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Studio tecnico Ing. Giovanni Corti Via Monte Sabotino n. 60 - Poggibonsi -
FASCICOLO A3 – Relazione tecnica generale
Settore Sismico Regionale
Sede di Siena
PROGETTO : RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA ED ANTISISMICA DELLA
SCUOLA DELL’INFANZIA “IL CASTAGNO” CUP C64H14000740005 – Progetto esecutivo
- Stazione Appaltante___ : Comune di Siena
- Posizione della struttura : Siena (SI) – Loc. Castagno
- Progetto Strutture : Ing. GIOVANNI CORTI Poggibonsi (SI)
- Direzione Lavori Strutture :
- Impresa Costruttrice :
Firme:
- Progettista Strutture :
- Direttore Lavori Strutture :
- Stazione Appaltante ___________:
- Impresa Costruttrice :
Studio tecnico Ing. Giovanni Corti - via Monte Sabotino n. 60 - Poggibonsi
A3. 0
A3
Oggetto : RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA ED ANTISISMICA
DELLA SCUOLA DELL’INFANZIA “IL CASTAGNO” CUP C64H14000740005 – Progetto esecutivo
Committente : Comune di Siena
Località : Siena – Loc. Castagno
RELAZIONE TECNICA GENERALE
- DESCRIZIONE GENERALE ILLUSTRATIVA DELL’OPERA PAG. A3. 001
- NORMATIVA DI RIFERIMENTO PAG. A3. 011
- DESCRIZIONE DEL MODELLO STRUTTURALE PAG. A3. 012
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A3. 1
RELAZIONE GENERALE ILLUSTRATIVA DELL’OPERA
L’intervento oggetto di studio riguarda la “Riqualificazione energetica ed antisismica della scuola
dell’infanzia Il Castagno – CUP C64H14000740005 – Progetto esecutivo” ubicata nel comune di Siena,
Loc. Il Castagno. Per quanto riguarda la classificazione dell’intervento, i lavori in oggetto possono essere
classificati come “adeguamento sismico” ai sensi di quanto previsto dal D.M. Infrastrutture 14 gennaio
2008 al p.to 8.4.2 e dalla relativa Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 al p.to C8.4.2. Il riferimento alle
NTC2008 è dovuto al fatto che il progetto definitivo è stato approvato con Delibera della Giunta Comunale di
Siena n.389 del 30.09.2014, ovvero con atto precedente all’entrata in vigore del D.M. 17.01.2018 (NTC
2018).
Le considerazioni che seguono sono relative alla tipologia ed alle dimensioni degli elementi strutturali previsti,
alla metodologia di calcolo e verifica ed alle ipotesi assunte alla base del progetto.
PREMESSA
Relativamente all’immobile oggetto di studio, nel mese di dicembre 2012, su incarico dell’Amministrazione
Comunale di Siena, lo scrivente ha provveduto alla “Valutazione della sicurezza statica e sismica”
procedendo a tutti i rilievi e le indagini documentali e in situ, anche distruttive, necessarie alla completa
definizione delle caratteristiche dell’edificio, dei suoi componenti strutturali e dei materiali presenti, nonché
utili al raggiungimento del livello di conoscenza LC2 nei riguardi della muratura portante. Tutti gli elaborati
relativi alla suddetta valutazione statica e sismica dell’edificio sono stati depositato presso l’Ufficio Tecnico
del Genio Civile di Siena (Deposito n. 03/19 del 03.05.2019).
A tale riguardo, si fa riferimento alla documentazione costituente il suddetto deposito quale “base di
conoscenza” utile alla definizione dello stato attuale dell’immobile. In sede di verifica dello stato esistente,
inoltre, sono stati indicati i parametri assunti anche alla base della progettazione del presente intervento di
adeguamento, sia in termini di caratteristiche dei materiali esistenti, sia di carichi presenti per le varie
componenti strutturali.
Nel dettaglio, si fa riferimento ai seguenti documenti che compongono la “Valutazione della sicurezza statica
e sismica” dell’immobile allo stato attuale:
– Relazione tecnica;
– Relazione di sintesi sui risultati delle indagini in situ;
– Fascicolo dei calcoli (relativo allo stato attuale);
– Scheda di sintesi Comune di Siena;
– Scheda di sintesi Protezione Civile.
Inoltre, quali elaborati grafici del presente progetto esecutivo, si includono anche le tavole relative alla
definizione del quadro fessurativo e deteriorativo delle pareti, alla definizione delle indagini condotte e alla
determinazione delle caratteristiche dei vari elementi strutturali presenti, per una esaustiva comprensione
dello stato attuale della costruzione.
Le analisi e le indagini condotte nel mese di dicembre 2012 hanno evidenziato in primo luogo un dissesto
strutturale in atto, manifestatosi per mezzo di evidenti crepe che interessano la maggio parte delle murature
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portanti, che in alcuni casi attraversano l’intero spessore del pannello murario. Le caratteristiche delle fessure
tuttavia non inducono a pensare a fenomeni di schiacciamento della muratura, in effetti scongiurati dalle
verifiche statiche condotte, quanto piuttosto a cedimenti e movimenti di origine fondale. Tali dissesti sono in
maggior parte concentrati nella porzione prospiciente la facciata principale dell’edificio, per tutta la sua
altezza. La causa di tali ammaloramenti è da ricercare verosimilmente nell’eterogenea composizione del
substrato di terreno portante della fondazione. Infatti, durante i numerosi saggi effettuati in situ, mentre nel
prospetto frontale dell’edificio sono stati rinvenuti principalmente terreni di natura sabbiosa, in corrispondenza
del prospetto tergale i terreni di fondazione sono risultati per la maggior parte di natura argillosa e limosa. In
effetti, quindi, detta eterogeneità ha comportato nel corso degli anni rigonfiamenti ed assestamenti anche
notevoli nei terreni argillosi che si sono via via idratati ed asciugati in funzione del gradiente di umidità
presente. Le sopra descritte caratteristiche, estranee ai terreni di matrice sabbiosa, hanno portato quale
conseguenza a cedimenti differenziali e la conseguente formazione del quadro fessurativo rilevato.
Per quanto riguarda le verifiche statiche per carichi verticali delle murature, le analisi condotte hanno
evidenziato criticità unicamente per i pannelli di muratura portante ad una testa in mattoni pieni, di spessore
16 cm, legati alla loro eccessiva snellezza, superiore a quella consentita dalle tabelle di normativa.
In merito alle verifiche sismiche, sebbene l’analisi statica non lineare abbia restituito coefficienti di sicurezza
sismici in termini di spostamento ed indici di rischio sismico in termini di tempo di ritorno del terremoto
superiori all’unità, e quindi accettabili in termini di richiesta normativa, gli stessi non possono essere
considerati come realistici in quando il modello non mette in conto il fatto che la maggior parte dei pannelli
murari tra loro incidenti ed ortogonali, sono completamente privi di ammorsamento e quindi totalmente
scollegati. Viene meno così il comportamento scatolare e quelle collaborazioni messe in conto in fase di
modellazione, che hanno consentito di ottenere valori dei coefficienti superiori all’unità.
Relativamente ai solaio di interpiano in latero-cemento, nonché a quello di controsoffitto viene prescritto di
effettuare idonea prova di carico per valutare le effettive capacità portanti delle strutture che le costituiscono.
In particolare per il solaio di controsoffitto viene evidenziato che lo scempiato in tavelloni presente, non può
essere considerato calpestabile ai fini dell’accesso e della manutenzione del sottotetto.
