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CAPITOLO 1
Introduzione
1.1 Obiettivo
Il presente lavoro si prefigge di studiare il comportamento statico e sismico di edifici in cemento armato adibiti ad Edilizia Popolare realizzati alla fine degli anni 50’ a Livorno e di intervenire per migliorarne il comportamento strutturale.
A tal proposito vengono messi in luce i punti critici e le carenze sia nei confronti delle azioni “ordinarie” (sovraccarichi, vento) sia nei confronti di quelle “eccezionali” come il sisma.
Tali tipologie di edifici, piuttosto diffuse sul territorio nazionale, specie in Toscana, sono tipiche costruzioni per gran parte realizzate durante il boom edilizio del dopoguerra e proprio per questo presentano analoghe carenze strutturali legate alla scarsa qualità dei calcestruzzi, all’insufficiente quantitativo di armatura sia longitudinale che trasversale, a difetti nell’esecuzione.
Tali carenze si traducono in inadeguatezza in termini di resistenza ai carichi verticali, ma soprattutto alle azioni sismiche a cui la struttura deve rispondere.
La mancanza di questi requisiti ha portato, nei casi più drammatici, a crolli in condizioni di carico statico ed in particolare in presenza di azioni sismiche per le quali, tali strutture, non sono state progettate.
L’obiettivo è compatibilmente con i costi ed esigenze sociali di migliorare il comportamento statico e sismico di tali fabbricati.
Lo studio infatti porrà attenzione nel realizzare un intervento di irrigidimento e di irrobustimento degli edifici oggetto d’esame.
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1.2 Quadro Normativo e classificazione sismogenetica del
territorio italiano
Gli edifici oggetto di studio sono stati realizzati alla fine degli anni 50. In quegli anni il riferimento legislativo in materia antisismica era il Regio Decreto del 1935.
Il RD n° 640 del 23/03/1935 poi confluito nel RDL n° 2229 del 16/11/1939 forniva alcune prescrizioni, ma non affrontava concretamente il problema; esso dava infatti indicazioni in parte sommarie sulla progettazione riassunte nella seguente tabella:
Tab 1.1 - Prescrizioni progettuali RDL 1939
Da rilevare che per gli edifici in c.a. costruiti in questo periodo venivano utilizzate barre d’armatura di acciaio lisce.
Date le esigue indicazioni fornite dal RDL 1939, è utile, sempre riguardo alla progettazione di travi e pilastri, indicare le prescrizioni contenute all’interno della manualistica dell’epoca (vedi Santarella 1958, Pagano).
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Tab 1.2 – 1.3 - Prescrizioni manualistica
Dal punto di vista sismico è doveroso dire che la maggior parte degli edifici in cemento armato costruiti negli anni ’60 risultano costruiti su aree che all’epoca non risultavano classificate come sismiche, infatti dobbiamo tener conto che solo dal 1981 è iniziata una estesa classificazione sismica del territorio nazionale, per cui questi edifici nella maggior parte dei casi sono privi di criteri antisismici.
Inoltre c’è da rilevare che anche quella minoranza di edifici che al momento della costruzioni erano in territorio sismico sono stati costruiti seguendo i criteri antisismici dell’epoca che non erano in grado di conseguire i livelli di protezione oggi richiesti rispetto al danno e al collasso.
11 Sulla base di quanto sopra specificato e utilizzando i risultati di numerosi studi tra cui si può citare quello presentato da Vona e altri al XI Congresso Nazionale “L’ingegneria sismica in Italia”-25-29 Gennaio 2004 si possono caratterizzare questi edifici in base alle seguenti caratteristiche:
• Caratteristiche tipologiche: regolarità in pianta ed in elevazione, disposizione degli elementi strutturali.
• Caratteristiche degli elementi strutturali: tipologia e dettagli costruttivi relativi ai pilastri e alle travi.
Caratteristiche tipologiche
Il sistema strutturale resistente è generalmente costituita da telai in un'unica direzione, spesso coincidente con la direzione più lunga dell’edificio ortogonale all’orditura dei solai. Questi telai sono realizzati spesso da travi emergenti, mentre spesso in direzione ortogonale a queste travi sono assenti travi di collegamento dei pilastri, collegamento che è quindi spesso affidato al ruolo del solaio stesso. Gli elementi strutturali sono spesso progettati e disposti senza tener conto di eventuali forze orizzontali (sisma e vento) ma considerando solo i carichi verticali.
