di cui con Decreto Regione Lombardia n.5792 del 23/04/2018
ADEGUAMENTO SISMICO SCUOLA SECONDARIA 1°° GRADO ANNA FRANK
PROGETTO PRELIMINARE Relazione generale
Il PROGETTISTA Direttore del Settore Progettazione, Rigenerazione
Urbana e Manutenzione (arch. Ruggero Carletti)
Il RUP Direttore del Settore Lavori Pubblici, Mobilita' Urbana
e Ambiente (Ing. Marco Pagliarini)
DOCUMENTO FIRMATO DIGITALMENTE AI SENSI DEL TESTO UNICO DPR 445/2000 E DEL Dlgs 82/2005
Responsabile del procedimento: Ing. Marco Pagliarini Progettista architettonico: arch. Ruggero Carletti Collaboratori: Studio Associato Aires Ingegneria
Cremona, GIUGNO 2018
CUP-D18E18000080006 POP 2018/2.01
C.F. 00297960197
via G. Aselli, 13/A - 26100 Cremona
PEC [email protected] [email protected]
Responsabile procedimento: ing. Marco Pagliarini
Referente per la pratica: arch. Giovanni Donadio
SOMMARIO
1. PREMESSA...2
2. CENNI STORICI...2
3. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO...4
3.1 Sistema costruttivo e caratteristiche strutturali dello schema resistente...6
3.2 Stato di conservazione...8
4. SINTESI DEI RISULTATI DELLA VERIFICA TECNICA DI SICUREZZA STRUTTURALE, VULNERABILITÀ SISMICA E RISCHIO SISMICO...12
5. VULNERABILITÀ NON QUANTIFICABILI NUMERICAMENTE...14
6. PROGETTO DI INTERVENTO...16
6.1 Interventi di adeguamento sismico...16
6.1.1 Inserimento di controventi dissipativi...17
6.1.2 Applicazione ai nodi di tessuti in fibra di carbonio...18
6.1.3 Incamiciatura di pilastri con angolari e calastrelli...18
6.1.4 Collegamento strutturale tra i vari corpi di fabbrica mediante dispositivi innovativi del tipo “shock-transmitters”...19
6.2 Interventi sugli elementi non strutturali...20
7. STIMA DEI TEMPI...23
8. STIMA DEI COSTI...23
9. CONCLUSIONI...23
1. PREMESSA
La presente la relazione generale è inerente il progetto di fattibilità tecnico economica degli interventi di adeguamento sismico della Scuola Secondaria di primo grado “Anna Frank” ubicata in Cremona in Via Novati n° 24.
Il progetto è il risultato dei sopralluoghi eseguiti e dello studio della documentazione storica agli atti dell’Archivio Comunale e dei recenti studi eseguiti relativi ai solai e alle strutture portanti e nello specifico:
- “Relazione, verbale e certificato di idoneità statica edificio scolastico” - ing. Massetti - anno 2012;
- “Verifica sfondellamento solai” - ing. M. Carsana per la MTS Enginnering, Testing &
Structural Enginnering – anno 2016;
- “Mappature solai” – anno 2016;
- “Verifiche tecniche di sicurezza strutturale, vulnerabilità sismica e rischio sismico di quattro edifici scolastici: Scuola Primaria “S. Ambrogio”, Scuola Secondaria di primo grado
“Virgilio”, Scuola Secondaria di primo grado “Anna Frank”, Scuola Primaria “Don Primo Mazzolari” – RTP Aires Ingegneria Studio Tecnico Associato – anno 2017
2. CENNI STORICI
Dall’esame dei documenti in atti presso l’Archivio Comunale è emerso che l’edificio è composto da otto corpi di fabbrica con struttura in cemento armato (A, B, C, D,1, D2, E, E’, F), ed è stato costruito in 3 lotti tra il 1972 e il 1978 come è meglio descritto a seguire.
Lotto n° 1: corpo A. Progetto redatto dall’Ufficio Tecnico Comunale nel giugno 1970.
Progettista delle strutture: ing. Italo Bignami di Cremona. Impresa esecutrice: Impresa Baldrighi ing. Angelo di Cremona. Direttore dei Lavori: arch. Mino Galletti dell’UTC.
Consegna dei lavori: 03.04.1972. Ultimazione dei lavori: 14.09.1973. Collaudatore statico: Ing. Angelo Cerioli di Cremona.
Lotto n° 2: corpo B. Progetto redatto dall’Ufficio Tecnico Comunale nel giugno 1972.
Progettista delle strutture: ing. Italo Bignami di Cremona. Impresa esecutrice opere murarie: Impresa Carini Dante di Via Ponchielli n°5 – Spinadesco (Cremona). Impresa esecutrice dell’impianto igienico-sanitario e di riscaldamento: Ditta Moretti Termosanitaria. Impresa esecutrice impianto elettrico: Ditta Bernabè Carlo. Direttore dei Lavori: arch. Mino Galletti dell’UTC. Consegna dei lavori: 07.07.1975. Ultimazione dei lavori: 30.09.1976. Collaudatore statico: Ing. Amilcare Seghizzi di Cremona.
