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

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Università di Pisa

Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Costruzioni Civili

Curriculum Strutturale

Il Mandela Forum di Firenze: valutazione della sicurezza

statica e sismica delle tribune e della copertura

Analisi della tribuna ovest e delle travature reticolari n° 5, 6 e 7

Candidato Relatori

Marco Bigi prof. ing. Maria Luisa Beconcini

prof. ing. Pietro Croce

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ai miei Genitori, le persone più importanti della mia vita

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PREFAZIONE

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

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

All’epoca della costruzione, la zona su cui sorge il Mandela Forum non era considerata zona sismica, mentre oggi con la nuova normativa le cose sono cambiate.

Poiché si tratta di una struttura che negli anni ha modificato la sua destinazione d’uso, ed stata utilizzata in modo sempre più intensivo fino ad arrivare allo stato attuale in cui ospita migliaia di persone quasi ogni settimana, ecco che è nata l’esigenza di svolgere delle analisi strutturali più approfondite, per rendersi conto del grado di sicurezza offerto sia nei confronti delle azioni verticali sia nei confronti di quelle orizzontali dovute al sisma.

L’attenzione è stata concentrata sulle tribune in cemento armato e sulle travature reticolari di copertura in acciaio.

Data la grande quantità di lavoro da svolgere, sia per quanto riguarda le indagini da effettuare in sito, sia per quello che riguarda l’analisi strutturale, lo studio è stato suddiviso in due parti: una parte è stata sviluppata dal mio collega Francesco Ficcanterri, che si è concentrato sullo studio della tribuna lato est e sulle travature reticolari n° 1, 2, 3 e 4, mentre il sottoscritto si è concentrato sull’analisi della tribuna ovest e sulle travature di copertura n° 5, 6 e 7.

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

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

L’autore Marco Bigi

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INTRODUZIONE

1 Cenni storici sul Nelson Mandela Forum ... 1

2 Documentazione disponibile e organizzazione

strutturale ... 7

2.1 Documentazione disponibile ... 7

2.2 Giunti termici ... 17

3 Valutazione della Sicurezza, rilievo geometrico e

caratterizzazione dei materiali ... 22

3.1 Valutazione della sicurezza ... 22

3.2 Rilievo geometrico ... 23

3.3 Caratterizzazione del calcestruzzo ... 23

3.3.1 Prova sclerometrica ... 24

3.3.2 Prova ultrasonica ... 37

3.3.3 Correlazione tra i risultati delle prove sclerometrica e ultrasonica ... 39

3.3.4 Carotaggi ... 43

3.3.5 Osservazioni sulle prove ... 47

3.4 Caratterizzazione dell’acciaio da cemento armato ... 47

3.5 Caratterizzazione dell’acciaio delle travature di copertura ... 48

3.6 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza ... 48

3.6.1 Valori delle resistenze di calcolo per il calcestruzzo e per l’acciaio ... 50

3.6.1.1 CALCESTRUZZO ... 51

3.6.1.2 ACCIAIO DA CEMENTO ARMATO ... 51

3.6.1.3 ACCIAIO PER TRAVATURE RETICOLARI ... 51

4 Analisi strutturale delle Lame n° 5, 6 e 7 lato ovest .... 52

4.1 Descrizione della struttura ... 52

4.2 Normative utilizzate... 52

4.3 Materiali ... 52

4.3.1 Acciaio da armatura ... 52

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4.4 Modellazione della struttura ... 53

4.5 Analisi dei carichi ... 54

4.5.1 Peso proprio strutturale G1,Lame ... 54

4.5.2 Peso proprio strutturale della copertura, G1,cop ... 54

4.5.3 Peso proprio non strutturale di allestimenti sul campo da gioco, G2,campo ... 55

4.5.4 Peso proprio non strutturale delle tribune, G2,Trib ... 55

4.5.5 Peso proprio non strutturale degli uffici, G2,Uff ... 55

4.5.6 Azione variabile della folla, qfolla ... 56

4.5.7 Azione variabile degli Uffici, qUffici ... 56

4.5.8 Azione variabile della Neve, qNeve ... 56

4.5.8.1 Coefficiente di forma della copertura, μi ... 56

4.5.8.2 Valore caratteristico di riferimento del carico neve, qsk ... 57

4.5.8.3 Coefficiente di esposizione, CE ... 57

4.5.8.4 Coefficiente termico, Ct ... 57

4.5.9 Azione variabile dei carichi appesi in copertura, qappesi Cop ... 57

4.5.10 Azione Sismica, E ... 58

4.5.10.1 Valutazione dell’azione sismica ... 58

4.5.10.2 Analisi lineare dinamica ... 66

4.6 Combinazioni delle azioni ... 74

4.6.1 Combinazione delle azioni allo SLU... 74

4.7 Verifiche di resistenza ... 76

4.7.1 Criteri generali di verifica ... 76

4.7.2 Criteri di verifica a pressoflessione ... 77

4.7.3 Criteri di verifica a taglio ... 78

4.7.4 Sezioni verificate e convenzioni sui segni delle sollecitazioni ... 79

4.7.5 Verifiche della Lama 5 ... 81

4.7.5.1 Verifica della Sezione L5_S1: base Lama ... 81

4.7.5.1.1 VERIFICA A PRESSOFLESSIONE ... 81

4.7.5.1.2 VERIFICA A TAGLIO ... 84

4.7.5.2 Verifica della Sezione L5_S2: +1.20_L ... 85

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4.7.5.5 Verifica della Sezione L5_S5: +1.20_Sb ... 100

4.7.6 Verifica della Lama 6 ... 105

4.7.6.1 Verifica della Sezione L6_S1: Base Lama ... 105

4.7.7 Verifica della Lama 7 ... 129

4.7.7.1 Verifica della Sezione L7_S1: Base Lama ... 129

4.8 Osservazioni sulle verifiche ... 153

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4.8.2 Osservazioni sulle verifiche a taglio ... 153

