Valutazione della vulnerabilità sismica del complesso scolastico "G. Matteotti" a Firenze: tipi di analisi e modellazione a confronto - Parte 1

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U

NIVERSITÀ DI

P

ISA

-

S

CUOLA DI

I

NGEGNERIA

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile e delle Costruzioni Civili

Tesi di Laurea

VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA’ SISMICA DEL

COMPLESSO SCOLASTICO “G. MATTEOTTI” A FIRENZE:

TIPI DI ANALISI E MODELLAZIONE A CONFRONTO

PARTE 1

Relatori:

Prof. Pietro CROCE

Prof.ssa Maria Luisa BECONCINI

Candidato:

Sergio CARACAPPA

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1 Sommario

INTRODUZIONE ... 5

1 ANALISI SULLA SISMICITA’ ... 7

1.1 Rischio sismico ... 7

1.2 Quadro normativo ... 8

1.3 In Toscana ... 14

2 INDAGINI CONOSCITIVE SULLA SCUOLA GIACOMO MATTEOTTI ... 15

2.1 Descrizione introduttiva della Scuola Giacomo Matteotti ... 15

2.2 Analisi storica ... 18

2.2.1 Ricerche presso l’Archivio Storico Comunale ... 19

2.2.2 Progetti reperiti al Genio Civile ... 26

2.2.3 Progetti reperiti presso l’Ufficio Tecnico del Comune di Firenze ... 36

2.3 Rilievo geometrico e strutturale ... 42

2.3.1 Piano Terra ... 44

2.3.2 Piano primo ... 46

2.3.3 Sottotetto e copertura ... 48

2.4 Termografia ... 52

2.5 Rimozione dei controsoffitti ... 53

2.6 Saggi su murature e solai ... 54

3 CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI ... 69

3.1 Parametri meccanici delle murature ... 69

3.2 Livelli di conoscenza e fattore di confidenza ... 72

3.3 Prove con martinetti piatti sulla Scuola Giacomo Matteotti ... 73

3.3.1 Prove con martinetto singolo ... 74

3.3.2 Prove con martinetto doppio ... 76

3.4 Conclusioni sulle caratteristiche meccaniche dei materiali ... 78

4 ANALISI DEI CARICHI ... 79

4.1 Pesi propri murature portanti ... 79

4.2 Carichi permanenti ... 80

4.2.1 Solai primo impalcato ... 80

4.2.2 Solai sottotetto ... 81

4.2.3 Coperture ... 83

4.2.3.1 Copertura lotti 1-2-3-4 ... 83

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4.2.3.3 Copertura palestra ... 86 4.2.4 Scale ... 87 4.3 Carichi di esercizio ... 88 4.4 Carico neve ... 89 4.5 Carico vento ... 90 4.6 Sisma... 94

4.7 Combinazione delle azioni ... 98

5 METODI DI ANALISI E CRITERI DI VERIFICA ... 100

5.1 Analisi statica non lineare ... 100

5.1.1 Metodo POR ... 101

5.1.2 Analisi pushover ... 102

5.1.3 Analisi per allineamenti di parete ... 105

5.2 Verifica degli elementi in muratura ... 106

5.2.1 Verifica a pressoflessione nel piano ... 106

5.2.2 Verifica a pressoflessione ortogonale al piano ... 107

5.2.3 Taglio per fessurazione diagonale... 108

6 MODELLAZIONE E ANALISI ... 109

6.1 Software di modellazione utilizzati ... 110

6.1.1 E-Push ... 110

6.1.2 Aedes PCM ... 112

6.2 Modellazione del caso studio ... 113

7 RISULTATI BLOCCO 1 ... 115

7.1 Analisi statica lineare a pareti singole con E-Push ... 115

7.2 Analisi statica non lineare con E-Push e Aedes PCM ... 118

7.2.1 Analisi statica non lineare con E-Push... 119

7.2.1.1 Pushover in duttilità ... 120

7.2.1.2 Pushover in drift ... 122

7.2.2 Analisi statica non lineare con Aedes PCM ... 124

7.2.2.1 Analisi pushover in duttilità ... 125

7.2.2.2 Analisi pushover in drift ... 129

7.2.3 Confronto fra le pushover eseguite con E-Push e Aedes Pcm ... 133

7.3 Conclusioni ... 137

8.1 Analisi statica lineare a pareti singole con E-Push ... 138

8.2 Analisi statica non lineare per allineamenti con E-Push ... 140

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3

9.1 Analisi a pareti singole con E-Push ... 145

9.2 Analisi statica non lineare per allineamenti con E-Push ... 147

10 CONFRONTO TRA E-PUSH E AEDES PCM ... 149

10.1 Pushover in duttilità... 150

10.1.1 Pushover in duttilità con E-Push ... 150

10.1.2 Pushover in duttilità con Aedes PCM ... 152

10.1.3 Conclusioni confronto pushover in duttilità ... 156

10.2 Pushover in drift ... 158

10.2.1 Pushover in drift con E-Push ... 158

10.2.2 Pushover in drift con Aedes PCM ... 160

10.2.3 Conclusioni confronto pushover in drift ... 164

11 ANALISI DEI MECCANISMI LOCALI ... 167

11.1 Analisi cinematica lineare ... 168

11.2 Applicazione al caso studio ... 170

11.2.1 Parete ingresso principale ... 170

11.2.2. Parete palestra... 175

11.2.3. Verifica SLD ... 177

11.2.4. Verifica SLV ... 180

12 CONSIDERAZIONI FINALI ... 183

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5 INTRODUZIONE

Il presente lavoro di tesi, realizzato in collaborazione con un altro studente, ha per oggetto lo studio della vulnerabilità sismica dell’edificio in muratura portante in cui ha sede il complesso scolastico “Scuola primaria G. Matteotti”, ubicato in Viale Giovanni Battista Morgagni n° 22 nel quartiere “Rifredi” a Firenze (FI).

Tale lavoro di tesi si inserisce all’interno della “convenzione per lo svolgimento in comune di attività di pubblico interesse mediante accordo di ricerca” stipulata tra il Comune di Firenze ed il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale della Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa. L’obiettivo della convenzione è quello di valutare la vulnerabilità sismica degli edifici esistenti cosiddetti strategici o rilevanti, in particolare complessi scolastici, in modo tale da stabilire il livello di adeguatezza di tali costruzioni rispetto agli standard definiti dalle norme tecniche e da definire una programmazione degli interventi di adeguamento.

La prima fase del lavoro è consistita in una attenta ricerca storica presso l’Archivio storico, presso il Genio civile e l’Ufficio tecnico del Comune di Firenze, seguita da un dettagliato rilievo geometrico strutturale, approfondito con estesi saggi in situ volti ad ottenere un livello di conoscenza LC3 del fabbricato. Sono risultate essere presenti due tipologie di muratura (una a conci sbozzati con listatura in mattoni pieni ed una in mattoni pieni e malta di calce) delle quali sono state ricavate le caratteristiche meccaniche a seguito di prove con martinetti doppi. Una volta fatto ciò, è stato possibile realizzare un modello numerico rappresentativo dello stato di fatto della struttura, sia utilizzando un algoritmo (E-Push) ideato e sviluppato dall’Ingegnere Filippo Landi del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale della Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa sia tramite un software commerciale di calcolo agli elementi finiti (Aedes PCM).

La struttura è stata analizzata suddividendola in tre blocchi differenti a causa della forma e della grandezza della scuola e a causa anche della presenza di diverse tipologie di solaio che hanno comportato un diverso approccio nella fase di modellazione. Il primo blocco risulta essere il più grande, di forma pressoché quadrata; il secondo blocco costituisce un’ala della struttura che collega il primo blocco con il terzo, il quale è costituito dalla palestra.