Questo ha portato spesso alla realizzazione di sistemi resistenti abbastanza deformabili ma privi delle necessarie capacità duttili. Oltre ai difetti sopra menzionati si riscontrano situazioni da considerarsi normali anche per la progettazione a soli carichi verticali come ad esempio forti sfalsamenti nei nodi trave-pilastro tra gli assi degli elementi strutturali. Le caratteristiche lungo l’altezza sono in generale regolari, fa eccezione il caso, importante e non raro ai fini del comportamento sismico, di edifici con un piano terreno e intermedio privo di tamponature.
Caratteristiche elementi strutturali
I pilastri risultano generalmente calcolati considerando solo i carichi verticali e dallo studio di varie relazioni di calcolo dell’epoca, quando disponibili, raramente si è riscontrato l’utilizzo per il loro calcolo di uno schema a telaio in cui venissero considerati gli effetti flessionali dovuti al vento o alle eccentricità dei carichi verticali.
12 Da rilevare inoltre spesso la scarsa cura nella disposizione delle staffe che sono in genere del tipo aperto e che quindi non sono in grado di esplicare quell’azione di confinamento del calcestruzzo che gli è oggi richiesta. Le armature longitudinali risultano spesso ancorate nei nodi, e in alcuni casi si rileva che l’armatura della trave veniva realizzata separatamente per ogni campata.
In corrispondenza dei nodi inoltre il quantitativo di armatura disposta al lembo inferiore compresso è in genere basso, e quindi insufficiente nel caso di inversione del segno della sollecitazione flessionale dovuta al sisma, inoltre questa carenza di armatura in zona compressa riduce notevolmente anche la duttilità in queste zone.
Da considerare infine che le armature utilizzate sia nei pilastri che nelle travi sono di tipo liscio, caratteristica che anche se non ancora indagata a fondo a livello sperimentale sembra influenzare non poco e negativamente il comportamento sismico.
1.2.1 STORIA DELLA CLASSIFICAZIONE SISMICA IN TOSCANA
Come già riferito, la maggior parte degli edifici in cemento armato costruiti negli anni ’60 risultano costruiti su aree che all’epoca non risultavano classificate come sismiche, infatti dobbiamo tener conto che solo dal 1981 è iniziata una estesa classifica sismica del territorio nazionale, per cui questi edifici nella maggior parte dei casi sono privi di criteri antisismici.
Prima del 1981 erano poche le zone a rischio dal punto di vista sismico sia a livello nazionale che regionale.
Tra il 1981 ed il 1984 vennero emanati una serie di decreti che definivano la Classificazione Sismica del territorio, la novità principale che veniva introdotta era la nascita di un’ulteriore zona sismica oltre alle 2 già esistenti ovvero la zona denominata S = 6 che riguardava le zone a bassa sismicità.
Alla fine del 1984 la classificazione sismica prevedeva 3 Categorie Sismiche: S = 12 1°Categoria per zone ad alta sismicità
S = 9 2°Categoria per zone a media sismicità S = 6 3°Categoria per zone a bassa sismicità
13 Fig. 1.1 - Classificazione secondo DM 19/03/1982
Successivamente un impulso importante al problema della classificazione si è avuto nel 1997 quando al Servizio Sismico Nazionale è stato conferito l’incarico di formare un gruppo di lavoro (GDL) col compito di formulare proposta di riclassificazione sismica del territorio.
Il GDL ha approntato quindi uno studio basato su 3 parametri:
L’accelerazione orizzontale massima del terreno (amax) che ha il 10% di essere
superata in 50 anni;
L’integrale dello Spettro di risposta in pseudovelocità, definito integrale di Housner;
L’intensità Macrosismica massima risentita nei vari comuni negli ultimi 1000 anni.
14 La nuova carta redatta viene denominata “Proposta 1998” utilizzata con l’emanazione dell’ OPCM 371/2003 in cui quest’ultima viene considerata come base di riferimento per la redazione della nuova mappa di classificazione sismica del 2003.
La novità della “Proposta 98” è stata l’allargamento al 67% del territorio classificato come sismico e l’allargamento al 35% del territorio appartenente alla Categoria III inglobando parti di territorio che risultavano non classificati nella classificazione del 1984.
