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3 IL PADIGLIONE BIFFI

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Academic year: 2021

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3 IL PADIGLIONE BIFFI

3.1 Il complesso ospedaliero di Volterra

L’ospedale civile di Volterra ha origini lontanissime. Si hanno notizie dell’esistenza di “spedali e ospizi” già dal 1161. Erano infatti molti gli istituti che, dentro e fuori le mura, si adoperavano alla cura degli ammalati. Le precarie condizioni nelle quali versavano tali strutture resero necessaria l’unificazione di tutti gli istituti in un unico ospedale. La completa unificazione, ad opera del Vescovo Belforti, si ebbe nel 1384 dopo quella parziale iniziata nel 1353. Dal 1384 è quindi lecito parlare di un ospedale della Città di Volterra.

Nel 1437 la gestione dell’ospedale passa al comune di Volterra e vi rimase per circa un secolo. Dal 1541 fino al Giugno 1878, l’ospedale ebbe vicende alterne fino a tornare, in tale data, di competenza comunale. La completa autonomia dell’Istituto è arrivata nel 1971 prendendo il nome di “Ospedale Civile di Santa Maria Maddalena”.

Nel 1984, seicento anni dopo l’unificazione, l’Ospedale Civile fu trasferito, dopo radicali interventi di trasformazione, nei fabbricati lasciati liberi dal disciolto Ospedale Psichiatrico. Il recupero del complesso è stato avviato nel 1980.

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L’area entro la quale si sviluppa il Presidio Ospedaliero, a est della città, fu urbanizzata a partire dal 1888, anno nel quale iniziò la storia dell’Ospedale Psichiatrico.

Dall’Ottobre del 1888 fino alla seconda guerra mondiale, la crescita del Manicomio di Volterra fu costante e straordinaria, per ampiezza dei metri cubi costruiti, per il numero dei malati e per l’autonomia economica ed organizzativa di questa realtà. Volendo delineare un quadro urbanistico della Città di Volterra si può dire che due sono i temi che investono l’abitato cittadino la città: il Centro storico racchiuso entro le antiche mura, dall’eccezionale valore storico-artistico, e l’area dell’ex Ospedale Psichiatrico.

Lo smantellamento della struttura manicomiale a seguito della legge 180/78 (legge”Basaglia”), oltre a comportare pesanti contraccolpi all’economia della città, ha sollevato il problema legato al riutilizzo del patrimonio edilizio ormai in disuso. Alla fine degli anni ’70 è stato dato il via al progetto di trasferimento del vecchio Ospedale Civile nei padiglioni dell’ormai ex Ospedale Psichiatrico, che si è concretizzato, come già detto, nel 1984.

A partire dal 2006, tutte le aree di degenza, di cura e di diagnosi, sono state oggetto di un intervento di riqualificazione che si è protratto fino al 2009. Tali interventi hanno consentito all’Ospedale di Volterra di raggiungere i requisiti strutturali, impiantistici e tecnologici fissati dalle normative regionali.

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3.2 Il padiglione “Biffi” dell’Ospedale di Volterra

Il padiglione ospedaliero oggetto di studio è l’edificio “Biffi”. Attualmente ospita la Riabilitazione Cardiologica Auxilium Vitae, la Cardiologia UTIC e la Dialisi.

Figura 3.3 – Vista aerea del padiglione Biffi.

L’edificio, con esclusione degli ampliamenti, è stato realizzato nei primi anni del ‘900 e da allora non ha subito importanti interventi strutturali. La configurazione planimetrica dell’edificio, che copre quasi 1600mq, appare abbastanza regolare con una forma a “C” che presenta comunque sporgenze e rientranze nei vari prospetti. In adiacenza all’edificio sono presenti altre due volumi strutturalmente indipendenti. Il primo, interamente in c.a., con funzione di collegamento verticale con una parte del padiglione 1 e il secondo, con struttura sempre in c.a. su pilotis, funge da ampliamento della Dialisi. Entrambi i volumi sono di recente costruzione.

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55 Figura 3.4 – La facciata del padiglione Biffi.