Si precisa che le suddette prove di carico serviranno come validazione empirica delle verifiche analitiche dei
solai le quali, come illustrato già nella “Valutazione della sicurezza statica e sismica” dello stato attuale,
hanno dato esito positivo (cfr. Fascicolo dei Calcoli della suddetta verifica). Ad integrazione delle verifiche già
condotte, nel presente progetto esecutivo è stata riportata la verifica aggiornata del solaio di controsoffitto a
livello del sottotetto mettendo in conto la configurazione modificata con l’inserimento del tavolato di
ripartizione all’estradosso (piano calpestabile previsto in progetto), il tutto come illustrato in dettaglio nel
Fascicolo A8-9 dei calcoli.
Infine, per quanto riguarda la copertura allo stato attuale, si puntualizza che le analisi condotte hanno
evidenziato notevoli criticità in termini di capacità resistenti degli elementi strutturali esistenti sia dell’orditura
principale, sia dell’orditura secondaria.
Come conseguenza delle conclusioni derivanti dalla “Valutazione della sicurezza statica e sismica della
scuola dell’infanzia Il Castagno”, vengono qui indicati gli interventi per l’adeguamento statico e sismico
dell’immobile:
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- Consolidamento delle fondazioni con nuovi elementi mirati al contenimento dei cedimenti differenziali
(micropali sul perimetro della struttura e iniezione di resine auto-espandenti alla base delle pareti interne);
- Ispessimento di alcune pareti troppo snelle mediante rimpello ammorsato in muratura di mattoni pieni;
- Rifacimento della copertura con nuove strutture in acciaio;
- Esecuzione di cuciture tra pareti incidenti per la solidarizzazione della scatola muraria;
- Chiusura delle principali nicchie esistenti nelle pareti portanti, in modo da ripristinare la continuità
geometrica e strutturale dei principali allineamenti sismo-resistenti che compongono la scatola muraria;
- Inserimento di catene alla quota del primo impalcato per contrastare, in abbinamento alle strutture di
collegamento sommitali (contestuali all’esecuzione della nuova copertura), i principali cinematismi di
ribaltamento che potrebbero interessare l’involucro murario della struttura.
In aggiunta agli interventi suddetti, sulla scorta della suddetta “Valutazione della sicurezza statica e sismica”,
si individua anche l’opportunità di intraprendere le seguenti attività:
- Esecuzione di prove di carico volte alla determinazione dell’effettiva capacità portante dei solai;
- Monitoraggio del quadro fessurativo esistente.
Tutto quanto sopra premesso è stato assunto quale punto di partenza per la definizione del progetto di
adeguamento statico e sismico dell’immobile, sviluppato già a livello preliminare / definitivo, ed implementato
a livello esecutivo nella presente fase progettuale.
DESCRIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DELL’INTERVENTO
L’intervento oggetto del presente studio riguarda l’adeguamento statico e sismico della scuola dell’infanzia “Il
Castagno”, ubicata nell’omonima località nel comune di Siena.
L’edificio in esame presenta un corpo compatto a pianta rettangolare di dimensioni massime pari a circa 22,5
x 9,9 m, con una struttura portante in muratura che si articola su due piani fuori terra ed in una piccola
porzione interrata sottostante alla posizione del vano scala centrale, posto a suddividere simmetricamente la
pianta dell’edificio. L’altezza dell’edificio dal piano del marciapiede circostante è variabile in circa 8,3-8,7 m
sotto gronda. Sui lati corti dell’edificio (lati est ed ovest) sono riconoscibili due volumi di dimensione più
contenuta, organizzati su un solo piano e caratterizzati da una copertura terrazza. Inoltre, sul lato ovest, è
presente un ulteriore corpo di fabbrica addossato, realizzato in epoca successiva a quella dell’impianto
originario dell’edificio, il quale ospita la centrale termica e che risulta sovrastato da una copertura a spiovente
unico.
La copertura del corpo di fabbrica principale è regolare e mostra una geometria a doppia falda che termina
lateralmente con una doppia testa di padiglione sui lati corti. La struttura della copertura, allo stato attuale, è
costituita da elementi lignei, con due capriate in corrispondenza delle teste di padiglione ed arcarecci orditi
parallelamente alle linee di gronda. Le falde sono formate da tavelle di laterizio a sostegno del manto di
tegole e sostenute a loro volta dall’orditura minuta dei travicelli in abete di sezione media 7x7 cm. Le gronde
sono impostate su elementi in laterizio leggermente aggettanti su tre file consecutive e sono costituite da
travicelli in legno sagomati che sporgono dal piano della facciata su tutti e quattro i lati del fabbricato.
A seguito delle verifiche statiche delle orditure, queste ultime non risultano soddisfatte, come risulta nel
paragrafo 6.6 della Relazione Tecnica allegata alla “Valutazione della sicurezza statica e sismica” della
“Scuola dell’infanzia Il Castagno”, e pertanto la copertura dovrà essere sostituita.
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Lo schema distributivo della struttura muraria portante è individuabile nella “scatola” perimetrale e in un
allineamento interno che corre parallelamente ai lati lunghi e che si interrompe solamente in corrispondenza
della zona del vano scala intermedio. Le murature quasi interamente sono in pietrame, ad eccezione di un
paramento esterno in mattoni pieni che interessa la fascia muraria perimetrale esterna alla quota del piano
terra dell’edificio. Le facciate alla quota del piano primo risultano intonacate, fatta eccezione delle
incorniciature delle finestre e della cornice di sotto-gronda che mostrano una decorazione in mattoni faccia-
vista. I solai sono in laterocemento al primo impalcato e a travetti in laterizio armato e tavelle in
corrispondenza del solaio del sottotetto (non praticabile), con un’orditura sempre parallela al lato corto dei
diversi ambienti coperti di volta in volta. Il pavimento del piano terra, invece, è impostato direttamente su una
massicciata di fondazione, formata con pietrisco di pezzatura variabile da 5 cm a 20 cm circa.
In corrispondenza dell’angolo nord-est, esternamente all’edificio, è stata realizzata una rampa di accesso per
il superamento delle barriere architettoniche.
Consolidamento delle strutture fondali dell’edificio
L’intervento di consolidamento delle strutture fondali dell’edificio prevede la realizzazione di una serie di pali
di piccolo diametro lungo il perimetro esterno del fabbricato. I micropali in progetto avranno un diametro di
perforazione di D = 16 cm, cu un’anima tubolare di diametro esterno de = 114.3 mm e spessore t = 10 mm.
L’interasse delle strutture fondali indirette varierà in base all’incidenza dei carichi trasferiti dall’edificio su
ciascun lato delle strutture di fondazione, come desunto da un’apposita analisi dei carichi inclusa nel
Fascicolo A8-9 dei calcoli. Analogamente, la portanza richiesta alle fondazioni comporta l’adozione di
micropali di lunghezza paria 10 m sui lati lunghi e di 8 m sui lati corti, laddove le nuove strutture di fondazione
andranno a sotto fondare i corpi minori addossati all’edificio principale (locale della centrale termica, volume
dei servizi igienici ad un piano, ecc.).
Il collegamento tra i micropali e la struttura muraria dell’edificio sarà realizzato con un cordolo perimetrale in
c.a. di sezione 35 x35 cm e mediante l’inserimento di teste di ammorsatura, sempre in c.a., all’interno di
appositi scassi praticati preventivamente nel corpo fondale delle strutture murarie esterne.
Al fine di eseguire le sottofondazioni con micropali, inoltre, sarà necessario procedere alla demolizione e
successiva ricostruzione della piccola rampa di accesso realizzata sul lato nord-est dell’edificio, con funzione
di abbattimento delle barriere architettoniche. La nuova rampa, in analogia con lo stato preesistente, sarà
realizzata con una soletta in c.a. da gettarsi su tavelloni di laterizio, a loro volta impostati su semplici muretti
di sostegno in mattoni e blocchi alveolati di laterizio.
