Comune di
Figline Vegliaturo (CS)
INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SISMICO ALLA
CASA COMUNALE sede COC
finanziamento in ambito OCDPC 171 del 19/06/2014
PROGETTO DEFINITIVO
Il Sindaco
Avv. Fedele Adamo
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R.U.P.
Il Progettista
Ing. Carlo Consoli
Ing. Ruggero Gualtieri
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______________________
Data : Marzo 2016
Tavola
C5
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visti/approvazioni
RELAZIONE SULLO STATO
CONOSCITIVO
RELAZIONE SULLO STATO CONOSCITIVO
Premessa
Nelle costruzioni esistenti le situazioni concretamente riscontrabili sono le più diverse ed è quindi
impossibile prevedere regole specifiche per tutti i casi. Di conseguenza, il modello per la
valutazione della sicurezza è stato definito e giustificato dal Progettista in relazione al
comportamento strutturale attendibile della costruzione, tenendo conto delle indicazioni generali di
seguito esposte.
Il fabbricato oggetto dell'intervento risale come epoca costruttiva ai primi anni „70 così come
attestato dalle testimonianze acquisite e dai documenti rinvenuti durante le fasi di indagini
conoscitive che hanno preceduto il progetto dell‟intervento di miglioramento. L'edificio ha struttura
portante costituita da telai in C.A. di travi e pilastri. Il fabbricato si sviluppa per due piani fuori terra
più un sottotetto non praticabile in quanto l‟altezza è minima.
Da qualche anno nell'edificio di che trattasi sono evidenti segni di “sofferenza statica”, sugli
elementi strutturali. La struttura in questione ha evidenziato uno stato fessurativo che, a seguito di
approfondite indagini eseguite, è risultato essere causato da un generalizzato deterioramento del
calcestruzzo e da un arrugginimento delle armature.
Con il presente intervento si intende porre riparo agli inconvenienti riscontrati procedendo ad un
miglioramento della struttura.
Le indagini svolte, hanno evidenziato, come descritto in seguito, che sia i pilastri che le travi
presentano un calcestruzzo alquanto scadente. Alla luce di ciò ed in presenza di uno stato
fessurativo che interessa alcuni elementi strutturali è obbligatorio procedere ad opere di
miglioramento con tecniche adeguate.
Il progetto sarà intitolato “Intervento di miglioramento sismico del municipio comunale sede
C.O.C.” e sarà finalizzato a migliorare la sicurezza dell'edificio.
Le motivazioni di quanto su esposto sono scaturite dalle visite, indagini, calcoli e approfondimenti
di seguito riportati.
La riproduzione dello stato di fatto in termini di rilievo geometrico e di caratteristiche meccaniche
dei materiali risente delle indagini e dei rilievi che possono essere condotti in situ. Bisogna inoltre
osservare che da un lato l‟effettiva realizzazione della struttura può aver introdotto “anomalie”
rispetto a quanto previsto nel progetto, dall‟altro l‟assetto attuale delle strutture può non essere
quello previsto originariamente. Un altro elemento critico riguarda l‟accertamento delle
caratteristiche meccaniche dei materiali e la necessità di doverlo esplicare con prove. Tutte queste
problematiche sono fondamentali per la valutazione delle prestazioni per carichi statici e sotto sisma
di strutture esistenti e la quantificazione di un parametro di vulnerabilità delle stesse. Per quanto
riguarda la vulnerabilità sismica dell‟edificio, è stata applicata una metodologia di valutazione delle
prestazioni sotto sisma basata su analisi statiche non-lineari nell‟ambito di un metodo di verifica
multi-livello come quello proposto dall‟Ordinanza.
L‟attività prevista per la verifica di idoneità statica e sismica di ciascun edificio si è articolata nelle
seguenti fasi principali:
rilievo geometrico e strutturale dell‟edificio;
esecuzione di prove ed indagini su materiali e strutture e relativa interpretazione;
Rilievo fotografico degli elementi interessati da fenomeni di degrado strutturale;
Sulla scorta degli accertamenti e dei rilievi compiuti in queste fasi è stato possibile caratterizzare
l‟edificio in oggetto da un punto di vista geometrico, tecnologico e fisico-meccanico, e sono state
accertate le proprietà meccaniche del cls e delle barre di armatura.