4.8.3 Osservazioni sugli spostamenti dovuti al sisma... 155

5 Analisi delle travature di copertura n° 5, 6 e 7 ...157

5.1 Descrizione della struttura ... 157

5.2 Normative utilizzate... 157

5.3 Materiali ... 158

5.4 Modellazione della struttura ... 158

5.5 Analisi dei carichi ... 159

5.5.1 Peso proprio strutturale delle travature, G1,Travatura ... 159

5.5.2 Peso proprio strutturale degli arcarecci, G1,arcarecci ... 159

5.5.3 Peso proprio dei pannelli di copertura, G2,Copertura ... 160

5.5.4 Peso proprio della passerella, G2,Passerella ... 160

5.5.5 Peso proprio degli impianti di condizionamento, G2,Impianti ... 163

5.5.6 Peso proprio degli impianti di illuminazione, G2,Luci ... 164

5.5.7 Peso proprio dei pannelli fonoassorbenti, G2,Fonoassorbenti ... 165

5.5.8 Azione variabile dei carichi appesi, Qappesi ... 165

5.5.9 Azione variabile della Neve, qNeve ... 166

5.5.10 Azione sismica, E ... 167

5.5.10.1 Valutazione dell’azione sismica ... 167

5.5.10.2 Analisi lineare dinamica ... 167

5.6 Combinazione della azioni ... 171

5.7 Verifiche di resistenza a stabilità ... 173

5.7.1 Criteri generali di verifica ... 173

5.7.2 Verifica della travatura reticolare 5 ... 176

5.7.5 Osservazione sulle verifiche delle travature ... 192

6 Conclusioni ...194

6.1 Conclusioni relative alla tribuna ovest ... 194

6.2 Conclusioni relative alle travature di copertura ... 195

7 APPENDICE A ...196

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7.2 Numerazione aste Travatura 6 ... 197

7.3 Numerazione aste Travatura 7 ... 198

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INTRODUZIONE

Il Nelson Mandela Forum è il palazzetto dello sport più importante di Firenze ed uno dei più importanti in Italia, ed alcune informazioni riguardo alla sua storia ed al suo attuale utilizzo sono trattate nel Capitolo 1 di questo lavoro, che essenzialmente tratta due argomenti principali.

Il primo riguarda l’analisi statica e la valutazione di vulnerabilità sismica della tribuna in cemento armato lato ovest della struttura, mentre il secondo riguarda lo studio delle travature reticolari in acciaio n° 5, 6 e 7 che sorreggono la copertura.

Data la carenza di informazioni in nostro possesso sulla geometria, sui materiali e sulla disposizione delle armature negli elementi in cemento armato che costituiscono le tribune, come specificato nel Capitolo 2, è stato necessario in una fase preliminare, programmare una campagna di rilievi e prove in sito che ci consentissero di avere i dati necessari per effettuare le analisi e le successive verifiche; le prove realizzate ed i relativi risultati sono riportati nel Capitolo 3.

Il Capitolo 4 entra nel dettaglio della modellazione, dell’analisi e delle verifiche fatte in corrispondenza delle sezioni più importanti della struttura a lame in cemento armato che costituisce la tribuna ovest, mettendo in evidenza eventuali criticità.

Il Capitolo 5 riguarda le travature reticolari di copertura, per le quali erano note a priori sia la geometria che il materiale utilizzato, per cui questi dati sono stati utilizzati per valutare la loro sicurezza nei confronti delle azioni imposte dalle NTC2008.

Il Capitolo 6 riassume le conclusioni finali sia per quello che riguarda le tribune in cemento armato, sia per quello che riguarda le travature di copertura, descrivendo i limiti di utilizzo della struttura in relazione in relazione ai risultati ottenuti, ed offrendo spunti interessanti per possibili approfondimenti futuri.

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1 Cenni storici sul Nelson Mandela Forum

Il Nelson Mandela Forum inizia la sua storia nel 1963 quando è cominciata la sua costruzione con la denominazione “Impianto sportivo polivalente”, o “Palasport”, ed è diventato oggi il palazzetto dello sport più importante di Firenze e tra i primi 10 in Italia per capienza, tanto che ha una capacità di 7800 posti a sedere.

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

Figura 1.1: Vista lato Est del Nelson Mandela Forum.

E’ di proprietà della città di Firenze, ha un’estensione di 25.000 m2

, con 10.000 m2 di spazi in cui sono presenti un piano seminterrato, adibito a spogliatoi, servizi igienici, magazzino e palestra di pugilato, un piano terra dove è presente il campo da gioco, talvolta utilizzato per spettacoli ed eventi vari, un impianto di free-climbing e spazi aperti occupati da quattro mostre sui diritti umani; sono presenti sia tribune fisse che telescopiche, permettendo così alla struttura di essere adattata ad ogni tipo di esigenza.

Dal 3 novembre 2004, grazie ad un accordo tra l’Associazione Palasport di Firenze e la Nelson Mandela Foundation, è stato possibile assegnare al Palazzetto il nome del grande Leader sudafricano; questo è stato un evento più unico che raro dato che ormai quasi tutte le strutture italiane di questa importanza e visibilità hanno nomi di sponsor commerciali.

La scelta di dedicare il nome dell’impianto fiorentino al leader sudafricano, aveva due finalità immediate: sottolineare l’impegno e la figura di Nelson Mandela soprattutto alle nuove generazioni e promuovere iniziative di solidarietà verso specifici progetti umanitari.

Dal settembre 2009 il bar e la caffetteria del Forum sono gestiti da una cooperativa impegnata nel sostegno dei ragazzi disabili, quindi dietro il bancone si trovano giovani baristi assistiti dai ragazzi della cooperativa, che hanno la possibilità di imparare un lavoro e godono di una opportunità di formazione.

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

Figura 1.2: Struttura allestita per ospitare una partita di pallavolo.

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

Durante l’intero periodo estivo, quando l’area principale non è utilizzata, la struttura ospita due cinema aperti con 600 e 250 posti a sedere.

Nel 1975 il Nelson Mandela Forum, all’epoca ancora in fase di completamento fu scelto per girare una scena del famoso film “Amici miei”, nella quale è ben visibile una parte dello scheletro in cemento armato che compone la tribuna lato est (vedi Figura 1.3).

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

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Figura 1.3: Vista dello scheletro in cemento armato della tribuna est, tratta dal film “Amici

Miei” del 1975.

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Figura 1.5: Vista della costruzione della tribuna lato est.

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Figura 1.7: Tribuna lato ovest completata; si può vedere la presenza del trampolino, come

previsto dal progetto originale.

Figura 1.8: Vista dall’esterno della tribuna lato est, da cui si può vedere la rampa appoggiata

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Figura 1.9: Vista dal basso del dettaglio della rampa esterna appoggiata sulle travi che

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2 Documentazione disponibile e organizzazione

strutturale

2.1 Documentazione disponibile

Una delle problematiche che si sono incontrate nello studio del Mandela Forum è stata l’impossibilità di avere a disposizione molte delle tavole e degli elaborati grafici originali riguardanti la struttura, perché la maggior parte sono andati perduti nel corso degli anni. A questo proposito, in un periodo precedente rispetto al presente studio, è stato fatto un ottimo lavoro di ricerca del materiale disponibile, che ha permesso di trovare sia all’Ufficio Tecnico del Comune di Firenze, sia al Genio Civile, una parte della documentazione originale.