Le fondazioni della rampa saranno di tipo diretto e saranno realizzate con una soletta in c.a. di spessore
medio 8 cm, armata con rete e.s. φ8/20x20” e gettata su una massicciata composta con materiale arido di
cava di grossa pezzatura, per uno spessore complessivo del “pacchetto” di fondazione pari a circa 35 cm.
A differenza di quanto descritto per il perimetro esterno, l’intervento di consolidamento delle fondazioni delle
pareti portanti collocate all’interno dell’edificio mette in conto il ricorso all’iniezione nel terreno di resine
compattanti ed auto-espandenti, in quanto si tratta di una soluzione meno invasiva rispetto alla realizzazione
dei micropali ed in grado di superare anche i problemi logistici legati all’accessibilità difficoltosa dei mezzi di
cantiere all’interno dei locali dell’edificio. Quest’ultima considerazione riguarda in particolar modo il livello
interrato che caratterizza la zona centrale dell’immobile.
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Data la distribuzione planimetrica e la continuità perimetrale dei micropali in progetto, le resine compattanti
risulteranno “confinate” lateralmente dalle strutture delle fondazioni indirette (le quali, a tale scopo, dovranno
essere realizzate preliminarmente rispetto alla fase di iniezione delle resine consolidanti). In questo modo,
sarà possibile limitare eventuali dispersioni laterali differite della resina stessa, che conseguentemente
provocherebbero riduzioni di efficacia dell’effetto compattante indotto dalle resine nel terreno sottostante
l’edificio.
Interventi sulle murature portanti dell’edificio
Per quanto riguarda gli interventi sulle murature, è prevista la demolizione e ricostruzione di due allineamenti
di pareti, poste ai piani terra e primo, le quali delimitano la zona di accesso ed il locale posto allo sbarco del
vano scala al piano primo. Si tratta di due pareti di piccolo spessore non ammorsate alle murature principali
dell’edificio, non soggette a portare il carico dei solai in quanto parallele alle orditure di questi ultimi. La
ricostruzione avverrà facendo ricorso a murature in blocchi di laterizio alveolati portanti con foratura idonea
per costruzioni in zona sismica, i quali saranno ammorsati alle murature esistenti per mezzo di staffe aperte
in acciaio, da murarsi nei letti di malta delle nuove pareti e da inghisarsi mediante resina epossidica in
appositi perfori praticati nei paramenti delle pareti adiacenti.
Le opere murarie in progetto, inoltre, andranno ad interessare anche la chiusura di alcune ampie nicchie che,
allo stato attuale, parzializzano la continuità dei maschi murari sia lungo l’allineamento longitudinale interno,
alla quota del piano terra e del piano primo, sia in corrispondenza della parete che divide la cucina dal locale
della dispensa. Le nicchie in oggetto sono in tutto pari a n.2 al piano terra (entrambe nella zona della cucina e
della dispensa) e n.4 al piano primo, queste ultime poste nella parete longitudinale che separa le aule dal
corridoio, due per parte rispetto alla posizione del vano scala centrale. L’intervento di chiusura previsto in
progetto mette in conto il definitivo stamponamento delle nicchie attuali e la ricostruzione dell’intero spessore
della parete portante con nuova muratura in mattoni pieni o blocchi alveolati di laterizio dotati di
caratteristiche portanti e di foratura idonea per costruzioni in zona sismica. Le connessioni alle murature
esistenti avverrà con le stesse modalità di “cucitura” descritte in precedenza per le pareti trasversali al
corridoio.
I consolidamenti delle murature esistenti, localmente affette da quadri fessurativi ben visibili e scarsamente
ammorsate nelle connessioni d’angolo e nei raccordi tra pareti ortogonali, saranno perseguiti tramite
l’inserimento di cuciture armate a quinconce e tramite l’esecuzione di intonaco armato sulle facce delle
murature interne maggiormente lesionate, sia al piano terra che al piano primo.
Le cuciture avranno anche la funzione di ammorsare meglio le murature dei corpi minori addossati all’edificio
principale con le pareti portanti perimetrali che formano la scatola muraria di quest’ultimo. I placcaggi
consolidanti, invece, andranno ad interessare un allineamento murario interno all’edificio, affetto da lesioni
piuttosto estese, e saranno realizzati con malta di calce naturale additivata di idonee caratteristiche
meccaniche, armata con rete in fibra di vetro e connettori in acciaio.
In corrispondenza delle zone interessate da quadri fessurativi più modesti e superficiali, invece, si provvederà
alla semplice stonacatura e al ripristino degli intonaci, con inserimenti di una leggera rete di armatura a
ridosso delle zone attraversate dalle fenditure, salvo provvedere al preventivo ripristino della continuità
meccanica delle compagini murarie mediante inserimento di lamierini di spessoramento in corrispondenza
delle lesioni più evidenti ed estese.
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Intervento di incatenamento (quota primo impalcato)
L’incremento di sismo resistenza dell’edificio dovrà passare necessariamente attraverso il contrasto ai
meccanismi di collasso di primo modo, individuati sostanzialmente nei cinematismi di ribaltamento verso
l’esterno che potrebbero interessare le pareti esterne dell’edificio. A tale scopo, in abbinamento alle
cordolature metalliche che andranno ad interessare la quota sommitale dell’edificio (cfr. successiva
descrizione degli interventi in copertura), è previsto l’inserimento di una serie di catene in acciaio alla quota di
intradosso dei solai che occupano la quota del primo impalcato. In tutti i casi le catene saranno composte da
tondi di diametro φ = 30 mm in acciaio S235JR (o grado di resistenza superiore).
Le catene andranno ad accompagnare l’intero perimetro interno delle quattro pareti che formano l’involucro
murario dell’edificio. In aggiunta a queste, si prevede l’inserimento di ulteriori coppie di catene al lati di
ciascuna delle principali pareti di controvento interne, tanto in direzione longitudinale quanto in direzione
trasversale. Le pareti in oggetto, per la precisione, sono individuate nell’allineamento longitudinale primario (a
divisione tra corridoio ed aule) e nelle due pareti che delimitano il vano scala centrale. In quest’ultimo caso,
tuttavia, le catene risulteranno costituite da una coppia di barre solamente nel tratto rivolto verso la facciata
principale (tratto compreso tra la parete longitudinale interna e la facciata sul lato nord). Infatti, in
corrispondenza del vano scala, sarà possibile inserire esclusivamente una catena singola sul lato delle aule,
vale a dire all’esterno del vano scala, allo scopo di evitare interferenze con la struttura delle rampe della
scala.
Le interruzioni e i punti di raccordo tra i diversi tratti di catena, in corrispondenza delle intersezioni murarie,
saranno realizzati con piatti nervati in grado di garantire un efficace contrasto in parete ed il trasferimento
delle azioni di trazione tra una parte e l’altra del tirante. Un caso particolare è individuato in corrispondenza
della catena che corre in adiacenza della parete perimetrale sul lato sud e che, nel tratto centrale, si trova ad
attraversare il volume del vano scala. Infatti, per minimizzare l’ingombro all’altezza del pianerottolo intermedio
della scala e garantire la necessaria continuità allo sviluppo del tirante, sarà introdotto un piatto a parete di
sezione 140x10 mm, da raccordarsi ai due tratti di catena sulle metà est e ovest del fabbricato mediante
idonei piatti nervati di contrasto.
