3. DESCRIZIONE E INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO DI STUDIO

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3. DESCRIZIONE E INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO DI STUDIO Analisi della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica con proposta di intervento di miglioramenti sismico

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3. DESCRIZIONE E INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO DI

STUDIO

3.1 Descrizione storica

Il Liceo Classico ”E. Repetti”, sito a Carrara tra via Carriona e viale XX Settembre, è un edificio interamente costruito in cemento armato il cui inizio costruzione risale al 1959. La classificazione in zona simica 2 del comune di Carrara è datata Giugno 1982, di conseguenza la struttura non risulta progettata secondo criteri antisismici.

Il materiale inerente il progetto originario del fabbricato è presente sia presso l’archivio del Genio Civile provinciale che presso l’archivio comunale.

L’archivio del Genio Civile dispone degli elaborati grafici di tipo architettonico di due diversi anni, 1959 e 1962. Quelli del 1959 fanno riferimento al primo lotto di lavori comprendenti i locali adibiti a segreteria e presidenza e all’abitazione del custode (blocco A) così come l’edificio delle aule (blocco B). Gli elaborati del 1962, corrispondenti al secondo blocco di lavori, comprendono invece la palestra (blocco C) e l’edificio con spogliatoi, aule scolastiche e aula magna (blocco D).

All’archivio del Comune di Carrara sono invece disponibili sia gli elaborati architettonici, datati 1959 e 1962, che quelli di tipo strutturale (datati 1961) relativi al primo lotto di lavori (blocco A e B).

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Fig. 3.2 – Vista prospettica e pianta funzionale (1959-62) – Fonte Archivio del comune di Carrara È presente inoltre una tavola planimetrica di tutto l’edificato redatta per l’adeguamento delle norme antincendio (fine anni ’80). A quella data la struttura risultava corrispondente all’esistente.

Fig. 3.3 – Pianta piano terra adeguata secondo le norme antincendio (Anni ‘80) – Fonte Archivio del comune di Carrara

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Il progetto si discosta dall’edificio realizzato in due punti:

- una parte del piano terra del blocco B era destinata a Museo di Scienze Naturali, mentre sono state realizzate aule/laboratori separate da un corridoio;

- l’ingresso da viale XX Settembre prevedeva, oltre alla parte esistente (blocco E), una pensilina esterna per il parcheggio di bici e ciclomotori.

Il complesso si sviluppa su un terreno in pendio con un dislivello di 5,25 metri tra l’accesso da viale XX Settembre (quota 0,00 da progetto) e quello da via Carriona.

Fig. 3.4 – Prospetto Sud Est, I lotto dei lavori (1959) – Fonte Archivio del Genio Civile

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Fig. 3.6 – Prospetti e sezioni relativi al II lotto dei lavori (1962) – Fonte Archivio del Genio Civile

3.2 Descrizione architettonica e strutturale

Il complesso scolastico in esame è costituito da 5 unità strutturali la cui separazione attraverso giunti tecnici è visibile, per alcuni blocchi, sia in pianta che in situ.

Fig. 3.7 – Pianta strutturale con evidenziato raddoppi della struttura visibili

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Fig. 3.8 – Particolare esterno ed interno del raddoppio 1 della struttura (Blocco C/D)

Fig. 3.9 – Particolare esterno del raddoppio 2 della struttura (Blocco D/B) e del raddoppio 3 (Blocco A/E)

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3. DESCRIZIONE E INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO D

Analisi della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica con proposta di intervento di miglioramenti sismico Per completezza si riporta

coperture, i prospetti principali architettonico, seguiti da una descrizion

Fig

3. DESCRIZIONE E INDAGINI CONOSCITIVE DEL CASO D

Analisi della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica con proposta di intervento di miglioramenti sismico

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Per completezza si riportano le piante dei diversi piani dell’intera costruzione, i prospetti principali e le sezioni, ottenute dopo la campagna di rilievo

seguiti da una descrizione di massima delle singole unità strutturali

Fig. 3.11 – Pianta piano terra dell’intero complesso

no le piante dei diversi piani dell’intera costruzione, delle , ottenute dopo la campagna di rilievo