Il comportamento delle tre parti della struttura è stato caratterizzato attraverso analisi statiche lineari, analisi statiche non lineari, analisi cinematiche lineari. In particolare, sono state eseguite analisi lineari a pareti singole su tutti e tre i blocchi, analisi non lineari per allineamenti sul secondo e terzo blocco, analisi non lineari di tipo pushover sul primo blocco (essendo l’unica porzione di struttura ad avere un solaio di sottotetto schematizzabile come infinitamente rigido); inoltre, per valutare localmente possibili criticità, sono state eseguite analisi cinematiche lineari a ribaltamento fuori piano.

Le analisi a pareti singole e per allineamenti sono state eseguite con E-Push.

Le analisi pushover sono state eseguite sia con E-Push sia con Aedes PCM; in particolare, essendo presenti nel blocco 1 due porzioni di solaio di secondo impalcato non rigide, affinché fosse garantito il comportamento scatolare del blocco 1, queste non sono state prese in considerazione nell’analisi pushover.

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Per quanto riguarda l’analisi pushover svolta con E-Push, essendo presente un solo solaio rigido, a quota 9.22m, non è stato possibile inserire un ulteriore livello di piano intermedio perché questo avrebbe implicato automaticamente la presenza di un solaio rigido intermedio; per cui, sono state prese in considerazione diverse ipotesi di modellazione, al fine di determinare un modello che rappresentasse al meglio la struttura reale.

Per quanto riguarda, invece, l’analisi pushover svolta con Aedes PCM, è stato possibile modellare tridimensionalmente la struttura e ciò ha consentito di elaborare un modello che fosse più simile alla situazione reale.

È stato operato un confronto tra i risultati ottenuti dalle analisi pushover eseguite con i due programmi, E-Push e Aedes PCM. Da tale confronto sono emerse considerevoli differenze soprattutto in termini di curve di capacità, derivanti dai diversi approcci di modellazione utilizzati. Successivamente, è stata condotta una ulteriore analisi non lineare con i due software, considerando una ipotesi di post-intervento consistente nella realizzazione di due solai rigidi sia a primo impalcato che a secondo impalcato. Tale ulteriore analisi è stata condotta con un duplice obiettivo: effettuare il confronto tra i due software con modelli strutturali pressoché identici e valutare il possibile miglioramento del comportamento sismico della struttura rispetto alla situazione attuale.

Per dimostrare che i risultati ottenuti utilizzando l’algoritmo E-Push ed il software commerciale Aedes PCM siano simili, è stato eseguito un confronto in termini di curve di capacità e di indici di rischio.

Infine, è stato svolto lo studio dei meccanismi locali di alcune porzioni di struttura considerate più vulnerabili, che ha evidenziato la presenza di criticità localizzate.

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7 1 ANALISI SULLA SISMICITA’

1.1 Rischio sismico

L’evoluzione che si è avuta negli ultimi 20 anni in campo scientifico e normativo, ha sicuramente permesso di progettare strutture in grado di soddisfare gli stati limite richiesti, ma la quasi totalità delle costruzioni esistenti in Italia risulta essere vulnerabile in quanto ricade per la quasi totalità in un periodo temporale in cui la conoscenza delle strutture, dei materiali e delle azioni era molto limitata ed al contempo sorretta da basi normative non sufficientemente adeguate.

Il rischio sismico è definito come la probabilità che si verifichi o che venga superato un certo livello di danno o di perdita in un prefissato intervallo di tempo ed in una data area a seguito di un evento sismico

Il rischio sismico dipende da un’interazione di fattori. Esso è funzione di:

• Pericolosità: è un parametro associato agli eventi sismici attesi nell’area territoriale in oggetto ed esprime la probabilità che si verifichi, in un dato luogo (o entro una area determinata) e durante un intervallo di tempo assegnato, un terremoto capace di causare danni (terremoto di scenario).

• Vulnerabilità: è una grandezza che interessa i sistemi esposti al sisma e che hanno un’attitudine al danneggiamento. La vulnerabilità riguarda anche persone, beni o attività che hanno la predisposizione a subire danni o modificazioni a causa di un terremoto. Tali danni possono in generale indurre una momentanea o riparabile riduzione di efficienza o anche la totale perdita del bene in oggetto

• Esposizione: è correlata alla presenza ed al valore degli oggetti esposti ed alle possibili conseguenze sull’incolumità delle persone. Dipende dal tipo di terremoto, dalla distanza tra l’epicentro e la località interessata nonché dalle condizioni geomorfologiche. In Italia viene assunto come pericolosità sismica di riferimento il valore dell’accelerazione orizzontale al suolo rigido che ha una probabilità del 10% di essere superato in un periodo di 50 anni, cioè con un intervallo di ricorrenza, o periodo di ritorno, di 475 anni.

Concettualmente, il rischio sismico si può quindi esprimere secondo la seguente relazione: Rischio Sismico = Pericolosità x Vulnerabilità x Esposizione

In maniera più rigorosa, il rischio sismico per un edificio può essere rappresento dalla probabilità di collasso dello stesso in un intervallo temporale di interesse.

Una zona in cui gli edifici sono costruiti non correttamente o risultano essere mal conservati oppure una zona che presenta una pericolosità sismica bassa ma molto popolata ha un livello di rischio sismico molto elevato. Al contrario una zona a pericolosità sismica molto elevata, ma priva di attività umane, ha un rischio sismico molto basso.

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8 1.2 Quadro normativo

Le norme di progettazione antisismica sono sempre progredite a seguito di terremoti devastanti, instaurando una palese causa-effetto tra evento sismico e norma corrispondente.

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

• Norme di I generazione, puramente prescrittive (antecedenti al 1960); • Norme di II generazione, prestazionali a singolo livello (dal 1960 al 1980); • Norme di III generazione, prestazionali a doppio livello (dal 1980 al 2000); • Norme di IV generazione, prestazionali multilivello (dopo il 2000).

Vediamo di descrivere in maniera temporale, tutte le tappe fondamentali che hanno segnato la normativa italiana dal punto di vista sismico.

Il primo approccio costruttivo ideato per contrastare l’eventuale azione sismica risale 1627. A seguito di un gravissimo terremoto che colpì la Campania, fu definito un metodo costruttivo detto “sistema baraccato alla beneventana”1_{. Tale sistema era basato su una struttura intelaiata in}

legno, formata da ritti che venivano infissi in un basamento di muratura e con le specchiature dei telai chiuse con materiali leggeri (canne, legname) cementate con malta ed intonacate.

Il primo decreto relativo alla sismica risale al marzo del 1784. Tale decreto fu emanato da Ferdinando IV di Borbone – “Istruzioni per la ricostruzione di Reggio”. Tale legge confermava l’utilizzo del “sistema baraccato” alla luce delle conseguenze del terremoto del Febbraio 1783 di Messina e della Calabria. Più che un decreto riportante le varie norme era una circolare illustrativa, dove si definiva

- Si definiva l’altezza dello zoccolo di fondazione (circa 130 cm); - Si definiva lo spessore delle murature (circa 65 cm);

- Si imponeva l’uso di mattoni o di pietre di piccole dimensioni;

- La struttura di copertura doveva poggiare su cordoli alla sommità della muratura, collegati in modo da formare quasi un telaio.

A seguito degli eventi sismici che colpirono la zona di Napoli nel 1857 e il territorio di Norcia nel 1859, il Governo Pontificio di Pio IX nel 1859 emanò un regolamento edilizio. In tale regolamento venivano fissati i seguenti limiti:

- Un’altezza massima della struttura di 8,5 m;

- Uno spessore minimo delle murature, compre quelle interne di 30 cm;

- Si imponeva che le murature esterne dovevano avere una scarpata di almeno un ventesimo dell’altezza;

- Si prescriveva il collegamento tra muri interni ed esterni

- Le aperture di porte e finestre fossero a distanza conveniente dagli angoli dei muri esterni e dalle estremità dei muri di tramezzature e che le aperture risultassero verticalmente allineate.