Esternamente sono previsti dei piatti che svolgeranno la funzione di capichiave di contrasto in facciata, su
tutti i lati dell’edificio, andranno a coinvolgere, ove necessario anche i due annessi laterali sui lati est e ovest
del fabbricato principale (volumi minori ad un solo piano ospitanti i servizi igienici per i bambini e la dispensa
della cucina). I capichiave saranno composti da piatti di sp. 20 mm, di forma rettangolare più o meno
allungata (dim. 40x45 cm o dim. 40x100 cm) a seconda che il dispositivo di ritegno vada a coinvolgere una
catena singola o una catena doppia. Laddove i piatti di capochiave andranno a cadere in corrispondenza
degli spigoli che contrassegnano le piccole rientranze di facciata (posizione intermedia sui lati lunghi rivolti
verso nord e sud), si prevede la sagomatura dei piatti in modo da creare un’idonea superficie di contatto con
le murature di facciata. Per un migliore trasferimento ed una più omogenea diffusione delle tensioni di
contatto, inoltre, si indica l’opportunità di procedere alla posa dei piatti di contrasto previa stesura di una
rasatura di regolarizzazione con malta cementizia.
La posizione delle catene all’intradosso dei solai sarà occultata alla vista dalla presenza dei controsoffitti che,
già allo stato attuale, sovrastano l’intera area dei locali al piano terra. Laddove i controsoffitti non sono
presenti (corridoi, tratti in attraversamento dei bagni e della cucina, ecc.), si provvederà ad “incassettare” le
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catene con tratti di contropareti in lastre di calcio-silicato o altra soluzione idonea a garantire la necessaria
protezione antincendio dei suddetti elementi metallici di rinforzo.
Rifacimento della copertura della centrale termica
Allo stato attuale, la copertura della centrale termica risulta costituita da una serie di profili metallici della serie
IPE 160, disposti in direzione spingente con interasse di circa 100 cm, sui quali è impostato uno scempiato di
tavelloni in laterizio, nonché la sovrastante soletta in calcestruzzo armata con rete elettrosaldata. La
copertura è quindi completata dalla guaina impermeabile e dal manto a tegole e coppi di laterizio. Allo stato di
progetto si prevede la demolizione completa della copertura esistente, con l’esclusione degli aggetti di gronda
laterali e frontali, e la conseguente installazione di una trave di orditura principale in acciaio laminato della
serie HEA 160, disposta parallelamente al lato maggiore del locale, in mezzeria al lato minore, a seguire
l’inclinazione della copertura. Sopra di essa verrà posizionato il pannello di copertura in lamiera piana
coibentata del tipo WALL mod. ALFA 1 di spessore 10 cm, poggiato da una parte sulla cresta della parete
perimetrale esterna, e sul lato opposto su un profilo in lamiera piegata ad L, inghisato alla muratura del
blocco principale, che funge da sostegno, evitando così di dover realizzare appoggi continui in breccia,
assolutamente non indicati. Il sistema strutturale sarà completato dalla cordolatura di testa delle pareti
esterne, costituita da piatti di acciaio collegati alle murature mediante perfori armati con barre filettate diam.
12 mm, saturati con malte superfluide di calce idrata e cariche pozzolaniche, oltre che dagli angolari
perimetrali inghisati alle pareti del corpo principale e dai piatti di controvento saldati ai quattro spigoli del
locale. Il pacchetto di copertura verrà quindi completato con la guaina impermeabile adesiva e con il manto di
tegole e coppi in laterizio, in analogia a quanto presenta allo stato attuale.
Detto intervento permette sia di alleggerire il solaio di copertura, che di eliminare gli eventuali effetti spingenti
derivanti dall’originale direzione di orditura dei profili metallici esistenti. La nuova cordolatura di piano
permetterà inoltre di ricollegare le pareti perimetrali della centrale termica, di per sé scollegate dal resto del
fabbricato, aumentandone la collaborazione e l’effetto scatolare.
Consolidamento del controsoffitto
A prescindere dalla necessità di verificare mediante opportuna prova di carico la capacità portante dei travetti
in latero-cemento del solaio di controsoffitto, si prende atto in primo luogo dell’assoluta non pedonabilità dei
tavelloni interposti agli stessi, semplicemente appesi o debolmente appoggiati, e comunque fragili e fessurati.
L’intervento in oggetto prevede pertanto, una volta accertata la resistenza dei travetti esistenti mediante
prova di carico, di mettere in sicurezza il solaio e consentirne in sicurezza la pedonabilità, sia in fase di
realizzazione della copertura, che durante il successivo utilizzo. Si provvederà nel dettaglio a posizionare un
tavolato di abete maschiettato di spessore 2.5 cm poggiato direttamente sopra l’estradosso dei travetti ed, in
corrispondenza dei bordi delle varie campate, su nuovi travicelli in abete spillati alla muratura con inghisaggi
di barre filettate d. 12 mm, infisse in fori saturati con resine bi-componenti, posti ad interasse massimo di 50
cm circa.
Rifacimento della copertura
Allo stato attuale la copertura del fabbricato presenta geometria a capanna, a colmo e gronda costante, con
pendenza delle falde pari a circa 18°. La struttura portante è costituita da travi, puntoni e capriate in legno a
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sezione fortemente irregolare, soggette a fenomeni deteriorativi legati agli effetti dell’umidità e di insetti
xilofagi. Sopra l’orditura primaria, variamente disposta in pianta, è collocata l’orditura secondaria in travicelli,
posti ad interasse di 50 cm circa, sopra i quali è posizionato lo scempiato in tavelle di laterizio di spessore 3
cm. La copertura è completata dalla guaina impermeabile e dal manto in laterizio di tegole e coppi.
L’intervento in oggetto prevede la completa demolizione della copertura esistente, compreso l’aggetto di
gronda ma esclusa la veletta in muratura di mattoni pieni che la sostiene, e la conseguente sostituzione con
una copertura di medesima geometria, costituita da un’orditura principale e secondaria in profili di acciaio
laminato e da un pannello di solaio in lamiera piana coibentata di spessore 10 cm.
Nel dettaglio l’orditura principale sarà costituita da una serie di n. 4 capriate ordite parallelamente al lato corto
del fabbricato e disposte ad interasse di 4.13 cm circa. Detti elementi saranno costituiti da puntoni e piedritti
verticali in profili laminati della serie HEA 160, questi ultimi collegati al piede dalla catena in barra di acciaio
diametro 24 mm munita di apposito tenditore. In corrispondenza degli spigoli delle falde saranno quindi
disposti i puntoni diagonali, anch’essi costituiti da profili laminati di acciaio della serie HEA 160,
semplicemente appoggiati sia in testa, sulla capriata, che al piede, sulla muratura, ma rigidamente collegati ai
profili dell’orditura secondaria. Quest’ultima in particolare sarà costituita da profili laminati di acciaio della
serie HEA 120, disposti ad interasse di circa 1.65 cm, rigidamente incastrati agli estremi in corrispondenza
dei nodi di collegamento con i puntoni delle capriate e con i puntoni diagonali. Le falde relative al lato corto
presentano inoltre un rompitratta centrale, sempre in HEA 160, che permette di ottimizzare i tassi di lavoro
degli arcarecci e di ridurne la sezione. Al colmo sarà quindi posizionata una coppia di profili UPN 120,
anch’essi collegati rigidamente agli estremi e vincolati tra loro da una serie di calastrelli che ne impediscono
l’instabilizzazione fuori piano. Gli arcarecci perimetrali, che fungono anche da sostegno dell'aggetto di
gronda, saranno realizzati con profili tubolari a sezione quadrata di lato 130 mm e spessore 5 mm, in modo
da contenere le deformazioni torsionali indotte dalle sollecitazioni riportate dai travicelli lignei. In mezzeria
sarà quindi applicato un traverso di collegamento all'arcareccio adiacente interno, da realizzarsi con profilo
IPE 120, che interrompa la luce libera di inflessione torsionale del tubolare.
