementare: per normali attività didattiche il valore di riferimento è: 1,8 m2 / alunno.

Contattando l’istituto si è stato possibile conoscere la composizione delle classi:

- prima: 5 alunni (9 m2);

- seconda: 4 alunni (8 m2);

- terza: 7 alunni (13 m2);

- quarta: 4 alunni (8 m2);

- quinta: nessun alunno.

Il modesto numero di alunni permette di ridurre la superficie delle aule senza comprometterne la funzionalità ed anzi rendendole più consone agli occupanti.

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Figura 9.1 – Pianta sovrapposta con le modifiche al piano primo

Sul lato sud si creano 4 aule: 2 da 16 m2 e 2 da 25 m2

Sul lato nord le 2 aule esistenti vengono ridotte in superficie a 14 m2 e ai lati del corridoio si ricavano 2 ripostigli da 6 m2 ciascuno.

Le dimensioni così stabilite rispettano il limite inferiore di 1/8 per quanto riguarda il rapporto aeroilluminante e permettono anche un la possibilità di riutilizzare gli stessi ambienti per una diversa funzione, ad esempio per uffici.

Il Decreto sopracitato riporta anche i minimi dei valori di isolamento acustico che devono essere garantiti tra le aule e con l’esterno: per i divisori si fissano 42 dB.

Per quanto riguarda le pareti in laterizio semipieno la ditta Poroton garantisce per un muro di spessore 25 cm con laterizi della serie P800 un indice Rw = 52 dB.

Tale valore, pur tenendo conto delle trasmissioni per fiancheggiamento (che possono arrivare al massimo a 5 dB), garantisce ampiamente il livello di isolamento richiesto. Per i divisori sono state scelte invece delle pareti in cartongesso della serie VidiWall prodotte dalla ditta Knauf per le quali prove di laboratorio hanno certificato un valore di Rw = 50 dB ; trattandosi di pareti molto leggere i problemi di fiancheggiamento sono limitati e comunque si cerca di ridurli al minimo con delle guarnizioni acustiche.

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La scelta di questo particolare tipo di pannelli è dovuta al fatto che il rivestimento è costituito da lastre composte da una miscela di gesso e fibra di cellulosa (gesso-fibra), particolarmente consigliate per l’edilizia scolastica o per luoghi frequentati da bambini in genere, in quanto garantiscono una elevata resistenza in particolare agli urti. In figura 9.2 si riportano i particolari degli attacchi dei pannelli VidiWall: per quanto riguarda il soffitto si avviterà semplicemente la guida ad U alle tavelle del solaio di sottotetto, mentre per la parte inferiore si preferisce rimuovere il pavimento e la malta ed avvitarla al solaio, per garantire una maggiore solidità.

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9.2 Analisi della fruibilità del piano terra

Un aspetto decisamente penalizzante dal punto di vista funzionale dell’edificio è la mancanza di accessibilità dell’edificio; dal prospetto frontale è chiaramente visibile come siano presenti due ostacoli all’ingresso per utenti con ridotta capacità motoria: il primo è rappresentato dal marciapiede, rialzato di 10 cm rispetto al piano del giardino; il secondo è l’ulteriore dislivello di 18 cm, quindi alquanto rilevante, del piano terra rispetto al marciapiede.

Per superare questi 28 cm complessivi si è pensato ad una soluzione più integrata rispetto alla classica rampa posta di fronte all’ingresso: con un volume di terra abbastanza modesto infatti (8 m3 ca.) possono essere creati all’esterno due dossi con pendenza del 5 % simmetrici rispetto all’ingresso centrale che permettono di avere due passaggi esterni alla stessa quota del piano terra, in corrispondenza degli ingressi laterali; lo spazio di fronte al corpo scale viene lasciato alla quota attuale in quanto comunque il piano superiore non sarebbe accessibile.

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Il piano terra non presenta al suo interno gradini, né corridoi o porte di dimensioni non conformi ed è quindi completamente accessibile; per completare le considerazioni sulla fruibilità è stato controllato che le dimensioni del locale servizi fosse adeguato ad una eventuale trasformazione, con installazione di un bagno per disabili: le modifiche da apportare, oltre che di arredo, sono, oltre ovviamente al cambiamento dei sanitari, l’arretramento dell’attuale parete divisoria, con installazione di una porta scorrevole che faciliti l’accesso e la modifica della porta di accesso all’antibagno, in modo che l’apertura avvenga verso l’esterno.

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9.3 Verifica del fattore medio di luce diurna per le aule

Pur non svolgendo valutazioni specifiche in questa sede si è ritenuto opportuno procedere al calcolo del fattore medio di luce diurna per la aule dell’edificio scolastico, per evidenziare eventuali carenze su cui porre l’attenzione per approfondimenti.