Molti esperti ritengono che la prima vera norma italiana in materia antisismica sia il Regio decreto n. 193 del 18 Aprile del 1909 “Norme tecniche ed igieniche obbligatorie per le riparazioni

1_{https://www.ingegneriasismicaitaliana.com/it/24/normative/?fbclid=IwAR2qnEUdQj_BnhAgRa9VC7qBh}

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ricostruzioni e nuove costruzioni degli edifici pubblici e privati nei luoghi colpiti dal terremoto del 28 dicembre 1908”.

Tali normative sono state sviluppate a seguito del terremoto del 28 Dicembre 1908 che distrusse completamente Messina e Reggio Calabria causando più di centomila vittime.

In tale decreto si prescriveva:

- l’esclusione delle strutture spingenti; - il collegamento fra le strutture;

- la limitazione di 5 metri tra le strutture portanti;

- che le costruzioni fossero realizzate con una ossatura in legno, di ferro, di cemento armato o di muratura armata, limitando l’uso della muratura, in mattoni o in blocchi di pietra squadrata o listata, alle costruzioni di un solo piano;

- l’impossibilità di edificare su terreni paludosi e franosi.

Tale norma prescrive di considerare non solo le forze statiche verticali ma anche delle forze statiche orizzontali proporzionali ai pesi. Tali forze vengono introdotte ma non quantificate nel dettaglio. In seguito a vari studi relativi agli effetti delle accelerazioni del suolo sulle costruzioni esistenti, si arrivò a definire una forza statica equivalente orizzontale costante lungo l’altezza dell’edificio, pari ad una aliquota dei carichi verticali amplificati tramite un coefficiente. Tale normativa è stata inoltre la prima a fornire l’individuazione delle zone sismiche in Italia. Successivamente con il Decreto Legge n. 1526 del 1916 vengono quantificate le forze sismiche e la loro distribuzione lungo l’altezza dell’edificio. In particolare, si impone che le forze verticali dovute al peso proprio e anche quelle del sovraccarico devono incrementarsi del 50% in modo da simulare l’effetto delle vibrazioni sussultorie. Inoltre, tale decreto quantifica le forze orizzontali per simulare le azioni dinamiche orizzontali dovute al moto sismico (C=0.125 al piano terreno; C=0.167 ai piani superiori).

A seguito dei terremoti di Siena e Grosseto, Con il Decreto Regio n. 705 del 3 Aprile 1926 e con il Decreto Regio n.431 del 13 Marzo 1927 si introducevano le categorie sismiche, prima e seconda categoria.

Per quanto riguarda la prima categoria si davano le seguenti prescrizioni:

- si limitava a 10 metri e due piani l’altezza dei fabbricati in zona sismica con altezza di interpiano inferiore ai 5 metri;

- Le costruzioni in muratura ordinaria erano consentite fino a 8 m con muri trasversali a distanza non superiore dei 7 m;

- Spessore della muratura in mattoni pari a 30 cm all’ultimo piano con aumento di 15 cm ad ogni piano inferiore. Si poteva costruire in muratura armata fino a 10 e 12 metri. - Forze sismiche C=0.125 piano terra; C=0.167 piani superiori; +50 % verticale. Per quanto riguarda la seconda categoria si davano le seguenti prescrizioni:

- Si limitava a 12 metri e a tre piani l’altezza dei fabbricati in zona sismica con altezza interpiano inferiore ai 5 metri.

- Le costruzioni in muratura ordinaria erano consentite fino a 12 m con muri trasversali a distanza non superiore dei 7 m;

- Spessore della muratura in mattoni pari a 30 cm all’ultimo piano con aumento di 15 cm ad ogni piano inferiore. Si poteva costruire in muratura armata fino a 10 e 12 metri. - Forze sismiche C=0.100 piano terra; C=0.125 piani superiori; +33 % verticale

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

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

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

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

Dagli anni 60’ in poi si ha il passaggio da norme di I generazione che risultavano essere semplici norme prescrittive a norme di II generazione, prestazionali a singolo livello.

La prima legge della II generazione è la n. 1684 del 25 Novembre 1962 denominata “Provvedimenti per l'edilizia, con particolari prescrizioni per le zone sismiche”, si introduce:

- La riduzione dell’azione sismica per condizioni geologiche favorevoli; - Nuovi limiti per le altezze massime ed il numero di piani;

- L’obbligo di introdurre le norme del buon costruire nei piani regolatori comunali; - La ridefinizione dei coefficienti di proporzionalità e di distribuzione delle forze sismiche e

nuovi coefficienti di riduzione dei sovraccarichi; - Vieta le strutture spingenti;

- Elimina gli effetti sismici verticali tranne che per le strutture a sbalzo (+40%).

La Legge n. 64 del 2 Febbraio 1974 “Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche” sostituisce integralmente la Legge n.1684 del 25/11/1962. Attraverso tale legge viene approvata una nuova normativa sismica nazionale che stabilisce una modalità di classificazione sismica del territorio, oltre che la redazione delle norme tecniche.

La norma richiede agli edifici di assolvere al principio di salvaguardia delle vite umane, introducendo lo spettro di risposta elastico, inteso come risposta in termini di accelerazione spostamento e velocità di un oscillatore semplice, in relazione al periodo proprio e al grado di smorzamento

Tale legge ha delegato il Ministro dei lavori pubblici:

- Classificazione sismica aggiornata su base tecnico-scientifica;

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

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

Figura 1: Classificazione sismica al 1984

Alla fine del 1984 il ministero dei lavori pubblici, attraverso i decreti ministeriali, aveva classificato complessivamente 2965 comuni italiani, corrispondenti al 45% della superficie del territorio italiano, nel quale risiede il 40% della popolazione.

Con l’ordinanza del Consiglio dei Ministri OPCM n. 3274 del 20 Marzo 2003 denominata “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e normative tecniche per le costruzioni in zona sismica” si ha il passaggio tra le norme di vecchia e nuova concezione, cioè tra le normative puramente prescrittiva e la nuova impostazione prestazionale, nella quale gli obiettivi della progettazione che la norma si prefigge vengono dichiarati ed i metodi utilizzati allo scopo vengono singolarmente giustificati.

Per la prima volta si sono recepiti i contenuti degli Eurocodici, rendendo obbligatorio il calcolo semiprobabilistico agli stati limite e le analisi dinamiche con spettro di risposta.

Tale normativa:

- classifica tutto il territorio nazionale come sismico suddividendolo in 4 zone caratterizzate da pericolosità sismica decrescente. Ricordiamo che la precedente legge n. 64 del 1974 considerava solamente 3 zone con sismicità alta, media e bassa. - Viene data la facoltà alle regioni di imporre l’obbligo della progettazione antisismica. - le norme tecniche per la prima volta racchiudono la quasi totalità delle tipologie di

costruzione

(Edifici, Ponti ed Opere di fondazione e di sostegno dei terreni).

- L’articolo 3 di tale normativa prevede inoltre l’obbligo di verifica entro 5 anni di edifici di interesse strategico e delle opere infrastrutturali la cui funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità della protezione civile.

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Vengono riportate per ogni zona il suo livello di pericolosità e il valore di accelerazione al suolo relativo a una probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni(ag).

- Zona 1, zona più pericolosa, possono verificarsi fortissimi terremoti→ ag >0.25 - Zona 2, in questa zona possono verificarsi forti terremoti →0.15 <ag≤ 0.25;

- Zona 3, in questa zona possono verificarsi forti terremoti ma rari→ 0.05 <ag≤ 0.15; - Zona 4, zona meno pericolosa, i terremoti sono rari→ ag ≤ 0.05.

Figura 2: Mappa di pericolosità sismica nazionale (fonte: INGV)

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

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

Il secondo livello prestazionale accerta che l’edificio subisca danni ridotti agli elementi strutturali e non strutturali.