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Fig

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Fig. 3.12 – Pianta piano primo dell’intero complesso

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Fig. 3.13 –

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. 3.13 – Pianta piano secondo dell’intero complesso (Scala 1:400)

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Fig

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Fig. 3.14 – Pianta copertura dell’intero complesso

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3.2.1BLOCCO A

L’edificio si sviluppa su 3 piani di cui uno interamente fuori terra; al piano terra è presente il magazzino, l’abitazione del custode al piano successivo ed al secondo piano gli uffici della segreteria e della presidenza.

La struttura, con superficie di piano di circa 250 mq, è in cemento armato e telai orditi in una sola direzione. I pilastri hanno dimensioni 30x30 cm, eccetto quelli presenti nella parte a sbalzo del piano secondo di dimensioni 30x15 cm. Le fondazioni sono a trave rovescia con setto armato di altezza totale 3 metri e cordolo in sommità di dimensioni 25x30 cm.

Gli elaborati progettuali non specificano la tipologia dei solai che risultano di spessore pari a 25 cm. La copertura è piana con gronda in cemento armato.

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Fig. 3.16 – Pianta strutturale piano secondo e piano copertura del blocco A

3.2.2BLOCCO B

Il blocco B, interamente in cemento armato e con telai in una sola direzione, prevede 4 impalcati, di cui 3 fuori terra.

La pianta è molto articolata, ma inscrivibile in un rettangolo di dimensioni 46x20 m con superficie media di piano pari a 630 mq circa. È presente un vano scala con ascensore posto all’estremità sinistra del blocco che collega quest’ultimo ai blocchi A e D.

L’edificio al primo e al secondo piano ospita le aule, mentre al piano terra (rialzato rispetto al piano di calpestio del blocco C) sono presenti i laboratori e le aule multimediali. Alle aule del secondo piano si accede tramite un solaio ballatoio di circa 90 mq.

Il prospetto Nord-Ovest è interamente vetrato, mentre il corrispondente a Sud-Est presenta ampie finestre ai piani superiori ed un rivestimento murario con bozze di pietrame al piano terra.

Essendo realizzata su un terrapieno, la struttura presenta fondazioni a travi rovesce di diverse dimensioni ed alcune delle quali con setto armato di altezza totale pari a 3 metri e cordolo sommitale 25x30 cm. Sono previste fondazioni a travi rovesce con setto e cordolo sommitale anche per il vano scala.

La copertura è ad una falda, inclinata di 10° verso il lato Sud-Est, mentre risulta piana in corrispondenza del vano scala e dei locali adibiti ai servizi.

Come per gli altri blocchi, gli elaborati non specificano la tipologia del solaio di cui è noto solo lo spessore pari a 36 cm.

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Fig. 3.17 – Pianta strutturale fondazioni del blocco B

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Fig. 3.21 – Pianta strutturale copertura inferiore del blocco B Fig. 3.20 – Pianta strutturale piano secondo del blocco B

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Fig. 3.22 – Pianta strutturale copertura superiore del blocco B

3.2.3BLOCCO C

L’unità C ha superficie pari a 450 mq circa e volume complessivo di 2900 mc.

La palestra presenta sei portali in cemento armato 12,60x6,60 m e altezza all’intradosso di 7,80 metri. I pilastri che li sorreggono sono rastremati con sezione d’inizio pari a 30x50 cm e sezione finale 30x70 cm. Su i due lati esposti a Sud-Est è presente un portico con pilastri di dimensioni 30x20 cm sovrastato da un corridoio coperto di collegamento con il resto del complesso scolastico.

Gli elaborati non specificano né il tipo di fondazione né la tipologia del solaio.

La copertura della palestra è costituita da due falde inclinate di 10°, mentre il portico ha copertura piana.