Agli inizi degli anni ’90 sono state realizzati la sala pranzo e la palestra con struttura in legno lamellare oltre ad un ampliamento della Riabilitazione Cardiologica realizzata con muratura di blocchi di laterizio. L’edificio si snoda su due piani fuori terra. L’accesso al padiglione è consentito sia dal pino terra, con l’entrata principale e altre entrate laterali e sul retro, e dal secondo piano dall’esterno attraverso l’ampliamento del reparto Dialisi o dal padiglione 1 attraverso la nuova struttura in c.a. che collega le due strutture. Il solaio di calpestio del piano terra è comunque rialzato rispetto al terreno e quindi l’accesso avviene tramite scalini o rampe alle diverse aperture. Il piano terra ospita camere, studi medici e alcuni laboratori della Cardiologia e Riabilitazione Cardiologica oltre alla palestra, alla sala pranzo ed alcuni locali tecnici. Al secondo piano è possibile accedere tramite la scala o gli ascensori interni. Esso ospita il reparto Dialisi con le sue camere, gli studi medici e altri locali accessori. La copertura in cotto è a padiglione e presenta una gronda di 60cm. La distribuzione delle aperture, per lo meno nei prospetti, risulta esser regolare. L’altezza dell’intradosso della gronda rispetto al suolo è di 9,46m.

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56 Figura 3.5 – La facciata sud-ovest.

Figura 3.6 – La facciata nord-est.

Il terreno su cui sorge l’edificio risulta esser pianeggiante grazie al sistema di terrazzamenti su cui si sviluppa l’intero complesso ospedaliero. Nel complesso da un esame visivo si può presumere una buona valutazione del sistema resistente che evidenzia un integrità del fabbricato confermata dall’assenza di lesioni sia nei prospetti che nelle pareti interne del fabbricato. Si rileva solo un distacco di intonaco in una piccolissima porzione di un prospetto.

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57 Figura 3.7 – Pianta piano terra.

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58 Figura 3.9 – Pianta e prospetto. Disegno originale. Studio tecnico USL 5 Volterra.

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3.2.1 I dettagli costruttivi

Con eccezione dei successivi ampliamenti, il complesso originario risulta esser realizzato in muratura di pietrame, come risulta evidente dai lievi scrostamenti dell’intonaco e dalle immagini ottenute con l’utilizzo della termocamera. Al piano terra sono presenti anche delle pareti in mattoni pieni a sostegno del primo solaio. Lo spessore di ogni singolo elemento murario non subisce variazioni di spessore tra il piano terra ed il primo piano. Le murature sembrano mantenere un buono stato di conservazione tenendo in considerazione anche la protezione offertagli dallo strato di intonaco.

Figura 3.11 – Particolare della tessitura muraria.

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Il solaio tra il piano terra ed il primo piano si differenzia a seconda degli ambienti. Nella maggior parte delle camere troviamo solai voltati a botte che vanno ad attestarsi sulle murature perimetrali o sui muri ad una testa in mattoni pieni presenti al pian terreno. Nei corridoi delle due ali dell’edificio, il solaio è realizzato da volte con lunette. Gli ambienti rimanenti presentano dei solai sono costituiti da profili metallici e tavelloni. Per qualsiasi tipologia di solaio si registra la mancanza di cordoli in corrispondenza dell’intersezione tra la muratura e i solai stessi.

Figura 3.13 – La volta a botte in una delle camere.

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La scala interna è sostenuta da profili metallici a doppio T che si attestano direttamente nella muratura.

Figura 3.15 – Particolare della scala interna.

La copertura dell’edificio è a padiglione. La sua odierna struttura, che ha sostituito alla fine degli anni ’70 quella originale con orditure principali in legno, è realizzata con travetti in c.a.p. su cui poggia un tavellonato e una soletta in c.a. a sostegno del manto di copertura in cotto formato da coppi ed embrici.

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Non si hanno informazioni precise per quel che riguarda le fondazioni. Si ipotizza che le fondazioni, certamente superficiali, siano state realizzate a sacco con materiale di scarsa qualità e continue al di sotto delle strutture principali. Nei vari modelli di calcolo analizzati, la struttura è stata pensata rigidamente connessa al terreno, prescindendo così dall’effettive caratteristiche delle fondazioni stesse.

3.3 L’analisi della struttura

3.3.1 Le azioni agenti sulla struttura

Per lo studio dei carichi agenti sulla struttura, ci siamo riferiti alle indicazioni fornite dal D.M. 14/01/2008. Le azioni prese in considerazione per lo studio della struttura sono:

- peso proprio;

- carichi permanenti portati; - sovraccarichi variabili; - azione sismica;

3.3.1.1 Il peso proprio strutturale

Per ricavare il peso proprio degli elementi strutturali, si fa riferimento alla Tabella C8A.2.1 della Circolare 2 Febbraio 2009, n.617: Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni” di cui al D.M. 14/01/2008. Tale tabella, oltre ai valori di riferimento dei parametri meccanici, fornisce anche il valore medio del peso per unità di volume delle diverse tipologie murarie.