Collaudatore Tecnico Amministrativo: ing. Michele Tagliaferri di Milano.
Lotto n°3: corpi C, D,1, D2, E, E’, F. Progetto redatto dall’Ufficio Tecnico Comunale nell’ottobre del 1974. Progettista delle strutture: ing. Claudio Brambilla. Impresa esecutrice: Impresa Carini Dante di Via Ponchielli n°5 – Spinadesco (Cremona).
Direttore dei Lavori: arch. Mino Galletti dell’UTC. Consegna dei lavori: 02.11.1976.
Ultimazione dei lavori: 23.12.1978. Collaudatore Tecnico Amministrativo: ing. Giovanni Gatti di Cremona. Collaudatore statico: Ing. Amilcare Seghizzi di Cremona.
Evoluzione storica
Il tutto è il frutto di un progetto generale di cui si riportano a seguire degli schemi esemplificativi (pianta e sezione) estratti dalla Relazione redatta il 10.06.1970 dall’Ufficio Tecnico Comunale.
Progetto generale - 1970
Il 15 marzo del 1999 l’ingegnere Ivan Ceola eseguì una perizia statica sulle strutture del secondo lotto con esecuzione di prove di carico, prescrivendo degli interventi per il blocco aule del 2° Stralcio e per la Palestra con sovrastanti aule speciali.
A seguito di tale perizia furono realizzate nel porticato del Corpo B delle murature in doppio UNI fungenti da rompi-tratta sotto le mezzerie dei solai. Non risulta invece eseguita la posa in opera della controsoffittatura rigida all’intradosso del solaio di copertura della Palestra prevista nella Relazione redatta il 28.04.1999 dall’arch. Barbieri, Dirigente del Servizio ERP - Manutenzioni – Gestioni Reti del Comune di Cremona, ad integrazione o sostituzione della rete inserita a protezione dalla caduta di eventuali distacchi di intonaco o fondelli di laterizio, come suggerito anche dall’ing. Ceola.
Nel 2012 fu redatta dall’ing. G. E. Massetti una “Relazione, verbale e certificato di idoneità statica edificio scolastico” con esito positivo. In tale relazione l’ing. Massetti confermò che gli interventi prescritti nel 1999 dall’ing. Ceola, di cui sopra, furono eseguiti.
Il 15 febbraio 2016 l'ing. M. Carsana per la MTS Enginnering, Testing & Structural Enginnering ha proceduto alla “Verifica sfondellamento solai”, riscontrando diverse zone in cui è sviluppato tale fenomeno.
Nel dicembre 2016 è stata redatta una mappatura dei solai rappresentando le zone dove è stata messa in opera, sempre nel 2016, la rete antisfondellamento dalle ditte Gabe e Gescom, a seguito delle risultanze della verifica suddetta condotta dall’ing. Carsana.
3. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO
L’edificio ha la forma di una doppia croce: la più piccola su Via Novati, ad uso ingresso ed attività amministrative; quella posteriore per aule ed attività didattiche.
L’edificio è composto da otto corpi di fabbrica - A, B, C, D,1, D2, E, E’, F – e si sviluppa sostanzialmente su due piani (terra e primo) ad eccezione del blocco E’ che risulta monopiano e del blocco F che presenta anche un secondo piano destinato ad aule sovrastanti la palestra.
Al piano terra sono presenti: la palestra, i relativi spogliatoi, dei porticati, depositi e magazzini, la centrale termica ed un laboratorio per la lavorazione della creta. In una porzione sono presenti alcuni locali che fanno parte dell’alloggio del custode.
Al piano primo sono presenti: gli uffici della direzione e della segreteria, l’infermeria, le aule didattiche, la biblioteca ed i bagni. Sono altresì presenti alcuni locali che fanno parte dell’alloggio del custode. Al piano secondo vi sono altre aule.
Gli spazi didattici e le aule sono collegate da ampi corridoi disposti a croce intorno al volume centrale occupato dalla palestra. Tutto intorno a questo volume centrale è presente un corridoio più stretto che permette di accedere ai corridoi su cui si affacciano le aule.
Il collegamento tra i vari livelli è garantito mediante corpi scala ad andamento regolare disposti in ogni corridoio. Il piano secondo è accessibile da due rampe scale, affiancate alla palestra poste di fronte all’atrio di ingresso.
L’accesso è direttamente, al piano primo, dalla strada attraverso il Corpo E’ dal quale si scende anche al piano terra con due scale esterne.
La superficie lorda è di circa: 3.495 mq per il piano terra; di 3.393 mq per il piano primo; di 358 mq per il piano secondo.
Le altezze nette interne di ciascun piano sono pari a circa: 2,75 m per il piano terra; 3,57 m per il piano primo; 3,65 m per il piano secondo. Il volume complessivo dell’intero complesso è di circa 25.275 mc. Si riportano a seguire alcune foto dell’edificio.