Successivamente sono stati esaminate:
analisi dei carichi verticali;
calcolo delle sollecitazioni per carichi verticali e valutazione della sicurezza agli stati limite
degli elementi strutturali portanti (solai, pilastri, travi);
verifica di sicurezza del complesso fondazione-terreno;
valutazione del comportamento sismico della struttura mediante analisi statiche non lineari e
conseguente quantificazione di un parametro di vulnerabilità sismica;
definizione preliminare degli interventi di consolidamento statico ed adeguamento sismico.
Visite in loco e rilievi
La valutazione dell‟idoneità statica e sismica di una struttura esistente in c.a. richiede una fase
preliminare, fondamentale e nel contempo delicata, consistente nell‟accertamento delle
caratteristiche meccaniche e nel rilievo della maglia strutturale, della geometria degli elementi
strutturali, delle armature e dei dettagli costruttivi. L‟estensione dei rilievi e delle prove sui
materiali e sulle strutture è anche dipendente dalla eventuale disponibilità della documentazione
tecnica di progetto e/o di collaudo della struttura. Nel nostro caso non è stato possibile reperire gli
elaborati originari del progetto e di conseguenza non siamo in possesso né degli esecutivi, né dei
particolari costruttivi con i quali è stato realizzato l‟edificio.
In particolare si sono effettuate diverse visite nell'edificio durante le quali si sono osservati, “a
campione”, molti componenti della struttura.
Il rilievo geometrico-strutturale è riferito sia alla geometria complessiva dell‟organismo che a quella
degli elementi costruttivi. Nel rilievo è stato rappresentato la situazione attuale che sembra non aver
avuto grosse modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall‟analisi storico-critica.
Sono stati rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all‟individuazione
dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno. Sono state rilevate le geometrie degli elementi
strutturali, dei quantitativi delle armature, delle proprietà meccaniche dei materiali e dei
collegamenti, e infine sono stati individuati i difetti nei particolari costruttivi.
Per concludere questa fase è stato effettuata una analisi dello stato fessurativo degli elementi che
compongono la struttura. É emerso che:
Sui piani non sono visibili significativi stati fessurativi nelle strutture principali.
Si è rilevato:
o
un degrado con distaccamento del copri ferro di alcuni pilastri dell'edificio
o
lesioni all'intradosso del solaio di calpestio del primo e del secondo impalcato che si
sviluppano lungo la linea di contatto tra una fila di laterizi ed il travetto adiacente.
o
Si notano fessurazioni in alcune murature di separazione tra alcuni locali adiacenti e
tompagni.
o
Non sono presenti fessure significative nelle travi visibili.
1.3 Indagini di laboratorio
La prima tornata di indagini è stata finalizzata alla conoscenza delle caratteristiche tecnologiche
del calcestruzzo che compone alcune strutture portanti “visibili” al piano terra ed al piano primo.
La seconda tornata di indagini, si è resa necessaria oltre che per approfondire la conoscenza del
calcestruzzo, anche per poter conoscere le caratteristiche delle armature presenti in alcuni pilastri
e travi scelti “a campione”.
In particolare si sono ottenute le disposizioni e l'entità delle staffe e dei ferri longitudinali.
La metodologia delle indagini eseguite è la seguente:
per il calcestruzzo, prove sclerometriche, schiacciamento di “carote” e profondità di
carbonatazione.
per gli acciai, prove pacometriche per determinare la posizione e l'entità delle armature presenti,
prove di trazione per determinare la resistenza allo snervamento ed alla rottura.
Il Laboratorio, avendo accertato per il calcestruzzo lievi discrepanze tra i valori di resistenza
ottenuti nei metodi di indagine, ha calcolato un valore della resistenza a compressione a rottura
ottenuto facendo ricorso ad una “formula media” che attribuisce un valore “probabile” alla
resistenza del materiale. Dal momento che sono state prelevate dalla struttura delle carote di
dimensione pari a 75 mm allora è necessario moltiplicare il valore di resistenza per un coefficiente
pari a 1,03. Va tenuto inoltre in conto un coefficiente che considera il danno provocato al momento
dell‟estrazione della carota. Tale coefficiente è stato considerato pari a 1,06. In definitiva per
ottenere il valore della resistenza a compressione del calcestruzzo è necessario moltiplicare il valore
medio ottenuto dallo schiacciamento delle carote per due coefficienti Cc e Cd rispettivamente
coefficiente di lunghezza delle carote e coefficiente di danno.