Con il Decreto Ministeriale del 14 Gennaio 2008 denominato “Norme Tecniche per le Costruzioni”, si ha il passaggio dalle norme di terza generazione alle cosiddette norme di quarta

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generazione, o anche dette multilivello, che prevedono l’introduzione di ulteriori stati limite data la necessità di tener conto di vari aspetti di tipo economico.

Le NTC 2008 sono state emanate in Italia per recepire la normativa europea e armonizzare tutte le disposizioni normative presenti.

Non viene più considerata la divisione del territorio italiano in zone sismiche ma è stata formulata una completa zonizzazione mediante adozione di un reticolo i cui vertici sono dotati di caratteristiche puntuali di pericolosità sismica. Per ogni punto del territorio nazionale viene definito un valore di pericolosità di base, su una maglia quadrata di 5 Km di lato.

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

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

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

Dal 1 luglio 2009 con l’entrata in vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008, si impone di progettare sulla base di un accelerazione individuata non solo dalle coordinate geografiche dell’area di progetto, ma anche dalla vita nominale dell’opera e dalla probabilità di superamento relativa allo stato limite considerato.

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14 1.3 In Toscana

Con il Regio decreto n°431 del 13 marzo 1927, è stata realizzata una prima classificazione sismica della Toscana. Sono stati inseriti in zona sismica poco più di settanta comuni delle aree della Lunigiana, Amiata, Alta Val Tiberina, Garfagnana e Mugello.

Successivamente al drastico terremoto avvenuto in Irpinia, il territorio Nazionale è stato classificato in zone omogenee e nella regione Toscana sono stati inseriti 112 nuovi comuni nella zona 2 ovvero ad alta pericolosità sismica, invece la restante parte dei comuni è rimasta priva di una normativa antisismica.

Negli anni successivi con l’ordinanza PCM n°3274/2003 viene introdotta la cosiddetta zona 4 che indica un livello di pericolosità moderata. Per la Toscana è stata confermata la precedente classificazione e i comuni che non erano stati classificati, sono stati inseriti perlopiù in zona 3, tranne la maremma in zona 4.

La Regione Toscana, con la Deliberazione di G.R. del 19/06/2006 n.431, ha inserito la nuova zona sismica 3S. I comuni che si trovano in tale zona considerata a bassa sismicità devono attuare le predisposizioni tecniche previste per i comuni che ricadono in zona 2.

Con l’entrata in vigore del DM del 14 gennaio 2008, la stima della pericolosità sismica di base, intesa come accelerazione massima orizzontale su suolo rigido e pianeggiante, viene definita mediante un approccio “sito dipendente” e non più tramite il criterio della “zona dipendente”. Pertanto, la definizione dell’azione sismica di progetto viene effettuata andandola a calcolare direttamente per il sito, utilizzando le informazioni reperibili attraverso un reticolo di riferimento. La regione Toscana è costituita da 936 nodi.

Non essendo più necessaria la cautela introdotta mediante la zona sismica 3S, la classificazione dei Comuni toscani è stata successivamente aggiornata (DGR n.878/2012) suddividendo il territorio regionale in 3 zone sismiche (2, 3 e 4).

Su un totale di 280 Comuni:

- 92 sono inseriti in zona 2, con possibili terremoti anche abbastanza forti; - 164 in zona 3, a bassa sismicità;

- 24 in zona 4, la meno pericolosa.

La zona sismica per il territorio fiorentino, indicata nell’ordinanza del Presidente del Consiglio dei ministri n° 3274/2003 aggiornata con la deliberazione della Giunta Regionale Toscana n° 421 del 26 Maggio 2014, è la zona sismica 3.

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15 2 INDAGINI CONOSCITIVE SULLA SCUOLA GIACOMO MATTEOTTI

2.1 Descrizione introduttiva della Scuola Giacomo Matteotti

La Scuola dell’infanzia e primaria Giacomo Matteotti, oggetto del presente lavoro di tesi, è ubicata a Firenze, località Rifredi, in Viale Battista Morgagni 22.

Il quartiere Rifredi, pur trovandosi abbastanza fuori dal centro storico di Firenze in direzione Nord-Ovest, risulta essere molto antico, più di quanto si potrebbe pensare guardando la sua posizione. A partire dalla seconda metà dell’Ottocento, grazie alla realizzazione della ferrovia Firenze-Pistoia (1860)2_{e della costruzione della stazione di Rifredi, si modificò il ruolo e l’importanza della}

viabilità esistente determinando l’istallazione di attività industriali a lato della ferrovia.

A partire dalla seconda metà del Novecento vi fu un processo che portò le attività industriali ad essere sostituite da insediamenti residenziali, con la realizzazione di edilizia popolare e condominii multipiano.

Figura 3: Vista aerea di Firenze (Google Earth)

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La Scuola Giacomo Matteotti è situata in prossimità dell’intersezione tra Viale Giovanni Battista Morgagni e Via Dino del Garbo.

La struttura è realizzata in muratura e presenta 2 piani fuori terra: a piano terra sono presenti i locali destinati alla scuola materna ed a piano primo i locali destinati alla scuola elementare.

Figura 4: Vista aerea della scuola Giacomo Matteotti

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Figura 6: Vista ingresso principale scuola Matteotti, ad angolo tra Viale Morgagni e Via Dino del Garbo

Figura 7: Vista dalla corte interna

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18 2.2 Analisi storica

Per una corretta valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio esistente è indispensabile compiere un’accurata indagine storico-archivistica, in modo tale da poter avere più informazioni possibili sulla realizzazione della struttura e sugli eventi e/o modifiche cui essa è stata soggetta nel corso degli anni. A tale scopo, si cerca di reperire documenti quali progetti originali, eventuali collaudi e/o interventi successivi che abbiano interessato la struttura, pubblicazioni storiche che abbiano trattato l’edifico.

Nel caso oggetto di studio, Scuola Giacomo Matteotti, inizialmente sono stati forniti dal Comune di Firenze:

- Pianta piano terra, Pianta primo piano (formato .dwg)

- Relazione 223/FI – Libretto dei soffitti realizzato dalla ditta “TecnicaMP” - Estratto mappa catastale

- Elaborato tecnico dispositivi di ancoraggio della copertura

- Manuali d’uso e dichiarazioni di conformità e di regolare esecuzione dei dispositivi di ancoraggio installati sulla copertura

Dopo aver consultato tali documenti, l’indagine è proseguita con vere e proprie ricerche archivistiche presso l’Archivio Storico del Comune di Firenze, l’Archivio del Genio Civile del Comune di Firenze, l’Ufficio Tecnico del Comune di Firenze.

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19 2.2.1 Ricerche presso l’Archivio Storico Comunale

Presso l’Archivio Storico di Firenze è stato possibile reperire una documentazione che ha consentito di tracciare un profilo storico dell’edificio.

I documenti più antichi risalgono al progetto originale realizzato nel 1928 mentre l’inizio dei lavori risale all’ottobre del 1930 per essere ultimati due anni dopo nell’ottobre del 1932.

Figura 9: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Verbale consegna e ultimazione lavori

Come riportato nel seguente documento, inizialmente l’obiettivo era quello di realizzare un ampliamento della già esistente scuola Vittorino Da Feltre posta nelle vicinanze, ma visto la ristrettezza dello spazio aperto destinato agli esercizi ginnastici, il progettista propose la costruzione di un nuovo corpo di fabbrica nelle immediate vicinanze. Durante la fase di progettazione e costruzione era previsto che la scuola si dovesse chiamare “Vittorino da Feltre”, ma una volta completata la sua realizzazione venne denominata “Vittorio Emanuele III”, per poi nel dopoguerra essere intestata a “Giacomo Matteotti”.

