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2018 016 – Valutazione della Sicurezza e interventi sulla scuola “Matteucci” – Progettazione Strutturale e Direzione Lavori Strutturale – Granarolo dell’Emilia

Quando: 2018
Committente: Adeguamento sismico del plesso scolastico “Matteucci”
Cosa: Miglioramento sismico e ampliamento della scuola “Mela”
Prestazione: Valutazione di sicurezza, Progettazione, Direzione lavori
Dove: Granarolo dell’Emilia (BO)
Professionisti/Collaboratori: Andrea Barocci Ing, Giacomo Zoli Ing, Nicola Lombardi Geom
Descrizione

La Scuola P. Matteucci è un istituto statale secondario di primo grado ed è situata in Via Roma 40 nel comune di Granarolo dell’Emilia in provincia di Bologna; è stata edificata negli anni ’70 e al momento dell’incarico ospitava 341 alunni divisi in 15 classi.

La valutazione di sicurezza/vulnerabilità è stata svolta ai sensi delle NTC2018. L’Amministrazione era in possesso di alcuni elaborati progettuali che si sono rilevati parzialmente non coerenti con quanto presente allo stato di fatto. I rilievi, le indagini e la diagnostica hanno portato a raggiungere un livello di conoscenza LC2.

Le modellazioni sono state svolte mediante MIDAS GEN, uno dei software di calcoli evoluti più utilizzati a livello internazionale. Le verifiche sono state svolte in parte mediante lo stesso software, in parte attraverso fogli di calcolo EXCEL creati dal professionista e correntemente utilizzati nella propria pratica professionale.

L’impianto strutturale è composto da una maglia di pilastri in c.a. ottagonali disposti a moduli quadrati con iterasse di 6m, collegati tra loro da una fitta rete di travi che sorreggono il solaio; questi ultimi sono composti da travi in c.a. e una soletta da 15cm armata da rete elettrosaldata con maglia 20x20cm Ø8.

I telai strutturali risultano in continuità per quasi tutto lo sviluppo del fabbricato escluso il vano della palestra per ovvi motivi progettuali.

Il manufatto presenta tre tipologie di copertura: in corrispondenza delle aule e vani servizi è composta da un solaio della tipologia sopra descritta sul quale poggia una struttura leggera in legno che sorregge una lamiera grecata non armata, sulla palestra sono presenti cinque capriate in acciaio collegate da arcarecci tralicciati sui quali poggia una lamiera grecata, la corte interna presenta una copertura in acciaio e pannelli sandwich portanti.

Alla luce dei risultati ottenuti in laboratorio per la caratterizzazione dei materiali da costruzione e valutando gli aspetti geometrici, funzionali e analitici delle calcolazioni, si riscontra alcune criticità strutturali così riassumibili:

– Presenza di masse di piano molto elevate che oltre a mettere in crisi i singoli elementi strutturali ai soli carichi statici, risultano molto severe nelle analisi di natura dinamica.

– Forte irregolarità in pianta e notevole asimmetria tra baricentro delle masse e delle rigidezze; in conseguenza, se sottoposto ad evento sismico genera degli effetti torsionali globali, che come ben noto amplificano le sollecitazioni sugli elementi rendendo molto gravose le verifiche di resistenza.

– Pilastri poco armati a taglio, risultando non verificati alle azioni sismiche.

– Strutture di copertura della palestra e della corte interna vetuste ed insufficientemente dimensionate per sostenere i carichi statici variabili.

L’esito della valutazione di sicurezza/vulnerabilità è stato riportato mediante il Tempo di Intervento TINT, ai sensi dell’Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 04/11/2010 e n funzione del coefficiente d’uso (Cu) dell’edificio e del periodo di ritorno dell’azione sismica corrispondente all’attivazione del meccanismo di rottura in esame allo SLV o SLC (TSLV o TSLC).