Particolare attenzione è riservata alla valutazione della qualità del calcestruzzo, con riferimento agli
aspetti legati al rispetto o meno della “regola dell‟arte”. Infatti sono state eseguite diverse prove
dirette su molti elementi strutturali allo stesso livello d'impalcato. Le indagini sono servite a
completare le informazioni sulle proprietà dei materiali ottenute dalla letteratura, o dalle regole in
vigore all‟epoca della costruzione.
Per le armature, i tipi di acciaio utilizzati negli edifici esaminati nell‟ambito delle barre lisce
(prevalentemente nelle costruzioni tra il 1950 ed i primissimi anni „70) si rileva l‟utilizzo dei vari
tipi di acciaio disponibili, quali ad esempio.
La quantità e la disposizione delle armature è stata rilevata con indagini pacometriche e saggi
diretti. Un aspetto importante è costituito dalla necessità di rilevare non solo le armature principali
degli elementi strutturali, ma anche i dettagli costruttivi nelle zone di attesa/sovrapposizione e nei
nodi trave-pilastro.
Le caratteristiche delle armature, in termini di tipologia delle barre e di capacità resistive
dell‟acciaio, con riferimento alle informazioni reperite, nonché mediante le prove sul materiale,
eseguite nell‟ambito delle indagini conoscitive, sono definite classificando l‟acciaio delle armature
come FeB32k, associato al livello di aderenza per barre di tipologia liscia, con una resistenza
caratteristica ricavata come media dei risultati delle prove in laboratorio, e tensione ammissibile
pari a quella del suddetto tipo di acciaio. Le prove eseguite sono state suddivise tra non distruttive e
semi-distruttive, al fine di contenere l‟invasività delle prove, in ragione del grado di conoscenza da
acquisire, pur garantendo gli standard conoscitivi richiesti dalle vigenti normative per la definizione
di un adeguato livello di conoscenza e conseguentemente del fattore di confidenza, così come
indicato al §8.5.4 delle NTC e sulla base delle tabelle C8A.1.2. e C8A.1.3.a della Circolare
Esplicativa delle NTC n°617/C.S.LL.PP.
Dall‟analisi della disposizione delle armature si rileva la non adeguatezza dei ferri di attesa nei
pilastri nel passaggio da un piano all‟altro, accompagnata spesso dall‟assenza di staffe orizzontali
nella zona nodale. Quest‟ultimo aspetto assume particolare rilevanza per la resistenza e la duttilità
del pannello nodale di nodi esterni “non confinati” in caso di evento sismico e richiede la
progettazione di specifici interventi di consolidamento.
Si rimanda quindi per la disamina dei risultati, al capitolo specifico del report indagini,
evidenziando in questa fase che a dette indagini, sono state associate contestualmente un'altra serie
di studi necessari e relativi alla caratterizzazione geologica e sismica del sito.
Carbonatazione
Il fenomeno della carbonatazione del calcestruzzo favorisce l'arrugginimento delle armature. Gli
esami di laboratorio mostrano che questo rischio è reale e probabile, pertanto sono stati eseguiti dei
saggi atti ad accertare la eventuale presenza di ruggine sulle armature. Dall‟analisi della
carbonatazione del calcestruzzo asportato con le carote si evince che la lunghezza di carbonatazione
non è eccessiva. L‟ossidazione delle armature, accompagnata dal distacco del copriferro, è stata
rilevata in alcuni casi nelle zone esposte agli agenti atmosferici o ubicate in corrispondenza di
vespai non aerati o in corrispondenza di piccoli spessori di copri ferro.
Per risolvere questo problema sarà necessario asportare il copriferro, raggiungere le armature,
proteggerle con passivanti e ricostruire il copriferro.
Materiali impiegati e resistenze di calcolo
I materiali caratterizzanti le strutture esistenti dei pilastri prima del miglioramento sono i seguenti:
Calcestruzzo esistente, senza l'effetto di confinamento visto l'eccessivo passo delle staffe,
(vedi “Rapporti di prova”);
Barre di acciaio liscio esistente tipo FeB232k (Tensione caratteristica di snervamento
Rsk=32 kg/mmq; per i dati di resistenza si rimanda al rapporto di prova).
Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
Sulla base delle informazioni acquisite:
sulla GEOMETRIA (§ C8.A.1.A.1 - Circolare 02-02-2009 n. 617);
sui DETTAGLI COSTRUTTIVI (§ C8.A.1.A.2 - Circolare 02-02-2009 n. 617);
sulle PROPRIETA‟ DEI MATERIALI (§ C8.A.1.A.3 - Circolare 02-02-2009 n. 617).
con riferimento alla Tabella C8A.1.1 (Circolare 02-02-2009 n. 617) sono stati acquisiti
il LIVELLO DI CONOSCENZA (LC - § C8.A.1.A.4 - Circolare 02-02-2009 n. 617) [LC2] –
Adeguato ed il FATTORE DI CONFIDENZA (FC - § C8.A.1.A.4 - Circolare 02-02-2009 n.
617) [FC=1,20]. Tale livello di conoscenza si intende raggiunto quando è stato effettuato il rilievo
geometrico, le verifiche in situ sono estese ed esaustive sui dettagli costruttivi e le indagini in situ
sono estese sulle proprietà dei materiali.
In base a quanto indicato si può definire che le Verifiche in-sito sono state adeguate (basate su
rilievi di tipo visivo effettuati ricorrendo, generalmente, a rimozione dell'intonaco e saggi sulle
strutture che consentano di esaminarne le caratteristiche sia in superficie che in profondità. I dettagli
costruttivi sono stati valutati anche sulla base di una conoscenza appropriata delle tipologie dei
solai.)
Analisi dei carichi
La valutazione dei carichi e dei sovraccarichi è stata effettuata in accordo con le disposizioni del
Decreto Ministero Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 2008 (G. U. 4 febbraio 2008, n. 29 Suppl.Ord.) “Norme tecniche per le Costruzioni”.
La valutazione dei carichi permanenti è effettuata sulle dimensioni definitive rilevate in loco.
Le analisi effettuate, sono riportate di seguito:
Peso proprio del solaio tipo = 300 kg/mq
Peso permanente = 100 kg/mq
Carico variabile (accidentale) = 200 kg/mq
(G1)
(G2)
(Q)
Azioni
In fase di schematizzazione degli elementi da verificare si è tenuto conto dei carichi su di essi
gravanti considerando gli elementi costruttivi sovrastanti. Lo scopo del presente intervento è quello
di ripristinare la condizione di piena sicurezza a carichi verticali (non sismici) degli elementi su cui
si interviene. Naturalmente con il rinforzo si è ottenuto anche un miglioramento sismico, che però
non raggiunge mai la totale sicurezza prevista dalla normativa vigente per i nuovi fabbricati e per
gli interventi di adeguamenti.
Si è quindi provveduto ad eseguire le verifiche per i carichi verticali, così come venivano eseguite
all'epoca del manufatto, ma tenendo conto dei criteri di verifica della nuova normativa, eseguendo
un calcolo di verifica prima e dopo l'intervento con il metodo semiprobalilistico agli stati limite e
con l'applicazione dei coefficienti di sicurezza attualmente in vigore.
Terreno di fondazione
Per le prove e le analisi sul terreno di fondazione si rimanda all‟allegata relazione geologica e sulla
pericolosità sismica di base.
Conclusioni
La presente relazione rappresenta solo un primo approccio alla soluzione del nostro problema che si
presenta particolarmente ostico sia dal punto di vista delle soluzioni tecniche che per quanto attiene
gli elevati costi che questa tipologia di interventi comporta.
In questi casi la difficoltà maggiore consiste nell'individuare il minimo di opere necessarie ad
assicurare un adeguato grado di sicurezza mantenendo i costi ad un livello accettabile.
Va inoltre ricordato che le opere previste nel progetto potranno subire varianti in corso d'opera
poiché solo dopo aver eseguito le demolizioni delle murature adiacenti ai pilastri e l'asportazione
degli intonaci, sarà possibile accertare se le previsioni sono state corrette e se eventualmente sarà
necessario prevedere altri lavori.