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Figura 10: Scuola elementare Vittorino da Feltre, relazione

Riguardo al progetto originale, sono stati reperiti i seguenti elaborati: - Planimetria - Scala 1:2500

- Vista prospettica

- Pianta fondazioni - Scala 1:100 - Pianta piano terra - Scala 1:100 - Pianta piano primo - Scala 1:100 - Pianta copertura - Scala 1:100 - Sezione - Scala 1:50

- Prospetto sul Viale Morgagni - Copertura metallica palestra

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Figura 11: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Planimetria 1:2500

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Figura 13: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Pianta delle fondazioni 1:100

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Figura 15: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Pianta primo piano 1:100

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Figura 17: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Sezione 1:50

Figura 18: Scuola elementare Vittorino da Feltre, Prospetto sul Viale Morgagni

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Nel corso degli anni la geometria dell’edificio è rimasta pressoché invariata. Dalle piante originali, sia delle fondazioni che del piano terra e piano primo, si può notare che le mura perimetrali non hanno subito variazioni. A differenza di quanto previsto nel progetto originale, molto probabilmente in seguito a delle varianti in corso d’opera, sono stati realizzati una scala in muratura posta vicino la palestra e un allungamento dei maschi murari sovrastanti il locale teatrino che danno sul corridoio al piano primo.

I solai tra il piano terra e il primo piano sono stati eseguiti, come si legge sul capitolato dell’epoca, con longarine e volterrane. Al di sotto della copertura in legno, invece, non fu realizzato nessun solaio ma solamente un sistema di travi in legno con lo scopo di sorreggere il controsoffitto.

Figura 20: Scuola elementare Vittorino da Feltre, computo metrico

Sempre dal computo metrico per quanto riguarda le murature in elevazione si è potuto constatare che sono stati utilizzati sia pietrame che mattoni.

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26 2.2.2 Progetti reperiti al Genio Civile

All’interno dell’Archivio del Genio Civile è stato reperito materiale riguardante interventi più recenti, ovvero il progetto n° 91877 del 17/07/2001 e le relative varianti, contenenti i seguenti elaborati:

- relazione sulla realizzazione di telai metallici chiusi per ridistribuzione con adeguamento di spazi interni;

- relazione di calcolo della scala di emergenza interna e indipendente in acciaio; - relazione sul progetto di vano ascensore in c.a. indipendente;

- relazione di calcolo della scala di emergenza esterna e indipendente in acciaio;

- relazione sulla realizzazione delle opere di demolizione e ricostruzione di un solaio a copertura di un camminamento esterno.

Ai fini della valutazione della vulnerabilità sismica, è stato preso in considerazione soltanto il progetto relativo alle cerchiature metalliche nelle murature, ovvero quello denominato “Realizzazione di telai metallici per ridistribuzione con adeguamento per spazi interni” , grazie al quale si è potuto constatare che sono state realizzate delle aperture mediante l’utilizzo di cerchiature in acciaio, progettate come segue:

“..il calcolo è stato condotto mediante il metodo delle tensioni ammissibili. Sono state eseguite verifiche, sugli elementi strutturali progettati (telai metallici in esecuzione saldata), a flessione sull’architrave ed a presso flessione sulle colonne degli stessi telai, verificando inoltre che la rigidezza della porzione in muratura asportata risulti inferiore a quella dell’elemento strutturale sostitutivo, classificando di conseguenza l’intervento previsto come ‘miglioramento’. “

In particolare, tali cerchiature sono state denominate come segue:

- opere strutturali 8.1 e 8.2:

8.1: “taglio di tramezzatura interna per altezza pari a ml 3.10 e lunghezza di ml 3.70, in muratura di spessore cm 15, con posa in opera di n°2 profilati UNP220 collegati da barre filettate Φ16 e da traversi IPE80, con dispositivo meccanico per mettere in forza la muratura residua al fine di evitare eventuali fessurazioni in fase di taglio.”

8.2: “formazione di nuova apertura di ml 1.20 di larghezza e ml 2.95 di altezza, in muratura portante, spessore cm 42, con posizionamento di telaio metallico chiuso in esecuzione saldata, opportunamente dimensionato ai carichi verticali e orizzontali di eventuale sisma, nonché verificando che la rigidezza del nuovo portale risulti maggiore di quella relativa alla porzione di muratura asportata.”

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Figura 22: Disposizione planimetrica telai metallici 8.1 e 8.2

In tale intervento è compresa la “completa tamponatura delle 2 aperture esistenti nella parete portante mediante mattoni pieni di uguale spessore”.

La posizione e le dimensioni di tali aperture esistenti vengono dedotte in riferimento alla pianta piano primo dello “stato attuale” (prima dell’intervento) allegata al medesimo progetto, di cui si riporta di seguito la porzione di interesse:

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Si riportano di seguito i dettagli relativi ai telai strutturali 8.1 e 8.2:

Figura 24: Telaio strutturale 8.1

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L’intervento realizzato si presenta attualmente nel seguente modo:

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- opere strutturali 11.2, 11.3:

11.2: tale intervento consiste nella “formazione di n°1 apertura di ml 1 di larghezza e ml 2.20 di altezza, in muratura portante, spessore cm 42, con posizionamento di telai metallici chiusi in esecuzione saldata”, utilizzando 2 HEB140 sia per l’architrave che per le 2 colonne.

11.3: tale intervento è stato effettuato su una tramezzatura che è risultata essere in mattoni forati, per cui non verrà presa in considerazione ai fini della modellazione.

Figura 27: Disposizione planimetrica telai metallici 11.2 e 11.3

Si riporta di seguito la porzione di interesse della pianta piano terra dello “stato attuale” (prima dell’intervento) allegata al medesimo progetto:

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Si riportano di seguito i dettagli relativi al telaio strutturale 11.2:

Figura 29: Scuola Giacomo Matteotti, Telai opere strutturali 11.2

9.2: tale intervento consiste nella “formazione di n°1 apertura con posizionamento di telai metallici chiusi in esecuzione saldata”, di larghezza pari a ml 1.35 e altezza ml 3, utilizzando 2 HEB140 sia per l’architrave che per ciascuna colonna.

9.3: tale intervento consiste nella “formazione di n°1 apertura con posizionamento di telai metallici chiusi in esecuzione saldata”, di larghezza pari a ml 1.35 e altezza ml 3, utilizzando 2 HEB140 per l’architrave e 2HEB180 per ciascuna colonna.

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Si riporta di seguito la porzione di interesse della pianta piano terra dello “stato attuale” (prima dell’intervento) allegata al medesimo progetto:

Figura 31: Scuola elementare Giacomo Matteotti, stato attuale (prima dell’intervento)

Si riportano di seguito i dettagli relativi ai telai strutturali 9.2 e 9.3:

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Figura 33: Telaio strutturale 9.3

10.2: tale intervento consiste nella “formazione di n°1 apertura con posizionamento di telai metallici chiusi in esecuzione saldata”, di larghezza pari a ml 1 e altezza ml 2.20, utilizzando 2 HEB140 sia per l’architrave che per ciascuna colonna.

10.3: tale intervento consiste nella “formazione di n°1 apertura con posizionamento di telai metallici chiusi in esecuzione saldata”, di larghezza pari a ml 1 e altezza ml 2.20, utilizzando 2 HEB140 sia per l’architrave che per ciascuna colonna.

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Si riporta di seguito la porzione di interesse della pianta piano primo dello “stato attuale” (prima dell’intervento) allegata al medesimo progetto:

Figura 35: Scuola elementare Giacomo Matteotti, stato attuale (prima dell’intervento)

Si riportano di seguito i dettagli relativi ai telai strutturali 10.2 e 10.3

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36 2.2.3 Progetti reperiti presso l’Ufficio Tecnico del Comune di Firenze

Presso l’ufficio tecnico è stato possibile reperire dei progetti riguardanti interventi di consolidamento statico e adeguamento a norma, ovvero:

- progetto n. 140677 depositato in data 26.06.2009 e successiva • variante n°1 del 09.10.2009

• variante n°2 del 27.07.2010 • variante n°3 del 16.11.2010 • variante n°3 del 29.06.2012 • variante n°4 del 12.10.2012

- progetto n. 110245 depositato in data 30.09.2014 - progetto n. 180230 depositato in data 15.07.2019

In base a quanto riportato nei progetti n° 140677 e 110245 e relative varianti successive, si è potuto constatare che a cominciare dall’anno 2009, in 4 fasi distinte che hanno riguardato 4 lotti dell’edificio, uno per ogni fase, sono stati realizzati interventi strutturali mirati al consolidamento statico del quadrato principale della scuola. In particolare, tali interventi consistevano nella realizzazione di un solaio sottotetto in acciaio e laterizio e consolidamento capriate lignee nei lotti denominati 1, 2, 3 e 4.

