STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] Plesso Scolastico Giovanni Pascoli, via Pietro Nenni in Rotondi (AV) PECULIARITA’ DELL’EDIFICIO Edificio con struttura portante in muratura di tufo, con notevole estensione planimetrica (inscritto in un rettangolo di dimensioni di circa 52 x 62 metri), con altezza massima di circa 7,2 metri. Alcune particolaritá : parte centrale con struttura a telai in c.c.a. ed ala della struttura di ingresso principale costituita in muratura di tufo con piani sfalsati rispetto alla parte di maggior estensione. Solai di tipo SAP (luce circa 8 metri). fig. 1 foto del plesso – Lato Sud Spessore medio dei setti murari pari a circa 50 cm. Affondamento fondazione, realizzata come prolungamento murario a circa 1.8 m dal p.d.c. DESCRIZIONE DEL LAVORO Rilievo geometrico e materico della struttura esistente, caratterizzazione dei materiali ,(livello di conoscenza Lc2); Analisi non lineare della struttura esistente, disamina delle vulnerabilita’ e delle carenze strutturali. fig. 2 foto del plesso – lato Pietro Nenni Proposta di intervento con nuovo progetto e successivo calcolo non lineare con verifiche dei meccanismi locali. PROGETTISTI ing. Raffaele Carbone, ing. Sabatino Carbone; arch. Maurizio Carbone ; ing. Maurizio Stefano Perone ; geom. Pasquale Giordano. STUDIO TECNICO CARBONE fig. 3 foto del plesso – ingresso principale Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected] STUDIO TECNICO CARBONE 1 Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] Riferimenti normativi Prevenzione incendi D.M. 26 agosto 1992 “Norme di prevenzioni incendi per l’edilizia scolastica” e Circolari relative. Normativa antisismica D.M. del 14 gennaio 2008 Circolare n. 617 del 2 febbraio 2009 2 Descrizione stato attuale Il plesso scolastico di cui si tratta è localizzato in via Pietro Nenni nel Comune di Rotondi (AV). composto da tre edifici indipendenti, il primo destinato ad accogliere le Aule, (per comodità definito Struttura A) il secondo adibito a Teatro ed il terzo destinato a Palestra. L'incarico affidatomi riguarda solo ed esclusivamente l'adeguamento sismico del primo edificio con corpo di fabbrica in muratura (denominato struttura A) esso si sviluppa su due livelli fuori terra ed è presente una piccola parte interrata che funge da magazzino. L’edificio risulta diviso, da un punto di vista funzionale, in due parti: PARTE PRIMA scuola dell'infanzia e primaria al piano terra composta da: a) n. 11 aule; b) n. 5 bagni, di cui n.1 per allievi diversamente abili; c) n. 7 aule per servizi per il personale didattico. fig. 4 PIANTA PIANO TERRA PARTE SECONDA scuola secondaria al piano superiore composta da: a) N. 14 aule b) n. 4 bagni, di cui n.1 per allievi diversamente abili; c) n.1 aula adibita a deposito. Dal punto di vista strutturale l'edificio è costituito da due corpi indipendenti e sismicamente giuntati. Il primo in muratura di tufo, l'altro realizzato in c.c.a. di dimensioni di gran lunga inferiori. Per quanto riguarda il corpo di fabbrica in muratura (denominato STRUTTURA A), esso ha sviluppo planimetrico irregolare e ha massime dimensioni lungo le due direttrici ortogonali di 47,45 m e 39,70 m per una superficie in pianta di circa 1200 metri quadri (compresivi dello spessore murario). Esso è costituito da due piani fuori terra, con altezza di interpiano di metri 3.30 ed altezza complessiva di circa metri 7.0. L’aspetto planimetrico fig. 5 PIANTA PIANO PRIMO STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected] STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] della struttura presenta forma irregolare ottenuta come unione di tre corpi rettangolari tra loro aggregati. La disposizione dei vuoti finestra in corrispondenza dei setti perimetrali, (spessore costante con l’altezza di 55 cm) , risulta essere regolare e rispettosa dell' allineamento verticale, stesso dicasi per le aperture al piano interrato. Gli impalcati sono costituiti da travi e cordoli in c.c.a. e solai in latero-cemento del tipo SAP di spessore variabile (da 25 a 35 cm); la copertura piana è realizzata con solai in latero-cemento con sovrastante massetto delle pendenze. Le fondazioni sono realizzate