Vista satellitare (Fonte Google Earth) latitudine = 45.131469°; longitudine = 10.038661°
Prospetto Nord a quota strada Prospetto Ovest
Prospetto Sud Prospetto Est
Piano terra – Corpo E: portico Piano terra – Corpo F: palestra
Piano primo – Corpo E: atrio ingresso Piano primo – Corpo D2: sala docenti
Piano secondo – Corpo F: aula Copertura – Corpo A
Per maggiori dettagli si rimanda agli elaborati del rilievo architettonico.
3.1Sistema costruttivo e caratteristiche strutturali dello schema resistente
L’edificio si compone di otto corpi di fabbrica denominati: A, B, C, D1, D2, E, E’, F. Tali corpi sono separati da giunti tecnici di spessore costante lungo l'altezza e pari a circa 4 cm, la cui posizione è riportata negli allegati grafici.
La struttura portante di tutti i corpi di fabbrica è in conglomerato cementizio armato. Il complesso strutturale risulta realizzato da travi e pilastri formanti telai a più piani e più campate prevalentemente orditi in una sola direzione (ortogonale allo scarico dei solai). Il tutto è collegato mediante solai latero-cementizi.
I giunti tecnici dividono il complesso in varie entità strutturalmente indipendenti nel numero di otto.
I telai per ciascun corpo di fabbrica sono posizionati nella direzione longitudinale (dir. lunga) e in direzione trasversale solo lungo il perimetro (dir. corta) con funzione di porta tompagni.
Tali telai sono formati dai pilastri di piano e da travi emergenti.
In nessun Corpo sono state individuate (tranne che sui lati esterni dove sono presenti travi porta-tompagni) travi che completano i telai trasversali.
I corpi scala delle unità strutturali A, B, C, D1 e D2 sono delimitati su tre lati da murature in blocchi di laterizio semipieno, che si sviluppano al solo piano terra e che sostengono i rampanti con cui si accede al piano primo. Le due scale rettilinee ubicate nel “Corpo F” invece sono realizzate secondo lo schema del tipo “a soletta rampante”, con travi di supporto a quota di interpiano aventi orientamento trasversale allo sviluppo delle rampe.
I solai di piano sono del tipo latero-cementizio di varie tipologie e spessore.
La copertura dei vari corpi di fabbrica è costituita da solai piani con sovrastante sistema di muretti di laterizi forati disposti “a gelosia”, e interasse pari a circa 1 m. Questi ultimi fungono da supporto alle falde di copertura costituite da tavelloni, listelli in legno e manto finale di pannelli ondulati.
Sottotetto e copertura del Corpo A – Lotto 1
Le fondazioni sono in c.a. a platea con nervature a spessore, come si evince dagli elaborati del progetto strutturale originario:
Fondazioni del Corpo A – Lotto 1
Fondazioni del Corpo C – Lotto 3
Gli elaborati di progetto originario relativi al Corpo B (Lotto 2), riportano fondazioni del tipo “a plinti e travi rovesce”. Tuttavia, come si evince dalla perizia suppletiva e di variante redatta per il predetto lotto, fu scelto di realizzare fondazioni di tipologia analoga a quelle del Lotto 1 (platea in c.a. con nervature a spessore) di precedente edificazione.
I muri di tamponatura sono realizzati con una fodera interna di laterizi forati dello spessore di 8 cm, una fodera esterna di laterizi forati dello spessore di 12 cm e camera d’aria interposta, come si evince dal certificato di collaudo statico redatto per il Lotto 3 dall’Ing. Amilcare Seghizzi.
I pannelli di tamponatura sottofinestra sono costituiti da mattoni di laterizio semipieno a due teste, con interposto polistirolo in foglio.
Gli elementi divisori tra le aule sono formati da due fodere di laterizio forati di spessore pari a circa 8, con intercapedine interna pari a 14 cm circa.
In base a quanto analizzato è possibile dedurre che il blocco strutturale nel suo complesso non è stato realizzato per assorbire azioni orizzontali di tipo sismico (all’epoca di costruzione infatti il comune di Cremona non era classificato come zona sismica).
Infatti le indagini pacometriche e i saggi sugli elementi resistenti (pilastri, travi) – allegate alla verifica sismica redatta nel 2017 - hanno dimostrato che gli stessi risultano armati sia in termini di armature longitudinali sia in termini di armature trasversali (staffe, ferri di parete ecc.) per assorbire le azioni dei soli carichi verticali.
Per maggiori dettagli circa le dimensioni degli elementi costruttivi, altezze di interpiano etc. si rimanda agli elaborati grafici del rilievo strutturale.
3.2 Stato di conservazione
L’edificio si presenta in uno stato di conservazione sufficiente sia dal punto di vista strutturale sia dal punto di vista delle rifiniture. Tuttavia, sono presenti alcuni fenomeni di degrado come descritti a seguire.