Invece, in base a quanto riportato nel progetto n° 180230, la porzione di struttura comprendente la palestra e l’ala che porta alla palestra è stata suddivisa in 2 ulteriori lotti: 5 e 6. Sul lotto 6 (comprendente la palestra e la porzione di ala a contatto con la palestra) i lavori sono iniziati nel Giugno 2019 e l’intervento consiste nella realizzazione di un solaio sottotetto da realizzarsi con profilati in acciaio e doppio tavolato incrociato in legno. Sul lotto 5 non si hanno ad oggi date riguardo l’inizio dei lavori, ma è prevista la realizzazione di un intervento uguale quello del lotto 6.

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INTERVENTI SUI LOTTI 1-2-3-4:

Gli interventi strutturalmente rilevanti hanno riguardato:

- Il consolidamento della struttura lignea delle capriate mediante barre filettate e resina epossidica e consolidamento dei nodi catena-puntone, puntone-saetta, saetta-monaco. - Sostituzione dei travetti in legno di abete ammalorati e sostituzione dei tavelloni con

pannelli sandwich di polistirene estruso e legno con funzione di coibente termico. - Sostituzione delle travi in legno di abete ammalorate con travi nuove.

- Creazione della struttura del solaio sottotetto mediante travi in acciaio, tavelloni e soletta di collegamento alleggerita armata elettrosaldata. La parete di spina di separazione tra il corridoio e le aule si sviluppa per il piano terra e primo ma non arriva in copertura ed è quindi molto instabile in caso di sisma. Il progetto per la creazione di un solaio a livello del sottotetto è stato utile per collegare tra di loro le pareti principali e rendere più stabile la parete intermedia. Infatti, questa viene caricata in sommità dal nuovo solaio e dal cordolo in c.a.

- La creazione di cordolo piatto armato con 3 barre di 16 mm e staffe diametro 8 mm per evitare di smontare completamente la gronda. Tale cordolo ha sia funzione sismica che funzione stabilizzante nei confronti della gronda che si presenta molto aggettante.

Figura 39: Scuola Giacomo Matteotti, stato iniziale-finale-sovrapposto dell’intervento

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Figura 41: Scuola Giacomo Matteotti, Stratigrafia nuovo solaio

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INTERVENTI SUI LOTTI 5-6:

L’intervento strutturale previsto consiste in:

- demolizione di controsoffitto in cannicciato e struttura lignea di sostegno;

- realizzazione di solaio sottotetto da realizzarsi con profilati in acciaio e doppio tavolato incrociato in legno, accessibile per la sola manutenzione;

- sostituzione dei travetti e delle travi in legno ammalorati del solaio di copertura della scuola sulla base dell’analisi del degrado degli elementi lignei;

- realizzazione di impalcato rigido di copertura con doppio tavolato incrociato in legno di spessore complessivo 5 cm.

La realizzazione del solaio di sottotetto permette di ricollegare le pareti portanti dell’edificio e in particolare permette di collegare la parete di spina esistente, che non prosegue in modo continuo fino alla copertura, alle altre pareti portanti, garantendo così un comportamento scatolare del fabbricato. Il solaio sarà messo in opera realizzando opportuni scassi nelle pareti per l’alloggiamento dei nuovi profilati metallici e sarà realizzato un cordolo di rigiro interno con profilati in acciaio ad L collegato sia al doppio tavolato che alle pareti portanti mediante inghisaggi diffusi. In tal maniera verrà garantito un efficace collegamento tra il piano rigido del solaio e la muratura portante del fabbricato.

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Figura 44: Scuola Giacomo Matteotti, Sezioni solaio sottotetto

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42 2.3 Rilievo geometrico e strutturale

La Circolare n°7 del 21/01/2019 delle NTC2018, al paragrafo 8.5.2.1, stabilisce quanto segue: “Nelle costruzioni di muratura, vista la grande varietà di materiali e tecniche costruttive impiegate, riveste un ruolo di primaria importanza la conoscenza della composizione degli elementi costruttivi e delle caratteristiche dei collegamenti, a partire dalla tipologia e disposizione dei materiali e dalla presenza di discontinuità; in questo ambito, la verifica dell’efficacia degli incatenamenti, siano essi lignei o metallici, merita una particolare attenzione.

Nel rilievo si possono individuare tre livelli di indagine, in relazione al loro grado di approfondimento. Indagini limitate: sono generalmente basate su indagini di tipo visivo che, al rilievo geometrico delle superfici esterne degli elementi costruttivi, uniscono saggi che consentano di esaminare, almeno localmente, le caratteristiche della muratura sotto intonaco e nello spessore, caratterizzando così la sezione muraria, il grado di ammorsamento tra pareti ortogonali e le zone di appoggio dei solai, i dispositivi di collegamento e di eliminazione delle spinte.

Indagini estese: i rilievi e le indagini in-situ indicati al punto precedente, sono accompagnati da saggi più estesi e diffusi così da ottenere tipizzazioni delle caratteristiche dei materiali e costruttive e una aderenza delle indicazioni fedele alla reale varietà della costruzione.

Indagini esaustive: oltre a quanto indicato al punto precedente, le indagini sono estese in modo sistematico con il ricorso a saggi che consentano al tecnico di formarsi un’opinione chiara sulla morfologia e qualità delle murature, sul rispetto della regola dell’arte nella disposizione dei materiali, sia in superficie che nello spessore murario, sull’efficacia dell’ammorsamento tra le pareti e dei dispositivi di collegamento e di eliminazione delle spinte, oltre che sulle caratteristiche degli appoggi degli elementi orizzontali.”

È stato eseguito, dunque, un rilievo geometrico al fine di verificare che gli elaborati in nostro possesso fossero coerenti con lo stato attuale.

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

- puntatore laser - metro flessometro - metro pieghevole in legno - livella

Nello specifico, sono stati rilevati gli spessori delle murature e dei sottofinestra, l’altezza utile dei vani, spessore architravi, dimensioni di porte e finestre, altezza soglia finestre, altezza in chiave delle aperture ad arco, quota piano di calpestio piano primo rispetto al piano di calpestio piano terra.

Ai fini della determinazione dell’inclinazione delle pareti sono state eseguite delle triangolazioni. È risultato che la situazione attuale della struttura fosse diversa dalle piante in formato .dwg forniteci dal comune di Firenze. Questo però è attribuibile al fatto che tali disegni .dgw avessero il solo fine di indicare qualitativamente lo schema dell’impianto di riscaldamento.

Invece, gli elaborati relativi al progetto originale rinvenuti all’archivio storico sono risultati per lo più uguali allo stato attuale. A differenza di quanto previsto nel progetto originale, molto probabilmente in seguito a delle varianti in corso d’opera, sono stati realizzati una scala in

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muratura posta vicino la palestra ed un allungamento dei maschi murari sovrastanti il locale teatrino che danno sul corridoio al piano primo.

L’edificio è costituito da 3 piani fuori terra: piano terra, piano primo, sottotetto ed una piccola area interrata. Il piano terra ed il piano primo sono adibiti all’uso scolastico, mentre il sottotetto è possibile accedervi solo per la manutenzione. L’accesso pedonale avviene dall’entrata principale posta ad angolo tra Via Dino del Garbo e Viale Giovanni Battista Morgagni e da un’entrata secondaria posta su Viale Giovanni Battista Morgagni. Sul lato di Via Dino del Garbo è presente un accesso carrabile che porta ad un parcheggio a cielo aperto di proprietà della scuola.

