5. Intervento di adeguamento strutturale
5.1 Introduzione
L’ obiettivo principale di questo studio è stato quello di dare una prima ipotesi di adeguamento strutturale all’ edificio esistente. La progettazione si è fermata ad un livello preliminare, conducendo, quindi, un predimensionamento di massima degli elementi facenti parte dell’ intervento. Verrà lasciato ai successivi livelli di verifica, definitivo ed esecutivo, lo studio particolare dei dettagli costruttivi.
Il dimensionamento dei nuovi elementi resistenti ed il controllo statico delle strutture esistenti è stato condotto con l’ ausilio di un modello tridimensionale dell’ edificio, porgendo particolare attenzione alla definizione dei materiali e delle sezioni utilizzate, nonché dei carichi gravanti sulla struttura stessa, con particolare riguardo all’ azione sismica.
La progettazione è stata, quindi, condotta nello spirito delle recenti norme prestazionali, facenti capo al DM 14 settembre 2005 (Norme Tecniche per le costruzioni) ed all’ OPCM 3431 del 3 maggio 2005 (Integrazione all’ Allegato 2 dell’ OPCM 3274/2003); mentre le verifiche di resistenza e stabilità degli elementi strutturali sono state condotte secondo le più recenti norme europee (EC2, EC3, EC4).
5.2 Proposta di intervento per l’ adeguamento della struttura esistente
L’ intervento di adeguamento strutturale risulta, ovviamente, una conseguenza diretta dell’ analisi preliminare dello stato attuale e delle verifiche di sicurezza effettuate sulla struttura esistente.
Come detto in precedenza, il complesso esistente necessita di organismi che vadano ad attenuare lo stato di sollecitazione degli elementi esistenti.
L’ analisi dello stato attuale ha portato a definire un intervento volto a ridurre, essenzialmente, le aree di competenza dei nove punti di scarico della struttura di copertura.
La proposta di intervento prevede l’ inserimento di nuovi punti di scarico all’ interno del complesso e di strutture esterne in grado di resistere all’ azione sismica di progetto.
Inoltre la proposta di adeguamento strutturale è stata pensata in parallelo alla progettazione architettonica, in modo tale che non vengano ad interferire i nuovi elementi di sostegno e gli ambiti spaziali interni.
Internamente, quindi, nella zona calcio a 5 / tennis, in senso sia trasversale che longitudinale, verranno inseriti, tra due colonne adiacenti, due elementi che vanno a creare una maglia strutturale regolare più fitta di quella esistente. Quindi, se prima la distanza massima tra due colonne contigue era 50 m, adesso, inserendo nuovi elementi, si avrà tra un elemento esistente e l’ altro una maglia con passo 15 m – 20 m – 15 m, tale, per cui, da ridurre in maniera notevole, le aree di competenza degli elementi costruttivi già presenti all’ interno del complesso edilizio.
Per la zona riservata, invece, alla pallavolo, alla pallamano ed alla pallacanestro, possiamo dire che, in senso trasversale, sono stati prolungati gli assi di riferimento della nuova maglia strutturale, mentre in senso longitudinale, per ovvi motivi di distribuzione interna degli spazi, sono stati inseriti 4 assi di riferimento posti ad un interasse tale da non creare una maglia strutturale formata da quadrati. Il passo tra gli assi, partendo dalle strutture esistenti lato monti, sarà 10 m – 20 m – 10 m – 10 m. La fig. 33 mostra, in pianta, qual è la proposta di intervento di adeguamento strutturale evidenziando in giallo i punti di scarico esistenti e con colori diversi, a seconda della soluzione adottata, i nuovi elementi strutturali. In figura si nota anche l’ aggiunta di parti di copertura, evidenziando con il colore blu scuro l’ impronta dell’ esistente.
Ai vertici della nuova maglia, ad eccetto dei vecchi punti scarico, verranno inseriti i nuovi elementi strutturali. La soluzione architettonica adottata coincide con quella esistente. Dal punto di vista strutturale, per l’ elemento costituente la colonna è stata pensata una soluzione composta acciaio – calcestruzzo. Tale soluzione sarà formata da un tubolare d’ acciaio St355 del diametro di 610 mm con spessore pari a 35 mm riempito con calcestruzzo di classe C35/40. Gli elementi di collegamento con la copertura sono costituiti da profili tubolari del diametro pari a 219 mm e dello spessore di 20 mm in acciaio St355.
