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CAPITOLO 3- La scuola elementare “G. Pascoli”
di Montecatini Terme
3.1 Il sito di costruzione
L’edificio scolastico “G. Pascoli” oggetto di studio sorge nel comune di Montecatini Terme (PT) è individuato ai fini catastali nel foglio 17 particella 139 come si può vedere nelle figure 3.1 e 3.2, ed è attualmente sede di scuola dell’infanzia e scuola primaria.
All’epoca della costruzione il Comune di Bagni di Montecatini (nome che poco dopo è stato cambiato) faceva parte della provincia di Lucca.
La scuola nasce all’angolo di via San Francesco con via Giovanni Bovio e il sito si trova ad una altezza di 35 m s.l.m. circa.
Come si può vedere dalla figura 3.3 il fabbricato oggetto di studio non risulta soggetto a nessun vincolo storico-architettonico.
Figura 3. 1 Estratto di mappa della zona dove sorge l’edificio scolastico G.Pascoli
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Figura 3. 2 Foto aerea della zona dove sorge l’edificio scolastico G. Pascoli
Edifici vincolati A (L.R. n.59/1980) Edifici vincolati B (L.R. n.59/1980)
Edifici vincolati A+ (D.LGS 42/04 parte II)
Figura 3. 3 Estratto tavola del patrimonio edilizio esistente del comune di Montecatini Terme (PT)
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3.2 Analisi storico critica
Il progetto dell’edificio, ad opera dell’Arch. Raffaello Brizzi e l’Ing. Luigi Righetti compilato il 20 Gennaio 1924 ed approvato il 28 Agosto 1924, prevedeva un corpo di fabbrica ad “U” completamente simmetrico.
Il progetto seguiva le linee guida del Ministero della Pubblica Istruzione, che indicava i modelli da utilizzare nei nuovi progetti degli edifici scolastici (Fig.3.4).
Il progetto originale prevedeva un fabbricato che si sviluppava su due piani fuori terra con aule, servizi della direzione e i servizi igienici. Nel progetto originale inoltre veniva indicata la pianta delle fondazioni e del sottotetto accessibile con l’indicazione dell’orditura della copertura (Figg. 3.5, 3.6, 3.7).
Per quanto riguarda le caratteristiche costruttive si prevedeva che la muratura esterna fosse in pietrame, mentre i muri interni in mattoni pieni. Gli orizzontamenti venivano progettati come segue: il primo impalcato era del tipo a putrelle e voltine, il secondo e l’ultimo del tipo a putrelle e tavelloni con riempimento ed infine la copertura in legno di abete costituita da capriate su cui poggiano le terzere ed i travicelli. Era inoltre presente una galleria nel corridoio di distribuzione coperta da volte in muratura.
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Figura 3. 5 Progetto originale: pianta piano terra
24 In fase di approvazione del progetto vennero apportate delle modifiche tra cui:
a) Realizzazione del piano seminterrato dove vi erano gli alloggi degli insegnanti e del custode;
b) Eliminazione delle volte nella galleria (Fig.3.8)
c) Modifica dei solai del secondo e ultimo impalcato, che diventavano del tipo a putrelle in ferro con soletta in c.a. superiore e tavelloni appoggiati sull’ala inferiore delle stesse in modo da formare un’intercapedine vuota allo scopo di limitare la trasmissione dei rumori (Fig.3.9)
25 I lavori vengono consegnati il 16 Dicembre 1925 e si inizia lo scavo di sbancamento dell’area dove dovrà sorgere il fabbricato.
Dopo questa prima fase si passa alla realizzazione delle fondazioni attraverso un getto di “calcestruzzo ordinario di ghiaia e calce comune”4.
In seguito si passa alle strutture in elevazione e agli orizzontamenti che vengono realizzati, se pur con lievi modifiche, fedelmente al progetto originale.
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Si veda: Fascicolo n.228, Progetto per la realizzazione del fabbricato scolastico del capoluogo, Archivio Comune di Montecatini Terme.