Il piano terreno è funzionalmente adibito a portico per quasi tutta la sua estensione e, per tale motivo, è fortemente esposto all’azione degli agenti atmosferici. Difatti presenta:
- tracce di umidità al piede dei pilastri perimetrali, con maggiori manifestazioni di degrado per i pilastri a cui sono addossate le pluviali. In tali casi si individuano tracce di umidità diffuse dal piede del pilastro (dove trovano alloggiamento i pozzetti di raccolta delle pluviali) fino agli innesti della parte in pvc della pluviale in quella in ghisa (“terminale”). In altri casi si no- tano anche fenomeni di espulsione del copriferro;
- diffusione sistematica, alla quasi totalità dell’impalcato, di fenomeni di ossidazione delle barre di armatura, longitudinali e trasversali, delle travi in c.a. con conseguente espulsione del copriferro;
- fenomeni di ossidazione delle barre di armatura all’intradosso delle solette in c.a. con con- seguente espulsione del copriferro;
- tracce di umidità con distacchi di intonaco e fenomeni di sfondellamento agli intradossi dei solai che ricevono i servizi igienici del piano primo;
- tracce di umidità di risalita al piede delle tamponature e delle murature che perimetrano i vani scala.
Al piano primo si evidenziano:
- quadri fessurativi localizzati sugli elementi di tamponamento e sui divisori nelle zone di estremità dei corpi A, B e C, che ospitano i servizi igienici;
- lesioni all’interfaccia tra tamponature/divisori e intelaiatura in c.a., concentrate nelle zone di cui al punto precedente. Queste ultime sono presenti, seppure con diffusione inferiore an- che al piano secondo;
- espulsione del copriferro dei pilastri, limitato ad alcune zone.
Piano terra: tracce di umidità al piede dei pilastri – ossidazione delle barre di armatura con espulsione del copriferro
Piano terra: fenomeni di ossidazione delle barre di armatura delle travi in c.a. con espulsione del copriferro
Piano terra: ossidazione delle barre di armatura all’intradosso delle solette in c.a. con conseguente espulsione del copriferro, distacchi di intonaco
Piano terra: tracce di umidità all’intradosso del solaio con distacchi di intonaco e fenomeni di sfondellamento
Piano terra: umidità di risalita sulle tamponature
Ossidazione delle barre di armatura ed espulsione del copriferro dai cornicioni/marcapiano
Tracce di umidità e distacchi di intonaco in facciata
Piano primo: lesioni divisori bagni
Piano primo – Piano secondo: lesioni da all’interfaccia tamponatura/divisorio – intelaiatura in c.a.
Per le problematiche sullo sfondellamento dei solai furono redatti i seguenti elaborati:
- “Verifica sfondellamento solai” redatta dall’Ing. M. Carsana su incarico della MTS Enginnering, Testing & Structural Enginnering nel febbraio del 2016;
- “Mappature solai” del dicembre del 2016.
Si evidenzia che non risulta eseguita la posa in opera della controsoffittatura rigida all’intradosso del solaio di copertura della Palestra prevista nella Relazione redatta il 28.04.1999 dall’arch. Barbieri, Dirigente del Servizio ERP - Manutenzioni – Gestioni Reti del Comune di Cremona, ad integrazione o sostituzione della rete inserita a protezione dalla caduta di eventuali distacchi di intonaco o fondelli di laterizio, come suggerito anche dall’ing. Ceola.
4. SINTESI DEI RISULTATI DELLA VERIFICA TECNICA DI SICUREZZA STRUTTURALE, VULNERABILITÀ SISMICA E RISCHIO SISMICO
L’esame dei risultati ottenuti dalle verifiche svolte dal RTP Aires Ingegneria Studio Tecnico Associato nel 2017, evidenzia che gli elementi strutturali travi, pilastri e pareti risultano verificati a flessione e a taglio nei confronti dei carichi verticali.
Si rappresenta che nel 2012 fu redatta dall’ing. G.E. Massetti una “Relazione, verbale e certificato di idoneità statica edificio scolastico” con esito positivo.
Di contro l’intero edificio è caratterizzato da prestazioni sismiche ridotte nei confronti delle azioni sismiche di progetto previste dalle Norme Tecniche per le Costruzioni.
In particolare nei confronti dello stato limite di operatività SLO e di danno SLD i corpi di fabbrica A, B, C e D2 presentano indicatori di rischio di poco inferiori all’unità. I corpi D1 ed E, invece, risultano non verificati soltanto allo SLO con indicatori di poco inferiori all’unità mentre il corpo F (l’unico a tre piani) presenta per entrambi gli stati limite di esercizio indicatori pari a circa il 75% del livello di adeguamento. Infine, il corpo monopiano E’ risulta verificato sia allo SLO sia allo SLD.
Con riferimento allo stato limite di salvaguardia della vita SLV (quello che caratterizza maggiormente la sicurezza della struttura) tutti i corpi di fabbrica, ad eccezione di E’, presentano valori degli indicatori di rischio inferiori all’unità soltanto nei confronti dei meccanismi di rottura fragile a taglio delle aste e di rottura dei nodi non confinati. In alcuni casi, gli indicatori presentano valori molto bassi pari anche a circa il 20% del livello di adeguamento. Da ciò consegue che l’edificio nel suo complesso deve considerarsi non verificato allo stato limite ultimo nei confronti delle azioni sismiche di progetto previste dalle attuali normative.
