In caso di sisma il compito delle strutture sanitarie acquista una duplice valenza:

Introduzione

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Introduzione

L’ospedale è una macrostruttura destinata all’assistenza sanitaria, nella quale si provvede al ricovero e alla cura dei malati. Il ruolo dell’ospedale è di vitale importanza in un’emergenza “quotidiana”, ma diviene fondamentale in una situazione di maxiemergenza causata da un evento straordinario.

In caso di sisma il compito delle strutture sanitarie acquista una duplice valenza:

innanzitutto devono garantire la sicurezza delle persone ricoverate, che si trovano in una condizione sfavorevole e con capacità reattive limitate, e in secondo luogo devono assicurare la continuità del servizio anche dopo il terremoto. Infatti strutture come ospedali, stazioni dei Vigili del Fuoco, ecc.. erogano servizi essenziali per il buon successo degli interventi di soccorso post-sisma.

Considerando tutte queste problematiche e, soprattutto, tenendo conto del fatto che in Italia la maggior parte delle strutture sanitarie sono state costruite prima dell’emanazione e applicazione di norme di progettazione di edifici antisismici, diviene importantissima la necessità di valutare e migliorare il comportamento sismico degli ospedali esistenti.

Da queste considerazioni è nato il progetto “Valutazione del rischio sismico delle strutture ospedaliere situate in Toscana”, frutto della collaborazione tra la Regione Toscana e l’Università di Pisa.

La presente tesi si colloca all’interno di questo progetto e, nello specifico, viene

eseguita un’analisi di rischio sismico di due padiglioni dell’ospedale di Fivizzano,

comune della Lunigiana (zona notoriamente sismica), in provincia di Massa-Carrara, e

viene avanzata una proposta di adeguamento sismico di uno dei due padiglioni. Pertanto

il seguente lavoro ha un duplice obiettivo: da un lato studiare il comportamento degli

edifici ospedalieri in presenza di evento sismico, al fine di effettuare una valutazione di

sicurezza degli elementi strutturali nel rispetto dell’attuale D.M. 14/01/2008, dall’altro

progettare un intervento capace di elevare il livello di sicurezza degli edifici a quello

richiesto dalla normativa vigente.

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2 Studi di questo genere rivestono un ruolo fondamentale, poiché il territorio italiano è stato classificato interamente sismico. Per questo motivo la conservazione del patrimonio edilizio rappresenta uno dei temi di maggiore discussione nell’ambito del panorama tecnico degli ultimi anni.

A seguito di un’attenta analisi, è risultato che i due padiglioni formano un’unica unità strutturale. In particolare, il padiglione costituito dai due edifici identificati con le lettere E ed F, è stato realizzato negli anni ‘20 con muratura in pietrame listata, con ricorsi in blocchi di calcestruzzo. Come si può comprendere dall’analisi dell’esistente, infatti, la muratura in pietra è stata la tecnica costruttiva più diffusa fino al XX secolo, sia nella realizzazione di edifici ordinari, che in quella di edifici di maggior rilievo storico-artistico o di importanza sociale.

Verso la fine degli anni ‘60 sono stati costruiti il padiglione G e la passerella di collegamento all’edificio E, entrambi in cemento armato (tecnica costruttiva che ha conosciuto un picco nella costruzione edilizia proprio in quegli anni). Lo stesso edificio E, verso i primi anni ‘70, è stato oggetto di un intervento di ristrutturazione ed ampliamento che ha sostituito parte della muratura con una struttura in c.a..

Si capisce quindi quale sia la complessità dello studio di edifici esistenti che hanno subito cambiamenti e trasformazioni continue per opera dell’uomo e del tempo. Nel caso specifico, il lavoro eseguito può essere riassunto in quattro punti fondamentali:

- conoscenza dei padiglioni;

- modellazione della struttura;

- verifica della sicurezza e conseguente valutazione dell’indice di rischio sismico;

- intervento di adeguamento sismico.

La fase conoscitiva ha inizio con una prima parte di analisi delle tecniche costruttive impiegate nella realizzazione dei due padiglioni, per comprendere meglio i possibili difetti delle tipologie costruttive e il loro comportamento sotto le azioni sismiche.

Successivamente viene effettuata un’accurata indagine storica dei due padiglioni

dell’unità ospedaliera di Fivizzano, al fine di comprendere la loro evoluzione negli anni,

aspetto di fondamentale importanza per la definizione planimetrica dell’edifico in

muratura. L’indagine viene accompagnata dal rilievo geometrico e strutturale che

consente la definizione dei dettagli costruttivi, dei materiali impiegati e l’individuazione

delle varie carenze e degradi insiti nei due padiglioni.