Figura 3. 8 Progetto originale: sezione con indicazione delle verifiche
26 A livello di ogni impalcato viene realizzato un cordolo in cemento armato di dimensioni specificate nel libretto delle misure. Per quanto riguarda le strutture in elevazione, la muratura in pietrame viene interrotta abbastanza regolarmente da due corsi di mattoni pieni (muratura listata); sopra ogni apertura viene realizzato un architrave in c.a.
La copertura, come già accennato in precedenza è in legno di abete e progettata scrupolosamente, con l’indicazione di tutti gli elementi e le dimensioni di progetto.
La parte finale consiste in opere accessorie e decorazioni di cui possiamo trovare anche i particolari a completare le informazioni relative al progetto dell’edificio, oltre alle caratteristiche degli impianti previsti.
L’ultimazione dei lavori risale al 16 Settembre 1927 e il collaudo finale il giorno 24 Giugno 1929, da parte del Primo Ingegnere di Sezione del Genio Civile di Firenze De Luise Salvatore, da cui risulta che i lavori vennero realizzati a regola d’arte e in conformità alle prescrizioni contrattuali.
Nel corso degli anni, fino ad oggi sono stati effettuati diversi interventi, alcuni dei quali hanno modificato la configurazione interna del fabbricato, tra cui la rimozione di alcuni pareti interne (ad esempio nell’attuale mensa per creare un ambiente più grande) e altri riguardanti elementi accessori.
La documentazione storica è disponibile nell’Archivio Comunale di Montecatini Terme nel fascicolo n.228 e comprende sia la parte relativa al progetto sia la parte relativa alla contabilità. Di seguito si elencano i documenti e gli elaborati contenuti nei fascicoli storici:
a) Pianta delle fondazioni, piano terra, piano primo, piano secondo, delle soffitte e della copertura dell’edificio scolastico;
b) Sezione e prospetti; c) Dettagli della facciata; d) Progetto della palestra; e) Piante con modifiche; f) Planimetrie catastali; g) Relazione;
h) Valutazione dei lavori; i) Perizia addizionale; j) Capitolato d’appalto;
27 k) Disegni di liquidazione con particolari costruttivi;
l) Libretti delle misure; m) Parere medico provinciale; n) Risposta al parere medico;
o) Verbale di visita, relazione e certificato di collaudo; p) Altre informazioni sulle decorazioni, impianti…
3.3 Il rilievo architettonico
Il rilievo architettonico ha lo scopo di definire la configurazione attuale dell’edificio e nel caso in esame è stato effettuato avvalendosi delle tecniche tradizionali, ovvero attraverso l’ausilio di un metro laser, un metro a stecca e una rotella metrica.
In particolare si è iniziato il rilievo dall’interno dell’edificio, a partire dal piano terra fino alle soffitte, andando a rilevare le dimensioni in pianta in corrispondenza delle aperture (progressive) e totali interne, nonché lo spessore delle strutture portanti in corrispondenza delle aperture. Stesso procedimento è stato condotto per le misure in elevazione. Inoltre sono state misurate alcune diagonali degli spazi interni per una ulteriore verifica della configurazione planimetrica.
Dopo si è passati al rilievo dall’esterno, sempre attraverso misurazioni progressive e poi totali, in pianta e in elevazione, e ciò ci ha permesso di ricavare gli spessori delle strutture interne mancanti, nonché verificare il rilievo interno.
Durante la fase di rilievo è cominciata anche la fase di restituzione grafica al CAD, in modo da poter controllare giorno per giorno le misure mancanti, le inesattezze e le zone dove era necessario approfondire ulteriormente il rilievo.
A seguito della fase di restituzione grafica si è risaliti alla configurazione attuale del fabbricato (Figg. 3.10-3.20).
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Figura 3. 10 Rilievo architettonico: pianta piano terra
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Figura 3. 12 Rilievo architettonico: pianta piano secondo
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Figura 3. 14 Rilievo architettonico: sezione A-A
Figura 3. 15 Rilievo architettonico: sezione B-B
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Figura 3. 17 Rilievo architettonico: prospetto SUD
Figura 3. 18 Rilievo architettonico: prospetto OVEST
Figura 3. 19 Rilievo architettonico: prospetto EST
32 L’edificio occupa una superficie in pianta di dimensioni circa 47.85 m sul lato della facciata principale per 43.85 m sul lato delle facciate laterali e si sviluppa secondo una forma a “C”, quindi come costituito da tre porzioni rettangolari. Per quanto riguarda la configurazione in elevato si sviluppa su tre piani fuori terra e con copertura a padiglione.