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

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

1. Infissi interni,

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

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

- TAVOLA 4-BIS con:

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

2. Pianta all’impostare della copertura

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

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

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

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

Il Genio Civile ha messo a disposizione sempre in formato elettronico PDF, elaborati riguardanti la Testata Nord, la Testata Sud e la Copertura della struttura.

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

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

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

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

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

- TAVOLA 3: Pianta murature quota -1.15 e -3.20 m; - TAVOLA 4: Carpenteria solaio a quota 1.70; - TAVOLA 5: Carpenteria solaio a quota +1.15 m; - TAVOLA 7: Armatura travi solaio a quota +1.15 m; - TAVOLA 8: Pianta piloni a quota +1.15 m;

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

Per la Copertura sono disponibili i seguenti elaborati: - Schema di montaggio delle travi;

- Schema di montaggio degli arcarecci; - Relazione di calcolo originale del 1975.

E’ stata inoltre reperita anche la seguente documentazione:

- Certificato di idoneità statica decennale del 2008 e successive modifiche fino al 2012; - Modello digitale 3D, in formato .dwg delle capriate di copertura, dove si possono

apprezzare lunghezze e spessori dei vari elementi;

- Modello digitale 2D, in formato .dwg delle capriate di copertura, dove si possono leggere con facilità i nomi dei vari profli e misurare le lunghezze delle aste;

- Modello tridimensionale di tutto il complesso della struttura, in formato .dwg, dove è possibile apprezzare la struttura reticolare di copertura e la disposizione degli spazi interni.

L’architetto Lisa Ariani, autrice del libro “Francesco Tiezzi Architetto”, dedicato all’architetto Francesco Tiezzi, progettista del Mandela Forum insieme ad Alberto Paoli, ha fornito del materiale in suo possesso, in particolare dei negativi, che sono stati successivamente digitalizzati, con foto storiche riguardanti la struttura nel momento stesso della costruzione.

Non sono presenti elaborati in formato .dwg delle strutture verticali in cemento armato che compongono le due tribune lato est e lato ovest, così come è completamente assente anche qualunque informazione riguardante il numero e il diametro delle barre di armatura presenti in questi elementi, per i quali è stato possibile fare solo delle ipotesi ragionevoli soprattutto in base alla normativa vigente all’epoca della progettazione, come si vedrà nei capitoli successivi.

Anche per quello che riguarda la tipologia e le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo usato per la realizzazione delle tribune non c’è nessuna informazione, tanto che è stata necessaria una campagna di prove distruttive e non per la caratterizzazione del materiale, come sarà spiegato in maniera dettagliata nel Capitolo 3.

Per quello che riguarda il tipo di acciaio utilizzato per la realizzazione della copertura, facendo fede a quanto riportato nella relativa relazione di calcolo, si può dedurre che sia di Tipo 1, come nominato all’epoca e che corrisponde all’attuale S235; questo è stato dedotto dalle verifiche a compressione della aste compresse fatte utilizzando il metodo omega presente nelle Norme CNR 10011 che, fissato il tipo di acciaio, il tipo di profilo e la snellezza dell’asta, fornisce il coefficiente omega da utilizzare nelle verifiche.

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E’ ragionevole pensare che lo stesso acciaio sia stato utilizzato anche per gli elementi tesi, non essendo stato specificato nella relazione originale.

2.1 Organizzazione strutturale

Da indagini effettuate si è risaliti all’anno 1963 come data di inizio dei lavori di realizzazione della struttura, che sono terminati nel 1965, dopodiché il complesso è stato abbandonato alle intemperie per diversi anni, tanto che in una scena del film “Amici miei” del 1975 è possibile vedere lo scheletro in cemento armato già terminato ma in completo stato di abbandono (vedi Figura 1.3).

La destinazione d’uso originale era quella di piscina coperta per tuffi, ma nell’arco del ventennio impiegato per la realizzazione, l’edificio è stato trasformato in un centro sportivo polivalente, inaugurato nel 1985.

Il fabbricato si presenta come due strutture in cemento armato massicce poste una di fronte all’altra, che sorreggono una copertura leggera in acciaio, che è stata realizzata al posto di una copertura in cemento armato, molto più pesante, che era prevista dal progetto originale.

La struttura lato ovest, è formata da 7+7 lame verticali affiancate, di altezza variabile da 13.78 m a 17.45 m, crescente dalla periferia verso il centro, dal piano seminterrato alla sommità, poste ad interasse di 6 metri e simmetriche rispetto alla mezzeria.

Figura 2.2.1: Vista della tribuna lato ovest, dove è possibile vedere la struttura delle lame ed i

due ordini di tribune.

Al piano seminterrato a quota -1.60 m sono presenti magazzini e servizi, oltre a pareti in cemento armato che delimitano una vasca ex piscina, oggi sostenuta da pilastri in acciaio (Figure 2.2.2 e 2.2.3).

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Figura 2.2.2: Vista del seminterrato della tribuna lato ovest. La parete che si vede a sinistra

delimita la vasca ex piscina.

Figura 2.2.3: Vista dei pilastri in acciaio che sorreggono il campo da gioco.

Il piano terra a quota +1.20 m costituisce il campo da gioco o di spettacolo e su questo piano sono state posizionate delle tribune mobili in acciaio, mentre sul retro c’è la zona bar con la possibilità di accedere all’esterno (Figura 2.2.4).

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Figura 2.2.4: Zona bar e accesso all’esterno della struttura.

A quota +4.60 m troviamo le gradinate, lato campo da gioco, mentre sul lato opposto sono presenti uffici con i relativi servizi, il tutto completato da rampe e camminamenti lato nord e sud.

A quota +7.18 m si trova un altro solaio che ospita una tribuna in acciaio ad esso ancorata. Dalla parte opposta del piano da gioco è presente l’altra struttura in cemento armato che ospita la tribuna lato est (Figura 2.2.5).

Figura 2.2.5: Vista della tribuna lato est.

E’ composta essenzialmente da 7+7 pilastri di altezza e sezione variabile (Figura 2.2.6) dalla cui sommità discendono delle travi inclinate anch’esse di altezza e spessore variabili (Figura

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2.2.7) che arrivano fino alla quota del campo e sorreggono i gradini che compongono la tribuna.