con pietrame calcareo con cordolo di rifinitura in c.c.a. e presentano una quota di imposta pari a circa 1,8 m dal p.d.c. L’edificio dispone di una scala esterna con struttura portante in acciaio per lo sfollamento del piano superiore e di un vano ascensore (impianto attualmente non funzionante) per agevolare l'ingresso nell'istituto agli studenti diversamente abili. Il locale caldaia è ubicato in un'apposita struttura separata. e non risulta nel complesso verificato con analisi non lineare. Fig. 6 Sintesi dei Risultati delle analisi, valutazione globale Dir X 2.1 Individuazione delle carenze prestazionali A seguito di un esame generale e delle puntuali analisi dello stato dei luoghi sono emerse carenze in diversi ambiti che possono essere così sintetizzate: Ambito Strutturale • Presenza di aperture di notevoli dimensioni con conseguente riduzione dell’ampiezza dei maschi murari resistenti; • Mancanza di alcuni setti murari con funzione di irrigidimento ed ammorsamento trasversale; • Dislocazione di alcune aperture in estrema vicinanza delle croci di inserto murario; Tuttavia dai rilievi effettuati non sono state riscontrate lesioni o fessurazioni di rilevante entità. Norme per il superamento delle barriere architettoniche a favore di allievi e persone con impedite o ridotte capacità motorie: Fig. 7 Sintesi dei Risultati delle analisi, valutazione globale Dir Y 2.2 Ispezioni, prove ed indagini eseguite Le indagini sono state eseguite con l'obiettivo di raggiungere un livello di conoscenza LC2, al quale corrisponde un coefficiente di sicurezza parziale (γm) pari a 1,20 e che prevede le seguenti azioni: • • • • • • l'ascensore esterno risulta guasto. Rispetto delle 14.01.2008): • acquisizione di dati relativi alle fasi di costruzione dell'edificio ed agli eventuali interventi succedutisi nel corso degli anni; acquisizione di dati geotecnici sul terreno di fondazione; rilievo dello stato di danneggiamento; determinazione (ai fini di verifica delle corrispondenze) delle proprietà meccaniche del tufo e delle malte; indagini sui solai. normative antisismiche (D.M. il fabbricato non supera le verifiche antisismiche per alcune distribuzioni di forze STUDIO TECNICO CARBONE Sinteticamente le attività svolte per il raggiungimento del suddetto obiettivo sono state le seguenti: • rilievo dello stato di fatto; • ispezioni visive con documentazione fotografica sulle strutture orizzontali ed in elevazione dell'edificio; Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected] STUDIO TECNICO CARBONE • • • • • Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] prove sui materiali: caratterizzazione di un campione di malta, prove a compressione su provini di tufo; ispezioni visive con documentazione fotografica sul sistema di fondazione dell'edificio; indagini geognostiche e geotecniche con relative prove di laboratorio e prospezioni sismiche; interpretazione delle prove geologicotecniche, dei risultati delle prove di laboratorio e delle prospezioni sismiche riportate nella relazione geologico-tecnica; rilievo fotografico dell'intera area e dell'edificio. Fig. 8 Modello dello stato di fatto In relazione all'obiettivo indicato si riferisce quanto segue: • • • la geometria strutturale dell'edificio è stata completamente definita ed è descritta nei grafici dello stato di fatto e nella documentazione fotografica; i dettagli esaminati hanno riguardato la tipologia di muratura e le sue caratteristiche costruttive, la qualità dei collegamenti tra le pareti verticali, tra le pareti e gli orizzontamenti con l'individuazione della eventuale presenza di cordoli di piano, degli architravi e della loro efficienza e condizione di conservazione, della eventuale presenza di elementi spingenti e/o dotati di elevata vulnerabilità; le verifiche sono state estese a tutto l'edificio, operando in maniera sistematica. I terreni di fondazione sono stati caratterizzati mediante indagini in sito: • con n.2 prove penetrometriche pesanti; • apertura di n.1 trincea geognostica effettuata a ridosso del corpo di fabbrica per verificare la profondità del piano di posa della fondazione ed i terreni interessati; • prova sismica a rifrazione e metodo Masw per la