Il piano terreno, di altezza circa 2.25 m destinato inizialmente agli alloggi, è attualmente usato per depositi, archivi vari e locali tecnici.
Al piano primo, accessibile dall’esterno da tre lati dell’edificio, si collocano le aule, gli uffici delle segreterie, la mensa e l’altezza di interpiano misurata è di 4.40 m.
Il piano secondo è destinato solo alle aule per l’insegnamento a cui si accede da una scala interna sul lato Ovest ed ha un’altezza di interpiano pari a 4.40 m.
Infine la soffitta, a cui si accede da una scala interna di ridotte dimensioni, è ben accessibile essendo l’altezza variabile da circa 1.30 m in gronda e 3.15 m al colmo.
Esternamente l’edificio risulta scandito da una serie di aperture che si ripetono in maniera simmetrica lungo tutti i lati, anche se tale simmetria porta talvolta ad avere setti murari di dimensioni ridotte.
Si riportano in seguito alcune immagini dell’edificio nella configurazione attuale mentre per quanto riguarda il rilievo architettonico vero e proprio si rimanda alle tavole di progetto.
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Figura 3. 22 Vista laterale della facciata laterale lungo via Bovio
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3.4 Rilievo strutturale
Attraverso il rilievo strutturale si riesce a caratterizzare le strutture portanti dell’edificio oggetto di studio. Sono proprio quest’ultime che vanno a definire il modello di calcolo, con l’obiettivo di simulare in maniera più accurata possibile il comportamento della struttura, sia per quanto riguarda le proprietà meccaniche dei materiali che la compongono, sia per quanto riguarda le dimensioni degli elementi che vanno a definire la rigidezza.
Inoltre un’attenta valutazione delle dimensioni, quindi un rilievo molto scrupoloso, permettono di avere già un’idea dei materiali che compongono.
Nel caso in esame si è riusciti a caratterizzare le strutture portanti attraverso:
- documentazione trovata in Archivio (in particolare i libretti delle misure sono risultati essere molto attendibili);
- esami visivi in alcuni punti dove l’intonaco interno ed esterno ha subito dei distacchi; - saggi sulla muratura nella zona delle soffitte che hanno previsto la rimozione
dell’intonaco per una superficie di circa 50x50 cm (Fig.3.24);
Nell’edificio oggetto di studio è attualmente svolta l’attività didattica, quindi per limitare al minimo i disagi si è scelto di collocare i saggi nella zona delle soffitte, più che altro per confermare quanto indicato nei libretti delle misure. È da premettere che in genere ai piani non abitabili spesso usavano materiali di scarsa qualità e comunque “avanzi di cantiere”.
3.4.1 Classificazione delle strutture verticali
Per quanto riguarda le strutture verticali, risulta quanto segue:
a) Muratura perimetrale al piano terra in pietrame non listata dello spessore di 61 cm; b) Muratura perimetrale al piano terra in pietrame listata dello spessore di 56 cm; c) Muratura perimetrale al piano primo in pietrame listata dello spessore di 51 cm; d) Muratura interna in laterizio pieno, per la maggior parte muratura a tre teste
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Figura 3. 25 Individuazione dei ricorsi in mattoni e particolare architravi -
elaborati di progetto originali
Figura 3. 24 Tessitura muraria TM 1 (saggio eseguito nelle soffitte- cantonale tra due muri perimetrali)
36 Nelle figure 3.26, 3.27, 3.28, 3.29 si riportano gli schemi in pianta per l’individuazione delle tipologie delle strutture verticali.
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40 SV.1 Tipologia muraria: muratura in pietra
Figura 3. 30 Tipologia muraria SV.1
SV.2 Tipologia muraria: muratura in laterizio
Figura 3. 31 Tipologia muraria SV.2
TIPOLOGIA
Muratura di pietrame a conci sbozzati di piccola e media dimensione con superficie intonacata ambo i lati.