Le norme tecniche per l’edilizia scolastica al §5.2.5 riportano delle indicazioni sui valori da rispettare per raggiungere dei livelli accettabili di illuminamento medio; si ricorda che questi non hanno carattere prescrittivo ma sono valori consigliati.

In questa sede si farà riferimento alle indicazioni riportate nella UNI 10840 del Marzo 2000: “Locali scolastici - Criteri generali per l’illuminazione artificiale e naturale” in quanto ben più aggiornata delle norme sopracitate; anche questa non ha carattere prescrittivo, ma viene consigliata dalle normative regionali e contiene anche il metodo di calcolo più semplice per il calcolo del fattore di luce diurna.

I valori da prendere in considerazione sono:

- asilo : 5 % ;

- scuola elementare: 3 %.

La relazione per il calcolo del fattore medio di luce diurna è:

=

∙ ∙

∙ 1 − %

t : Coefficiente di trasparenza del vetro (si assume t = 0,9)

A : Area della superficie trasparente della finestra [ m 2 ] (in assenza di dati precisi si assume che l’area trasparente sia pari al 75 % del vano finestra) ε : Fattore finestra inteso come rapporto tra illuminamento della finestra e

radianza del cielo (si calcola in maniera grafica secondo una procedura riportata sulla norma e nel nostro caso, per finestre verticali non ostruite si assume ε = 0,5);

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ψ : Coefficiente che tiene conto dell’arretramento del piano della finestra rispetto al filo esterno della facciata (essendo le finestre molto grandi si pone ψ = 1)

rm : Coefficiente medio di riflessione luminosa delle superfici interne, comprese le finestre (per superfici chiare come nel nostro caso si assume rm = 0,7) S : Area delle superfici interne che delimitano lo spazio [ m 2 ]

Aula 1 (asilo)

Area = 60 m2 Perimetro = 31,5 m Altezza = 3,80 m Superfici interne = 240 m2 A = 5,85 m2 FLDm = 3,65 %

Aula 2 (elementare)

Area = 25 m2 Perimetro = 21 m Altezza = 3,35 m Superfici interne = 117 m2 A1 = 3,15 m2 FLDm = 4,03 %

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Aula 3 (elementare)

Aula 4 (elementare)

Considerazioni

Da queste semplici valutazioni si conferma il fatto che il rispetto del rapporto aeroilluminante di 1/8 non soddisfa i requisiti consigliati per l’illuminazione naturale. Le aule dell’asilo e quelle centrali della scuola elementare che sono state dimensionate nel rispetto del limite suddetto, presentano fattori di luce diurna inferiori anche se non di molto, rispetto ai valori consigliati; per le altre invece siamo abbondantemente al di sopra ed il rapporto finestre / superficie è quasi di 1 / 5.

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9.5 Verifica del tempo di riverberazione per le aule

Allo stesso modo che per l’illuminazione naturale è stato effettuato un calcolo superficiale del tempo di riverberazione per le stesse aule; per il calcolo è stata utilizzata la formulazione di Sabine: = 0,16

con:

θ : tempo di riverberazione in secondi;

V : volume della sala [ m3 ];

A = ∑+ ∑ è l’area totale equivalente di assorbimento.

dove: αi è il coefficiente di assorbimento del singolo materiale; Si è la superficie dell’elemento;

Ai è l’assorbimento del singolo arredo o della singola persona.

Il calcolo è stato condotto alla frequenza di 500 Hz come d’abitudine per ambienti in cui si svolgono attività comuni attinenti alla parola; è stata considerata la situazione di aula a capienza massima senza tenere in conto il contributo degli arredi.

I valori di αi per i vari materiali sono stati presi dall’allegato 7 delle linee guida redatte dalla Regione Toscana in merito di acustica edilizia; si riportano i valori utilizzati:

gesso: 0,10 intonaco : 0,05 intonaco acustico : 0,40 marmo : 0,02 legno : 0,25 vetro : 0,18 controsoffitto Knauf : 0,55 persona seduta o in piedi : 0,50

Il valore ottimale con cui confrontare il risultato del calcolo è stato dedotto dal grafico riportato al § 6.2 della norme tecniche per l’edilizia scolastica in cui è fornito il valore del tempo di riverberazione in funzione del volume dell’aula.