Per quanto riguarda la zona calcio a 5/tennis e l’ ultima fila lato mare, verranno inserite colonne con altezza pari 5.10 m, mentre per la zona pallavolo/pallamano/pallacanestro i nuovi elementi strutturali avranno altezza pari a
10.71 m; la lunghezza dei collegamenti con la copertura sarà sempre uguale a 5 m. Inoltre, saranno previsti interventi volti a migliorare la stabilità locale dei collegamenti esistenti delle colonne esistenti poste ai vertici dell’ ultima fila lato mare.
Figura 33 - Proposta di adeguamento strutturale
All’ esterno, in corrispondenza degli incroci tra gli assi della maglia strutturale e l’ impronta dell’ intradosso di copertura, sono state, invece, pensate delle strutture di adeguamento aventi una duplice funzione: la prima di essere, all’ occorrenza, ulteriori punti di scarico per la copertura, la seconda di resistere interamente all’ azione sismica di progetto. Tali elementi sono stati, infatti, dimensionati per un’ azione pari all’ intera massa della copertura moltiplicata per l’ accelerazione spettrale elastica massima. Le strutture di adeguamento esterne sono formate da 4 elementi verticali, che si vanno ad innestare sotto l’ intradosso di copertura, resi solidali tra di loro mediante degli elementi orizzontali. Gli elementi di attacco con la copertura sono profili tubolari del diametro di 457 mm con spessore pari a 40 mm in acciaio St355; mentre gli irrigidimenti saranno formati da dei profili circolari del diametro di 200 mm sempre in acciaio St355.
Figura 34 - Proposta per gli elementi di adeguamento esterni della parte a doppio volume.
5.3 Considerazioni sull’ analisi strutturale
Prima di effettuare l’ analisi strutturale del complesso edilizio adeguato, è stato creato un modello, con codice di calcolo SAP2000 v.10.0.1, che corrispondesse il più possibile al progetto architettonico del complesso edilizio. Partendo, quindi, dallo schema strutturale dello stato attuale, sono state apportate le modifiche necessarie per avere un modello tridimensionale dell’ edificio adeguato funzionalmente e strutturalmente. Particolare attenzione è stata data ai materiali utilizzati. È stato possibile definire le sezioni composte in acciaio e calcestruzzo tramite due relazioni, di seguito riportate:
(EJ)eq=Ea⋅ +Ja E Jc⋅ c
(ρA)eq=ρa⋅Aa+ρc⋅Ac
dove:
Ea ed Ec sono rispettivamente i moduli di elasticità dell’ acciaio e del calcestruzzo
ρa e ρc sono rispettivamente i pesi per unità di volume dell’ acciaio e del calcestruzzo
come riportato nelle normative europee EC2 ed EC3;
Ja e Jc sono rispettivamente i momenti di inerzia delle sezioni di acciaio e di
calcestruzzo;
Aa ed Ac sono rispettivamente le aree delle sezioni di acciaio e di calcestruzzo.
In fig. 35 si riporta il modello tridimensionale della struttura adeguata:
Figura 35 - Modello di calcolo della struttura adeguata
La modellazione delle azioni statiche e dinamiche è stata eseguita nel rispetto delle norme prestazionali vigenti facenti capo alle Norme Tecniche delle costruzioni ed all’ OPCM 3431/2005.
L’ analisi sismica dello stato adeguato è stata eseguita considerando le sole azioni orizzontali, in quanto l’ intervento di adeguamento ha portato ad una riduzione degli interassi tra gli elementi fino al massimo di 20 m, limite definito dall’ Ordinanza per la considerazione dell’ azione sismica verticale.
Di seguito si riportano i primi 4 modi di vibrazione per la struttura adeguata con i corrispondenti periodi.
Figura 36 - I°modo di vibrazione. T = 0.74 s
Figura 38 - III° modo di vibrazione. T = 0.50 s
Figura 39 - IV° modo di vibrazione
In Allegato B vengono riportati i risultati relativi alle analisi effettuate sul complesso edilizio adeguato.