Presenza di mattoni in corrispondenza della aperture.
Presenza di ricorsi in mattoni a distanza variabile
ELEMENTI CARATTERIZZANTI
- Conci di pietra di cava (locale) di dimensioni variabili
- Scaglie di pietra - Mattoni pieni
- Malta di calce e sabbia - Intonaco su ambo i lati
TIPOLOGIA
Muratura di mattoni a 2 e 3 teste con superficie intonacata ambo i lati.
ELEMENTI CARATTERIZZANTI
- Mattoni pieni 25x12x5.5 cm - Malta di calce e sabbia - Intonaco su ambo i lati
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3.4.2 Classificazione delle strutture orizzontali Per le strutture orizzontali, è risultato quanto segue:
a) Il primo impalcato risulta essere del tipo a putrelle in ferro e voltine in laterizio pieno (confermato anche da esame visivo);
b) Gli altri impalcati sono del tipo con putrelle in ferro e soletta in c.a. sull’ala superiore delle travi e tavelloni sull’ala inferiore (confermato da esame visivo in soffitta attraverso una botola in corrispondenza dei bagni, come in figura 3.32);
Per quanto riguarda i solai dall’esame visivo si è riusciti a determinare la direzione dell’orditura delle travi.
Figura 3. 32 Particolare del solaio delle soffitta- foto scattata nell’intercapedine d’aria
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Figura 3. 33 Rilievo delle strutture orizzontali al piano terra
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3.4.3 Caratterizzazione della struttura di copertura
La copertura è del tipo a padiglione è costituita da capriate in legno, terzere e travicelli su cui si poggiano le tavelline in laterizio e il manto di copertura in tegole marsigliesi. In corrispondenza degli angoli del fabbricato sono presenti puntoni in legno a sostegno delle terzere. Sono presenti travi rompitratta nella medesima direzione delle capriate.
Si sono rilevate le seguenti dimensioni degli elementi: - capriate in legno di abete dimensioni 24x26 cm;
- travi secondarie in legno di abete dimensioni 17x20 cm; - travicelli in legno di abete dimensioni 7x7 cm;
- travicelli in legno di abete dimensioni 12x12 cm in corrispondenza dell’ultimo appoggio;
- doppi travicelli in legno di abete dimensioni 12x12 cm in corrispondenza dell’aggetto della copertura;
- puntoni in legno di abete dimensioni 28x33 cm;
- travi rompitratta in legno di abete dimensioni 17x20 cm:
44 In figura 3.36 si riporta lo schema dell’orditura della copertura.
Figura 3. 36 Rilievo delle strutture di copertura
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3.4.4 Caratterizzazione degli elementi in c.a.
Dall’analisi dei documenti relativi al progetto si è potuto determinare la presenza dei seguenti elementi:
- Cordoli in c.a. a livello di imposta dei solai (dimensioni e armature specificate nei libretti delle misure);
- Architravi in c.a. sopra le aperture (dimensioni e armature specificate nei libretti delle misure).
3.4.5 Caratterizzazione della tipologia di fondazione
Non è stato possibile definire con esattezza il tipo di fondazione, in quanto non c’è stata la possibilità di effettuare saggi, ma vista la numerosità e delle informazioni trovate nell’archivio storico, ma soprattutto la corrispondenza con lo stato di fatto del fabbricato (per ciò che si è potuto verificare) si è deciso di far riferimento alle indicazioni trovate nei libretti delle misure.
In particolare la fondazione è costituita da un getto continuo di calcestruzzo al di sotto di tutte le strutture portanti verticali a formare una sorta di trave continua.
3.4.6 Caratterizzazione della tipologia di terreno
Nel caso in cui non si possono effettuare prove geotecniche specifiche sul lotto interessato dalla costruzione, la Regione Toscana mette a disposizione una banca dati del sottosuolo ormai sempre più ricca di indagini geognostiche e sondaggi effettuate nelle varie località. La Banca Dati Indagini Geotematiche (BDIG) è consultabile anche attraverso Google Earth, in cui sono riportati circa 40000 allegati tecnici alle indagini suddivisi in relazioni geologico-tecniche, cartografia geotematica e indagini geotecniche per la maggior parte delle quali viene riportata l’ubicazione secondo una geometria puntuale o lineare a seconda della tipologia. In particolare si scaricano dei file, che una volta aperto Google Earth vengono caricati automaticamente, quindi, inserita la località, è possibile visualizzare e scaricare tutta la documentazione disponibile in formato pdf.
