Ing. Gaetano Vedda
PREMESSA DELLO STUDIO ESEGUITO
L’edificio oggetto d’intervento (fig.1) è
situato nel Comune di Vittoria in Provincia di
Ragusa. Si tratta di un edificio esistente con struttura
portante mista, telai in c.a. e muratura. Il piano terra
è costituito da muratura di blocchi squadrati in tufo,
tipici della zona, mentre i restanti piani in blocchi di
L’intervento oggetto di studio può
riassumersi come di seguito:
Adeguamento sismico per la realizzazione della
sopraelevazione del 2° piano e sottotetto non
abitabile;
Ristrutturazione e completamento di tutto lo
stabile;
Cambio di destinazione d’uso parziale del piano
terra da Garage a locale Commerciale.
mentre quelli centrali hanno sezione 30x60 cm e
mantegono tali sezioni per tutti i livelli superiori.
Longitudinalmente i telai trasversali sono
connessi, oltre al solaio, dalle sole pareti perimetrali
in muratura con la trave di coronamento.
La fondazione è costituita da plinti isolati e
connessi perimetralmente da un piccolo cordolo in
c.a.. I solai sono in latero-cemento gettati in opera
con sezione pari a 20 cm.
DESCRIZIONE DELLO STATO DI FATTO
L’edificio oggetto d’intervento (fig.1) è
situato nel Comune di Vittoria in Provincia di
Ragusa. Si tratta di un edificio esistente con struttura
portante mista, telai in c.a. e muratura. Il piano terra
è costituito da muratura di blocchi squadrati in tufo,
tipici della zona, mentre i restanti piani in blocchi di
laterizi di poroton. L’edificio ha una dimensione in
pianta di circa 11.40 m per 19.15 m. La struttura
risulta in continuità architettonica con altri edifici,
ma isolata strutturalmente su entrambi i prospetti
laterali dell'edificio mediante giunti sismici.
Figura 2 Pianta delle fondazioni e del primo impalcato dello stato di
fatto
Figura 1 Immagine globale dell’edificio nel suo stato di fatto
La struttura presenta cinque telai in c.a.
trasversali costituiti da ampie travi a spessore (fig.2);
i pilastri perimetrali hanno sezione 30x50 cm,
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DEFINIZIONE DEL LIVELLO DI
CONOSCENZA
Non disponendo dei dati progettuali originali
e dei certificati di prova dei materiali, è stata
condotta un campagna di indagini strutturali e
geognostiche per definire un livello di conoscenza
medio - LC2 (Conoscenza Adeguata) con un fattore
di confidenza per le verifiche FC=1.20, in tal modo è
possibile utilizzare i metodi di analisi e verifica in
campo non lineare molto più efficienti per gli edifici
esistenti.
La campagna d’indagini e prove strutturali
ha permesso di ricavare le proprietà meccaniche del
calcestruzzo e dell’acciaio, avendo prelevato un
numero di campioni in conformità a quanto previsto
dalle NTC 2008 e dalla circolare esplicativa. I
campioni prelevati sono stati oggetti alle prove di
laboratorio di compressione, per i provini ci cls, e di
trazione, per le barre di armatura.
Figura 5: Barra di armatura saldata alla barra esistente dopo del
prelievo da un pilastro
Figura 3: Esecuzione del carotaggio per il prelievo di un campione
Figura 6: Prova pacometrica in un pilastro per l’individuazione delle
armature
Figura 4: Campioni di calcestruzzo prelevati dall’edificio
Nella muratura presente è stata effettuata
una prova con martinetto piatto singolo per ricavare
lo stato tensionale presente e una con martinetti
piatti doppi per ricavare il modulo elastico della
muratura.
La campagna di indagini geognostiche ha
permesso di ricavare la stratigrafia e la tipologia di
terreno presente.
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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA
SISMICA DELLO STATO DI FATTO
Ai fini della valutazione della vulnerabilità
sismica è stato messo a punto un modello di calcolo
non lineare, considerando l’interazione tra muratura
e telai in c.a. (figg. 7 e 8).
Le fondazioni non sono state considerate nel
modello di calcolo per far si che il processo di
verifica non dipenda fortemente dalla costante di
sottofondo di Winkler soprattutto per terreni più
deformabili, che essendo una costante di tipo lineare
potrebbe falsare gli scarichi nelle analisi non lieare.
Figura 8: Modello strutturale computazionale dello stato di fatto
Per brevità di esposizione si riportano i
risultati dell’analisi con i coefficienti di sicurezza
sismica più bassi
Figura 7: Modello strutturale geometrico dello stato di fatto
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VERIFICA SISMICA DELLO STATO DI FATTO
ANALISI PUSHOVER - Forze proporzionali alla massa direzione + X + ecc5%
Curve di capacità dell’analisi pushover
Domanda → PGADLV=0.164g
Passaggio al sistema ridotto e stima in termini di spostamento e di forza
Stima della Vulnerabilità in termini di Capacità di Spostamento
Capacità / Domanda = 0.85 < 1.00
Stima della Vulnerabilità in termini di Resistenza
Capacità / Domanda = 2.00 < 3.00
Analisi globale della vulnerabilità sismica (SLV)
PGACLV = 0.144g
Analisi globale della vulnerabilità sismica in termini di forza
PGACLV = 0.246g
αUV = 0.875
αUV = 1.496
Rottura a taglio nella muratura
PGACLV =0.122g
Rotazione limite nella muratura
PGACLV =0.198g
3/4 della rotazione ultima in un'asta
PGACLV =0.140g
Rottura a flessione in un'asta
PGACLV =0.166g
αUV = 0.741
αUV = 1.202
αUV = 0.849
αUV = 1.012
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Come si può osservare dalla sintesi:
la struttura è molto vulnerabile per
meccanismi di tipo fragile quali rotture a
taglio nei nodi non confinati delle travi non
interagenti con la muratura e dei pilastri;
la stessa risulta vulnerabile per meccanismi
duttili quali il raggiungimento della rotazione
limite per lo stato SLV.