Il territorio risultava quindi classificato in 3 Categorie sismiche: Categoria I Categoria per zone ad elevata sismicità
Categoria II Categoria per zone a media sismicità Categoria III Categoria per zone a bassa sismicità
15 Una volta realizzata la mappa in cui amax viene rappresentata secondo curve di livello,
viene effettuata la classificazione sismica individuando 4 zone caratterizzate da un diverso livello di sismicità.
Zone Accelerazione orizzontale con probabilità di superamento del 10% in 50 anni (ag/g)
Livello sismicità 1 > 0,25 Alto 2 0,15 – 0,25 Medio 3 0,05 – 0,15 Basso 4 <0,05 Molto basso
Tab 1.4 - Zone sismiche
Con l’ OPCM del 2003 e con le sue successive modifiche fino ad arrivare all’OPCM del 2006 ed alla normativa odierna NTC 2008 il 100% del territorio regionale e nazionale risulta classificato come sismico.
16 Fig. 1.3 - Classificazione secondo OPCM 2006
Classificaz. 1984 Proposta 1998 Classificaz. 2006
S =12 (5%) Categ. I (7%) Zona 1 (9,2%) S = 9 (39%) Categ. II (25%) Zona 2 (37,1%)
S = 6 (1%) Categ. III (35%) Zona 3 (21,8%) NC (55%) NC (33%) Zona 4 (31,9%)
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1.2.2 L’EVOLUZIONE DELLA NORMATIVA SISMICA ITALIANA DAL 1935 AD OGGI
R.D. n°640 23/03/1935
Questo decreto prevedeva che per i comuni non colpiti dal sisma venissero emanati regolamenti edilizi volti all’osservanza delle regole dell’arte del costruire. Per le località colpite da sisma venivano fissati nuovi limiti per le altezze degli edifici (16m e 4 piani per le zone di categoria I e 20m e 5 piani per le zone di categoria II).
Inoltre per la valutazione delle azioni derivanti dal sisma veniva prescritto che le azioni verticali di progetto venissero aumentate del 40% nelle zone di categoria I e del 25% nelle zone di categoria II per tener conto delle azioni sussultorie del sisma.
Per il calcolo delle forze orizzontali che schematizzavano il moto ondulatorio dovuto al sisma veniva prescritto che le masse dei vari impalcati venissero ridotte del 30%, concetto valido ancora oggi. Inoltre trascurando l’effetto dinamico del sisma le forze statiche orizzontali venivano assunte costanti su tutta l’altezza dell’edificio.
D.M. 03/03/1975
Viene considerata la vera svolta in materia legislativa antisismica; introduce per la prima volta il concetto di spettro di risposta in funzione del periodo proprio della struttura e la possibilità di eseguire l’Analisi Dinamica.
D.M. 19/06/1984
Modifica in parte il D.M. 03/03/1975 introducendo il concetto di differenziazione del livello di protezione sismica per particolari categorie di edifici (ospedali, caserme…) tramite un coefficiente maggiorativo dell’azione sismica.
18 D.M. 16/01/1996
Questo decreto introduce anche nelle zone sismiche la possibilità di utilizzare come metodo di verifica il Metodo agli Stati Limite in aggiunta a quello delle Tensioni Ammissibili ed inoltre introduce in fase di progettazione la possibilità di dotare le strutture di sistemi di isolamento sismico.
OPCM 3724/2003 e NTC 2008
L’ OPCM del 2003 e le sue successive modifiche sino all’ OPCM del 2006 ed alle NTC 2008 rappresenta una svolta e si allinea agli standards internazionali ed in particolare all’ Eurocodice 8. Tale ordinanza risulta innovativa in diversi aspetti che possono essere così sintetizzati:
Approccio progettuale di tipo prestazionale Definizione delle azioni di progetto
Nuove procedure di progettazione, analisi e verifica volte a controllare la risposta in campo plastico delle strutture
Valutazione degli edifici esistenti Progettazione dei ponti
Progettazione delle struttura con isolamento sismico e con altre tecniche moderne di protezione sismica
Cambiamento approccio alla progettazione
Si manifesta quindi un cambiamento relativo all’approccio progettuale che da prescrittivo passa a prestazionale.