Nel caso dell’edificio scolastico G. Pascoli di Montecatini Terme si ha a disposizione quanto segue (Fig. 3.38 e Tab. 3.1).
46 Nella tabella 3.1 si riportano le caratteristiche del terreno ricavate da una prova penetrometrica eseguita in via San Francesco.
Pratica n°15 scheda n°1
Ubicazione: v. San Francesco ang. V.le Simoncini Tipo prova: statica
Profondità raggiunta: 8 m Profondità falda: 5,8 m
Tabella 3. 1 Scheda Prova penetrometrica PROF. (m) da- a LITOLOGIA ϕ (°) Cu (kg/cm2) Rp (kg/cm2) γ (kg/cm3) NSPT 0-3,5 Limo argilloso 32-33 1-1,2 50-60 1900 20 3,5-8 Argilla 2000 8 - oltre Ghiaia 2200
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3.5 Livelli di conoscenza e caratterizzazione meccanica dei materiali
3.5.1 Livello di conoscenza e fattore di confidenza
La conoscenza di una costruzione in muratura può essere conseguita con diversi livelli di approfondimento. In funzione del numero e del tipo di indagini (visive, prove non distruttive, prove distruttive) si risale al “livello di conoscenza” (LC) ed al rispettivo “fattore di
confidenza” (FC), come indicato nella Tabella C8.A.1.1 della Circolare Esplicativa alle NTC
2008 (Tab. 3.2).
Tabella 3. 2 Estratto di tabella C8.A.1.1
LC Geometria Dettagli
costruttivi Proprietà dei materiali FC
1 Rilievo muratura, volte, solai, scale. Individuazio ne carichi gravanti su ogni elemento di parete. Individuazio ne tipologia fondazioni. Rilievo eventuale quadro fessurativo e deformativo. Verifiche in situ limitate
Indagini in situ limitate
Resistenza: valore minimo di Tabella C.8A.2.1.
Modulo elastico: valore medio intervallo di Tabella C.8A.2.1.
1.35
2 Indagini in situ estese
Resistenza: valore medio di Tabella C.8A.2.1.
Modulo elastico: media delle prove o valore medio intervallo di Tabella C.8A.2.1. 1.20 3 Verifiche in situ estese ed esaustive
Indagini in situ esaustive
Caso a) disponibili 3 o più valori sperimentali di resistenza Resistenza: media dei risultati delle prove.
Modulo elastico: media delle prove o valore medio intervallo di Tabella C.8A.2.1.
Caso b) disponibili 2 valori sperimentali di resistenza
Resistenza: se valore medio sperimentale compreso in intervallo di Tabella C8A.2.1, valore medio dell'intervallo di tabella C8A.2.1; se valore medio sperimentale maggiore di estremo superiore intervallo, quest'ultimo; se valore medio sperimentale inferiore al minimo dell'intervallo, valore medio sperimentale. Modulo elastico: come LC3 - caso a).
Caso c) disponibile 1 valore sperimentale di resistenza
Resistenza: se valore sperimentale compreso in intervallo di Tabella C8A.2.1, oppure superiore, valore medio dell'intervallo; se valore sperimentale inferiore al minimo dell'intervallo, valore sperimentale. Modulo elastico: come LC3 - caso a).
48 Nel caso in esame, vista la notevole quantità di informazioni che sono state reperite e la corrispondenza di queste informazioni con lo stato di fatto del fabbricato è stato possibile adottare un livello di conoscenza LC2.
3.5.2 Caratterizzazione meccanica delle murature
Per quanto riguarda le caratteristiche dei materiali, è possibile far riferimento alla Tabella C8.A.2 della Circolare Esplicativa alle NTC 2008, in funzione del livello di conoscenza.