La tabella definisce, tra le altre, una tipologia come “Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche ed irregolari)”. In tale tipologia di può riconoscere le murature portanti in pietra del padiglione Biffi per cui avremo un peso proprio pari a:

3 19

m KN WP

Nella stessa tabella, ricercando il peso proprio delle pareti in laterizio che sono a sostegno del primo solaio, facciamo riferimento alla tipologia “Muratura in mattoni pieni e malta di calce” ottenendo cosi un peso per unità di volume pari a:

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63 3 18 m KN WL

3.3.1.2 I carichi permanenti portati

In questa categoria di azioni ricadono i pesi propri dei solai, delle scale, delle pareti divisorie e della copertura.

Per la sopraccitata norma, il peso proprio degli elementi divisori interni può esser ragguagliato ad un carico permanente portato uniformemente distribuito g2K, purché vengano adottate le misure costruttive atte ad assicurare un adeguata ripartizione del carico. Il carico g2K dipende dal peso proprio per unità di lunghezza (G2K) delle pareti divisorie. In questo caso abbiamo:

m KN G K 2,00 00 , 1 2 2 0,80 2 m KN g K

La maggior parte dei solai al di sopra delle camere a piano terra sono costituito da volte a botte riempite con materiale inerte per avere un estradosso orizzontale per il pavimento del primo piano. Per essi si assume un peso per unità di superficie, comprensivo di intonaco all’intradosso e di pavimento all’estradosso, pari a:

2 00 , 14 m KN gScam

Le volte con lunette che si trovano nei corridoi presenti nelle due ali dell’edificio, sempre compreso l’intonaco ed il pavimento, hanno un peso di:

2 50 , 9 m KN gScor

Dove non si hanno le volte, il solaio tra il piano terra e il primo piano è realizzato con longherine e tavelloni.

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Solai in longherine e tavelloni - Materiali Peso al m2

Intonaco 0,30 KN/m2 Profili in acciaio 0,26 KN/m2 Tavellonato 0,65 KN/m2 Riempimento 1,60 KN/m2 Massetto 1,00 KN/m2 Pavimentazione 0,40 KN/m2 Totale 4,21 KN/m2

Scala interna - Materiali Peso al m2

Intonaco 0,30 KN/m2 Tavellonato 0,45 KN/m2 Gradini 1,90 KN/m2 Pavimentazione 0,40 KN/m2 Ringhiera 0,15 KN/m2 Totale 3,20 KN/m2

Copertura e controsoffitto - Materiali Peso al m2

Intonaco 0,30 KN/m2 Profili in acciaio 0,18 KN/m2 Tavellonato controsoffitto 0,45 KN/m2 Travetti in c.a.p. 0,50 KN/m2 Tavelloni copertura 0,45 KN/m2 Massetto 1,00 KN/m2 Manto di copertura 0,40 KN/m2 Totale 3,28 KN/m2

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La palestra è stata ricavata coprendo una parte del cortile all’interno del perimetro dell’edificio con una struttura in travi di legno lamellare che poggiano direttamente sulla muratura perimetrale dell’edificio. Tali elementi non saranno inseriti nel modello che utilizzeremo per lo studio dell’edificio ma considereremo solo il carico che le travi trasmettono ai singoli elementi murari. Il peso per unità di superficie delle travi in legno e della copertura leggera su di esse impostata vale:

2 65 , 0 m KN gpal 3.3.1.3 I carichi variabili

I carichi variabili comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’edificio. Tra essi prendiamo in considerazione i carichi verticali che, comprensivi già degli effetti dinamici ordinari ad essi legati, sono riportati nella Tab. 3.1.II del D.M. 14/01/2008. Gli edifici ospedalieri ricadono nella categoria “C” ovvero quella degli “edifici soggetti ad affollamento”. La coperture ricade invece nella categoria “H” cioè quella delle “coperture e sottotetti”. I valori delle azioni variabili da considerare sono riportate nella seguente tabella: Ambienti Categoria qk Solai di calpestio C 1 3,00 KN/m2 Scale C 2 4,00 KN/m2 Copertura H 1 0,50 KN/m2 3.3.1.4 L’azione sismica

La pericolosità sismica locale è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag nel sito oggetto di studio e dalle ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente, con riferimento a prefissate probabilità di superamento.

Gli spettri di risposta sono definiti, per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento, a partire dai valori di riferimento del sito in esame.