Lo schema strutturale è quindi completato dai controventi di falda disposti sulla campata trasversale centrale
e sulle campate perimetrali, costituiti da barre d’acciaio di diametro 12 mm, incernierate agli estremi e munite
di apposito tenditore.
Il pannello di copertura sarà del tipo piano modello WALL ALFA 1, di spessore totale 100 mm, con spessore
delle lamiere superiori ed inferiori pari a 0.5 mm.
Onde impedire il ribaltamento fuori piano delle pareti interne che si estendono fino all’intradosso della
copertura, è prevista la realizzazione di una serie di cordoli sommitali in piatto di acciaio da spillarsi alle
murature stesse mediante perfori di diametro 40 mm, armati con barre filettate M12, saturati con malte di
calce idrata e cariche pozzolaniche.
Per quanto riguarda le pareti perimetrali invece, saranno predisposti analoghi collegamenti tra le stesse e gli
arcarecci di bordo onde scongiurare eventuali ribaltamenti fuori piano legati ai meccanismi di primo modo.
A completamento degli interventi descritti, inoltre, è previsto il rifacimento dei marciapiedi perimetrali
all’esterno dell’edificio, unitamente alla rampa di accesso per garantire l’accessibilità dell’immobile. I
marciapiedi saranno realizzati con le stesse caratteristiche dimensionali riscontrate in quelli preesistenti e
saranno impostati su una soletta in c.a. collegata internamente con i cordoli delle nuove fondazioni su
micropali. La connessione della soletta portante avverrà tramite la rete di armatura (rete e.s. φ10/20x20”) la
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A3. 9
quale sarà ammorsata direttamente nel getto dei cordoli perimetrali previsti per l’intervento di consolidamento
fondale con micropali. La soletta di sostegno dei marciapiedi, di spessore minimo pari a 5 cm, avrà una
larghezza di circa 106 cm dal filo esterno della parete dell’edificio, al fine di ripristinare fedelmente la
geometria dei marciapiedi preesistenti.
Infine, internamente, si mette in conto di garantire la salubrità e la piena fruibilità ed agibilità degli ambienti
delle aule e delle altre stanze di servizio effettuando una nuova tinteggiatura completa di tutti gli ambienti
dell’edificio, oltre a ripristinare la piena efficienza delle diverse dotazioni impiantistiche a servizio dei vari locali
e degli spazi di distribuzione interni alla scuola.
CONCLUSIONI
Alla luce delle carenze statiche e sismiche evidenziate in sede di “Valutazione della sicurezza statica e
sismica della scuola dell’infanzia Il Castagno”, di cui allo studio redatto dallo scrivente nel mese di dicembre
2012 (cfr. Allegato A3.1), su incarico dell’Amministrazione Comunale di Siena, il presente progetto esecutivo
consente di:
- Risolvere le carenze statiche del solaio di copertura del fabbricato e della centrale termica, mediante
totale demolizione e rifacimento;
- Risolvere le problematiche legate ai cedimenti differenziali manifestatisi nel corso del tempo che hanno
dato origine all’evidente quadro fessurativo rilevato;
- Connettere ed ammorsare tra loro le pareti portanti incidenti, precedentemente scollegate, in modo da
garantirne la collaborazione d il comportamento scatolare;
- Risolvere i problemi legati all’eccessiva snellezza di alcune pareti portanti;
- Garantire la pedonabilità del solaio di controsoffitto, fatta salva la necessità di eseguire idonea prova di
carico per verificare l’effettiva capacità portante dei travetti in laterizio;
- Ripristinare i danneggiamenti manifestatisi sulle pareti portanti interne ed esterne nel corso del tempo.
In conclusione gli interventi previsti consentono di raggiungere l’adeguamento statico e sismico del
fabbricato, ai sensi di quanto previsto dal D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 al p.to 8.4.2 e dalla relativa
Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 al p.to C8.4.2.
Nel dettaglio si ottengono i seguenti coefficienti di sicurezza:
1. Coefficiente di sicurezza statico = ( 1 / 0.93 ) = 1.075 > 1.00
2. Coefficiente di sicurezza sismico (min.) = 1.085 > 1.00
a. Coefficiente di sicurezza sismico (spostamento in X) = 1.887 > 1.00
b. Coefficiente di sicurezza sismico (spostamento in Y) = 1.085 > 1.00
Il tutto come meglio illustrato nel Fascicolo A8-9 dei calcoli e negli elaborati grafici allegati.
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A3. 10
MATERIALI E DURABILITÀ’
Gli elementi delle strutture in c.a. costituenti le fondazioni con micropali e cordoli saranno in
calcestruzzo avente classe di resistenza C25/30, classe di esposizione XC2, fluidità S4, diametro massimo
dell’inerte 20 mm. L’acciaio delle barre di armatura sarà interamente ad a.m. del tipo B450C.
Le condizioni ambientali assunte alla base del progetto per la durabilità dell’opera sono da considerarsi
“ordinarie” (Tab. 4.1.III), fanno riferimento al rischio di corrosione delle armature indotta dalla carbonatazione
del calcestruzzo e sono riconducibili alla classe di esposizione XC2 (UNI-EN 206-1 e UNI 11104) tipica delle
strutture protette, interrate e di fondazione.
Le strutture in carpenteria metallica saranno in acciaio S275JR (salvo diverse indicazioni puntuali per
barre filettate e armature dei pali di fondazione), preventivamente verniciato per conferire un’adeguata
protezione superficiale.
Il tavolato in legno massiccio sarà in abete di provenienza italiana con classe di resistenza S3 secondo
il prospetto della norma EN 11035-2 riportato su CNR-DT 206/2007 mentre le mensole di gronda saranno in
legno massiccio di castagno classe S-D24. Per quanto riguarda la durabilità, trattandosi di installazioni in ogni
caso interne ad un edificio di carattere residenziale, la classe di servizio indicata è la 1 (umidità del materiale
in equilibrio con l’ambiente circostante a una temperatura di 20° C e umidità dell’aria circostante non
superiore al 65%).
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A3. 11
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Le verifiche sono state condotte con il metodo degli Stati Limite secondo quanto previsto da:
- D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 : “Approvazione delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni” ;
- Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 : “Istruzioni per l’applicazione delle «Norme Tecniche per le
Costruzioni» di cui al D.M. 14 gennaio 2008” .
Per le verifiche di resistenza e di deformabilità delle strutture in legno si fa anche riferimento ai contenuti delle
seguenti norme:
- Norma CNR-DT 206/2007 : “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il collaudo delle strutture in
legno”, congruente con quanto previsto nel testo del suddetto D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008;
- Eurocodice 5 : “Progettazione delle strutture in legno” .
Ai sensi delle norme sopra citate l’intervento in oggetto è classificabile come “adeguamento sismico”.
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A3. 12
DESCRIZIONE DEL MODELLO STRUTTURALE
ASSUNZIONI PER L’ANALISI
Per l’opera in esame si è presa in considerazione una vita nominale VN = 50 anni ed una classe d’uso III (con
relativo coefficiente d’uso CU = 1.5), da cui si è assunta una vita di riferimento VR = VN CU = 75 anni.
Per le verifiche delle strutture in muratura esistenti, in considerazione delle indagini eseguite in sede di
verifica della capacità statica e sismica della struttura, per i motivi ampiamente discussi nella relativa
relazione tecnica, di cui si allega copia, si è fatto riferimento a un livello di conoscenza LC2 cui corrisponde
un fattore di confidenza pari a FC = 1.20, in accordo con quanto previsto al p.to C8A.1.A.4 della Circ.