Quindi per ogni potenziale vulnerabilità (collasso globale, meccanismi locali, elementi non strutturali, ecc…) si è identificato il Tempo di Intervento TINT che diventa il numero di anni per il quale la costruzione può ritenersi probabilisticamente sicura nei confronti di quella specifica vulnerabilità, tenendo conto dei concetti di Tempo di Ritorno. Se TINT è superiore a 30 anni la PCM ritiene non necessaria una immediata programmazione degli interventi. Se TINT invece risulta minore o uguale a 2 anni si configura un “particolare elemento di rischio” che implica urgenza di interventi. E’ implicito che se TINT è nullo, la verifica non è soddisfatta neppure ai carichi statici ed è obbligatorio intervenire immediatamente.

Seguendo pedissequamente le formule di verifica da NTC2018, come chiaramente richiesto nella valutazione della sicurezza, la sintesi dei risultati riporta una non verifica neppure alle azioni di servizio per alcuni elementi:

– Elementi in acciaio copertura corte centrale; Travi in c.a. solaio; Pilastri in c.a.: TINT = 0.

Proposte progettuali

Dopo alcune ipotesi d’intervento, condividendo l’esigenza dell’Amministrazione di operare in maniera veloce e arrecando il minimo disturbo all’attività scolastica (come durata, come invasività delle lavorazioni e come ingombri di eventuali elementi di rinforzo), si è scelto di operare quasi esclusivamente dall’esterno con nuovi elementi studiati appositamente per la resistenza nei confronti delle azioni sismiche. In sintesi lo stato di fatto diventa interamente “elemento secondario” (§7 NTC2018) e quindi ha in capo la sola resistenza alle azioni di servizio; tutta la sollecitazione sismica viene assorbita da opportuni elementi esterni posizionati su 2 lati dell’edificio.

Nel contempo viene ampliata la capienza dell’istituto creando un piano aggiuntivo nella palestra, inserendo un sistema di travi e controventi a livello del solaio di piano (con il vantaggio di regolarizzare i modi e le altezze libere d’inflessione) e di copertura esistenti con struttura in acciaio con funzione strutturale e di sostegno per un controsoffitto per l’abbassamento dei locali che saranno convertiti in 3 nuove aule.

– INTERVENTO 1 → Realizzazione di 6 nuovi contrafforti esterni realizzati con setti di cemento armato. Ogni contrafforte è formato da n°4 setti in c.a. di dimensioni in sezione di 2,20 m x 0,35 m e alti circa 12 m. I setti di c.a. sono collegati fra di loro mediante travi in acciaio tipo HEA 160 e sono collegati alla struttura in c.a. esistente della scuola mediante travi in acciaio tubolari di 27,3 cm di diametro e spessore 10 mm. I setti sono impostati su un sistema di fondazioni profonde a “diaframma” in cemento armato di dimensioni in sezione di 6,70 m x 0,50 m, per una profondità di 20 m. Questo tipo di fondazione è necessario poiché dalle indagini sul terreno sono emerse scarse resistenze degli strati più superficiali e per avere delle buone caratteristiche meccaniche si devono raggiungere gli strati più in profondità.

– INTERVENTO 2 → Creazione di un sistema di travi, controventi e tiranti metallici accoppiati alle travi in c.a. esistenti al livello del primo, secondo solaio e copertura. Ciò viene pensato per irrigidire ulteriormente i solai esistenti e per trasmettere le azioni sismiche dalla scuola sui nuovi contrafforti in c.a. che verranno realizzati. Ciò viene realizzato mediante l’inserimento di profili ancorati alle strutture in c.a. esistenti di tipo HEA 200. Inoltre i controventi ed i tiranti accoppiati alle travi in c.a. vengono realizzati mediante tondini di diametro 30 mm.

– INTERVENTO 3 → Alla Palestra verrà cambiata la destinazione d’uso ed il piano di calpestio esistente verrà trasformato in aule. A livello degli altri piani verrà inserito un sistema di travi in acciaio con nuovi pilastri in acciaio, per dare continuità ai piani come si vede dalle immagini sottostanti. I Pilastri vengono realizzati dal piano di calpestio della palestra fino in copertura (profili tubolari diametro 27,3 cm spessore 1 cm) e sorreggono un sistema di travi e controventi intermedio e in copertura realizzato con profili HEA 200, HEA 140 e tondini diametro 30 mm.

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