Progetti pilota nella regione Puglia per gli
edifici scolastici
Progetto "ARISTOTELES“
“Anagrafe RIsorse STrutturali O Tipologiche dELl’Edilizia Scolastica"
Regione Puglia (Assessorato diritto allo studio e formazione) - Politecnico di Bari
4
I piani di verifica di vulnerabilità sismica per gli edifici strategici esistenti
ai sensi delle NTC: l’esperienza della Regione Puglia per gli edifici
scolastici nella Provincia di Foggia.
Indice di criticità del patrimonio scolastico pugliese:
- Indice sismico (Seismic Rating)
- Indice delle condizioni di degrado (condition rating)
- Indice di funzionalità.
“Studio di fattibilità per il monitoraggio e la messa in sicurezza delle aree
urbane a rischio di stabilità statica e vulnerabilità strutturale nella Città e
Provincia di Foggia” finanziato dalla Regione Puglia (CIPE 20/2004)
AdB Puglia - Politecnico di Bari Dip- Dicatech, Comune di foggia, Provincia di Foggia
Prof. Ing. Giuseppina Uva
Dipartimento Dicatech - Politecnico di Bari
[email protected]
4
12 aprile 2013
-Elaborazione Linee Guida per la valutazione della sicurezza di edifici pubblici in ca e in
muratura.
-Assegnazione degli incarichi (bandi comunali)
-Validazione
2
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
1
Indice di Seismic Rating
Valutazione del deficit di capacità
7 marzo 1981
25 Novembre 1962
25 marzo 1935
ZONAZIONE SISMICA
2
Indice di Seismic Rating
Valutazione del deficit di capacità
NTC 2008 (T R=712.5 anni)
DGR 153/04
3 giugno 1981
ZONAZIONE SISMICA
Mappa dei comuni della Provincia di Foggia
6
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
3
Su un totale di 3009 edifici scolastici nominalmente presenti
nell'Anagrafe della Regione Puglia, nell'ambito del progetto è
stato possibile analizzare e valutare 2553 edifici, così ripartiti
nelle diverse province:
- Provincia di Bari: 802
- Provincia di Foggia: 468
- Provincia di Brindisi: 286
- Provincia di Lecce: 675
- Provincia di Taranto: 322
Edifici in cemento armato
Età di costruzione degli edifici scolastici
esaminati nella Provincia di Foggia
Edifici in muratura
7
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
8
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
4
0 I R 30 edifici a basso livello di rischio
30 I R 60 edifici a medio livello di rischio
60 I R 90 edifici ad alto livello di rischio
ISR
90 I R 100 edifici a livello di rischio molto alto
100
90
80
70
60
50
ISR
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Valutazione delle criticità - Indice di Rischio Sismico per gli edifici
scolastici della Provincia di Foggia. Gli edifici con livello di rischio
nullo sono quelli per i quali non è stato reperibile alcun dato.
Valutazione delle criticità - Indice di condition rating degli edifici
scolastici della provincia di Foggia
9
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
10
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
5
0 I R 30 edifici a basso livello di rischio
30 I R 60 edifici a medio livello di rischio
60 I R 90 edifici ad alto livello di rischio
90 I R 100 edifici a livello di rischio molto alto
Valutazione delle criticità - Indice di funzionalità degli edifici
scolastici della provincia di Foggia. Per molti edifici mancavano i
dati necessari per valutare tale indice e si è assunto il valore medio,
pari a 50.
Valutazione dell’Indice di Criticità complessivo degli edifici scolastici
della provincia di Foggia
11
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
12
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
6
VERIFICHE DI SICUREZZA DI LIVELLO “2” PER UN CAMPIONE DI EDIFICI SCOLASTICI
NELLA PROVINCIA DI FOGGIA
“Studio di fattibilità per il monitoraggio e la messa in sicurezza delle aree
urbane a rischio di stabilità statica e vulnerabilità strutturale nella Città e
Provincia di Foggia” finanziato dalla Regione Puglia (CIPE 20/2004)
AdB Puglia - Politecnico di Bari Dip- Dicatech, Comune di Foggia, Provincia di Foggia
4
-Elaborazione Linee Guida per la valutazione della sicurezza di edifici pubblici in ca e in
muratura.