Le analisi numeriche hanno evidenziato inoltre che le verifiche allo SLV non risultano soddisfatte, inizialmente, per l’attivazione dei meccanismi di rottura fragile dei nodi non confinati e successivamente per la rottura a taglio di diversi elementi strutturali.
Di conseguenza si evidenzia, in generale, che il manifestarsi di azioni orizzontali da sisma pone l’edificio nel suo complesso in condizioni di particolare vulnerabilità fondamentalmente per la scarsa rispondenza delle strutture oggetto di verifica ai principi fondamentali della progettazione sismo-resistente previsti dai vigenti codici normativi.
Le principali cause della forte vulnerabilità sismica sono da ascriversi alla tipologia strutturale concepita all’epoca di progettazione quando il territorio di Cremona non era ancora classificato come zona sismica. I diversi corpi di fabbrica, infatti, presentano telai principalmente in una sola direzione come generalmente accadeva per edifici progettati per resistere a soli carichi gravitazionali. Un’ulteriore vulnerabilità riguarda sicuramente i dettagli costruttivi che non rispondono ai moderni criteri sismo-resistenti come per esempio la presenza di nodi non staffati o la mancanza di adeguate armature che garantiscono un comportamento dissipativo nei confronti delle azioni orizzontali.
Dato che i fenomeni di rottura sopra esposti, si manifestano su un numero diffuso di elementi, i loro effetti devono essere mitigati non solo mediante interventi di tipo locale (riferiti ai singoli elementi) ma anche mediante interventi di tipo globale (riferiti all'intero edificio) che prevedano l’inserimento di sistemi resistenti integrativi (quali per esempio torri dissipative, controventi metallici dissipativi, pareti di taglio, ecc., di cui si dirà nel paragrafo relativo agli interventi) atti ad assorbire gli effetti delle azioni orizzontali da sisma. È chiaro che tali elementi dovranno necessariamente poggiare su nuovi elementi di fondazione.
Come già detto l’edificio è composto da otto corpi di fabbrica separati da giunti tecnici di spessore pari a circa 4 cm. Si è riscontrato che, ad eccezione dei corpi E ed E’, l’ampiezza del giunto è minore della somma degli spostamenti massimi dei corpi di fabbrica contigui pertanto non è possibile escludere durante l’evento sismico fenomeni di martellamento tra le strutture.
Si riportano a seguire una “Tabella riepilogativa valori di sintesi vulnerabilità sismica in termini di PGA, Tr e vita nominale residua VNR” per ciascun corpo strutturale che compone l’edificio.
5. VULNERABILITÀ NON QUANTIFICABILI NUMERICAMENTE
L’edificio presenta alcune vulnerabilità non quantificabili numericamente riportate a seguire.
1) La copertura dei vari corpi di fabbrica è del tipo “riportato”. Il sistema è costituito da un manto di copertura “a padiglione” di lamiere ondulate poggianti su listelli di legno e tavelloni, sostenuti da muretti in laterizi forati (in genere utilizzati per elementi secondari) disposti a “gelosia” ad interasse di circa 1.00 m. I muretti poggiano direttamente sui solai.
Sottotetto e copertura del Corpo A – Lotto 1
2) Si riscontra che scaffalature presenti nei vari ambienti non sono ancorate ai muri.
Scaffalature non ancorate ai muri
3) Alcune canalizzazioni impiantistiche presenti al piano terreno sono “appese” in modo ap- prossimato e senza alcun elemento di controventamento.
Inoltre, in alcuni casi le canalizzazioni impiantistiche non presentano collegamenti flessibili in corrispondenza dei giunti di separazione tra i corpi di fabbrica tali da consentire spostamenti relativi in caso di sisma ed evitare così la rottura delle stesse.
In merito alle pluviali di scarico delle acque piovane, come già riportato nel paragrafo relativo allo stato di conservazione del plesso scolastico, si segnalano tracce di umidità presumibilmente causate dalla non perfe a tenuta dei pozze di innesto delle stesse nei fognoli, nonché degli innes tra la parte in pvc e la parte in ghisa (“terminale”) della pluviale. Tale circostanza potrebbe provocare a lungo termine dispersione di acqua con erosione del terreno circostante alle fondazioni in prossimità dei pilastri e conseguen fenomeni di cedimento.
Ancoraggio approssimato delle canalizzazioni impiantistiche
Canalizzazioni impiantistiche senza giunti flessibili a cavallo di più corpi di
fabbrica
Pluviali e pozzetti di scarico non a perfetta tenuta
4) I muri di tamponatura sono realizzati a camera d’aria con una doppia fodera di laterizi.
L’osservazione dei danni provocati dai terremoti storici ha evidenziato che le tamponature a doppia fodera sono particolarmente vulnerabili come si può evincere dalle immagini a se- guire.