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I valori di pericolosità sismica di base sono stati forniti in allegato al D.M. 14/01/2008 come valori puntuali associati ad ogni vertice delle maglie in cui è stato suddiviso l’intero territorio nazionale. Dunque, per ogni vertice della maglia, sono definiti i valori caratteristici.

I parametri definiti per ogni punto della maglia, che vengono indicati con un codice identificativo “ID” e con le loro coordinate geografiche (longitudine e latitudine), sono:

- ag: accelerazione orizzontale massima al terreno;

- F : valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione 0

orizzontale;

- TC*: periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale;

Per ogni punto interno alle maglie, individuato sulla base delle coordinate geografiche, i valori caratteristici per la definizione dell’azione sismica sono valutati come media pesata dei valori assunti da tali parametri nei quattro vertici della maglia elementare contenente il punto in esame, utilizzando come pesi gli inversi delle distanze tra il punto in questione ed i quattro vertici.

Il padiglione “Biffi” del polo ospedaliero di Volterra presenta le seguenti coordinate:

longitudine 10,871878 E ; latitudine 43,402642 N

Inserendo tali valori nel programma “Spettri-NTC ver.1.0.33” realizzato dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, si ricavano gli spettri di risposta ed i valori caratteristici locali.

I parametri sismici caratteristici per l’area di riferimento per i vari tempi di ritorno sono riassunti in Tabella 3.I mentre in Figura 3.17 sono riportati gli spettri di risposta elastici per gli stessi periodi di ritorno.

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67 Tabella 3.I – Valori dei parametri ag, F e 0 *

C

T per i periodi di ritorno di riferimento.

Figura 3.17 – Spettri di risposta elastici per i periodi di ritorno di riferimento.

I parametri di riferimento per la determinazione dello spettro di risposta sono valutati sulla base della vita nominale della struttura, della classe d’uso e del periodo di

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Consideriamo la struttura come un opera ordinaria e , riferendoci alla tabella 2.4.I del D.M. 14/01/2008, assumiamo la vita nominale della struttura pari a 50 anni (VN 50). Inoltre, con riferimento al punto 2.4.2 della sopraccitata norma, è stata attribuita alla struttura la classe d’uso IV cioè quella per costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. La tabella 2.4.II della stessa norma associa alla classe d’uso IV un coefficiente d’uso pari a 2,0 (CU 2,0).

Il periodo di riferimento dell’azione sismica (V ), come definito al punto 2.4.3 del R

D.M. 14/01/2008 vale:

anni C

V

VR N u 100

La norma definisce, al punto 3.2.1 con la tabella 3.2.I, la probabilità di superamento al variare dello stato limite considerato.

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69 Figura 3.19 – Strategia di progettazione.

Figura 3.20 – Spettri di risposta elastici per i diversi stati limite.

I valori dei parametri ag, F e 0 *

C

T per i periodi di ritorno (T ) associati a ciascun R

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70 Tabella 3.II – Valori dei parametri ag, F e 0 *

C

T associati a ciascun stato limite.

Nel 2008 è stata effettuata un indagine sismica a cura dello studio “AssoGeo – Sudio di Geologia” di Ponsacco in provincia di Pisa. Tale studio si rese necessario al momento della progettazione e seguente realizzazione dei vani che attualmente collegano l’edificio “Biffi” con il padiglione 1.

Riferendoci alla tabella 3.2.II del D.M. 14/01/2008, tale indagine ha permesso di classificare il sottosuolo di fondazione nelle immediate vicinanze del padiglione “Biffi” nella categoria “C” (Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a

grana fina mediamente consistenti).

Profondità VS Strato da 0,00m a 1,30m 317 m/s Strato da 1,30m a 3,00m 318 m/s Strato da 3,00m a 5,10m 310 m/s Strato da 5,10m a 7,70m 304 m/s Strato da 7,70m a 11,00m 316 m/s Strato da 11,00m a 15,10m 339 m/s Strato da 15,10m a 20,10m 348 m/s Strato da 20,10m a 26,50m 355 m/s Strato da 26,50m a 30,00m 343 m/s

Tabella 3.III – Valori di VS per il terreno su cui insiste il padiglione “Biffi”.

L’indagine svolta ha permesso di individuare due sismo strati caratterizzati entrambi da velocità di propagazione delle onda di taglio (VS) superiore a 300 m/s, con

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superficie di separazione posta a -11,00m dal piano di campagna. A tale profondità si verifica un incremento netto della velocità di propagazione delle onde.