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Fig. 3.23 –Pianta strutturale piano terra e piano primo del blocco C

Fig. 3.24 – Pianta strutturale copertura del blocco C

3.2.4BLOCCO D

L’edificio a pianta rettangolare si sviluppa, in parte, su 3 piani fuori terra con al piano terra (rialzato) l’archivio, al piano primo l’aula magna ed all’ultimo piano la biblioteca, mentre parte della pianta prevede solo due impalcati fuori terra in corrispondenza degli spogliatoi (piano terra) e delle aule (piano primo).

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La struttura presenta un dislivello, con il blocco C confinante, colmato grazie ad una rampa di scale costituita da dieci scalini di alzata pari a 17 cm e pedata di 30 cm, presente sia al piano terra che al piano primo.

Anche questo blocco è interamente in cemento armato ed intelaiato in una sola direzione; i pilastri sono a base rettangolare di dimensioni 30x50 cm, nella zona corrispondente agli spogliatoi hanno invece dimensioni 40x40 cm, mentre quelli lungo il porticato sono pari a 30x20 cm.

Le travi sul lato di Nord-Ovest risultano rastremate e sorreggono ballatoi con sbalzo pari a 150 cm in corrispondenza delle aula del primo piano e pari a 125 cm al secondo piano.

Si è riscontrata la presenza di un piano seminterrato con vani non accessibili di altezza pari a 1,5 metri da cui è possibile notare la presenza di fondazioni con travi rovesce di cui non si hanno però specifiche negli elaborati tecnici.

La copertura è piana ed i solai, orditi perpendicolarmente rispetto a quelli del blocco C, hanno spessore pari a 34 cm.

L’organizzazione in pianta degli elementi strutturali è descritta in figura.

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Fig. 3.26 – Pianta strutturale piano primo e piano secondo del blocco D

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3.2.5BLOCCO E

Questa parte dell’edificio scolastico è in aderenza all’atrio di ingresso appartenente al secondo piano del blocco A, al quale è collegata mediante una rampa di scale costituita da 6 scalini di alzata 16 cm e pedata 30 cm.

La struttura presenta pilastri e travi in acciaio.

A causa del pendio del terreno, presenta un solo piano fuori terra di altezza pari a 4,15 metri e copertura piana.

Fig. 3.28 – Pianta strutturale del blocco E

3.3 Indagini in situ

Per le costruzioni esistenti, la fase preliminare di indagine ha come obiettivo la conoscenza dello stato di fatto dell’edificio in esame, così da definire il coefficiente di conoscenza normato dalle NTC2008, che entra in gioco per definizione delle resistenze di progetto dei materiali, andando a dividere le loro resistenze caratteristiche.

Il cap. 8 delle NTC08 e la relativa Circolare Ministeriale 2 Febbraio 2009, n. 617 contengono le prescrizioni relative alla valutazione della sicurezza per gli edifici esistenti, definiti come “quei manufatti la cui struttura sia completamente realizzata alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento”.

3.3.1 RILIEVO GEOMETRICO - STRUTTURALE

Vista la scarsa disponibilità degli elaborati di progetto originali dell’intera costruzione, la campagna di rilievo è necessaria sia per il confronto delle strutture presenti con quelle previste di cui si ha documentazione, sia per definire l’adeguato livello di conoscenza delle restanti.

Come specificato al par. 8.5.2 delle NTC08, il rilievo geometrico – strutturale è stato condotto sulla complessità dell’organismo, riguardando sia le dimensioni globali che la distribuzione e la dimensione degli ambienti interni, con l’utilizzo degli usuali strumenti di rilievo per poi confrontare tutto con i disegni di progetto originali.

La configurazione degli spazi sia esterni che interni non ha subito variazioni importanti rispetto alle originali previste. Le differenze notate riguardano:

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- la disposizione di alcuni tramezzi interni, non previsti o previsti in posizioni differenti;

- l’orientamento della scala di emergenza esterna, ruotata di 90° rispetto al progetto originario. Questa comunque costituisce un elemento a se stante, in acciaio, non gravante sulla struttura esistente;

- la presenza di un vano adibito a centrale termica, adiacente ai blocchi B ed A, non segnalato nei progetti originari.