-Assegnazione degli incarichi (bandi comunali)
-Validazione
L’obbligatorietà da parte dell’Ente titolare dell’immobile di valutare la vulnerabilità dell’edificio ha
sensibilizzato gli operatori del settore ad un maggiore approfondimento delle metodologie finalizzate alle
verifiche di sicurezza con riferimento alle indicazioni delle vigenti normative in materia.
In questo contesto, il Politecnico di Bari e l’Autorità di Bacino della Regione Puglia hanno stipulato una
convenzione per effettuare verifiche di vulnerabilità sismica sugli edifici scolastici della Provincia di Foggia.
Nell’ambito della convenzione, sono state redatte le “Linee Guida per la valutazione della sicurezza di edifici
pubblici con strutture in c.a. o in muratura” fornite ai Tecnici incaricati di svolgere le verifiche di sicurezza,
come strumento contenente le indicazioni metodologiche per la redazione della documentazione richiesta.
• 13 Comuni coinvolti
• Circa 20 edifici scolastici
• Le attività sono iniziate nel 2010
(pubblicazione bandi, procedure di
gara, assegnazione incarichi)
• Le attività di validazione sono in
corso dalla fine del 2010 e ad oggi
non ancora concluse (2 procedure
concluse con esito finale di
validazione positivo)
Lesina
Carpino
Lucera
Foggia
Castelluccio
Cerignola
Bovino
Rocchetta
7
Le Linee Guida
VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA PER LE COSTRUZIONI ESISTENTI
La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se:
D.M. 14 gennaio 2008
Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 approvata dal Consiglio Superiore dei Lavori
Pubblici. Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le
costruzioni" di cui al D.M. 14 gennaio 2008.
A
L’USO DELLA COSTRUZIONE POSSA CONTINUARE SENZA INTERVENTI;
B
L’USO DEBBA ESSERE MODIFICATO (DECLASSAMENTO, CAMBIO DI
DESTINAZIONE E/O IMPOSIZIONE DI LIMITAZIONI E/O CAUTELE
NELL’USO);
C
SIA NECESSARIO PROCEDERE AD AUMENTARE O RIPRISTINARE LA
CAPACITÀ PORTANTE (INTERVENTI
INTERVENTI).
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Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
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Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
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Le Linee Guida
Circolare
2/02/2009
Le scelte che il tecnico deve fare sono diverse a
seconda del tipo di carico.
Nel caso di carichi verticali,
ci sono le seguenti possibilità:
determinare se l'uso della costruzione può
continuare senza intervento;
indicare se l'uso debba essere modificato
(declassamento, cambio di destinazione e / o
imposizione di restrizioni e / o cautele nell'uso);
indica se è necessario aumentare o ripristinare la
capacità di carico.
In presenza di carichi sismici, invece, sarà necessario:
verificare se il livello di sicurezza è adeguato ai
requisiti normativi;
valutare il coefficiente sismico vulnerabilità (CVS),
che misurerà, su base omogenea, il livello di sicurezza
sismica.
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Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
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Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
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LIVELLI DI CONOSCENZA e FATTORI DI CONFIDENZA
Dati Necessari alla identificazione del LIVELLO di CONOSCENZA
LC
finalizzata alla COMPLETA IDENTIFICAZIONE E DESCRIZIONE DELL’ORGANISMO
È fondamentale seguire un percorso di conoscenza sistematico e il
più esaustivo possibile.