Figura 2.2.6: Vista dei pilastri/setti dalla cui sommità discendono le travi che portano la

tribuna est; alcuni di essi sorreggono anche le rampe di accesso alla tribuna stessa.

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Alla quota del campo da gioco le travi si appoggiano a dei plinti massicci di forma poligonale irregolare (Figura 2.2.8).

Figura 2.2.8: Vista dei plinti su cui appoggiano le travi inclinate della tribuna lato est.

In sommità del setto le travi proseguono orizzontalmente a sbalzo verso l’esterno, creando un appoggio per un camminamento in cemento armato che si allaccia a due rampe lato nord e sud.

Alle estremità delle travi sono presenti dei tiranti in acciaio che sorreggono una copertura leggera che è stata aggiunta successivamente rispetto al progetto originario (Figura 2.2.9).

Figura 2.2.9: Vista degli sbalzi esterni delle travi della tribuna est, che fanno da appoggio al

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Come detto le due tribune est ed ovest sono coperte da una copertura leggera, costituita da 7+7 travature reticolari in acciaio, di lunghezze variabili da 48.20 m a 65.91 m, con correnti superiore ed inferiore formati da profili HEA o HEB con l’anima disposta nel piano orizzontale, mentre i montanti ed i diagonali sono formati sia da elementi HE sia da profili a 2L accoppiati a croce, con ali e spessori diversi a seconda delle necessità (Figura 2.2.10).

Figura 2.2.10: Vista delle travature reticolari di colore blu che costituiscono la copertura.

Nella successiva Figura 2.2.11 è possibile vedere un dettaglio del corrente inferiore a cui si vanno ad agganciare un diagonale ed un montante.

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Mentre nella Figura 2.2.12 è possibile vedere un dettaglio del dispositivo di vincolo della travatura di copertura, lato est.

Figura 2.2.12: Particolare del dispositivo di vincolo della travatura, lato est.

Sui nodi del corrente superiore di ciascuna travatura appoggiano dei profili IPE che costituiscono gli arcarecci che a loro volta supportano i pannelli di copertura.

Sono presenti tre controventi di falda, uno in posizione centrale, tra le 2 travature più lunghe, e due laterali lati nord e sud.

Ciascuna travatura è inoltre collegata alla successiva, in tre punti lungo il suo sviluppo, da pendini rompi tratta che permettono di ridurre la lunghezza di libera di inflessione di montanti e diagonali.

L’intero Palasport è completato da due strutture in cemento armato di chiusura, presenti sui lati nord e sud, speculari, costituite ciascuna da due pile scatolari poste una di fronte all’altra, sulle quali appoggiano due travi in acciaio in parete piena (Figura 2.2.13), poste a distanza di circa 7.35 m, di lunghezza pari a 36.20 m e 42.20 m, controventate tra loro con aste tipo IPE e angolari accoppiati a croce, che hanno la funzione di sorreggere la loro quota di copertura e di assorbire le azioni orizzontali dovute al vento, che vengono loro trasmesse da lame in acciaio verticali, articolate alla base, poste ad interasse di 5.13 m, che sorreggono i pannelli di tamponamento esterni (Figura 2.2.14).

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Figura 2.2.13: Travi in parete piena che appoggiano sulla pila scatolare del lato sud.

Figura 2.2.14: Elementi verticali in acciaio che sorreggono i pannelli di tamponamento e

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2.2 Giunti termici

Nella seguente Figura 2.3.1 è rappresentata in modo schematico la pianta del Nelson Mandela Forum, dove sono evidenziati in rosso i giunti termici della struttura, che hanno permesso di suddividerla in più parti da studiare separatamente, semplificando di conseguenza la modellazione e la lettura dei risultati.

Figura 2.3.1: Pianta schematica del Mandela Forum con evidenziati in rosso i giunti termici

che permettono di suddividere la struttura in blocchi separati.

Nel presente lavoro ci siamo concentrati sullo studio del blocco compreso tra i giunti n° 2, che caratterizza la tribuna lato ovest con le lame n° 5-6-7-7-6-5.

Di seguito nelle Figure da 2.3.2 a 2.3.6 vengono riportate alcune foto che evidenziano i giunti termici che è stato possibile rilevare sul posto.

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Figura 2.3.3: GIUNTO 2 lato SUD tra la lama 5 e la lama 4; foto fatta dalla quota del campo

da gioco.

Figura 2.3.4: GIUNTO 2 lato NORD tra la lama 5 e la lama 4; foto fatta dalla quota del

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3 Valutazione della Sicurezza, rilievo geometrico e

caratterizzazione dei materiali

3.1 Valutazione della sicurezza

Secondo la “Circolare 2 febbraio 2009, n°617 – Istruzioni per l’applicazione delle Nuove

norme tecniche per le costruzioni – di cui al DM 14/01/2008” [1], al paragrafo C8.3, per

“valutazione della sicurezza si intende un procedimento quantitativo volto a:

- Stabilire se una struttura esistente è in grado o meno di resistere alle combinazioni delle azioni di progetto contenute nelle NTC2008 [2], oppure

- A determinare l’entità massima delle azioni, considerate nelle combinazioni di progetto previste, che la struttura è capace di sostenere con i margini di sicurezza richiesti dalle NTC2008, definiti dai coefficienti parziali di sicurezza sulle azioni e sui materiali.”

Le procedure usate per la valutazione della sicurezza di un edificio esistente possono essere sintetizzate nelle seguenti fasi:

1. Analisi storico-critica: generalmente quando si ha a che fare con edifici esistenti è spesso difficile disporre dei disegni originali di progetto necessari per ricostruirne la storia progettuale e costruttiva, pertanto diventa importante raccogliere quanta più documentazione possibile riguardante lo sviluppo del quartiere dove sorge l’edificio dall’epoca di inizio dei lavori, possibili modifiche che ha subito la struttura nel corso del tempo, nonché eventuali sismi avvenuti in quella zona, che rappresentano una sorta di valutazione sperimentale della vulnerabilità sismica dell’edificio.

2. Rilievo: per poter mettere a punto un modello di calcolo efficace per determinare le sollecitazioni che agiscono sulla struttura e poter fare le relative verifiche, è necessario conoscere la geometria degli elementi principali e dei dettagli costruttivi. Mentre per i dettagli costruttivi e per i materiali, si accettano livelli crescenti di approfondimento dell’indagine, per la geometria è necessario rilevare le dimensioni degli elementi strutturali nella maniera più dettagliata possibile.