Si definiscono i seguenti parametri:
- fm: resistenza media a compressione della muratura; - τ0: resistenza media a taglio della muratura;
- E: valore medio del modulo di elasticità normale; - G: valore medio del modulo di elasticità tangenziale; - w: peso specifico medio della muratura.
Di seguito si riporta un estratto della Tabella C8.A.2
Tabella 3. 3 Tabella C8.A.2 della Circolare esplicativa alle NTC 2008
Tipologia di muratura fm (N/cm2) τ0 (N/cm2) E (N/mm2) G (N/mm2) w (kN/m3)
Muratura con pietra a spacco con buona tessitura.
260 5,6 1500 500
21
380 7,4 1980 660
Muratura in mattoni pieni e malta di calce
240 6,0 1200 400
18
400 9,2 1800 600
I valori della Tabella C8.A.2 sono da riferirsi a condizioni di muratura con malta di scadenti caratteristiche, giunti non particolarmente sottili ed in assenza di ricorsi o listature che, con passo costante, regolarizzino la tessitura ed in particolare l’orizzontalità dei corsi. Inoltre si assume che, per le murature storiche, queste siano a paramenti scollegati, ovvero manchino sistematici elementi di connessione trasversale (o di ammorsamento per ingranamento tra i paramenti murari).
I valori indicati per le murature regolari sono relativi a casi in cui la tessitura rispetta la regola dell’arte. Nei casi di tessitura scorretta (giunti verticali non adeguatamente sfalsati, orizzontalità dei filari non rispettata), i valori della tabella devono essere adeguatamente ridotti.
49 Nel caso in cui la muratura presenti caratteristiche migliori rispetto ai suddetti elementi di valutazione, le caratteristiche meccaniche saranno ottenute, a partire dai valori di Tabella C8A.2.1, applicando coefficienti migliorativi indicati nella Tabella C8A.2.2.5
Tabella 3. 4 Tabella C8A.2.2- coefficienti correttivi dei parametri meccanici
Tipologia di muratura Malta
buona Giunti sottili Ricorsi o listature Connessione trasversale Nucleo scadente e/o ampio Iniezione di miscele leganti Intonaco armato Muratura con pietra a
spacco con buona tessitura.
1,3 - 1,1 1,3 0,8 1,5 1,5
Muratura in mattoni
pieni e malta di calce 1,5 1,5 - 1,3 0,7 1,5 1,5
Nel caso in esame si sono evidenziati i seguenti parametri migliorativi:
- malta di buone caratteristiche: si applica il coefficiente sia ai parametri di resistenza (fm e τ0), sia ai moduli elastici (E e G);
- presenza di ricorsi (o listature): si applica il coefficiente ai soli parametri di resistenza (fm e τ0);
Di conseguenza i valori caratterizzanti le murature sono riportati in Tabella 3.5. Tabella 3. 5 Valori delle caratteristiche meccaniche della muratura
Tipologia di muratura fm (N/cm2) τ0 (N/cm2) E (N/mm2) E50% (N/mm2) G (N/mm2) w (kN/m3) Muratura con pietra a spacco
con buona tessitura. Presenza malta buona.
416 8,45 2262 1131 377 21
Muratura con pietra a spacco con buona tessitura.
Presenza malta buona e listature
458 9,30 2262 1131 377 21
Muratura in mattoni pieni e malta di calce. Malta buona.
480 11,4 4500 2250 750 19
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3.5.3 Caratterizzazione meccanica degli elementi in c.a.
Non avendo a disposizione prove sui materiali si è ipotizzato i seguenti materiali per le strutture in c.a. che costituiscono i cordoli di piano:
- Peso specifico γ= 2500 kg/m2; - Calcestruzzo classe C16/20;
- Valore medio della resistenza cilindrica fcm= fck+8 =24 N/mm2 - Modulo elastico Ecm= 22000x[fcm/10]0.3= 28821 N/mm2
- Resistenza media a trazione semplice fctm= 0.30xfck2/3= 1.33 N/mm2 - Resistenza caratteristica a trazione semplice fctk= 0.70xfctm= 0.90 N/mm2