La pianta ha una superficie lorda di circa 4173 m2_{e può essere schematizzata con un blocco di}

forma pressoché quadrata (con una corte interna) di dimensioni pari a circa 80x60m ed un’ala curva che porta alla palestra.

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44 2.3.1 Piano Terra

La pianta ha una superficie lorda di circa 4173 m2_{e può essere schematizzata con un blocco di}

forma pressoché quadrata (con una corte interna) di dimensione pari a circa 80x60m e un’ala curva che porta alla palestra. Il piano terra presenta un’altezza netta di 4.20m fino al controsoffitto e di 4.70m fino all’intradosso del solaio interpiano. È composto da 10 aule destinate all’istruzione dei bambini della scuola materna, servizi igienici per alunni e docenti, 10 ambienti più due corridoi dedicati a refettorio, un locale teatrino, 3 locali dedicati alla segreteria ed una palestra con relativi spogliatoi.

Al piano terra le strutture verticali portanti perimetrali rivolte verso l’esterno hanno spessore di 50cm, le strutture verticali portanti perimetrali rivolte verso la corte interna hanno spessore di 60cm, mentre le strutture verticali portanti di delimitazione tra il corridoio e le aule e di delimitazione tra le aule stesse hanno spessore di 45cm. I muri interni di separazione fra i locali sono costituiti da mattoni a una testa (12cm) con spessore totale, comprendente l’intonaco, di 15cm.

Per quanto riguarda porte e finestre, le porte di accesso alla corte interna risultano essere ad arco con un’altezza in chiave di 4m ed una larghezza di 2.35m. Le finestre che si trovano sul perimetro esterno risultano essere di forma rettangolare, con un’altezza netta di 3.5m ed un’altezza della soglia di 1m. Le porte che si trovano sul perimetro esterno risultano essere ad arco con un’altezza in chiave di 4.20m e di 4.30m. Le porte di ingresso alle aule, al refettorio, ai servizi igienici sono rettangolari con altezza netta di 3.10m, mentre quelle di ingresso agli uffici e al locale teatrino sono ad arco con un’altezza in chiave di 4m e di 3.10m.

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Sono stati inseriti dei coni visivi relativi alle foto fatte sul posto:

Figura 47: Vista interna F1 – Corridoio Figura 48: Vista interna F3 – Corridoio

Figura 49: Vista interna F2 – Aula scuola materna Figura 50: Vista interna F5 - Corridoio

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46 2.3.2 Piano primo

Il piano primo è composto da 22 aule che ospitano solo gli alunni della scuola elementare, un’aula riservata al laboratorio informatico, servizi igienici per alunni e docenti, un’aula destinata al museo della scuola, un’aula destinata a laboratorio musicale, un locale per la proiezione video, 2 locali destinati ad archivio e un appartamento che in passato era destinato al custode mentre ora viene usato come deposito.

Il blocco quadrato (lotti 1,2,3,4) dove recentemente è stato realizzato il nuovo solaio sottotetto, presenta un’altezza netta di 4.00m fino all’intradosso del solaio e 3.90m fino all’intradosso del controsoffitto in cartongesso, eccezion fatta per la porzione in corrispondenza dell’ingresso principale dove si ha un’altezza netta di 5.00m fino all’intradosso del solaio e di 4.90m fino all’intradosso del controsoffitto.

Considerando invece l’ala che porta alla palestra (lotti 5,6) dove non è stato ancora realizzato il nuovo solaio sottotetto, presenta un’altezza netta di 4.30m fino all’intradosso del controsoffitto a quadrotti e di 5m fino alle travi in legno che reggono il controsoffitto.

Al piano primo le strutture verticali portanti perimetrali rivolte verso l’esterno hanno spessore di 45cm, le strutture verticali portanti perimetrali rivolte verso la corte interna hanno spessore di 45cm, mentre le strutture verticali portanti di delimitazione tra il corridoio e le aule e di delimitazione tra le aule stesse hanno spessore di 40cm. I muri interni di separazione fra i locali sono costituiti da mattoni a una testa (13cm) con spessore totale, comprendente l’intonaco, di 15 cm.

Per quanto riguarda porte e finestre, le finestre che consentono di affacciarsi sulla corte interna risultano essere rettangolari con un’altezza netta di 3.70m, una larghezza di 2.35m ed un’altezza della soglia di 1m. La maggior parte delle finestre che si trovano sul perimetro esterno risultano essere di forma rettangolare, con un’altezza netta di 3.70m ed un’altezza della soglia di 1m. Le restanti finestre che si trovano sul perimetro esterno risultano essere ad arco con un’altezza in chiave di 3.70m. La maggior parte delle porte di ingresso alle aule sono rettangolari con altezza netta di 3.10m e di 3.60m, mentre le restanti sono ad arco con un’altezza in chiave di 3.10m e 3.25m.

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Figura 54: Vista interna F7 – Aula scolastica Figura 55: Vista interna F8 – Corridoio

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48 2.3.3 Sottotetto e copertura

LOTTI 1-2-3-4:

Dal primo piano, attraverso una scala in acciaio, è possibile raggiungere il sottotetto dei lotti 1, 2, 3 e 4, che dopo i lavori di costruzione del nuovo solaio risulta essere praticabile per la sola manutenzione.

La copertura è a falde, realizzata con:

- terzere in legno (20x20cm / i=180cm) - travicelli in legno (8x8cm / i=63cm)

Tali elementi sorreggono il manto di copertura composto da: - tegole marsigliesi

- impermeabilizzante - isolante

- tavolato in legno

Il tutto è sorretto da travi-puntoni in legno (30x35cm) e da capriate in legno costituite da: - puntone 30x35cm

- catena 30x35cm - saetta 25x20cm - monaco 25x30cm

Tali capriate poi poggiano su muretti.

Tutti i muretti perimetrali mantengono lo stesso spessore dei muri sottostanti, fino ad un’altezza pari a circa 2m dal piano di calpestio del solaio di sottotetto, ovvero fino a dove si appoggiano le capriate, eccezion fatta per la porzione di copertura in corrispondenza dell’ingresso principale, dove tali muretti raggiungono altezze fino a 5m. Sono presenti poi alcuni muretti non perimetrali che sorreggono capriate di lunghezza ridotta che non arrivano a scaricare sui muri perimetrali. In corrispondenza del muro di spina sottostante non sono presenti muretti.

LOTTI 5-6:

Il sottotetto dei lotti 5 e 6 inizialmente non è risultato accessibile in quanto ancora costituito da vecchie travi in legno con sola funzione di reggere il controsoffitto. Successivamente, una volta iniziati i lavori sul lotto 6, con la collaborazione di tecnici del comune di Firenze, è stato possibile ispezionarlo.

Il manto di copertura dei lotti 5 e 6 è risultato essere costituito da: - tegole marsigliesi

- impermeabilizzante - soletta in calcestruzzo - tavelloni in laterizio

Nell’ala che porta alla palestra, tale manto di copertura è risultato essere sorretto da un sistema composto da terzere, travicelli, capriate e travi-puntoni, analogo a quello dei lotti 1, 2, 3 e 4.

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Tali capriate poggiano su muretti.

Tutti i muretti perimetrali mantengono lo stesso spessore dei muri sottostanti, fino a dove si poggiano le capriate. Sono presenti poi alcuni muretti non perimetrali che sorreggono capriate di lunghezza ridotta che non arrivano a scaricare sui muri perimetrali. In corrispondenza del muro di spina sottostante sono presenti muretti di altezza variabile ed alcuni di essi arrivano fino all’intradosso del manto di copertura. È previsto, inoltre, che tali muretti in corrispondenza del muro di spina sottostante vengano mantenuti anche a seguito degli interventi sui solai di sottotetto che sono ad oggi in corso di realizzazione.