Sono definiti due livelli prestazionali diventati quattro con le NTC 2008 relativamente agli Stati Limite.
19 Livello prestazionale Probabilità di superamento in 50 anni (PVR) Periodo di ritorno TR
Stato Limite di Collasso (SLC) 5 % 975 anni Stato Limite di Salvaguardia della vita (SLV) 10% 475 anni
Stato Limite di Danno (SLD) 63% 50 anni
Stato Limite di Operatività (SLC) 81% 30 anni
Tab 1.6 - Livelli prestazionali NTC 2008
Introduzione del concetto di fattore di struttura
Attraverso il fattore di struttura è possibile tener di conto della duttilità delle strutture ammettendo la loro “evoluzione” in campo plastico. Nell’ambito dell’analisi Statica o Dinamica Lineare si può tener di conto della duttilità attraverso il fattore di struttura q così definito:
q = q0*Kd*Kr
Con:
q0 → fattore che dipende dalla tipologia strutturale;
Kd → fattore dipendente dalla classe di duttilità;
Kr → fattore dipendente dalle caratteristiche di regolarità dell’edificio.
Definizione azione sismica di progetto
Introdurre q significa ammettere che la struttura sia in grado di dissipare energia in campo plastico sfruttando la sua duttilità; ciò consente di considerare azioni sismiche più basse di quelle che si avrebbero se si considerasse la struttura esclusivamente in campo elastico. Il fattore q, posto al denominatore della relazione che fornisce l’accelerazione spettrale, definisce l’andamento dello spettro anelastico di progetto.
20 Introduzione del concetto di gerarchia di resistenze
Risulta necessario evitare fenomeni di rottura fragile a livello locale ed a livello di collasso globale.
A livello locale → far sì che la crisi degli elemento strutturali avvenga per flessione anziché per taglio, incrementando l’azione di taglio sollecitante del contributo dei momenti flettenti resistenti.
A livello globale → far sì che le travi siano più deboli dei pilastri, affinché le cerniere plastiche si vadano a formare in corrispondenza di esse; in questo modo la struttura collassa in seguito alla formazione di un numero molto elevato di cerniere plastiche.
Introduzione del concetto di Regolarità strutturale
E’ uno dei concetti più importanti introdotti; da esso è possibile capire che tipo di analisi sia più corretta per la modellazione della struttura in esame. Per regolarità occorre distinguere regolarità in pianta oppure in altezza.
Regolarità in pianta
Presenza di due assi di simmetria per la distribuzione delle masse e delle rigidezze;
Rapporto tra i lati del rettangolo circoscritto all’edificio < 4 ed eventuali rientranze o sporgenze non superiori al 25% della dimensione dell’edificio nella direzione del rientro;
Solai infinitamente rigidi nel loro piano. Regolarità in altezza
Estensione lungo tutta l’altezza dell’edificio dei sistemi resistenti verticali; Restringimento graduale della sezione;
Rapporto tra resistenza effettiva e richiesta ad un generico piano non superiore al 20% dell’analogo rapporto determinato per un altro piano.
21 La regolarità in pianta è importante perché consente una ridistribuzione omogenea della duttilità evitando duttilità concentrate in punti ben precisi della struttura; essa consente inoltre di schematizzare la struttura in fase di predimensionamento come due modelli piani separati per le due direzioni.
La regolarità in altezza è importante perché consente di evitare meccanismi di piano debole e richieste concentrate di duttilità.
La regolarità incide molto sulla schematizzazione della struttura ai fini della risposta al sisma e sul tipo di analisi da condurre.
Regolarità geometrica Semplificazioni
Pianta Altezza Modello Analisi
SI SI Piano Statica Lineare
SI NO Piano Dinamica Lineare
NO SI Tridimensionale Statica Lineare NO NO Tridimensionale Dinamica Lineare
Tab 1.7 - Tipologie di analisi in funzione della regolarità
Con le NTC 2008 il modello deve essere considerato tridimensionale per ognuno dei quattro casi di tabella.
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1.3 Descrizione dell’ opera
1.3.1 CARATTERISTICHE ARCHITETTONICO-STRUTTURALI
Il complesso edilizio oggetto di analisi è ubicato nel quartiere “La Rosa” di Livorno; si tratta di una costruzione di edilizia popolare realizzata nel 1959. La tipologia strutturale che caratterizza l’opera è a telaio portante in cemento armato con pilotis al piano terra. Il complesso è composto da quattro edifici disposti l’uno di fianco all’altro distanziati tra loro di circa 10 metri.