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Aula 1 (asilo)

Area = 60 m2 Altezza = 3,80 m Volume = 228 m3

θ

_ott

_{= 0,8 – 0,9 s}

Materiale Superficie [m2] Coefficiente α Assorbimento [A]

Legno 7,5 0,18 1,35 Vetro 3,5 0,25 0,875 Marmo 60 0,02 1,2 Intonaco 109 0,02 2,18 Controsoffitto Knauf 60 0,5 30 Persone 20 0,5 10 Totale 45,6

θ

₅₀₀

_{= 0,8 s}

Considerazioni

Effettuando un calcolo preliminare senza accorgimenti si otteneva un valore decisamente elevato (superiore ai 3 secondi); si è scelto di installare un controsoffitto acustico Knauf a foratura sparsa 8/15/20 senza feltro interno e ribassato di 30 cm. Questo intervento ha il merito di ridurre sia il volume sia il riverbero della stanza ed inoltre serve a mascherare gli interventi di consolidamento del solaio di interpiano, descritti al § 7.3 del presente lavoro, in modo da non lasciare a vista le travi in acciaio.

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Aula 2 (elementare)

θ

_ott

_{= 0,75 – 0,85 s}

Legno 3,8 0,18 0,684 Vetro 2,1 0,25 0,525 Marmo 25 0,02 0,5 Intonaco 55,5 0,02 1,11 Cartongesso 15 0,1 1,5 Intonaco acustico 16,5 0,4 6,6 Persone 10 0,5 5 Totale 15,9

θ

₅₀₀

_{= 0,84 s}

Considerazioni

Le aule della scuola elementare non rispettano i valori ottimali del tempo di riverberazione anche se non in maniera elevata come per l’asilo; per la loro correzione è sufficiente quindi l’applicazione di intonaco acustico su una parte delle pareti.

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Aula 3 (elementare)

θ

_ott

_{= 0,70 – 0,80 s}

Legno 2,1 0,18 0,378 Vetro 2,2 0,25 0,55 Marmo 16 0,02 0,32 Intonaco 60 0,02 1,2 Cartongesso 15 0,1 1,5 Intonaco acustico 10 0,4 4 Persone 7 0,5 3,5 Totale 11,4

θ

₅₀₀

_{= 0,75 s}

Considerazioni

In questo caso si intonaca la nuova parete in laterizi semipieni con intonaco acustico per 3 metri lineari invece che 4,5.

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Aula 4 (elementare)

θ

_ott

_{= 0,70 – 0,80 s}

Legno 2,1 0,18 0,378 Vetro 4,2 0,25 1,05 Marmo 14 0,02 0,28 Intonaco 30 0,02 0,6 Intonaco acustico 11 0,4 4,4 Persone 7 0,5 3,5 Totale 10,2

θ

₅₀₀

_{= 0,74 s}

Considerazioni

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Considerazioni finali 199

Considerazioni finali

L’analisi sismica dell’edificio allo stato attuale ha messo in luce numerose carenze strutturali dovute sia alle scarsa resistenza della muratura (seppur non ricavate da misurazioni dirette) sia alle caratteristiche geometrico – distributive delle pareti.

L’identificazione del dominio di resistenza della struttura ha mostrato come prove in situ e di laboratorio volte a conoscere le reali caratteristiche di resistenza del materiale possano giustificare le carenze evidenziate anche per carichi verticali e dovute principalmente al basso valore di resistenza a compressione utilizzato per le verifiche. Gli interventi di consolidamento proposti sono abbastanza estesi e rilevanti, ma aumentano notevolmente la sicurezza nei confronti degli eventi sismici in quanto tutti gli elementi risultano verificati per entrambe le ipotesi di modellazione dei solai. A questi vengono affiancati degli interventi di consolidamento del solaio di interpiano con l’inserimento di profili di acciaio, a sostengno di quelli già presenti, che vengono utilizzati anche come tiranti per evitare meccanismi di ribaltamento delle pareti.

La forte regolarità dell’edificio ha permesso di condurre anche un’analisi push – over che ha fornito delle curve di capacità coerenti con la struttura in esame ed ha permesso una riprova sulla sicurezza strutturale dell’edificio attraverso verifiche di spostamento; infine l’analisi di queste curve ha consentito anche di giustificare il fattore di struttura utilizzato per l’analisi modale: i valori ottenuti sono decisamente accettabili ed in linea con quelli forniti in normativa per le costruzioni in muratura.

La modifica delle aule scolastiche a seguito dell’inserimento di nuove pareti risulta compatibile con il numero di alunni che frequentano la scuola e con gli standard acustici ed illuminotecnici attuali.

Una modifica modesta dello spazio antistante la scuola e del locale servizi permette inoltre di rendere completamente accessibile il piano terreno a cui viene data una migliore sistemazione con l’installazione di controsoffitti acustici nelle aule dell’asilo.