02/02/2009, n. 617. Le caratteristiche dei materiali esistenti sono state allo stesso modo definite in accordo
con quanto dedotto in sede di analisi statica e sismica dello stato attuale. Sia per i materiali esistenti che per
quelli di nuova introduzione sono stati applicati i coefficienti parziali di riduzione in termini di resistenza così
come stabilito dalla normativa tecnica di riferimento NTC 2008.
Azione sismica – La definizione dell’azione sismica di progetto è stata condotta assumendo come
riferimento i valori ag, F0 e TC* caratteristici del sito e prendendo in esame gli stati limite sismici convenzionali
SLV, SLD ed SLO (stato limite ultimo e di esercizio), come richiesto dall’importanza dell’opera (classe d’uso
III) sulla base delle indicazioni del p.to 7.1 della norma D.M. 14-01-2008.
Per quanto riguarda la quantificazione dell’azione sismica è stata assunta una “categoria di sottosuolo” di tipo
B (Tab. 3.2.II) ed una “categoria topografica” T1 (Tab. 3.2.IV), da cui deriva l’adozione di un “coefficiente di
amplificazione topografica” pari a ST = 1.0. Sulla base delle precedenti assunzioni, è stata definita l’azione
sismica, vale a dire gli spettri di risposta elastica in accelerazione Se(T) (per le componenti sia orizzontale
che verticale), ed i derivanti spettri di progetto Sd(T) agli stati limite ultimi e di esercizio, questi ultimi
coincidenti con gli spettri elastici corrispondenti alle medesime probabilità di superamento nel periodo di
riferimento PVr preso in esame (p.to 3.2.3.4 del D.M. 14-01-2008).
L’analisi sismica condotta è del tipo statico non lineare (push-over). Trattandosi di una struttura esistente in
muratura il fattore di struttura assunto è pari a q = 2.25, fatta eccezione per le verifiche locali dei meccanismi
di primo modo per le quali si è assunto q = 2.00, in accordo con quanto indicato dalla normativa tecnica di
riferimento NTC 2008.
Azione della neve – Per la valutazione del carico da neve in copertura si è fatto riferimento alla
definizione del valore del carico di neve al suolo dato dalla normativa per la Zona III, in funzione della quota
sul livello del mare del sito ove sarà realizzato l’intervento. Il coefficiente di esposizione ed il coefficiente
topografico sono stati assunti pari ad 1. Trattandosi di copertura a padiglione, in accordo con quanto riportato
sulla circolare esplicativa delle NTC 2008, è stata considerata la seguente condizione di carico:
i) neve depositata in assenza di vento, cui corrisponde un valore del coefficiente di forma 1 della
copertura pari a 0.8 ;
Per quanto riguarda invece la copertura della centrale termica è stata presa in considerazione la possibilità di
accumulo di neve dovuto agli effetti dello scivolamento dalla falda superiore e per effetti di redistribuzione
indotta dal vento. Il tutto secondo quanto indicato al p.to C3.4.5.6 della Circolare Esplicativa relativa alle NTC
2008 – DM 14/01/2008.
Azione del vento – La definizione dell’azione del vento è stata condotta assumendo come zona
geografica per la determinazione dei parametri di riferimento la 3 (Italia centrale e meridionale). La classe di
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A3. 13
rugosità è stata assunta pari a D, da cui ne consegue una categoria di esposizione del sito pari a II. Il
coefficiente dinamico ed il coefficiente di topografia sono stati assunti pari ad 1. Il coefficiente di forma della
copertura è stato assunto in accordo con quanto indicato al p.to C3.3.10.3.1 della Circolare applicativa
relativa alle NTC 2008: ne consegue che l’azione del vento è da considerarsi agente in aspirazione. Per
quanto riguarda invece il carico agente sulle pareti esterne sono stati considerati di volta in volta i coefficienti
di forma definiti in funzione della direzione di provenienza del vento.
Carichi variabili verticali – Il carico variabile verticale uniformemente distribuito considerato applicato
sui solai di interpiano è stato considerato pari a 3.00 kN/m2, ossia corrispondente, secondo la Tab. 3.1.II delle
NTC 2008, ad ambienti di categoria C1 (ospedali, ristoranti, caffè, banche e scuole). Per quanto riguarda
invece i locali suscettibili di affollamento quali vani scala e balconi si è assunto un carico verticale variabile
uniformemente distribuito pari a 4.00 kN/m2, corrispondente ad ambienti di categoria C2 (Balconi, ballatoi e
scale comuniU). Per il solaio di controsoffitto è stato considerato infine un carico verticale uniformemente
distribuito pari a 0.50 kN/m2, corrispondente ad ambienti di categoria H1 (Coperture e sottotetti accessibili per
la sola manutenzione).
Carichi permanenti strutturali e portati – I carichi permanenti strutturali (G1) e permanenti portati (G2)
sono stati determinati in funzione dell’analisi conoscitiva condotta in sede di verifica della capacità statica e
sismica del fabbricato, come risulta dalla relazione di calcolo allegata. Per quanto riguarda il nuovo solaio di
copertura è stato messo in conto anche un ulteriore carico permanente uniformemente distribuito pari a 0.20
kN/m2 corrispondente ad un eventuale impianto fotovoltaico da installarsi in copertura.
MODELLO DI CALCOLO E VERIFICHE
Verifiche statiche e sismiche dei pannelli murari allo stato di progetto
Per il calcolo e la verifica della scatola muraria, trattandosi di un intervento di adeguamento sismico, è stata
eseguita direttamente la modellazione dello stato di progetto del fabbricato. La valutazione della capacità
resistente e della duttilità della nuova configurazione strutturale è stata eseguita mediante un’analisi sismica
statica non lineare (push-over), in accordo con quanto indicato dal D.M. 14 gennaio 2008, punto § 7.3.4.1, e
dalla Circ. n. 617 del 2/2/2009, punto § C7.3.4.1 e punto § C7.8.1.5. Nel modello sono state considerate le
caratteristiche meccaniche e geometriche dei maschi murari e delle strutture di orizzontamento che
costituiscono l’edificio. In entrambe le configurazioni, l’analisi ha portato a determinare la capacità di
spostamento di un “punto di controllo” (individuato in prossimità del centro di massa dell’impalcato più alto) a
fronte dell’applicazione di apposite forze orizzontali fatte crescere a passi successivi in modo incrementale.
La configurazione delle forze al variare della quota del fabbricato, secondo le prescrizioni delle NTC 2008 al
p.to 7.3.4.1, ha fatto riferimento alle due distribuzioni principale e secondaria previste dalla norma. Tale
accoppiata di forze, infatti, risulta la più indicata per simulare correttamente il comportamento in campo
elastico ed in campo plastico delle strutture in muratura di edifici esistenti, come suggerito dalla Circolare
esplicativa n. 617 del 2/2/2009 al p.to C8.7.1.4 .
Le azioni sismiche nelle due direzioni principali sono state applicate separatamente, trattandosi di analisi non
lineare, secondo quanto indicato al punto § 7.3.5 del D.M. 14 gennaio 2008. Le rispettive distribuzioni di forze
sismiche incrementali sono state applicate con le eccentricità previste dalla normativa, andando a costituire
le diverse combinazioni di calcolo, ciascuna caratterizzata dalla duplice distribuzione di forze (gruppo 1 e 2).