La tipologia costruttiva è la medesima per i vari fabbricati; si tratta infatti di edifici in linea caratterizzati da quattro piani in elevazione (piano terra, piano primo, piano secondo e piano terzo). Le dimensioni in pianta di ciascun piano sono le medesime, infatti non sono presenti parti a sbalzo (fatta eccezione per i balconi) tanto da poter ricorrere alla considerazione di un piano tipo per ciascun fabbricato il quale racchiude in un unico schema, il senso architettonico e strutturale dell’opera.
La forma dei quattro corpi è quella di un parallelepipedo di altezza pari circa a 12,40 m (4 piani con altezza d’interpiano più solaio pari a circa 3,10 m) aventi un lato corto in direzione parallela a via Machiavelli e un lato lungo nella direzione di vie De Sanctis. Gli orizzontamenti sono costituiti da solai tipo “omnia bausta” e da solette in c.a. situate in prossimità delle zone di sbarco delle scale. L’orditura è parallela alla direzione del lato corto.
La copertura è a capanna e grava sui due telai longitudinali. Quest’ultima è stata realizzata, analogamente al solaio, in cemento armato e pignatte in laterizio forato e ricoperta con tegole marsigliesi.
La fondazione è costituita da travi rovesce in cemento armato che assicurano, di pari passo ad una tipologia di terreno piuttosto buona (classe B), un ottimo grado di vincolo tra terreno e sovrastruttura.
23 Ai piani superiori invece sono presenti tamponamenti di spessore pari a circa 30cm con mattoni a faccia vista caratterizzati da tre strati:
uno strato interno composto da mattoni in laterizio forato di spessore 8cm; uno strato d’aria intermedio di spessore 10 cm;
uno strato esterno composto da mattoni in laterizio pieno di spessore pari a 11,5 cm.
I mattoni sono di dimensioni 5,5x12,x25.
Il lato lungo di ciascun fabbricato presenta aperture finestrate di dimensioni significative da cui consegue una minor collaborazione dei tamponamenti in termini di resistenza e di rigidezza nei confronti dell’azione sismica rispetto a quelli situati lungo il lato corto, i quali, essendo quest’ultimo completamente cieco, apportano un sostanziale irrobustimento ed irrigidimento del telaio entro il quale sono ubicati, nonché dell’intera struttura.
24 Fig 1.5 – (Vista da via De Sanctis)
25 Di seguito i due prospetti significativi relativi ad uno dei 4 fabbricati che costituiscono il complesso edilizio
Fig. 1.7 Prospetto Frontale
Fig. 1.8 - Prospetto Laterale
Dai prospetti è facilmente riscontrabile, come già accennato, il fatto che ciascun corpo edilizio è costituito da pilotis al piano terra; trattasi di una scelta suggestiva dal punto di vista architettonico quanto infelice sotto l’aspetto sismico-strutturale.
Si può individuare un’unica unità architettonico-strutturale di dimensioni 18,8x11m la quale si ripete sia per specchiatura che per traslazione.
26 Fig 1.9 - Unità Architettonica
Fig. 1.10 - Unità Strutturale
Tre sono le tipologie riscontrabili in tal senso:
Tipologia A → 3 unità architettonico-strutturali
Tipologia B → 4 unità architettonico-strutturali
27 Di seguito per completezza lo schema architettonico del piano tipo delle 3 tipologie in esame:
Fig. 1.11 - Edificio Tipo A
Fig 1.12 - Edificio Tipo B
Fig 1.13 - Edificio Tipo C
28 Partendo dal lato adiacente alla strada principale e scorrendo via via verso l’interno è possibile numerare gli edifici in tal senso:
Corpo 1
Corpo 2
Corpo 3
Corpo 4
Il corpo 1 e il corpo 3 appartengono alla tipologia B, il corpo 2 appartiene alla tipologia A, il corpo 4 appartiene alla tipologia C.
Dal punto di vista strutturale, è possibile distinguere due Unità:
Unità I → costituito da due unità strutturali che si ripetono per specchiatura;
Unità II → costituito da un’unica unità strutturale.