Per quanto riguarda la palestra, invece, il manto di copertura è sorretto da un sistema di arcarecci e capriate in acciaio. Questo sistema di arcarecci e capriate sorregge un controsoffitto in lamiera.

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Figura 59: F11 – Accesso a sottotetto Figura 49: F12 – Sottotetto lotto 1

Figura 61: F13 – Dislivello solai sottotetto Figura 62: F14 – Particolare copertura zona ingresso principale

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Figura 64 F15 – Sottotetto lotto 5 Figura 65: F16 – Sottotetto lotto 5

Figura 66: F17 – Sottotetto lotto 6 Figura 67: F18 – Sottotetto lotto 6

Figura 68: F19 – Sottotetto lotto 6

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52 2.4 Termografia

La termografia a infrarossi è un metodo estremamente efficace e non invasivo che misura l’energia ad infrarossi della superficie di ogni oggetto e produce un’immagine dettagliata nello spettro del visibile che mostra il dato della temperatura. Sfruttando la diversa costituzione dei materiali e quindi la diversa conducibilità termica, remissività termica e il calore specifico è possibile rilevare le variazioni di temperatura dell’elemento in esame. La termocamera trasforma, quindi, un'immagine ad infrarossi in un’immagine radiometrica su cui è possibile leggere i valori della temperatura: ad ogni pixel dell’immagine è associata una misurazione di temperatura. Nel nostro caso è stato necessario l’utilizzo della termocamera per conoscere l’orditura del solaio in alcune porzioni della struttura dove risultava essere poco chiara, come ad esempio il sistema di copertura del vano scala principale e la porzione di solaio in corrispondenza delle intersezioni tra i vari corridoi. Dall’immagine radiometrica si può ben vedere la differenza di colori dovuti alla presenza di materiali diversi come i travetti e il laterizio grazie appunto alla loro diversa conducibilità termica, remissività termica e calore specifico.

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53 2.5 Rimozione dei controsoffitti

Per i dettagli non immediatamente visibili si è proceduto con l’ispezione del solaio intermedio, nascosto dal controsoffitto, per verificarne la tipologia costruttiva.

Si è provveduto, con una leggera pressione verso l’alto, a rimuovere uno dei tanti quadrotti presenti nel locale destinato a servizi igienici situato in prossimità dell’ingresso principale e si è potuto constatare che la tipologia costruttiva del solaio risulta essere coerente con quella riportata sul capitolato relativo al progetto originale, ovvero costituito da longarine e volterrane.

Figura 73: Ispezione solaio intermedio

Figura 74: Ispezione solaio intermedio

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54 2.6 Saggi su murature e solai

Ad ogni piano dell’edificio sono state individuate delle zone nelle quali eseguire le stonacature, tenendo in considerazione alcuni aspetti:

- effettuare stonacature di piccole porzioni di muratura, al fine di intaccare il meno possibile il singolo elemento della struttura;

- effettuare le stonacature cercando di non creare intralcio alle attività quotidiane. Si è ritenuto necessario eseguire delle stonacature per conoscere:

- la tipologia e la qualità della tessitura muraria; - la qualità dell’ammorsamento tra le pareti verticali;

- la presenza di cordoli di piano o di altri elementi di collegamento.

Le stonacature sono state realizzate sui maschi murari resistenti sia all’interno che all’esterno dell’edificio.

In ogni stonacatura effettuata si è potuto constatare che lo spessore dell’intonaco risulta essere di 2cm.

Per ogni saggio si riporta, di seguito, la foto e la pianta dell’edificio con le relative indicazioni di intervento.

STONACATURA S1 – PIANO TERRA

Attraverso la rimozione dell’intonaco su una superficie di 1m x 0,5m si è constatato che nella zona S1 la muratura risulta essere a conci sbozzati con un leggero ammorsamento. La malta presenta una buona aderenza agli elementi.

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STONACATURA S1B – PIANO TERRA

La stonacatura S1B ha confermato la tipologia muraria a conci sbozzati sul lato verticale e ha evidenziato la presenza di una listatura in mattoni pieni: 2 file ogni 1.20m.

Figura 78: Stonacatura S1B Figura 79: Indicazione stonacatura

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Figura 82: Stonacatura S2 Figura 83: Indicazione stonacatura S2

La stonacatura S2 è stata eseguita nell’intersezione tra la palestra e l’ala. La muratura anche in questo caso è a conci sbozzati ed anch’essa è listata ad un’altezza di 1.20 m. La muratura risulta essere abbastanza ammorsata.

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La stonacatura S3 è stata eseguita per conoscere la qualità del collegamento tra le pareti verticali. La muratura è ancora una volta a conci sbozzati con una listatura in mattoni sempre ad un’altezza di 1.20 m.

Nell’immagine, oltre alla listatura, si può notare la presenza di mattoni di rinforzo in corrispondenza dell’angolo.

La stonacatura S4 è stata eseguita in corrispondenza dell’intersezione tra il maschio murario dell’ala che porta alla palestra e il maschio murario della parte quadrata per poter verificare il tipo di muratura presente e la qualità del grado di ammorsamento della muratura. Dalla foto si può notare che il maschio murario orizzontale è realizzato a conci sbozzati mentre il maschio murario verticale è realizzato in mattoni.

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Nonostante la presenza di una discontinuità sullo spessore della parete, la stonacatura S5 mette in risalto la continuità dei mattoni su tale lato.

La stonacatura S6 è stata eseguita sul lato sinistro dell’ingresso principale e come si può notare tale facciata è realizzata in mattoni.

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La stonacatura S7 è stata eseguita per conoscere il tipo di muratura e la qualità del collegamento tra le pareti verticali. Le due pareti sono realizzate con conci sbozzati e risultano essere abbastanza ammorsate.

La stonacatura S8 è stata eseguita sul lato destro dell’ingresso principale e come si può notare, tale facciata è realizzata in mattoni mentre il proseguimento del muro (dopo una distanza di 60 cm) su via Dino del Garbo risulta essere in mattoni.

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La stonacatura S9 è stata eseguita nell’intersezione tra il maschio murario della scala principale e il maschio murario di divisione tra la corte interna e il corridoio per poter conoscere il tipo di muratura e la qualità del collegamento tra le pareti verticali. Il maschio murario del vano scala è realizzato a conci sbozzati con listatura sempre a 1.20m da terra, mentre il maschio murario del corridoio è realizzato in mattoni. Risulta essere presente un ammorsamento scarso (6 cm).

La stonacatura S10 è stata eseguita per conoscere il tipo di muratura e la qualità del collegamento tra le pareti verticali. Entrambe le pareti sono realizzate in muratura.

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La stonacatura S11 è stata eseguita per conoscere il tipo di muratura e la qualità del collegamento tra le pareti verticali. Entrambe le pareti sono realizzate in muratura.

Nonostante la presenza una discontinuità nello spessore della parete, la stonacatura S12 mette in risalto la continuità dei mattoni su tale lato.

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La stonacatura S13 è stata eseguita per conoscere il tipo di muratura e la qualità del collegamento tra le pareti verticali. Entrambe le pareti sono realizzate a conci sbozzati. Il collegamento risulta essere ben ammorsato.

STONACATURA S13b – PIANO TERRA

La stonacatura S13b visto le ridotte dimensioni del maschio murario, è stata eseguita per poter conoscere il tipo di materiale e si è potuto constatare essere in mattoni.

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La stonacatura S15 è stata eseguita per conoscere il tipo di muratura e dalla foto si può notare essere a conci sbozzato con la solita listatura ad 1.20m d’altezza da terra.

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STONACATURA S16b – PIANO TERRA

La stonacatura S16b visto le ridotte dimensioni del maschio murario, è stata eseguita per poter conoscere il tipo di materiale e si è potuto constatare essere in mattoni.