I valori di VS sopra riportati sottolineano un miglioramento delle caratteristiche

geotecniche del suolo all’aumentare della profondità.

Il valore di VS,30 a cui fa riferimento la normativa, viene calcolato come media

ponderata dei valori di velocità di propagazione sopra riportati, relativi alle onde di taglio polarizzate sul piano orizzontale nei primi 30 metri di profondità, secondo la seguente formula: n i Si i S V h V 1 , 30 , 30

dove h e i VS,i indicano rispettivamente lo spessore in metri e la velocità di propagazione

dello strato i-esimo per un totale degli N strati presenti nei 30 metri considerati. Nel caso in esame il valore di VS,30 si attesta pari a 334 m/s.

L’ubicazione topografica del sito determina la classificazione dell’area in categoria topografica T2 (pendii con inclinazione media i>15°) come definita nella tabella 3.2.IV del D.M. 14/01/2008 al punto 3.2.2 .

Sulla base della categoria di sottosuolo, dell’ubicazione topografica e dei parametri sismici precedentemente valutati relativi a ciascun stato limite, è possibile ricavare le azioni di progetto ai vari stati limite.

Nelle Tabelle 3.IV e 3.V sono riportati i valori dei parametri che definiscono gli spettri di progetto per lo stato limite di Salvaguardia della vita (SLV) e per lo stato limite di danno.

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SLV - Stato limite di salvaguardia della vita

g

a F0 TC* SS ST S CC q TB TC TD

0,174g 2,522 0,281s 1,437 1,100 1,581 1,596 - 2,24 0,150s 0,449s 2,295s

Tabella 3.IV – Valori dello spettro di progetto per SLV.

SLD - Stato limite di danno

g

a F0 *

C

T SS ST S CC q TB TC TD

0,079g 2,490 0,256s 1,500 1,100 1,650 1,647 1 - 0,140s 0,421s 1,918s

Tabella 3.V – Valori dello spettro di progetto per SLD.

Di seguito si riportano in rassegna le espressioni dei parametri dipendenti di cui sono funzione gli spettri di progetto. e le espressioni che definiscono lo spettro di risposta elastico. T S S S S (NTC-08 Eq. 3.2.5) 55 , 0 5 10 ; 1q (NTC-08 Eq. 3.2.6; § 3.2.3.5) 3 C B T T (NTC-08 Eq. 3.2.8) * C C C C T T (NTC-08 Eq. 3.2.7) 6 , 1 0 , 4 a g TD g (NTC-08 Eq. 3.2.9)

Le espressioni che definiscono lo spettro di risposta elastico (NTC-08 Eq. 3.2.4) sono: B T T 0 B B g e T T F T T F S a T S ( ) 1 1 0 0 C B T T T Se(T) ag S F0 D C T T T T T F S a T Se( ) g 0 C T TD 2 0 ) ( T T T F S a T S C D g e

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Lo spettro di progetto per gli stati limite di esercizio coincide con lo spettro di risposta elastico (NTC-08 §3.2.3.4) mentre, per gli stati limite ultimi, si ottiene dalle espressioni dello spettro elastico sostituendo h con 1/q dove q è il fattore di struttura che tiene conto delle capacità duttili della struttura (NTC-08 §3.2.3.5).

Il fattore di struttura, con riferimento al § C8.7.1.2 della Circolare 2 Febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni” di cui al D.M. 14/01/2008, può essere calcolato tramite le espressioni:

1 0

,

2 u

q

per gli edifici regolari in elevazione 1

5 ,

1 u

q

negli altri casi

e dove il rapporto u 1 tra il valore dell’azione sismica per il quale si verifica la formazione di un numero di cerniere plastiche tali da rendere la struttura labile e quello per il quale il primo elemento strutturale raggiunge la plasticizzazione a flessione.

Allo stesso punto della circolare si consiglia che in assenza di più precise valutazioni, il rapporto u 1 potrà esser assunto pari a 1,5.

Nelle Figure 3.21 e 3.22 sono riportati gli spettri di risposta di progetto per le componenti orizzontali dello stato limite di danno (SLD) e dello stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

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74 Figura 3.21 – Spettro di risposta di progetto per lo SLD: componente orizzontale.

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3.3.2 Le caratteristiche meccaniche dei materiali

Non avendo a disposizioni analisi sperimentali che caratterizzano la muratura, per la determinazione delle caratteristiche meccaniche degli elementi, ci rifacciamo alla normativa.