Esempi di fuoriuscita dal piano della fodera esterna delle tamponature
Ciò avviene soprattutto quando le due fodere non sono ammorsate tra di loro e non sono adeguatamente vincolate al telaio in c.a. che le contiene. Nel caso specifico l’edificio non risulta verificato allo SLV per la scarsa rispondenza ai principi della progettazione sismo- resistente (ad. es. limitazione degli spostamenti di interpiano, riduzione delle eccentricità di piano, ecc.), pertanto, non si possono escludere fenomeni di collasso delle tamponature associati anche alla rottura degli elementi strutturali in occasione degli eventi sismici di progetto.
5) Controsoffitte. Si rimanda al Libretto sanitario redatto il 15.02.2016 dall’ing. M. Carsana della MTS Engineering srl dalla cui relazione e planimetrie allegate si evince che sono presenti due tipologie di controsoffitte: in pannelli leggeri in fibra – tipo 1 (alcuni ambienti del Corpo B, piano 1°); in pannelli in fibra – tipo 2 (alcuni ambienti del Corpo A, piano 1°);
Nella relazione di cui al Libretto suddetto, il redattore non si esprime nel merito della bontà della tenuta del sistema dei pendini e/o del sistema di fissaggio e della struttura di supporto dei pannelli. Pertanto si ritieni opportuno che si debba procedere ad una verifica di quanto sopra.
6. PROGETTO DI INTERVENTO
Le analisi numeriche e le verifiche di sicurezza effettuate hanno evidenziato che l’edifico non è adeguato sismicamente e pertanto risultano necessari interventi di consolidamento strutturale finalizzati al miglioramento/adeguamento sismico idonei a creare la capacità di assorbimento delle azioni orizzontali, a correggere le deficienze intrinseche dello schema strutturale e a riportare i coefficienti di sicurezza nei limiti previsti dalla normativa vigente.
Nel rispetto delle NTC, le categorie degli interventi strutturali possono essere finalizzati a:
Interventi di riparazioni o interventi locali che interessano elementi isolati, e che comunque comportano un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti;
interventi di miglioramento sismico atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme;
interventi di adeguamento sismico atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norma.
Trattandosi di struttura di Classe III adibita ad edificio scolastico per superare le vulnerabilità emerse dalle analisi numeriche si ritiene necessario prevedere interventi di adeguamento sismico.
Gli interventi di adeguamento sismico si rendono necessari, poiché il manifestarsi di azioni orizzontali pongono l’edificio in condizioni di particolare vulnerabilità, a causa essenzialmente, della scarsa rispondenza ai principi fondamentali della progettazione sismo-resistente previsti dagli attuali codici normativi.
Inoltre gli interventi di consolidamento strutturale, riportati nel paragrafo 6.1, sono finalizzati non solo ad incrementare la capacità portante nei confronti dell’assorbimento delle azioni orizzontali da sisma, ma anche a risolvere alcune delle criticità riportate nel paragrafo “Stato di conservazione” e alcune di quelle riportate nel paragrafo “Vulnerabilità non quantificabili numericamente”, necessitando inoltre altri interventi per risolvere le rimanenti vulnerabilità non strutturali e non quantificabili numericamente, riportati nel paragrafo 6.2 dal titolo “Interventi sugli elementi non strutturali”.
6.1 Interventi di adeguamento sismico
L’adeguamento di un edificio esistente richiede interventi tali da assicurare un livello di prestazione che garantisca la funzionalità (Stato Limite di Danno o Operatività) e la salvaguardia delle vite umane (Stato limite SLV).
Le principali opere di adeguamento sismico possono ricondursi a due principali filosofie di intervento: interventi di tipo “globale” ed interventi di tipo “locale”.
Per interventi di tipo "locale", si vuole intendere interventi che agiscono su singole membrature delle strutture atti ad aumentarne la loro resistenza, mentre per interventi di tipo "globale" si intendono generalmente interventi o tecniche che riguardano la realizzazione di elementi di controventamento e/o elementi preposti alla dissipazione dell'energia sismica (aumento della capacità globale).
L'intervento di adeguamento sismico, nel caso specifico, può risultare come combinazione delle due tecniche di intervento e a parità di livello di sicurezza prefissato, la giusta definizione della strategia di intervento può derivare successivamente da diverse condizioni al contorno che possono essere di natura economica, temporale, di minima invasività ecc..
Tenendo conto dei risultati delle analisi sismiche svolte, i possibili interventi che garantirebbero l’attingimento dell’adeguamento sismico, consistono sostanzialmente in:
inserimento, in alcuni campi di telai, di nuovi elementi resistenti integrativi con relativa fondazione, quali controventi metallici dissipativi, tali da assorbire le azioni sismiche previste dalla normativa vigente ed ridurre/eliminare gli effetti del martellamento tra strutture contigue;
rinforzo dei nodi e pilastri delle campate dei telai dove vengono posizionati gli elementi integrativi volti ad incrementare la resistenza e la duttilità mediante applicazione di tessuti in fibra di carbonio FRP per i nodi e di angolari e calastrelli per i pilastri;
collegamento strutturale tra i corpi di fabbrica E-D1-D2 mediante dispositivi innovativi del tipo “shock-transmitters”;
risoluzione delle interferenze tra corpi di fabbrica contigui E-E’ mediante l’ampliamento del giunto esistente;
6.1.1 Inserimento di controventi dissipativi
I controventi agiscono attraverso l’effetto combinato dell’incremento della dissipazione e della rigidezza. L’incremento di rigidezza comporta una riduzione del periodo ed un conseguente incremento della domanda sismica.
