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La presente tesi scaturisce dalla volontà dell’Azienda USL 6 di Livorno di valutare la sicurezza sismica del proprio patrimonio immobiliare, al fine di rispettare le prescrizioni dell’art. 3 dell’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20.3.2003. Per "valutazione di sicurezza sismica" o "valutazione di vulnerabilità sismica" di un edificio esistente si intende un procedimento quantitativo volto a stabilire se è in grado o meno di resistere alla combinazione sismica di progetto.
Il futuro del complesso degli Spedali Riuniti è un tema di grande attualità in questo momento, considerando che sono in atto le procedure per la realizzazione di un nuovo Ospedale per la città di Livorno.
Ai fini del presente lavoro di tesi è interessante conoscere ciò che verrà fatto dei beni immobiliari dell’attuale complesso ospedaliero. Al momento le informazioni a riguardo riferiscono che alcuni edifici, tra cui il Padiglione 8, saranno messi in vendita dall’Azienda: anche per questo motivo risulta importante la determinazione della sicurezza degli stessi. L’edificio del Padiglione 8, oggetto di studio, è attualmente sede dei reparti di maternità e neuropsichiatria infantile. Dal punto di vista architettonico esso presenta una forma a C, costituita da un corpo centrale e due ali, con un piccolo nucleo centrale leggermente sporgente sede delle scale; è composto da un piano semi-interrato e tre fuori terra. La struttura originaria, con sistema in muratura portante, è stata realizzata nel 1931; attorno al 1960, essa ha subìto un intervento di sopraelevazione di un piano che ha interessato l’intera pianta dell’edificio; inoltre, negli anni successivi alla costruzione, sono stati realizzati degli ampliamenti in muratura in corrispondenza del lato nord di ciascuna delle due ali dell’edificio.
Per analizzare il comportamento dinamico dell’edificio, si è utilizzato il metodo agli elementi finiti “F.E.M.”, che ha consentito di modellare la struttura in muratura rappresentandola in maniera molto fedele e di coglierne il comportamento globale, permettendo di acquisire risultati sullo stato tensionale locale all’interno della muratura; è stato quindi necessario elaborare i risultati della modellazione, tramite operazioni di media ed integrazione dei valori nodali sui singoli elementi murari per l’applicazione dei criteri di resistenza a taglio e pressoflessione. L’obiettivo è stato quello di utilizzare per l’edificio una schematizzazione, impiegando elementi area o shell ed elementi asta o frame, tale da rappresentare in maniera adeguata la distribuzione di massa e rigidezza reale attraverso elementi che simulano il comportamento effettivo della struttura.
Si è proceduto con un’analisi lineare dinamica modale, associata allo spettro di risposta di progetto e applicata al modello tridimensionale della struttura; essa è definita dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. Infrastrutture 14/01/2008) come “metodo normale” per la definizione delle sollecitazioni di progetto dovute all’azione sismica. Ai fini dell’applicazione di tale azione si è utilizzato lo spettro di risposta fornito dalla norma, relativo al sito in esame e alla tipologia di costruzione, per lo stato limite di salvaguardia della vita SLV.
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2 Per la definizione dello spettro di progetto, la normativa prescrive l’uso del fattore di struttura “q”, il quale riassume le proprietà della struttura che caratterizzano la sua maggiore o minore capacità di deformarsi in campo plastico. Mediante l’introduzione di questo fattore, da un punto di vista progettuale, si può ridurre l'accelerazione che la struttura subirebbe in campo indefinitamente elastico, pervenendo così alle accelerazioni di progetto. Per analizzare la struttura in esame si è scelto di inserire due spettri di progetto, corrispondenti a due fattori di struttura diversi:
1) il primo con un fattore di struttura q = 2,25, considerando le disposizioni della “Circolare applicativa 02/02/2009” al §C8.7.1.2 sugli edifici esistenti;
2) il secondo con un q = 1,50, andando ad ipotizzare che la costruzione abbia una duttilità più bassa.
L’analisi dinamica lineare, modale, è stata implementata con il programma di calcolo SAP 2000 ed ha riguardato lo studio dinamico di due diversi modelli, che differiscono per l’ipotesi di materiale muratura integro o fessurato.
Sono stati perciò svolti i calcoli per le diverse azioni sismiche applicate all’edificio e per i due modelli di calcolo descritti. Le verifiche di sicurezza, sia nel piano che fuori piano, prescritte dalla norma, sono state effettuate ad ogni livello della struttura, sulle porzioni di muro che presentano continuità verticale dal livello oggetto di verifica fino alle fondazioni (maschi murari). Le resistenze di progetto sono state determinate in funzione dei valori delle caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti (riportati nel Capitolo 3 della presente tesi) opportunamente ridotti attraverso il fattore di confidenza FC, derivante dal livello di conoscenza ottenuto per l’edificio.
Lo studio ha permesso di individuare le carenze di resistenza che la struttura presenta nei confronti delle azioni sismiche previste dalla normativa odierna.
Si è poi ritenuto opportuno studiare il comportamento dinamico della struttura ipotizzando eventuali strategie di intervento, volte ad incrementare la sicurezza dell’edificio esistente: sono state eseguite simulazioni numeriche sul modello in cui è assunto un modulo elastico longitudinale della muratura ridotto (E=900 N/mm2
) ed è stato applicato lo spettro di progetto che tiene conto del fattore di struttura q=2,25.