Al § C8A.2 della Circolare 2 Febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni” di cui al D.M. 14/01/2008, nella tabella C8A.2.1, sono specificate le caratteristiche dei materiali da assumere in caso di edifici esistenti in funzione del Livello di Conoscenza che si può stabilire come indicato al § C8A.1.A.4 della stessa circolare.

In base alle conoscenze che abbiamo della struttura in esame, il Livello di

conoscenza a cui possiamo far riferimento è quello minimo e cioè “LC1”. Ad esso

corrisponde un Fattore di Confidenza FC pari a 1,35.

Nella tabella, per ogni tipologia di muratura analizzata, vengono specificati, oltre ai pesi specifici, i valori minimi e massimi della resistenza media a compressione fm, della

resistenza media a taglio 0, del valore medio del modulo di elasticità normale E e del

valore medio del modulo di elasticità tangenziale G.

Le caratteristiche meccaniche da assumere, in base al Livello di Conoscenza sono: - Resistenza: i minimi degli intervalli riportati in tabella C8A.2.1 per la tipologia

muraria considerata;

- Moduli elastici: il valor medio degli intervalli riportati nella tabella suddetta;

Va tenuto di conto che il valore dei moduli elastici riportati in tabella sono riferiti ad elementi non fessurati. Se durante le analisi si vuol far riferimento ad elementi fessurati, dovremo procedere ad un opportuna riduzione.

Da un osservazione diretta dei paramenti murari nei punti dove si sono verificati distacchi di intonaco e dall’indagini effettuate con l’ausilio della termo camera, possiamo collocare la muratura dell’edifico oggetto di studio nella categoria Muratura in pietra

disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari). A tale categoria fanno eccezione gli

elementi interni al piano terra che sono a sostegno del solaio sovrastante. Essendo essi realizzati come già detto con elementi di laterizio pieni, possono rientrare nella categoria

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Le caratteristiche per i due tipi di muratura sono riportati nelle Tabelle 3.VI e 3.VII.

Tipologia muraria fm 0 E G W Muratura in pietra disordinata 100 N/cm2 2,0 N/cm2 870 N/mm2 290 N/mm2 19 KN/m3

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Tipologia muraria fm 0 E G W

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

240 N/cm2 6,0 N/cm2 1500 N/mm2

500 N/mm2

18 KN/m3

Tabella 3.VII – Caratteristiche per la muratura mattoni pieni e malta di calce.

Per ottenere i valori caratteristici delle resistenze da quelli medi basta moltiplicare quest’ultimi per il coefficiente amc che è pari a 0,7.

Nel caso di analisi lineare con fattore di struttura “q”, le resistenze di calcolo si ottengono dal rapporto tra i valori medi, assunti come caratteristici, e il prodotto tra il fattore di confidenza FC e il coefficiente parziale di sicurezza dei materiali gm.

Per l’analisi statica non lineare invece, le resistenze di calcolo si ricavano dal rapporto tra i valori medi, sempre assunti come caratteristici, ed il fattore di confidenza FC. I valori caratteristici e di calcolo per le due tipologie murarie analizzate sono riassunte nelle tabelle seguenti.

Analisi dinamica lineare

Tipologia muraria fk k fd d

Muratura in pietra disordinata

70 N/cm2 1,4 N/cm2 37,04 N/cm2 0,74 N/cm2

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

168 N/cm2 4,2 N/cm2 88,89 N/cm2 2,22 N/cm2

Tabella 3.VIII – Resistenze caratteristiche e di calcolo per l’analisi dinamica lineare.

Analisi statica non lineare

Tipologia muraria fk k fd d

Muratura in pietra disordinata

70 N/cm2 1,4 N/cm2 74,07 N/cm2 1,48 N/cm2

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

168 N/cm2 4,2 N/cm2 177,78 N/cm2 4,44 N/cm2

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I valori delle resistenze ottenuti mediante le indicazioni delle NTC appaiono essere estremamente cautelativi.

A conferma di questo è stata eseguita un’analisi statica della struttura in cui gli unici carichi agenti erano i pesi propri strutturali ed i carichi permanenti portati. Il valore minimo di resistenza che verifica a compressione degli elementi murari verticali lo possiamo considerare come un valore collaudato visto che la struttura si mantiene in buono stato senza presentare fessure dovute alla scarsa resistenza della muratura.

Il valore di resistenza ottenuto con questa analisi risulta essere all’incirca il doppio di quello indicato dalle NTC (vedi dominio Figura 6.1 § 6.3).