3. Caratterizzazione meccanica dei materiali: talvolta risulta necessario effettuare delle prove in sito sulla struttura, per determinare le resistenza dei materiali; in questo caso, i valori delle resistenze meccaniche vengono desunte da queste prove e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle NTC2008 (come ad esempio quelle del calcestruzzo di cui al § 4.1 delle NTC2008).

4. Livelli di conoscenza e fattori di confidenza: in base al livello di conoscenza raggiunto sulla struttura (geometria, dettagli costruttivi, caratteristiche meccaniche dei materiali), è possibile definire dei “Fattori di confidenza”, che vanno preliminarmente a ridurre i valori medi della resistenza dei materiali, per ricavare i valori da adottare nel progetto o nella verifica che, quando previsto, possono essere ulteriormente ridotti dai coefficienti parziali di sicurezza.

Nel seguito si entrerà nel dettaglio dei punti 2, 3 e 4, dato che, come spiegato nel paragrafo 2.1, la documentazione a disposizione è molto scarsa e incompleta.

(37)

23

3.2 Rilievo geometrico

Secondo il paragrafo 8.5.2 delle NTC2008, “Il rilievo geometrico-strutturale dovrà essere

riferito sia alla geometria complessiva dell’organismo che a quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza. Nel rilievo dovranno essere rappresentate le modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall’analisi storico-critica.

Il rilievo deve individuare l’organismo resistente della costruzione, tenendo anche presente la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi.

Dovranno altresì essere rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione

all’individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno.”

Dato che non è stato possibile avere a disposizione gli elaborati grafici relativi alla carpenteria ed alla disposizione delle armature sia della tribuna lato est sia di quella lato ovest, è stato necessario recarsi sul posto per cercare di rilevare le dimensioni degli elementi principali. Il lato OVEST è stato certamente più semplice da rilevare, sia per la geometria, sia per il fatto che è possibile girare attorno alle lame in cemento armato quasi ad ogni livello, in maniera tale da poter misurare tutti gli elementi necessari e dove questo non è stato possibile, si proceduto per induzione partendo da misure note.

Per il lato EST la situazione è stata molto più complicata per due motivi principali. Il primo è dovuto al fatto che le travi che portano i gradini della tribuna sono inclinate ed hanno altezza e spessore variabile, pertanto per dedurre queste grandezze indispensabili per la modellazione, ci siamo fatti aiutare dalle piante generali della struttura e dalla sezione trasversale fatta in corrispondenza della trave 7, dalle quali siamo riusciti a ricavare informazioni determinanti. Il secondo motivo è dovuto alla forma estremamente variabile dei pilastri che sorreggono sia le travi sia le rampe di accesso alla tribuna, pertanto è stato necessario semplificare un po’ la geometria cercando di considerare la sezione trasversale effettivamente resistente ai fini delle verifiche.

Per quello che riguarda l’armatura longitudinale e a taglio presente nelle lame e nelle travi, non avendo a disposizione né i disegni originali né nessun’altra informazione, è stato necessario fare delle ipotesi, considerando i quantitativi minimi di armatura richiesti dalla normativa vigente all’epoca della costruzione, che era il “Regio Decreto n°2229 del 16/11/1939” [3], e verificando così il grado di sicurezza raggiunto dalle varie sezioni degli elementi.

Non c’è stato bisogno invece di nessuna operazione per rilevare la geometria della travatura metallica di copertura, in quanto è completamente nota grazie ai disegni in formato DWG che abbiamo a disposizione, mentre il tipo di acciaio utilizzato è noto perché è stato dedotto dalla relazione di calcolo originale.

Un sopralluogo è stato tuttavia necessario per valutare meglio i carichi appesi alle varie travature, che riguardano principalmente la passerella di ispezione, i pannelli fonoassorbenti, gli impianti di condizionamento ed i corpi illuminanti, sui quali torneremo nel capitolo 5.

3.3 Caratterizzazione del calcestruzzo

Poiché le informazioni a nostra disposizione riguardanti le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo erano assenti, è stato necessario organizzare dei sopralluoghi per effettuare delle prove in situ.

(38)

24

La campagna di prove ha previsto la realizzazione sia di prove non distruttive che distruttive, in modo da combinare i risultati tra loro per avere un’idea più precisa sui valori della resistenza a compressione del calcestruzzo.

Le prove NON DISTRUTTIVE che sono state realizzate per prime sono:

- Prova sclerometrica - Prova ultrasonica

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

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

Di seguito vengono descritte le tre prove con i risultati conseguiti.

3.3.1 Prova sclerometrica

La prova sclerometrica consiste nell’utilizzo di uno strumento, lo sclerometro appunto (Figura 3.3.1), costituito essenzialmente da una massa battente in acciaio, azionata da una molla, che contrasta un'asta di percussione a diretto contatto con la superficie del calcestruzzo su cui si deve effettuare la prova; il funzionamento si basa sul principio che il rimbalzo della massa metallica che percuote la superficie, è funzione della durezza della superficie stessa, per cui attraverso l’indice di rimbalzo fornito dallo strumento è possibile risalire alla resistenza a compressione del calcestruzzo tramite opportune correlazioni che vedremo nel § 3.3.4.

Figura 3.3.1: Sclerometro utilizzato nelle prove.

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

Per scongiurare questo inconveniente si utilizza preventivamente un altro strumento, chiamato pacometro (Figura 3.3.2), che ogni volta che rileva la presenza di barre di armatura emette un suono; in questo modo, facendo scorrere il pacometro sulla superficie dell’elemento è possibile disegnare con un gessetto una maglia (Figura 3.3.3), che evidenzia la disposizione dell’armatura, permettendo così di scegliere il punto in cui effettuare la prova con lo sclerometro proprio al centro di ciascuna maglia.

(39)

25

Figura 3.3.2: Pacometro utilizzato per evidenziare la presenza delle barre di armatura negli

elementi analizzati.

Figura 3.3.3: Maglia disegnata sull’elemento che mostra la disposizione delle barre di

armatura.

Una volta scelto il punto di battuta, prima di procedere con lo sclerometro è opportuno pulire bene la superficie con una spazzola abrasiva, per evitare che la presenza dell’intonaco o alcune impurità, con la loro rigidezza vadano a falsare la prova.

I punti di battuta sono stati scelti in maniera più dislocata possibile, compatibilmente con le esigenze di utilizzo della struttura.

Per ogni elemento è stata effettuata la prova sclerometrica su entrambe le facce, in due punti corrispondenti, che sono stati utilizzati successivamente anche per la prova ultrasonica.