Riguardo le modalità costruttive i dispositivi integrativi di dissipazione possono essere costituiti da un nucleo interno in acciaio, una parte del quale è progettato per dissipare energia in campo plastico, da un tubo in acciaio e da un riempimento in calcestruzzo, i quali evitano che il nucleo interno si instabilizzi. Tra il calcestruzzo e il nucleo interno è interposto uno strato di speciale materiale distaccante, allo scopo di impedire la trasmissione di tensioni tangenziali tra i due componenti e permettere al nucleo interno di allungarsi o accorciarsi liberamente, dissipando energia. Diverse configurazioni geometriche sono infine riportate in figura.
Schemi di disposi vi
Schemi di configurazione
6.1.2 Applicazione ai nodi di tessuti in fibra di carbonio
L’intervento prevede la preventiva demolizione di tutti gli elementi non strutturali interferenti con le strutture (tamponature, tramezzature) e la loro successiva ricostruzione, finalizzato all'applicazione di tessuto in fibra di carbonio quadriassiale, del peso di minimo di 300 g/mq, disposto sui nodi.
La lavorazione comprende il puntellamento, la preparazione delle superfici in c.a., l’applicazione a pennello di collante epossidico, la stesura, sulla resina fresca, di uno strato di tessuto in fibra di carbonio tipo e la successiva impregnazione dello stesso mediante tamponatura manuale e o pennello e la successiva ripetizione della stesura di tutti gli strati necessari. Sull'ultima mano di resina ancora fresca verrà effettuato lo spolvero con sabbia di quarzo onde consentire l'aggrappo di successivi intonaci.
In alternativa all'applicazione di FRP come sopra descritto, con analoga finalità, l'intervento può essere realizzato con incollaggio di piastra in acciaio.
6.1.3 Incamiciatura di pilastri con angolari e calastrelli
L’intervento prevede le seguenti fasi esecutive: rimozione di tutti gli elementi non strutturali interferenti; demolizione del vecchio intonaco mettendo a vivo il calcestruzzo; spazzolatura delle barre di armatura ossidate e risanamento del calcestruzzo con ricostruzione del copriferro (dove necessario); ricostruzione del copriferro con malta cementizia fibrorinforzata tixotropica;
collocamento dei profilati previa interposizione di resina adesiva epossidica di incollaggio e saldatura tra angolari e calastrelli; protezione dei profilati mediante rivestimento con malta cementizia.
6.1.4 Collegamento strutturale tra i vari corpi di fabbrica mediante dispositivi innovativi del tipo “shock-transmitters”.
Gli shock transmitters sono dei dispositivi di vincolo temporaneo. Sono formati da un sistema cilindro/pistone con, alle due estremità, due cerniere sferiche di collegamento alle parti strutturali che si trovano a ridosso del giunto strutturale. Sono quindi a tutti gli effetti delle bielle. In esercizio, la presenza di alcuni orifizi tra il cilindro e il pistone consente il passaggio del fluido siliconico da una camera all'altra, garantendo gli spostamenti termici fra i due corpi, e mantenendo, quindi, il comportamento originario della struttura, fatta da corpi non vincolati tra loro.
I dispositivi entrano in funzione solo in fase sismica, diventando molto rigidi, tanto da garantire (ovviamente se ben dimensionati) che i due corpi collegati dagli stessi si comportino, dinamicamente, come un unico organismo strutturale.
Dispositivi innovativi del tipo “shock-transmitters”
Contestualmente agli interventi di adeguamento sismico è necessario risolvere le criticità riscontrate di cui al paragrafo “3.2. Stato di Conservazione”, e in particolare:
- risanamento del c.a. con idoneo trattamento e ricostruzione del copriferro con betoncino antiritiro di: travi (in maniere diffusa) e solette (in maniera localizzata) del solaio di copertu- ra del piano terra; alcuni pilastri (in maniera localizzata) del piano primo;
- avendo riscontrato (con il prelievo di carote di calcestruzzo) per diversi pilastri un avanzato fenomeno di carbonatazione su tutti gli elementi a vista in c.a. (travi, pilastri, solette, para- petti, etc), è necessaria la posa in opera di rasature cementizie flessibili e armate che han- no la funzione di protezione contro la carbonatazione e la esposizione futura;
- rifacimento del tetto di copertura, riproponendo la soluzione di un tetto “riportato sul solaio”, come quello esistente, ma con una tecnologia che comporta un peso decisamente minore e quindi una riduzione delle masse in copertura con conseguenti benefici in termini di ridu- zione delle forze sismiche. Una soluzione potrebbe essere quella tipo “Ventilcover” della Ondulit che scarica sul solaio circa 15-20 kg/mq contro i circa 140 kg/mq attuali, oltre a rap- presentare un sistema di copertura isolato e ventilato. Una serie di sostegni telescopici re- golabili in altezza viene fissata al solaio, se necessario mediante dei profilati ripartitori di ca- rico. Sui sostegni uno speciale sistema di aggancio accoglie l’arcarecciatura di supporto, costituita da profilati ad omega, che vengono fissati al sostegno con uno speciale sistema che consente la loro libera dilatazione termica.