3.3.3 L’indice di qualità muraria. IQM

Uno dei punti focali per lo studio del comportamento strutturale di costruzioni esistenti in muratura è senza dubbio l’individuazione delle caratteristiche meccaniche proprie della muratura stessa.

D’altro canto però non sono molto diffuse le conoscenze sulle diverse tipologie e sulle peculiarità derivanti proprio dalle diversità dei componenti e della tecnica costruttiva.

Con l’ottica di proporre una metodologia che consentisse di analizzare e classificare dal punto di vista meccanico le varie tipologie murarie, nell’ambito di ricerche condotte nella Regione dell’Umbria, è stato introdotto l’Indice di Qualità Muraria (IQM) che può fornire indicazioni attendibili sul comportamento meccanico delle varie tipologie.

Gli obbiettivi di tale ricerca sono:

- proporre un metodo per la valutazione della qualità muraria utilizzabile anche da tecnici non particolarmente esperti di murature;

- utilizzare detto metodo per ricavare in via indiretta una stima dei parametri meccanici della muratura necessari per le verifiche di sicurezza richieste dalle NTC 2008 per gli edifici esistenti;

Relativamente al secondo obbiettivo, tramite la determinazione dell’IQM, tale lavoro consente una stima dei valori numerici della resistenza media a compressione fm,

della resistenza media a taglio 0 e del valore medio del modulo di elasticità normale E.

Vista e dimostrata la buona correlazione tra i valori dei parametri suddetti ricavati con l’IQM e quelli ricavati dalla tabella C8A.2.1 della circolare esplicativa del D.M. 14/01/2008, è stato proposto di avvalersi dell’IQM per la stima di tali parametri per poi utilizzarli in modo analogo a quelli forniti dalle tabelle della normativa.

(28)

79

Visto che la determinazione dell’IQM passa da un attenta analisi della muratura e delle peculiarità del caso specifico, il livello di conoscenza ottenuto seguendo questa via appare uguale se non superiore a quello ottenibile mediante le prove attualmente previste per il livello LC2.

3.3.3.1 La determinazione dell’IQM

La procedura per la determinazione dell’indice IQM richiede di esprimere un giudizio sul rispetto di sette parametri caratteristici della “regola dell’arte”. Il giudizio può avere tre esiti: rispettato (R), parzialmente rispettato (PR) o non rispettato (NR). In base al giudizio vengono attribuiti dei punteggi che vengono poi combinati a formare il valore IQM per quella muratura.

L’elemento da osservare è il singolo pannello murario. La sua qualità muraria viene valutata separatamente per le tre possibili diverse tipologie di azioni: carichi verticali, azioni orizzontali che sollecitano il pannello murario nel suo piano medio e azioni che sollecitano il pannello ortogonalmente al piano medio. Questo perché i parametri della regola dell’arte influenzano in maniera diversa la risposta del muro ai diversi tipi di azioni sollecitanti. Si ottengono quindi tre diversi valori di IQM: IQM verticale, IQM nel piano e IQM ortogonale al piano.

Per regola dell’arte vengono intesi quegli accorgimenti costruttivi che grantiscono il buon comportamento dell’elemento murario e ne assicurano la compattezza e il monolitismo. Essa deriva dalla pratica costruttiva e dall’osservazione diretta del comportamento delle murature sia in fase statica che sotto sisma.

Gli accorgimenti costruttivi presi in esame sono di seguito elencati: - MA : Malta di buone qualità / efficace contatto fra gli elementi / zeppe; - P.D. : Ingranamento trasversale / presenza di diatoni;

- F.EL. : Forma degli elementi; - D.EL. : Dimensione degli elementi; - S.G. : Sfalsamento fra i giunti verticali; - O.F. : Presenza di filari orizzontali;

- RE.EL. : Resistenza adeguata degli elementi;

In base al giudizio attribuito ai vari parametri, ad essi vengono attribuiti dei punteggi che combinati tra loro forniscono l’IQM per i diversi tipi di azione.

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80 Tabella 3.X – Punteggi associati ai diversi parametri.

I punteggi ottenuti vengono poi inseriti nella formula seguente per ottenere l’IQM.

MA EL D SG EL F PD OR EL RE IQM . . . .

I valori di IQM ottenuti vengono infine inseriti in delle curve di correlazione da cui è possibile ricavare i valori numerici dei parametri meccanici che caratterizzano la muratura.