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A3. 14
La crisi del singolo elemento resistente dipende dal raggiungimento dello spostamento ultimo del rispettivo
maschio murario. Per la deformazione ultima dei pannelli è stato messo in conto un valore pari allo 0,4% ed
allo 0,6% dell’altezza del pannello rispettivamente per rottura da taglio o per raggiungimento della massima
tensione nel materiale a pressoflessione (Circ. n. 617/09, punto § C8.7.1.4). I valori di resistenza dei materiali
mettono in conto un valore del coefficiente di sicurezza γM = 3,0 per le verifiche statiche e γM = 1,0 per le
verifiche sismiche (invece di γM = 2,0, avendo condotto un’analisi non lineare, secondo le indicazioni della
Circolare n. 617/09 al punto § C8.7.1.5). Per le caratteristiche meccaniche dei materiali utilizzati nel calcolo si
faccia riferimento al relativo fascicolo allegato.
L’analisi statica non lineare della struttura in muratura, ha permesso di ricavare per ciascuna combinazione di
carico (direzione del sisma, eccentricità e distribuzione delle forze orizzontali) una rispettiva “curva di
capacità” che, opportunamente normalizzata e ricondotta a un sistema ad 1 grado di libertà equivalente, ha
fornito un valore di riferimento in termini di spostamento massimo e di capacità resistente della struttura agli
Stati Limite di Danno e di Salvaguardia della Vita (D.M. 14/01/2008, punto § 7.3.4.1 e Circ. 2/2/2009, n. 617,
punto § C7.3.4.1).
La verifica è stata condotta confrontando i valori di spostamento massimo per le varie combinazioni con quelli
limite di deformazione ultima, accertando che i primi siano in ogni caso inferiori ai secondi. E’ stato inoltre
controllato che il rapporto tra il taglio totale agente sulla base del sistema equivalente a un grado di libertà
calcolato dallo spettro di risposta elastico e il taglio alla base resistente del sistema equivalente a un grado di
libertà ottenuto dall’analisi non lineare sia inferiore al valore limite imposto da Normativa pari a q* = 3,0. Le
suddette verifiche di sicurezza seguono le prescrizioni del D.M. 14 gennaio 2008 al punto § 7.8.1.6.
Verifiche dei meccanismi locali e del cordolo in acciaio
Sono state condotte le verifiche locali degli elementi murari per azioni flettenti e ribaltanti fuori dal piano
(meccanismi di primo modo), come suggerito al p.to 8.7.1 del D.M. 14 gennaio 2008, relativamente alla
possibilità di ribaltamento dei pannelli murari esterni del secondo piano. Le verifiche dei suddetti meccanismi
locali sono state eseguite con un’analisi cinematica lineare (verifica in termini di resistenza, p.to C8.7.1.6
della Circ. n. 617/09), seguendo le modalità di calcolo dell’Appendice della Circolare n. 617/09 indicate al p.to
C8A.4.1.
Nello specifico, la verifica è stata condotta applicando il Principio dei Lavori Virtuali in termini di spostamento
a ciascun singolo macroelemento e confrontando il valore di accelerazione al suolo richiesto dalla normativa
con il valore di accelerazione di attivazione del meccanismo (quest’ultimo desunto dal moltiplicatore
orizzontale dei carichi ricavabile dall’imposizione dell’equilibrio per i singoli elementi murari).
In definitiva, la verifica delle pareti murarie è stata condotta sia in termini di verifiche tensionali, sia con
l’analisi cinematica lineare dei macroelementi relativamente al meccanismo di ribaltamento mettendo in conto
l’azione di ritegno offerta in testa dalle nuove cordolature metalliche. Di conseguenza, il calcolo del cordolo di
coronamento in profilo metallico è stato condotto applicando i carichi orizzontali uniformemente distribuiti
schematizzano l’effetto tirante in testa ai pannelli murari. Sono state condotte due tipologie di verifiche:
- verifica a flessione fuori dal piano del piatto di cordolo posizionato sopra le pareti perimetrali
dell’edificio, schematizzato a favore di sicurezza come trave su doppio appoggio soggetta a carico
uniformemente distribuito;
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A3. 15
- verifica a trazione dei profili interni di ritegno e di controvento che riportano le spinte di testa alle pareti
di controvento.
Verifiche dei profili di orditura della nuova copertura metallica a padiglione
La verifica del telaio metallico di copertura è stata eseguita in maniera automatica impostando un modello di
calcolo con il software ModeSt 7.28 di Tecnisoft, associato al post processore X-Finest di HarpaCeas. La
struttura è stata schematizzata come composta da una serie di capriate ordite lungo la direzione minore del
fabbricato, costituite da puntoni e piedritti verticali in HEA 160, questi ultimi ricollegati tra loro mediante
catene in tondo diametro 24 mm. Sia i puntoni che i piedritti sono stati schematizzati incastrati tra di se,
mentre la catena è stata schematizzata incernierata agli estremi. In direzione longitudinale dette capriate
sono collegate dall’orditura secondaria costituita da profili laminati di acciaio HEA 120 in falda e UPN 120 al
colmo. Stante il tipo di vincolo messo in conto in fase di progetto, questi sono stati schematizzati incastrati
agli estremi, ossia al collegamento con i puntoni delle capriate e con i diagonali. L’orditura principale delle
falde laterali è stata schematizzata con puntoni diagonali e traversi rompitratta centrali, tutti in HEA 160,
incernierati in testa ed al piede. Lo schema di calcolo è stato quindi completato con l’inserimento del sistema
di controventi a croce di Sant’Andrea, costituiti da barre di acciaio di diametro 12 mm, schematizzate
incernierate agli estremi.
Per quanto riguarda i vincoli messi in conto alla base del telaio di copertura, onde tener conto dell’effettivo
comportamento statico e sismico della struttura nel suo complesso, sono stati messi in conto vincoli a
cerniera, rigidi nella direzione verticale ed elastici lungo le due direzioni orizzontali. I coefficienti di elasticità
dei vari vincoli nelle due differenti direzioni sono stati determinati valutando la posizione e la dimensione dei
maschi murari che costituiscono la scatola muraria portante, oltre alle caratteristiche dei materiali che li
compongono. Detta schematizzazione della copertura permette inoltre, in sede di verifica sismica (nel caso
statica lineare) di sviluppare le masse sismiche effettivamente presenti e le relative spinte orizzontali,
verosimilmente a quanto in effetti accadrebbe in caso di terremoto, contrariamente a quanto accadrebbe se
si mettesse in conto vincoli di tipo rigido.
A favore di sicurezza si è proceduto comunque, in relazione ai soli carichi statici, ad effettuare una
modellazione a vincoli teorici di cerniera e carrello, tali da massimizzare le sollecitazioni nei puntoni e nelle
catene, onde verificare gli elementi metallici ed i relativi nodi di collegamento per le massime sollecitazioni
teoricamente sviluppabili nella struttura.
I carichi verticali permanenti e variabili sono stati applicati in maniera automatica dal programma di calcolo
una volta impostati i vari tipi di solaio ed i relativi carichi di progetto. Sono stati tuttavia inseriti in maniera
manuale i carichi relativi alla spinta sismica indotta dal ribaltamento fuori piano delle pareti portanti, sui profili
che fungono da cordolo di coronamento e/o di ritegno in testa.
Le verifiche, sia in termini di resistenza, che di stabilità, che di deformazione, sono state condotte in maniera
automatica dal software. Per quanto riguarda la verifica di stabilità dei profili UPN 120 di colmo, in alcuni casi
non soddisfatta si precisa che in effetti i calastrelli di collegamento trasversale indicati negli elaborati grafici
permettono la collaborazione tra i due profili accoppiati ed impediscono qualsivoglia tipo di in stabilizzazione
per effetti di eventuali forze di compressione.