Riportiamo di seguito per completezza la schema relativo al piano tipo dei due blocchi caratterizzanti il complesso edilizio in esame:
29 Fig. 1.15– Unità II
Tale numerazione per i dei pilastri è riferita soltanto allo studio dell’intervento.
1.3.2 GIUNTO TECNICO
Dalle tavole esecutive architettoniche relative alle prime due tipologie descritte, emerge la presenza di un giunto tecnico, infatti i blocchi strutturali che costituiscono i corpi 1,2,3 non sono uniti completamente, ma distanziati.
30 Fig. 1.17– Giunto Tecnico
Il giunto tuttavia è inadeguato dal punto di vista sismico, poiché non possiede dimensioni sufficienti tali da poter considerare indipendenti le due Unità che costituiscono i due corpi edilizi.
Lo spessore infatti risulta essere, dal rilievo e dalle tavole architettoniche, pari a circa a 3,5cm.
La normativa italiana fornisce la seguente relazione per effettuare un corretto dimensionamento del giunto per costruzioni “ex novo”:
s = H/100 = 12,4 cm (1.1) dove:
H è l’altezza globale dell’edificio pari a circa 12,4 m.
Il giunto tecnico a disposizione, risulta essere quindi totalmente insufficiente per soddisfare i requisiti di funzionalità sismica richiesti.
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1.3.3 TRAVI E PILASTRI
La struttura che caratterizza i quattro corpi edilizi è a telaio in c.a. con pilotis al piano terra. Gli elementi resistenti sono le travi e i pilastri.
L’Unità I è costituita da 33 pilastri e 34 travi per ciascun piano disposti in modo e maniera da realizzare 3 telai di 11 pilastri e 10 travi ciascuno in direzione longitudinale e 2 telai di 3 pilastri e 2 travi ciascuno in direzione trasversale posti alle due estremità del blocco.
Lo scheletro infatti risulta privo internamente di travi di collegamento in direzione trasversale ed i pilastri nella suddetta direzione non risultano ben allineati.
All’interno dell’Unità Strutturale che caratterizza l’intero complesso edilizio è possibile individuare 6 tipologie di pilastri e 11 tipologie di travi.
Nelle seguenti Tabelle vengono riportati i pilastri con la relativa denominazione, dimensioni e armatura longitudinale.
32 Pilastro Sezione (cm) As sup (mm²) As inf (mm²)
F1 P1 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P11 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P1 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P11 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P3 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P4 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P8 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P9 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P2 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P5 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P7 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P10 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P2 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P5 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P6 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P7 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P10 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P3 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P4 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P8 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P9 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P6 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P3 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F3 P4 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F3 P8 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F3 P9 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F2 P2 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P5 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P6 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P7 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P10 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P1 35 x 30 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P11 35 x 30 3 ɸ 14 3 ɸ 14
33 Pilastro Sezione (cm) As sup (mm²) As inf (mm²)
F1 P1 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P6 25 x 25 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P3 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P4 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P2 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F3 P5 25 x 25 2 ɸ 12 2 ɸ 12 F1 P2 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F1 P5 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P3 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F2 P4 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P1 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P6 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 14 F3 P3 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F3 P4 25 x 30 2 ɸ 14 2 ɸ 12 F2 P2 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P5 30 x 35 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P1 35 x 30 3 ɸ 14 3 ɸ 14 F2 P6 35 x 30 3 ɸ 14 3 ɸ 14
Tab 1.9 - Pilastri Unità II
La lettera F indica la fila d’appartenenza dei pilastri; le file sono state numerate in senso trasversale da sud a nord. Il numero indica la posizione del pilastro all’interno della fila d’appartenenza; i pilastri sono stati numerati in senso longitudinale da ovest a est.
Per quanto riguarda il quantitativo di armatura trasversale, per ogni pilastro sono state disposte staffe ɸ6/20.