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3 Con i dati raccolti è possibile elaborare un modello strutturale capace di cogliere le caratteristiche reali degli edifici e soprattutto il loro comportamento sismico.

Le strutture vengono modellate nel programma di calcolo Midas Gen tramite un modello 3d costituito da telai equivalenti, utilizzando per la parte in muratura il metodo SAM, le cui finalità sono quelle di ricercare una risposta globale dell’edificio all’azione sismica.

Sempre nella fase di modellazione vengono definiti i carichi statici gravanti sulle strutture e le azioni variabili agenti, quali vento, neve e sisma.

Per valutare il livello di sicurezza degli edifici, vengono calcolate le sollecitazioni agenti sulle strutture in muratura e c.a. allo Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV), mediante l’analisi dinamica lineare con spettro di risposta ridotto dal fattore di struttura q, che tiene conto delle non linearità presenti in una struttura in cemento armato, ma soprattutto in una in muratura.

L’analisi consiste nel determinare i modi di vibrare dell’unità strutturale, nel calcolare gli effetti dell’azione sismica per ciascun modo significativo della struttura (azione che nel caso in esame viene modellata con due differenti spettri di risposta, uno per la muratura ed uno per il c.a., poiché presentano un fattore di struttura diverso), ed infine combinare gli effetti (quali sollecitazioni, spostamenti ecc..) di tutti i modi considerati con la Combinazione Quadratica Completa (CQC).

Note le caratteristiche delle sollecitazioni, vengono eseguite le verifiche di resistenza degli elementi strutturali allo SLV. Per la parte in cemento armato le verifiche vengono effettuate in maniera automatica dal programma di calcolo, mentre per la parte in muratura si procede all’organizzazione di un foglio di calcolo, dove vengono implementate le verifiche globali nel piano e fuori piano dei maschi e delle fasce, secondo quanto previsto dall’attuale normativa, e le verifiche locali, con l’individuazione dei meccanismi di collasso che potrebbero interessare la struttura in muratura.

A conclusione della fase di valutazione della sicurezza, viene calcolato l’Indice di

Rischio (R

), parametro utile per stabilire la priorità di intervento da affrontare per

mitigare il rischio sismico. Tale indice, infatti, rappresenta il rapporto tra capacità e

domanda della struttura in termini di tempo di ritorno dell’evento sismico, ovvero se è

maggiore di 1 indica che l’edificio è in grado di sopportare un’azione sismica superiore

a quella per cui devono essere eseguite le verifiche allo SL considerato; al contrario se è

minore di 1 la sicurezza è inferiore rispetto a quella voluta dalla normativa. E’ chiaro

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4 che per gli edifici esistenti progettati solamente a carichi statici R

non sarà mai superiore o uguale a 1, ma rimane l’importanza di tale indice che può dare un’idea di quanto il rischio sismico sia più o meno elevato nell’edificio esaminato.

Dopo aver riscontrato l’inadeguatezza del livello di sicurezza dei padiglioni esaminati rispetto al livello atteso dalle NTC 2008, si procede con lo studio di un intervento di adeguamento che possa incrementare la sicurezza del padiglione G nei confronti di un eventuale terremoto.

Si inizia compiendo delle verifiche statiche allo SLU dell’edificio, per controllare se la struttura in c.a. è in grado di sopportare i carichi permanenti verticali, a cui sarà sempre soggetta anche dopo la realizzazione dell’intervento di adeguamento, o se è necessario eseguire un consolidamento statico.

Si procede poi con la scelta dell’intervento e delle tecniche da adottare: nella presente tesi è stato deciso di separare il padiglione G dall’unità strutturale mediante la realizzazione di un giunto sismico, e di affidare la resistenza all’azione sismica ad un sistema di controventamento in entrambe le direzioni principali x ed y della costruzione.

Dopo aver dimensionato il giunto ed i profili degli elementi dei controventi,

assicurandosi che soddisfino le verifiche imposte dalla normativa, si giunge alla

conclusione del presente lavoro, ovvero si esegue l’analisi dinamica lineare sulla

struttura in c.a. post-intervento e si effettuano le verifiche di travi e pilastri, per

controllare se il padiglione G, grazie all’adeguamento proposto, è in grado di resistere

all’azione sismica richiesta dal D.M. 14/01/2008.