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A3. 16
Verifiche dei profili di orditura della nuova copertura della centrale termica
In merito all’orditura principale della copertura della centrale termica questa è stata schematizzata come
trave su doppio appoggio soggetta a carico uniformemente distribuito lungo le due direzioni principali
d’inerzia. Sono state quindi condotte verifiche di resistenza allo SLU per flessione deviata e per taglio, e
verifiche di stabilità per svergolamento. Sono state quindi condotte verifiche di deformabilità allo SLE
controllando la freccia in mezzeria sia per i carichi permanenti che per i carichi variabili. La verifica del
pannello di copertura, in analogia a quanto detto in precedenza, è stata condotta confrontando i carichi di
progetto con quelli massimi indicati nelle schede tecniche del prodotto in corrispondenza della luce massima
di riferimento.
Verifiche strutturali e geotecniche della fondazione
Per quanto riguarda gli interventi di consolidamento delle fondazioni esistenti sono stati determinati in primo
luogo i carichi agenti in fondazione relativi ad ogni pannello murario, per le varie combinazioni di carico.
Stabilito quindi le caratteristiche dei micro-pali di fondazione da realizzarsi, le loro dimensioni ed i loro
interassi, in funzione del carico agente e delle caratteristiche geologico-tecniche del terreno sono state
condotte verifiche di portanza per carichi verticali e verifiche di resistenza dei pali stessi. Sono state inoltre
eseguite verifiche di resistenza del giunto di collegamento tra la testa dei micropali ed il cordolo perimetrale in
calcestruzzo armato, oltre a verifiche di resistenza delle mensole di ammorsamento alle pareti perimetrali.
DEFORMAZIONI
Le verifiche in esercizio hanno riguardato i profili metallici dell’orditura principale e secondaria sia della
copertura a padiglione che di quella ad una falda della centrale termica. I valori limite per le deformazioni
assunti come riferimento per le verifiche degli elementi in acciaio sono stati desunti in riferimento a quanto
indicato nelle NTC 2008. Le verifiche di deformabilità sono state condotte controllando gli spostamenti
massimi di ogni elemento risultanti dalla modellazione o dai calcoli condotti in maniera manuale, con i valori
limite di deformazione, ricavati in funzione del tipo di carico (permanente o variabile) e della luce della trave.
CALCOLO DELLA STRUTTURA
L’analisi statica e sismica delle strutture in muratura e le relative verifiche sono state condotte con il
metodo F.M.E. (Frame by Macro Element) utilizzando come modellatore strutturale e post-processore il
programma 3Muri di S.T.A. Data srl.
Per il calcolo e la verifica dell’orditura metallica della copertura sono state invece eseguite analisi con il
metodo F.E.M. utilizzando come modellatore strutturale e post-processore il programma ModeSt Vers. 7.28
(Tecnisoft s.a.s), abbinato al solutore X-Finest 2012 di HarpaCeas.
Le verifiche di resistenza degli elementi in legno, il calcolo e la verifica strutturale e geotecnica delle
opere di fondazione (micropali e cordoli in c.a.), degli architravi e dei meccanismi locali di primo modo, oltre
alle verifiche complementari degli elementi della copertura e dei relativi nodi di collegamento sono state
eseguiti manualmente seguendo gli usuali metodi della Scienza delle Costruzioni ed impostando fogli
elettronici di calcolo con il software Excel di Microsoft.
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A3. 17
Per quanto attiene alla valutazione dell'affidabilità dei software di calcolo utilizzati per le verifiche
F.E.M., così come indicato dalle NTC 2008, sia ModeSt che X-Finest sono corredati da documentazione in
formato digitale che ne illustra il funzionamento, i limiti di applicazione e le basi teoriche. Sono disponibili casi
prova risolti per via indipendente dal codice di calcolo o desunti da letteratura di settore, facendo riferimento
ad autori di chiara fama o, in alternativa, a documenti di comprovata validità. È stata quindi esaminata la
documentazione a corredo dei software per valutarne l'affidabilità e l'idoneità al caso specifico. Il software è
inoltre dotato di filtri di autodiagnostica che agiscono a vari livelli sia nella definizione del modello che nel
calcolo vero e proprio.
In merito alla valutazione dei risultati ed al giudizio motivato sulla loro accettabilità si precisa che il
software utilizzato permette di modellare analiticamente il comportamento meccanico e dinamico della
struttura utilizzando la libreria di elementi finiti disponibile. Le funzioni di visualizzazione ed interrogazione sul
modello permettono di controllare sia la coerenza geometrica che la congruenza delle azioni applicate
rispetto alla realtà fisica. Inoltre la visualizzazione ed interrogazione dei risultati ottenuti dall'analisi quali
sollecitazioni, tensioni, deformazioni, spostamenti e reazioni vincolari hanno permesso un immediato
controllo con i risultati ottenuti mediante schemi semplificati di cui è nota la soluzione in forma chiusa
nell'ambito della Scienza delle Costruzioni. Si è inoltre controllato che le reazioni vincolari abbiano dato valori
in equilibrio con i carichi applicati. Le sollecitazioni ottenute sulle travi per i carichi verticali direttamente agenti
sono stati confrontati con semplici schemi a trave continua. Per gli elementi inflessi di tipo bidimensionale si è
provveduto a confrontare i valori ottenuti dall'analisi F.E.M. con i valori di momento flettente ottenuti con gli
schemi semplificati della Tecnica delle Costruzioni. Si è inoltre verificato che tutte le funzioni di controllo e di
autodiagnostica del software abbiano dato esito positivo.
Per quanto attiene alla valutazione dell'affidabilità del software di calcolo adottato per le verifiche delle
strutture in muratura (push-over e verifiche statiche), si segnala che il programma 3Muri, distribuito da
S.T.A. Data s.r.l. di Torino, è accompagnato da documentazione in formato digitale che ne illustra il
funzionamento, i limiti di applicazione e le basi teoriche, così come richiesto dalle NTC 2008. In particolar
modo, come attestazione della funzionalità e della validità del software si è fatto riferimento al "Documento di
Validazione" (vers. 1.0) messo a disposizione dalla stessa S.T.A. Data s.r.l. di Torino.
Anche in questo caso, è stata esaminata la documentazione a corredo del software per valutarne
l'affidabilità e l'idoneità al caso specifico. Il software è dotato di filtri di autodiagnostica che agiscono a vari
livelli nella definizione del modello, nel calcolo e nell'interpretazione/affidabilità dei risultati, permettendo
all'utente di intervenire per modificare all'occorrenza le caratteristiche delle mesh di modello e per adattare
all'occorrenza i parametri di calcolo.
In merito alla valutazione dei risultati ed al giudizio motivato sulla loro accettabilità si precisa che il
software utilizzato permette di simulare il comportamento della struttura sotto carichi gravitazionali ed azioni
sismiche effettuando una modellazione che mette in conto elementi definibili manualmente o attraverso
archivi pre-impostati e disponibili nella libreria del programma. Le funzioni di visualizzazione ed interrogazione
sul modello permettono di controllare sia la coerenza geometrica che la congruenza delle azioni applicate
rispetto alla realtà effettiva. Inoltre la visualizzazione ed interrogazione dei risultati ottenuti dall'analisi, quali ad
esempio le curve di carico e spostamento della struttura in funzione del punto di controllo e delle diverse
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combinazioni di carico, hanno permesso un immediato controllo degli stessi dati di output ed un loro raffronto
con i risultati ottenuti mediante schemi semplificati di cui è stata ricavata la soluzione tramite calcoli manuali.
A tale scopo, per l'effettuazione delle analisi manuali semplificate sono stati adottati gli schemi resistenti dei
pannelli murari secondo i dettami della normativa vigente.
Inoltre, in generale, si è verificato che tutte le funzioni di controllo e di autodiagnostica del software
abbiano dato esito positivo.