34 Sezione I Sezione M Sezione J Trave SEZ. (cm) As sup (mm²) As inf (mm²) As sup (mm²) As inf (mm²) As sup (mm²) As inf (mm²) X F1 T1 15 x 72 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ6 2ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 X F1 T10 15 x 72 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ6 2ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 X F1 T2 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F1 T4 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F1 T7 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F1 T9 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F3 T1 35 x 23 II 5ɸ16 4ɸ16 2ɸ16 4ɸ16 4ɸ16 5ɸ16 X F3 T10 35 x 23 II 5ɸ16 4ɸ16 2ɸ16 4ɸ16 4ɸ16 5ɸ16 X F3 T2 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 X F3 T4 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 X F3 T7 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 X F3 T9 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 Y F1 T1 35 x 23 IV 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 1ɸ16 + 2ɸ18 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 Y F2 T1 35 x 23 IV 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 1ɸ16 + 2ɸ18 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 Y F1 T2 35 x 23 V 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 2ɸ10 + 1ɸ14 + 1ɸ16 3ɸ14 + 1ɸ16 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 Y F2 T2 35 x 23 V 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 2ɸ10 + 1ɸ14 + 1ɸ16 3ɸ14 + 1ɸ16 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 X F2 T1 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T2 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T4 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T5 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T6 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T7 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T9 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T10 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T3 30 x 23 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 1ɸ10 + 1ɸ12 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ10 + 1ɸ8 X F2 T8 30 x 23 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 1ɸ10 + 1ɸ12 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ10 + 1ɸ8 X F3 T3 15 x 97 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 1ɸ10 X F3 T8 15 x 97 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 1ɸ10 X F1 T3 10 x 38 3ɸ8 2ɸ8 2ɸ8 3ɸ8 3ɸ8 2ɸ8 X F1 T8 10 x 38 3ɸ8 2ɸ8 2ɸ8 3ɸ8 3ɸ8 2ɸ8
35
Sezione I Sezione M Sezione J
Trave SEZ. (cm) As sup (mm²)
As inf
(mm²) As sup (mm²) As inf (mm²) As sup (mm²) As inf (mm²) X F1 T1 15 x 72 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ6 2ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 X F1 T5 15 x 72 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ6 2ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ6 + 2ɸ10 2ɸ8 X F1 T2 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F1 T4 35 x 23 I 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 2ɸ14 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 2ɸ18 X F3 T1 35 x 23 II 5ɸ16 4ɸ16 2ɸ16 4ɸ16 4ɸ16 5ɸ16 X F3 T5 35 x 23 II 5ɸ16 4ɸ16 2ɸ16 4ɸ16 4ɸ16 5ɸ16 X F3 T2 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 X F3 T4 35 x 23 III 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 2ɸ8 2ɸ10 + 1ɸ14 2ɸ8 + 1ɸ12 + 1ɸ14 2ɸ10 Y F1 T1 35 x 23 IV 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 1ɸ16 + 2ɸ18 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 Y F2 T1 35 x 23 IV 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 1ɸ16 + 2ɸ18 2ɸ14 + 3ɸ16 3ɸ14 + 3ɸ16 1ɸ16 + 2ɸ18 Y F1 T2 35 x 23 V 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 2ɸ10 + 1ɸ14 + 1ɸ16 3ɸ14 + 1ɸ16 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 Y F2 T2 35 x 23 V 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 2ɸ10 + 1ɸ14 + 1ɸ16 3ɸ14 + 1ɸ16 2ɸ10 + 2ɸ14 + 2ɸ16 2ɸ14 X F2 T1 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T2 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T4 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T5 40 x 23 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 4ɸ16 4ɸ18 4ɸ16 + 2ɸ18 4ɸ18 X F2 T3 30 x 23 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ8 + 1ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 1ɸ10 + 1ɸ12 2ɸ8 + 2ɸ12 1ɸ10 + 1ɸ8 X F3 T3 15 x 97 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 1ɸ8 + 2ɸ10 2ɸ8 + 2ɸ10 1ɸ8 + 1ɸ10 X F1 T3 10 x 38 3ɸ8 2ɸ8 2ɸ8 3ɸ8 3ɸ8 2ɸ8
Tab 1.11 - Travi Unità II
La lettera X o Y indica la direzione lungo la quale è posta la trave (per direzione X si intende la direzione longitudinale, per direzione Y si intende la direzione trasversale); la lettera F indica la fila d’appartenenza delle travi; le file sono state numerate in senso trasversale da sud a nord e in senso longitudinale da est ad ovest; Il numero indica la posizione della trave all’interno della fila d’appartenenza analogamente per quanto fatto con i pilastri.
Per quanto riguarda il quantitativo di armatura trasversale, per ogni trave sono state disposte staffe ɸ6/20.