Riguardo gli elementi strutturali, la luce tra i pilastri, le quote di piano e le disposizioni degli elementi in generale, si riscontra la conformità dell’intera opera rispetto ai disegni esecutivi esistenti.

La qualità dei dettagli esecutivi è stata principalmente valutata con confronti visivi, limitati al numero di ferri e al passo delle staffe, in corrispondenza di elementi privi di copriferro.

Visto che le verifiche tratteranno solo il blocco B dell’intero edificio scolastico, si è posto particolare attenzione ai disegni esecutivi di quest’ultimo per quanto riguarda le disposizioni delle armature, le lunghezze di ancoraggio, la disposizione delle staffe e di eventuali barre inclinate per le travi. Per i pilastri invece non risultano dettagli delle differenti sezioni, ma solo un’indicazione quantitativa dei ferri presenti e nessuna informazione sulla presenza di staffatura.

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Fig. 3.29 – Carpenteria livello fondazioni – Blocco B

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Fig. 3.31 – Carpenteria piano primo – Blocco B

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Fig. 3.33 – Carpenteria livello copertura – Blocco B

3.3.2 SAGGI E METODOLOGIE DI ESECUZIONE

La valutazione della vulnerabilità sismica di un fabbricato non può prescindere dall'esecuzione di saggi, indagini e rilievi in opera, necessari per determinare le caratteristiche geometriche e strutturali degli elementi resistenti e della struttura nel suo insieme e metterne in luce le eventuali carenze.

La provincia di Massa Carrara, già nel corso del 2014, ha avviato una limitata campagna di saggi e indagini sperimentali sugli elementi strutturali, in riferimento ai livelli di conoscenza previsti dalle NTC08 e secondo le disposizioni contenute nell’OPCM 3274/2003 in relazione agli edifici strategici e rilevanti, come definiti dalla Regione Toscana nella delibera di GRT n.604/2003 e nel regolamento 36/R del 9 Luglio 2009.

Il primo programma di indagini ha riguardato 20 pilastri per 20 prove indirette Sonreb1_e

8 carotaggi2_{. I dati emersi sono stati ritenuti contrastanti e si è proceduto con un ampliamento}

del programma in cui sono stati indagati ulteriori 11 pilastri per 11 prove indirette Sonreb e 10 carotaggi.

La relazione, redatta dopo le due fasi di indagine previste dalle disposizioni regionali, ha sottolineato la necessità di provvedere ad un ampliamento delle indagini e dei saggi in situ.

Infatti, le verifiche estese sui dettagli costruttivi sono utili quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali o, come in questo caso, quando questi sono incompleti. La norma

1_{La Regione Toscana prescrive l’utilizzo del Metodo Sonreb, prova non distruttiva che prevede}

l’uso combinato di due metodi di indagine indiretti, le prove sclerometriche e le prove ad ultrasuoni per compensare i margini d’incertezza derivanti dai fattori perturbativi intrinseci agli stessi metodi.

2_{La prova di tipo distruttivo mira a stimare la resistenza effettiva del conglomerato attraverso il}

prelievo, in zone di modeste sollecitazioni flessionali, di campioni cilindrici passanti, in modo che il provino risulti indisturbato. I campioni prelevati vengo trasferiti poi in laboratorio per essere sottoposti a prova di compressione, fino a rottura.

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prevede che gli elementi indagati siano almeno il 35% di quelli totali, tenendo conto di eventuali situazioni ripetitive, così da estendere ad una più ampia percentuale i controllo effettuati su elementi facenti pare di una serie con evidenti caratteristiche di ripetibilità. Nel caso in esame però non sussistono evidenti simmetrie strutturali o particolari regolarità da giustificare una diminuzione dei numero di elementi da indagare.