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

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26 Prove lato Trampolino (Ovest)

- Prove a quota +1.20 m E 1: Lama 5-nordE 2: Lama 1-sud E 3: Setto rampa scale lato sud

- Prove a quota +4.60 m E 4: Lama 2-nord

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

E 6: Lama 4-sud

Prove lato tribuna curva (Est)

- Prove a quota +1.20 m E 7: Trave 7-sud

- Prove a quota +4.00 m E 8: Pilastro 6-sud

E 9: Pilastro 5-sud

(41)

27

Figura 3.3.4: Schema generale in pianta della struttura ed individuazione degli elementi (E)

(42)

28

Per ciascun elemento, la posizione dei punti dove sono state effettuate le prove si può ricavare dalle seguenti figure:

Figura 3.3.5: Lama 5-nord, lato Trampolino [cm].

(43)

29

(44)

30

Figura 3.3.8: Lama 2-nord, lato trampolino [cm].

(45)

31

Figura 3.3.10: Lama 4-sud, lato trampolino [cm].

(46)

32

Figura 3.3.12: Pilastro 6-sud, lato tribuna curva [cm].

Figura 3.3.13: Pilastro 5-sud, lato tribuna curva [cm].

La generica faccia su cui è stata effettuata la prova, è identificata con un numero che rappresenta l’elemento adiacente a quello in esame, mentre le facce del setto della rampa sono state identificate con la dicitura nord e sud, in linea con lo schema generale.

Nel primo elemento analizzato (E1: Lama 5-nord), sono state effettuati 15 colpi per lato, mentre per tutti gli altri elementi ne sono stati effettuati 20; i risultati delle prove sono raccolti nelle tabelle che seguono:

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33 LATO TRAMPOLINO (OVEST)

- Prove a quota +1.20 m

Tabella 3.3.1: E1: Lama 5-nord, Indice sclerometrico.

n° colpo Lama 5, faccia 4 Lama 5, faccia 6

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

Tabella 3.3.2: E2: Lama 1-sud, Indice sclerometrico.

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

(48)

34

Tabella 3.3.3: E3: Setto rampa scale lato sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Setto faccia nord Setto faccia sud

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

n° colpo Lama 2, faccia 1 Lama 2, faccia 3 n° colpo Lama 2, faccia 1 Lama 2, faccia 3

1 43 45 11 48 47 2 43 42 12 36 44 3 47 43 13 45 43 4 41 48 14 40 48 5 44 47 15 44 48 6 40 46 16 52 45 7 50 45 17 49 44 8 46 42 18 51 47 9 50 51 19 48 45 10 52 48 20 42 46

(49)

35

- Prove a quota +7.18 m.

1 40 34 2 39 35 3 34 42 4 36 35 5 32 38 6 36 38 7 35 38 8 36 32 9 34 35 10 32 33 11 38 35 12 35 34 13 32 34 14 30 39 15 39 36 16 38 40 17 37 34 18 35 36 19 34 35 20 37 34

Tabella 3.3.6: E6: Lama 4-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Lama 4, faccia 3 Lama 4, faccia 5 n° colpo Lama 4, faccia 3 Lama 4, faccia 5

1 38 40 11 47 44 2 44 42 12 43 42 3 45 51 13 43 41 4 46 41 14 43 43 5 47 47 15 46 46 6 44 48 16 45 44 7 46 46 17 43 42 8 49 44 18 45 41 9 50 45 19 49 44 10 50 44 20 49 41

(50)

36 LATO TRIBUNA CURVA (EST)

- Prova a quota +1.20 m

Tabella 3.3.7: E7: Trave 7-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Trave 7, faccia 7 Trave 7, faccia 6

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

Tabella 3.3.8: E8: Pilastro 6-sud, Indice sclerometrico.

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

(51)

37

Tabella 3.3.9: E9: Pilastro 5-sud, Indice sclerometrico.

n° colpo Pilastro 5, faccia 6 Pilastro 5, faccia 4

1 42 42 2 48 43 3 44 46 4 46 44 5 44 40 6 47 38 7 45 46 8 42 50 9 51 41 10 45 42 11 44 42 12 44 44 13 44 43 14 40 43 15 44 48 16 42 38 17 42 42 18 45 43 19 41 43 20 43 41

I valori riportati nelle tabelle precedenti verranno combinati con quelli ricavati dalla successiva prova ultrasonica.

3.3.2 Prova ultrasonica

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

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

- un generatore di impulsi;

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

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

Il generatore di impulsi utilizzato è rappresentato nella Figura 3.3.14, mentre nella Figura 3.3.15 è possibile vedere un esempio di posizionamento dei due trasduttori sull’elemento da analizzare, nonché il dispositivo elettronico per la misurazione dell’intervallo di tempo.

(52)

38

Figura 3.3.14: Generatore di impulsi per la prova ultrasonica.

Figura 3.3.15: Posizionamento dei due trasduttori sull’elemento da analizzare.

Per ciascun elemento sono state effettuate tre letture diverse, che sono state raccolte nella seguente Tabella 3.3.10, dove è possibile vedere il nome di ciascun elemento, il suo spessore L in [m], il tempo di percorrenza t dell’onda in [millisecondi], e la velocità di percorrenza VL

(53)

39

dove tm è il tempo calcolato come media delle tre letture effettuate per ogni elemento.

Tabella 3.3.10: Risultati della prova ultrasonica.

3.3.3 Correlazione tra i risultati delle prove sclerometrica e ultrasonica

I risultati delle prove sclerometrica e ultrasonica di cui ai § 3.3.1 e 3.3.2, sono stati poi elaborati con alcune relazioni proposte dalla letteratura tecnica o da alcune normative di riferimento, che ci hanno consentito di stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo. Per le prove sclerometriche sono stati considerati gli indici di rimbalzo derivanti dai 10 colpi più significativi, mentre le due relazioni utilizzate per risalire dall’Indice di rimbalzo Ir fornito

dallo sclerometro e la resistenza a compressione fIr, sono le seguenti:

Relazione di Schmidt [4]

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

Relazione proposta da M.L. Beconcini [5]:

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

Dalla prova ultrasonica è stata ricavata la resistenza a compressione del calcestruzzo attraverso la norma belga NBN [6]:

fIr = 1.88x10-21 x VL6.184 [N/mm2]

ed attraverso la correlazione proposta da M.L. Beconcini [5]:

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

I dati delle due prove sono stati messi in relazione, sia con la relazione del metodo SONREB [7]:

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

sia con la relazione proposta da M.L. Beconcini [5]:

Posizione e nome dell’Elemento Spessore, L [m] Tempo, t [ms] Velocità, VL [m/s]

E1,Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m 0.650 180.4 178.4 180.0 3619.2

E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 0.410 128.4 127.6 126.8 3213.2

E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 0.3 91.6 94.0 92.4 3237.4

E4, Trampolino, Lama 2-nord, q. +4.60 m 0.41 130.0 128.8 127.6 3183.2

E5, Trampolino, Lama 4-nord, q. +7.18 m 0.43 140.0 141.2 141.2 3054.0

E6, Trampolino, Lama 4-sud, q. +7.18 m 0.42 130.4 128.2 127.0 3267.6

E7,Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 0.983 269.0 252.0 252.0 3815.0

E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 0.42 130.8 121.0 121.0 3379.8

(54)

40 fIr = 5.9 + 2.712 x10-15 x Ir x VL4 [N/mm2]

Le elaborazioni sono raccolte nelle tabelle seguenti:

Tabella 3.3.11: Denominazione dei punti nei quali sono state effettuate le prove.

Punto di

Prova Elemento Strutturale Posizione

1 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m faccia 4, colpi 1-10

3 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m faccia 0, colpi 1-10

7 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia int, colpi 1-10

8 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia int, colpi 11-20

9 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia est, colpi 1-10

10 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m faccia est, colpi 11-20

23 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m faccia 7, colpi 1-10

27 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m faccia 5, colpi 1-10

(55)

41

Tabella 3.3.12: Determinazione della resistenza a compressione fIr dalla prova sclerometrica.

Punto di Prova

Misura del rimbalzo del singolo colpo Indice di Rimbalzo Ir coeff. var. % Relazione Schmidt fIr [N/mm2] Beconcini fIr [N/mm2_] Data di prova 1 33 33 30 34 42 41 40 33 32 34 35 12.0 27.0 18.5 16/11/2017 2 36 39 39 40 38 37 38 35 32 32 37 7.7 29.8 22.1 16/11/2017 3 43 32 34 31 30 37 34 33 33 32 34 11.0 25.6 16.9 16/11/2017 4 39 37 36 34 32 33 38 37 32 30 35 8.6 27.0 18.5 16/11/2017 5 42 34 35 35 31 35 40 32 34 33 35 9.8 27.0 18.5 16/11/2017 6 34 32 31 32 35 32 31 38 31 34 33 6.9 24.2 15.4 16/11/2017 7 48 36 42 40 42 39 43 43 43 41 42 7.4 37.2 33.1 16/11/2017 8 44 40 45 39 41 43 39 44 41 24 40 15.0 34.2 28.4 16/11/2017 9 49 45 48 44 44 46 44 51 42 42 46 6.5 43.5 44.3 16/11/2017 10 42 40 45 48 47 45 39 45 46 44 44 6.6 40.3 38.4 16/11/2017 11 43 43 47 41 44 40 50 46 50 52 46 8.9 43.5 44.3 16/11/2017 12 48 36 45 40 44 52 49 51 48 42 46 11.0 43.5 44.3 16/11/2017 13 45 42 43 48 47 46 45 42 51 48 46 6.3 43.5 44.3 16/11/2017 14 47 44 43 48 48 45 44 47 45 46 46 3.8 43.5 44.3 16/11/2017 15 40 39 34 36 32 36 35 36 34 32 35 7.5 27.0 18.5 16/11/2017 16 38 35 32 30 39 38 37 35 34 37 36 8.0 28.4 20.3 16/11/2017 17 34 35 42 35 38 38 38 32 35 33 36 8.3 28.4 20.3 16/11/2017 18 35 34 34 39 36 40 34 36 35 34 36 6.0 28.4 20.3 16/11/2017 19 38 44 45 46 47 44 46 49 50 50 46 7.8 43.5 44.3 16/11/2017 20 47 43 43 43 46 45 43 45 49 49 45 5.3 41.9 41.3 16/11/2017 21 40 42 51 41 47 48 46 44 45 44 45 7.5 41.9 41.3 16/11/2017 22 44 42 41 43 46 44 42 41 44 41 43 3.9 38.8 35.7 16/11/2017 23 44 42 47 40 40 40 46 40 40 41 42 6.4 37.2 33.1 16/11/2017 24 43 40 39 40 42 40 38 45 46 44 42 6.5 37.2 33.1 16/11/2017 25 40 46 45 45 46 47 44 50 48 50 46 6.4 43.5 44.3 16/11/2017 26 48 46 50 47 44 44 47 50 44 46 47 4.8 45.1 47.4 16/11/2017 27 34 36 33 36 32 37 35 34 35 34 35 4.3 27.0 18.5 16/11/2017 28 36 33 35 37 38 34 36 34 33 31 35 6.0 27.0 18.5 16/11/2017 29 49 43 50 37 42 42 43 37 42 48 43 10.5 38.8 35.7 16/11/2017 30 43 43 41 40 44 40 39 49 46 47 43 7.7 38.8 35.7 16/11/2017 31 42 48 44 46 44 47 45 42 51 45 45 6.1 41.9 41.3 16/11/2017 32 44 44 44 40 44 42 42 45 41 43 43 3.7 38.8 35.7 16/11/2017 33 42 43 46 44 40 38 46 50 41 42 43 8.0 38.8 35.7 16/11/2017 34 42 44 43 43 48 38 42 43 43 41 43 5.8 38.8 35.7 16/11/2017

Tabella 3.3.13: Determinazione della resistenza a compressione fVL dalla prova ad ultrasuoni.

Punto di Prova L [m] t [ms] VL [m/s] coeff. var. % Norma belga NBN fVL [N/mm2] Beconcini fVL [N/mm2] Data di prova 1 0.650 180.4 178.4 180.0 3619 0.6 19.1 20.6 16/11/2017 2 0.650 180.4 178.4 180.0 3619 0.6 19.1 20.6 16/11/2017 3 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 16/11/2016 4 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 16/11/2016 5 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 16/11/2016 6 0.410 128.4 127.6 126.8 3213 0.6 9.1 14.0 16/11/2016 7 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 16/11/2017

(56)

42 8 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 16/11/2017 9 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 16/11/2017 10 0.300 91.6 94.0 92.4 3237 1.3 9.6 14.3 16/11/2017 11 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 16/11/2017 12 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 16/11/2017 13 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 16/11/2017 14 0.410 130.0 128.8 127.6 3183 0.9 8.6 13.7 16/11/2017 15 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 16/11/2017 16 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 16/11/2017 17 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 16/11/2017 18 0.430 140.0 141.2 141.2 3054 0.5 6.7 12.4 16/11/2017 19 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 16/11/2017 20 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 16/11/2017 21 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 16/11/2017 22 0.420 130.4 128.2 127.0 3268 1.3 10.1 14.7 16/11/2017 23 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 16/11/2017 24 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 16/11/2017 25 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 16/11/2017 26 0.983 269.0 252.0 252.0 3815 3.8 26.4 25.3 16/11/2017 27 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 16/11/2017 28 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 16/11/2017 29 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 16/11/2017 30 0.420 130.8 121.0 121.0 3380 4.6 12.5 16.3 16/11/2017 31 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 16/11/2017 32 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 16/11/2017 33 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 16/11/2017 34 0.400 111.7 111.9 111.2 3584 0.3 18.0 19.8 16/11/2017

Tabella 3.3.14: Determinazione della resistenza a compressione fsonreb col Metodo SONREB.