Nonostante si abbia un coefficiente di
vulnerabilità superiore al 60%, non è
sufficiente per sopraelevare la struttura di due
livelli (compreso il sottotetto).
Figura 9 Pianta delle fondazioni e del primo impalcato dello stato di
progetto
INTERVENTI PREVISTI
Alla luce di risultati sperimentali dedotti
dalla campagna di indagini strutturali e
geognostiche e dai risultati numerici delle
verifiche condotte della vulnerabilità sismica alle
azioni sismiche orizzontali dello stato di fatto è
emerso un elevato grado di vulnerabilità nei
confronti dei meccanismi fragili a taglio nei nodi
non confinati e un insufficiente capacità per i
meccanismi duttili. Rimane da notare che
nonostante il grado di vulnerabilità nei confronti
dei meccanismi duttili non sia elevato, non è
sufficiente ai fini dello stato di progetto della
struttura, dovendola sopraelevare di due
elevazioni (compreso il sottotetto).
Confinamento delle travi non interagenti con
la muratura e dei pilastri perimetrali con
incamiciatura
realizzata
da
angolari
longitudinali metallici e calastrelli trasversali
in modo da aumentare le capacità rotazionali
delle cerniere plastiche nonché la resistenza a
taglio e la duttilità globale;
Ringrosso della sezione dei pilastri centrali e
delle travi trasversali.
Una volta adeguato lo stato di fatto si è
passato allo studio della sopraelevazione in c.a. e
muratura in blocchi di laterizi di poroton per il
piano secondo e per il piano sottotetto.
La strategia d’intervento scelta che mira a
riparare i danni, eliminare le carenze strutturali, ed
incrementare la resistenza e duttilità della struttura
ai livelli richiesti dalle norme nel miglior rapporto
costi benefici, è la seguente:
Collegamento dei plinti esistenti in entrambe
le direzioni con travi in c.a 70x80 cm, per
ridurre l’asincronismo della risposta sismica
in fondazione limitandone i cedimenti
differenziali in esercizio e permanenti sismici
(SLD), inoltre viene ridotto lo stato di
sollecitazione nel terreno e si aumenta la
portanza;
Figura 10: Modello strutturale geometrico dello stato di progetto
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Si riportano nel seguito gli schemi di
alcuni interventi significativi.
Per brevità di esposizione si riportano i
risultati dell’analisi con i coefficienti di sicurezza
sismica più bassi.
Figura 11: Modello strutturale computazionale dello stato di
progetto
Figura 12 Finestra di input degli interventi di rinforzo delle sezioni nel programma di calcolo 3DMacro
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Figura 13 Rinforzo delle sezioni dei pilastri e delle travi mediante incamiciatura con angolari longitudinali metallici e calastrelli trasversali
Figura 14 Rinforzo delle sezioni dei pilastri centrali mediante ringrosso della sezione trasversale
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Figura 15 Rinforzo delle sezioni delle travi trasversali mediante ringrosso della sezione trasversale
Figura 16 Armature delle nuove travi di fondazioni di collegamento dei plinti
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VERIFICA SISMICA DELLO STATO DI PROGETTO
ANALISI PUSHOVER - Forze proporzionali alla massa direzione + X + ecc5%
Curve di capacità dell’analisi pushover
Domanda → PGADLV=0.164g
Passaggio al sistema ridotto e stima in termini di spostamento e di forza
Stima della Vulnerabilità in termini di Capacità di Spostamento
Capacità / Domanda = 1.30 > 1.00
Stima della Vulnerabilità in termini di Resistenza
Capacità / Domanda = 1.60 < 3.00
Analisi globale della vulnerabilità sismica (SLV)
PGACLV = 0.212g
Analisi globale della vulnerabilità sismica in termini di forza
PGACLV = 0.306g
αUV = 1.291
αUV = 1.864
Rottura a taglio nella muratura
PGACLV =0.181g
Rotazione limite nella muratura
PGACLV =0.254g
3/4 della rotazione ultima in un'asta
PGACLV =0.204g
Rottura a flessione in
un'asta
PGACLV =0.261g
αUV = 1.04
αUV = 1.545
αUV = 1.242
αUV = 1.586
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Dai risultati ottenuti dalla verifica postintervento, si può osservare che la struttura risulta
adeguata per il sito in esame e per tutti gli stati
limite richiesti della normativa in vigore, essendo
tutti i coefficienti αUV > 1.00.
RINGRAZIAMENTI
Questo piccolo documento non può che
chiudersi ringraziando tutto lo staff di 3DMACRO
per la ampia disponibilità dimostrata e per la
professionalità con cui mi hanno aiutato a
raggiungere gli obiettivi necessari per gestire
commesse come quella qui rappresentata.
Ing. GAETANO VEDDA
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