determinazione della categoria di suolo. Le ispezioni visive hanno consentito, inoltre, di individuare la tipologia delle murature presenti e le loro caratteristiche costruttive, sia in superficie che nello spessore murario (corretto ammorsamento delle murature ortogonali e dei solai nelle pareti). Fig. 9 Modello dello stato di fatto suddivisione in Macroelementi 3dMacro Fig. 10 Risposta del modello per sisma in +Y distr. Triang +e Fig. 11 Curva di capacita’ STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected] STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] Alla luce di quanto sopra esposto si ritiene di aver raggiunto il livello di conoscenza LC2, indicato in normativa per la definizione dei valori dei parametri meccanici da impiegare nelle verifiche strutturali di sicurezza. 2.2.1 Indagini geologico tecniche, microzonazione sismica Gli elaborati relativi sono: • Relazione geologica; • indagini geognostiche e geotecniche; • certificati analisi e prove di laboratorio geotecnico; • prove di prospezioni sismiche del tipo Masw. Fig. 12 Modello dello stato di progetto In sintesi il terreno di fondazione risulta essere del tipo “C” caratterizzato da valori di Vs30 pari a 292 m/s. 3 Proposta di progetto Il progetto consiste in una serie integrata di interventi mirati al perseguimento di un duplice obiettivo: da una parte, attraverso l’introduzione e la disposizione di nuovi setti, si vuole raggiungere un adeguato livello di sicurezza strutturale; dall'altra, nell’ottica della riduzione degli sprechi energetici, della salvaguardia dell’ambiente e della riduzione della produzione di CO2, si vuole ottenere un miglioramento dell'efficienza energetica del fabbricato attraverso la coibentazione con cappotto dell'involucro edilizio, l'installazione di nuovi infissi e la realizzazione di una copertura caratterizzata da un alto valore di resistenza termica. In sintesi, le opere in progetto possono essere così riassunte: • restringimento di alcune aperture nella muratura per conseguire un aumento della capacità sismo resistente della struttura; • realizzazione di nuove strutture murarie ; • realizzazione di nuove cordolature; • sostituzione dei serramenti esterni; • realizzazione di un isolamento a cappotto termico; • rivisitazione del sistema di copertura; • tinteggiatura esterna; • installazione di un nuovo ascensore esterno. Fig. 13 Modello dello stato di progetto suddivisione in Macroelementi 3dMacro Fig. 14 Risposta del modello per sisma in +Y distr. Triang +e Fig. 15 Risposta del modello per sisma in +Y distr. Triang+e, immagine con maggior livello di ingrandimento STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected] STUDIO TECNICO CARBONE Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824-833578 //email: [email protected] 3.1 Verifiche strutturali e verifiche sismiche Alla fase delle indagini, prove ed ispezioni è seguita quelle delle verifiche strutturali, svolte tenendo conto della più recente normativa per gli edifici appartenenti alla classe in cui sono incluse le scuole, facendo quindi riferimento alle norme tecniche per le costruzioni “D.M. 14.01.2008” e relativa circolare del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 617 del 2009 “Istruzioni per l'applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni”. I risultati delle indagini svolte, la documentazione reperita e le richiamate normative, tutte insieme criticamente analizzate ed utilizzate nello sviluppo delle calcolazioni per le verifiche strutturali, hanno consentito di predisporre il progetto degli interventi strutturali mirato all'adeguamento della capacità resistente dello schema strutturale. Viene, a tal scopo, utilizzata una metodologia di calcolo basata su analisi statiche non-lineari (analisi push-over) condotte sul modello globale dell’edificio in cui gli elementi strutturali sono modellati in accordo con le metodologie di analisi non-lineare. STUDIO TECNICO CARBONE Fig. 16 Sintesi dei Risultati delle analisi, valutazione globale Dir X Fig. 17 Sintesi dei Risultati delle analisi, valutazione globale Dir Y. Via Appia , contrada Campizze, -82011 - Airola (BN) Tel - Fax 0824 833578 //email: [email protected]