36
1.4 Problematiche di carattere Statico-Sismico
A completare il quadro generale molto significativo è il fatto che tali edifici sono stati progettati e verificati soltanto per ciò che riguarda le azioni statiche, poiché la normativa vigente all’epoca non includeva alcun approccio in materia di sicurezza antisismica. Alcuni di questi problemi possono essere riconosciuti in:
Presenza di pilotis al piano terra con eccessiva deformabilità del suddetto piano rispetto a tutti gli altri (piano soffice);
Tamponamenti disposti soltanto lungo il lato corto, con ampie aperture lungo il lato lungo che comportano una scarsa collaborazione in termini di rigidezza e resistenza relativamente alla suddetta direzione;
Meccanismo strutturale di trave forte – colonna debole che comporta la formazione di cerniere plastiche in corrispondenza delle colonne con conseguente collasso per formazione di un numero relativamente basso di cerniere plastiche;
Assenza di staffatura nei nodi trave-colonna;
Basso quantitativo di armatura a flessione in zona tesa che comporta una riduzione dei momenti resistenti agli SLU
Basso quantitativo di armatura a flessione in zona compressa che comporta una riduzione di duttilità locale dell’elemento strutturale in termini di curvatura;
Basso quantitativo di armatura trasversale che comporta una scarsa resistenza a taglio agli SLU.
1.5 Criteri di scelta del fattore di struttura q
In virtù di quanto descritto sinora, risulta essere di notevole importanza la scelta di un fattore di struttura che possa rappresentare al meglio il comportamento sismico dei corpi edilizi per duttilità e di capacità dissipative.
I punti descritti nel paragrafo precedente spingono il progettista ad una scelta piuttosto chiara basata su tali problematiche strutturali.
Gli edifici infatti non sono in grado di dissipare energia durante il sisma specie per la presenza del piano soffice.
37 I tamponamenti, se computati nell’analisi, costituiscono un ottimo irrigidimento ai piani superiori; ciò comporta un abbattimento del periodo associato al primo modo di vibrare con conseguente aumento dell’ordinata spettrale in accelerazione.
La struttura quindi durante il terremoto viene colpita da un’azione sismica significativa la quale ai piani superiori viene smorzata dal contributo dei tamponamenti in termini di rigidezza e resistenza, mentre al piano terra, il taglio alla base, grava per intero sui pilotis. Alla luce di tutte queste considerazioni è stato assunto (citiamo Par.7.3.1 – NTC 2008):
q = 1,5
1.6 Scelta della tipologia di intervento
L’intervento consiste nel realizzare al piano terra dei setti in cemento armato per poter irrigidire ed irrobustire il piano soffice, nonché l’intera struttura.
Compatibilmente ad un aumento dell’ordinata spettrale in accelerazione dello spettro di risposta dovuta ad un abbattimento del periodo associato al primo modo di vibrare, l’irrigidimento fornito dai setti comporta due fattori significativi:
Forte riduzione degli spostamenti di piano per il primo impalcato;
Ridistribuzione delle sollecitazioni in funzione alle rigidezze di setti e pilotis (da analisi lineare).
Questi due aspetti comportano una forte riduzione delle sollecitazioni di momento e taglio agenti sui pilotis.
I corpi appartenenti alla tipologia A e B, per i quali viene riscontrata la presenza del giunto, non devono essere soggetti a martellamento durante l’azione sismica; la funzione dei setti dunque consiste nell’evitare tale fenomeno.
L’intervento deve comunque essere circoscritto al piano terra, i setti non possono essere realizzati anche ai piani superiori; questo perché gli edifici sono abitati e risulterebbe complicato e disagevole trovare alloggi temporanei per le famiglie.
38
1.6.1 MODALITA’ DI STUDIO DELL’INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO
Per poter realizzare l’intervento di miglioramento sono stati analizzati le due unità strutturali che caratterizzano l’intera opera (Unità I e Unità II) separatamente per quanto riguarda lo stato di fatto; per lo stato di progetto invece è stato studiato il comportamento sismico considerando i due blocchi facenti parte di un unico edificio e opportunamente distanziati per rispettare la presenza dal giunto tecnico.
In buona sostanza è stato studiato il miglioramento sismico per il corpo 2 poiché comprendente entrambi i blocchi strutturali individuati.