3.3.3.2 La valutazione dell’IQM per l’edificio “Biffi”

Per gli elementi murari dell’edificio oggetto di studio valutiamo l’IQM. Il giudizio riguardante gli elementi murari in pietra è riportato nella Tabella 3.XI. Nella Tabella 3.XII sono riportate le caratteristiche meccaniche di tali elementi desunte dalle curve di correlazione.

(30)

81

Caratetristica Giudizio Az. verticali Az. fuori piano Az. nel piano

OR orizzontalità filari NR 0 0 0

PD presenza diatoni /ingranamento trasversale

PR 1 1,5 1

F.EL forma degli elementi resistenti NR 0 0 0

S.G. sfalzamento giunti verticali NR 0 0 0

D.EL dimensione elementi resistenti PR 0,5 0,5 0,5

MA qualità della malta/efficace contatto tra elementi/zeppe

PR 0,5 0,5 1

RE.EL resistenza degli elementi R 1 1 1

IQM 2 2,5 2,5

Tabella 3.XI – Giudizio attribuito alle murature in pietra.

fm fmmin fmmax 0 0min 0max

198 N/cm2 146 N/cm2 251 N/cm2 4,2 N/cm2 3,3 N/cm2 5,0 N/cm2

Tabella 3.XII – IQM: valori dei parametri meccanici per gli elementi murari in pietra.

Come fatto per gli elementi murari in pietra, il giudizio riguardante gli elementi murari in muratura è riportato nella Tabella 3.XIII. Nella Tabella 3.XIV sono riportate le caratteristiche meccaniche di tali elementi desunte dalle curve di correlazione.

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82

Caratetristica Giudizio Az. verticali Az. fuori piano Az. nel piano

OR orizzontalità filari R 2 2 1

PD presenza diatoni /ingranamento trasversale

R 1 3 2

F.EL forma degli elementi resistenti R 3 2 2

S.G. sfalzamento giunti verticali R 1 1 2

D.EL dimensione elementi resistenti R 1 1 1

MA qualità della malta/efficace contatto tra elementi/zeppe

PR 0,5 0,5 1

RE.EL resistenza degli elementi R 1 1 1

IQM 8,5 9,5 9

Tabella 3.XIII – Giudizio attribuito alle murature in mattoni e calce.

fm fmmin fmmax 0 0min 0max

770 N/cm2 625 N/cm2 915 N/cm2 15,7 N/cm2 13,3 N/cm2 18,2 N/cm2

Tabella 3.XIV – IQM: valori dei parametri meccanici per gli elementi murari in mattoni e calce.

Nelle seguenti tabelle si riportano i valori delle resistenze caratteristiche e di calcolo che si ottengono dallo studio dell’IQM. Il metodo con cui vengono determinate è lo stesso illustrato al § 3.3.2 .

Analisi dinamica lineare - IQM

Tipologia muraria fk k fd d

Muratura in pietra disordinata

138,6 N/cm2 2,94 N/cm2 82,5 N/cm2 1,75 N/cm2

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

539 N/cm2 10,99 N/cm2 320,83 N/cm2 6,54 N/cm2

(32)

83

Analisi statica non lineare - IQM

Tipologia muraria fk k fd d

Muratura in pietra disordinata

138,6 N/cm2 2,94 N/cm2 165 N/cm2 3,5 N/cm2

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

539 N/cm2 10,99 N/cm2 641,67 N/cm2 13,08 N/cm2

Tabella 3.XVI – IQM: resistenze caratteristiche e di calcolo per l’analisi statica non lineare.

Da un rapido confronto tra le proprietà meccaniche dedotte per la muratura con i due metodi, si denota subito un miglioramento di tali caratteristiche se ricavate tramite l’IQM. Questo aumento è dovuto, oltre alla diminuzione del fattore di confidenza, alla possibilità che tale metodo da di poter dare un giudizio intermedio alle caratteristiche della muratura e non solo giudizi positivi o negativi come previsto in normativa.

Le prestazioni così ottenute risultano essere più vicine a quelle aspettate dagli elementi murari che formano l’edificio oggetto di studio. Questo è confermato dal fatto che il valore di resistenza a compressione ottenuto con questo metodo è molto vicino a quello ottenuto con l’analisi statica eseguita in precedenza per i soli pesi propri e carichi permanenti portati.

Figura

Figura 3.1 – Il complesso ospedaliero di Volterra.
Figure 3.2 – Viste aeree del complesso ospedaliero di Volterra.
Figura 3.3 – Vista aerea del padiglione Biffi.
Figura 3.6 – La facciata nord-est.
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Riferimenti

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