Punto di Prova

Elemento strutturale fsonreb [N/mm2] Beconcini fsonreb [N/mm2] Data di prova

1 E1, Trampolino, Lama 5-nord, q. +1.20 m 20 22 16/11/2017

3 E2, Trampolino, Lama 1-sud, q. +1.20 m 14 16 16/11/2017

7 E3, Setto rampa scale lato sud, q. +1.20 m 19 18 16/11/2017

(57)

43

23 E7, Tribuna Curva, Trave 7-sud, q. +1.20 m 30 30 16/11/2017

27 E8, Tribuna Curva, Pilastro 6-sud, q. +4.00 m 17 18 16/11/2017

3.3.4 Carotaggi

Per cercare di avere un’idea più precisa sulle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo utilizzato, è stato deciso di effettuare dei carotaggi in vari punti della struttura, scelti in maniera tale da avere risultati significativi ai fini delle verifiche e tenendo contemporaneamente conto delle esigenze di utilizzo della struttura.

Nella seguente Figura 3.3.16 è rappresentata la disposizione in pianta dei carotaggi, indicati con la lettera C.

(58)

44

Tutte le estrazioni sono state fatte alla quota del campo da gioco, esclusa l’estrazione C10 che è stata fatta a quota +4.60 m sul camminamento esterno di accesso alla struttura.

Anche per questa prova, cosi come per la prova sclerometrica e quella ad ultrasuoni, per evitare di fare carotaggi nei punti di passaggio delle armature, è stato preventivamente utilizzato il pacometro per scongiurare questo pericolo.

L’estrazione è stata eseguita con carotiere HILTI a sola rotazione con controllo elettronico della velocità, utilizzando acqua come fluido di perforazione e carotiere con punta al widia; la velocità utilizzata è stata la più bassa possibile in modo da arrecare il minor disturbo alla carota.

Nel dettaglio le caratteristiche del carotiere utilizzato sono:

• carotiere HILTI mod. DD160E

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

• diametro max 200 mm

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

Nella Figura 3.3.17 è possibile vedere un’immagine dell’attrezzatura utilizzata per effettuare la prova.

(59)

45

Delle otto estrazioni fatte, due hanno dato come risultato carote lesionate, come è possibile vedere dalle Figure 3.3.18 e 3.3.19, per cui non è stato possibile procedere con le prove di compressione.

Figura 3.3.18: Carotaggio C6. Lesione visibile sulla carota.

Figura 3.3.19: Carotaggio C6-b. Lesione visibile sulla carota.

Le altre estrazioni invece non hanno dato problemi per cui è stato possibile effettuare le prove di compressione ed i risultati ottenuti sono riportati nella seguente Tabella 3.3.15:

(60)

46

Tabella 3.3.15: Risultati delle prove di compressione sulle carote estratte.

DATI DICHIARATI RISULTATI PROVA

Data Prelievo Posizione Sigla h [mm] Ø [mm] ρ [g/cm3] W [g] F [kN] Rc [MPa] Tipo Rottura * Data Prova 22/12/2017 Parete 2 Sud Esterna, Quota +4.60 C10 167 84 2.156 1995 95.7 17.27 S 08/01/2018 22/12/2017 Pila 1 Sud, Quota +1.20 C1 167 91.5 2.109 2316 78.9 12.00 S 08/01/2018 22/12/2017 Setto scala Sud C3 183.5 91.5 2.152 2597 115.7 17.6 S 08/01/2018 22/12/2017 Pila 2 Sud, esterna C2 158 91.5 2.170 2255 132.9 20.21 S 08/01/2018 22/12/2017 Plinto 2 Sud (lato EST) C4 180 91.5 2.197 2600 186.1 28.3 S 08/01/2018 22/12/2017 Pila 2 Nord, dall’interno C7 142 75 2.144 1345 113.1 25.6 S 08/01/2018 h = altezza del provino, in [mm]

Ø = diametro del provino, in [mm]

ρ = massa volumica del provino, in [g/cm3

]; W = Peso del provino, in [g];

F = Carico di rottura, in [kN];

Rc = tensione di rottura a compressione, in [MPa]

* La rottura di tipo S sta per “soddisfacente”, secondo la norma UNI EN 12390-3 [8].

E’ stata effettuata inoltre la verifica della profondità di carbonatazione, i cui risultati sono riportati nella seguente Tabella 3.3.16:

Tabella 3.3.16: Risultati della prova di carbonatazione sulle carote estratte. Data Prelievo Posizione Sigla h

[mm]

Ø [mm]

Profondità della

carbonatazione [mm] Data Prova 1 22/12/2017 Parete 2 Sud Esterna, Quota +4.60 C10 167 84 40 08/01/2018 2 22/12/2017 Pila 1 Sud, Quota +1.20 C1 167 91.5 13 08/01/2018 3 22/12/2017 Setto scala Sud C3 183.5 91.5 16 08/01/2018 4 22/12/2017 Pila 2 Sud, esterna C2 158 91.5 24 08/01/2018 5 22/12/2017 Plinto 2 Sud (lato EST) C4 180 91.5

Lato Esterno 11 – Lato

Interno 21 08/01/2018

6 22/12/2017 Pila 2 Nord, _{dall’interno} C7 142 75 Lato Esterno 10 – Lato

Interno 5 08/01/2018

Nella successiva Figura 3.3.20, è possibile vedere l’immagine della carota C1 sottoposta a carbonatazione ed anche come si presente dopo essere stata sottoposta alla prova di compressione, confermando che è accettabile la dicitura “Soddisfacente” come tipo di rottura.