Sistema di copertura “leggero” isolato e ventilato
- posa in opera di una idonea controsoffittatura antisfondellamento all’intradosso:
o del solaio di copertura del piano terra, tra cui quelle dei solai che ricevono i servizi igienici del primo piano;
o del solaio di copertura della Palestra, intervento già ritenuto necessario dall’Arch.
Barbieri, Dirigente del Servizio ERP - Manutenzioni – Gestioni Reti del Comune di Cremona, nella Relazione redatta il 28.04.1999, ad integrazione o sostituzione della attuale rete provvisoria inserita a protezione dalla caduta di eventuali distacchi di in- tonaco o fondelli di laterizio.
6.2 Interventi sugli elementi non strutturali
Trattasi di interventi necessari per risolvere le rimanenti criticità (ovvero quelle non contemplate nel paragrafo degli interventi di consolidamento strutturale) riportate nel paragrafo “Stato di
conservazione” e nel paragrafo “Vulnerabilità non quantificabile numericamente”, che a titolo esemplificativo e non esaustivo si riportano a seguire:
- Verifica della tenuta: dei fognoli perimetrali all’edificio che raccolgono le acque piovane; dei pozzetti a mezzo dei quali le pluviali scaricano in detti fognoli; degli innesti della parte in pvc della pluviale in quella in ghisa (“terminale”);
- Ancoraggio delle scaffalature ai muri;
- Sistemazione di alcune canalizzazione degli impianti all’intradosso del solaio di copertura del piano terra;
- Dotare le canalizzazioni degli impianti di collegamenti flessibili in corrispondenza dei giunti dei corpi strutturali.
- Sarcitura delle lesioni localizzate sugli elementi di tamponamento e sui divisori nelle zone di estremità dei corpi A, B e C, che ospitano i servizi igienici;
- Sarcitura delle lesioni all’interfaccia tra tamponature/divisori e intelaiatura in c.a., concentra- te nelle zone di cui al punto precedente. Queste ultime sono presenti, seppure con diffusio- ne inferiore anche al piano secondo;
- Superamento delle criticità delle tamponature con inserimento di diatoni in mattoni pieni al fine di collegare i due paramenti e posa in opera del collegamento in frp agli elementi della maglia strutturale.
Si riportano a seguire alcune schede grafiche relative a tecniche di adeguamento delle vulnerabilità sismiche degli elementi non strutturali.
Messa in sicurezza delle tamponature a doppia fodera
7. STIMA DEI TEMPI
Avendo definito le principali opere da realizzare, e' possibile stimare i tempi prevedibili sia per la redazione dei successivi stadi progettuali che quelli occorrenti per la esecuzione dei lavori.
Per la redazione della progettazione definitiva ed esecutiva – che dovranno rispettare il DPR 207/2010 fatta salva l’approvazione di apposite linee guida o indicazioni in attuazione del nuovo codice D.Lgs 50/2016 - si prevedono 3 mesi.
Ciascun livello di progettazione sarà corredato dagli elaborati previsti dagli articoli da 24 a 43 del DPR 207/2010, dal regolamento edilizio, nonché dagli elaborati previsti dalle normative vigenti.
Per l’esecuzione dei lavori si ipotizzano - salvo differimenti o sospensioni legati alle attività meteorologiche o altro - circa 18 mesi.
8. STIMA DEI COSTI
Allo scopo di poter definire le principali voci di costo dell'opera in oggetto, in modo che in uno con le somme a disposizione si possa giungere ad una stima del costo dell’intervento, si è provveduto a stimare nell’elaborato “Calcolo Sommario della spesa” le opere principali in funzione di computi di massima e di analisi comparative, da cui il costo totale dell’intervento è stimato in € 2.520.000,00 di cui € 1.950.000,00 per lavori, € 50.000,00 per apprestamenti speciali per la sicurezza (anditi, ponteggi, etc) e somme a disposizione di € 520.000,00. Per maggiori dettagli si rimanda all’elaborato “Quadro Economico”.
9. CONCLUSIONI
Il progetto di fattibilità tecnica ed economica, redatto nel rispetto delle normative tecniche vigenti, ha raggiunto pienamente gli obiettivi, le esigenze e i bisogni previsti.
L’intervento consisterà sostanzialmente in interventi sulle strutture portanti e sulle fondazioni al fine del raggiungimento dell’adeguamento sismico richiesto e in interventi di riparazione locale finalizzati anche alla risoluzione di alcune vulnerabilità non quantificabili numericamente.