La norma infine prescrive che, in mancanza dei certificati originali di prova sui materiali, siano necessari due provini di calcestruzzo ogni 300 mq di piano dell’edificio, numero in aumento o in diminuzione in relazione alle caratteristiche di omogeneità del materiale.

La scelta degli elementi da testare si è basata perciò sui seguenti principi:

- limitare quanto più possibile l'intralcio alle attività interne ed esterne all'edificio; - analizzare gli elementi maggiormente significativi dell'edificio;

- effettuare prove dirette su elementi strutturali con un valore del tasso di lavoro maggiore del 60% della tensione ammissibile;

- evitare l’esecuzione di prove distruttive sullo stesso elemento a piani diversi, privilegiando l’elemento pilastri rispetto all’elemento trave;

- localizzare i carotaggi in una fascia intermedia rispetto all’altezza del pilastro (sollecitazione flettente pressoché nulla).

Nelle figure seguenti, i saggi sono indicati con una sigla dove la lettera iniziale indica la sigla dell’elemento da indagare (P per pilastro e T per trave), seguita dal numero relativo al piano (PT, P1, P2) ed il numero riguardante l’elemento; le lettere finali invece indicano la tipologia di saggio (SO prova Sonreb e C carotaggio) e, nel caso di elemento già analizzato, F1 e F2 indicano rispettivamente la prima e la seconda campagna di indagini.

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Fig. 3.36 – Mappa dei saggi - Piano secondo

In base ai saggi effettuati in situ e alla possibilità di consultare il progetto originale della struttura, per il blocco B sottoposto a verifiche è stato assunto un livello di conoscenza LC2. Perciò, in base a quanto previsto dalle NTC 2008, il fattore di confidenza da assumere è pari a 1,20, cioè le resistenze di progetto devono essere abbattute del 20%.

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3.3.3 QUADRO FESSURATIVO

Il quadro fessurativo è costituito dall’insieme delle manifestazioni di dissesto che riguardano un organismo di fabbrica nel suo complesso. Attraverso ispezioni visive, interne ed esterne dell’edificio, è possibile valutare lo stato di manutenzione e conservazione dei materiali, degli ambienti e la presenza di eventuali criticità.

L’edificio in oggetto presenta le seguenti criticità evidenti:

- La presenza di pilastri tozzi in corrispondenza del blocco A, tra la trave a livello del terreno e quella superiore del solaio aggettante:

- Tamponature con bozze di pietrame regolare di discreta rigidezza che potrebbero creare effetti puntone in corrispondenza dei nodi. La foto ne illustra un esempio:

- L’assenza di tamponature in corrispondenza del corridoio esterno che conduce all’appartamento del custode, causa di possibili effetti torsionali

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/ Analisi della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica con proposta di intervento di miglioramenti sismico

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- Dalla foto precedente è possibile notare inoltre la presenza di finestre a nastro poste sotto le travi a creare pilastri tozzi. Queste sono presenti in più blocchi dell’edificio.

- I tamponamenti esterni della palestra presentano inoltre dimensioni notevoli (48 cm), la cui assenza di collegamento potrebbe condurre a fenomeni di ribaltamento, così come in corrispondenza del parapetto in muratura del piano primo del blocco C, anch’esso non adeguatamente collegato.

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- Su alcuni elementi, esposti sopratutto a nord-ovest, sono presenti fenomeni di espulsione del copriferro con ossidazione delle armature esposte. Le foto ne illustrano qualche esempio:

- A marzo scorso, inoltre i tecnici dell’amministrazione provinciale hanno riscontrato il rischio di sfondellamento dei solai in cinque aule distribuite fra i tre piani fuori terra dell’edificio, nel corridoio che porta agli spogliatoi della palestra, nei locali della segreteria e nella presidenza, dichiarando la temporanea inagibilità delle zone interessate.

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Il quadro fessurativo dell’edifico in esame è complessivamente buono, in quanto non sono state riscontrate lesioni rilevanti. Le uniche evidenti, per inclinazione e conformazione, non sembrano avere carattere strutturale.