La normativa individua chiaramente i passaggi fondamentali
ANALISI STORICOSTORICO-CRITICA
RILIEVO
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA
DEI MATERIALI
FC
Fattori da utilizzare come
ULTERIORI COEFFICIENTI
PARZIALI DI SICUREZZA che
tengono conto delle carenze
nella conoscenza dei parametri
del modello
LC=1
Conoscenza
LIMITATA
FC=1.35
LC=2
Conoscenza
ADEGUATA
FC=1.20
LC=3
Conoscenza
ACCURATA
FC=1.00
Conoscenza della
STORIA Progettuale
Genesi dei “DANNI”
riscontrati sull’edificio,
Caratterizzazione
SOTTOSUOLO
Possibili INTERAZIONI
con il substrato fondale
GEOMETRIA
accurata
descrizione della
“FORMA”
dell’edificio,
DETTAGLI
identificazione del modo
in cui le singole parti
sono INTERCONNESSE
e collaborano fra loro
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Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
Caratterizzazione
ELEMENTI STRUTTURALI
Identificazione delle
TIPOLOGIE
STRUTTURALI impiegate
finalizzata all’interpretazione del COMPORTAMENTO STRUTTURALE DELL’EDIFICIO
FASE II
C8.2 CRITERI GENERALI
…
Nelle costruzioni esistenti è cruciale la conoscenza della struttura
(geometria e dettagli costruttivi) e dei materiali che la costituiscono
(calcestruzzo, acciaio, mattoni, malta). È per questo che viene
introdotta un’altra categoria di fattori, i “fattori
fattori di confidenza
confidenza”,
strettamente legati al livello di conoscenza conseguito nelle indagini
conoscitive, e che vanno preliminarmente a ridurre i valori medi
di resistenza dei materiali della struttura esistente, per ricavare i
valori da adottare, nel progetto o nella verifica, e da ulteriormente
ridurre, quando previsto, mediante i coefficienti parziali di sicurezza.
FASE I
DEFINISCONO I LIVELLI DI APPROFONDIMENTO DELLE
FASI CONOSCITIVE DEL MANUFATTO
MATERIALI
CARATTERIZZAZIONE
MECCANICA DEI
MATERIALI, indispensabile
all’esito della valutazione.
LC
20
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
10
LIVELLI DI CONOSCENZA e FATTORI DI CONFIDENZA
LIVELLI DI CONOSCENZA e FATTORI DI CONFIDENZA
21
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
22
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
11
Indagini sul cls: modalità operativa
Esecuzione di prove NDT in maniera “diffusa”
e prove distruttive (carotaggi) in numero “minimo”
Individuazione delle classi omogenee di cls
Messa a punto curve di correlazione
(Resistenza cls carote-valori NDT nei punti di prelievo)
Stima Resistenze
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
23
24
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
12
Indagini sulle murature: modalità operativa
Sismicità storica della Provincia di Foggia
Le normative italiane passate si possono
dividere, indicativamente, in due gruppi:
Prima e Seconda Generazione (<1972, >1972)
Esami visivi della superficie muraria
Supporto sperimentale (martinetti piatti, NDT)
Prima del 1972
Individuazione delle tipologie murarie in opera
DM 30/05/1972
1980 introduzione del metodo semiprobabilistico agli stati limite
Valori di riferimento tabellari/sperimentali
dei parametri meccanici
1980
Sismicità dell’area dopo il 1972
(norme di seconda generazione)
25
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
Pericolosità sismica dell’area
(norme di prima generazione)
Attualmente, in termini di massima accelerazione
attesa al sito - ag, la pericolosità sismica è
compresa tra 0.173g e 0.253g.
Giuseppina Uva - Dip. Dicatech - Politecnico di BARI
PGA corrente
(TR=475)
26
13
Età del campione e coefficiente di vulnerabilità sismica
Numero di piani e regolarità strutturale
Per quanto riguarda l'analisi statica non lineare (pushover), quando la configurazione
geometrica è irregolare, è obbligatorio adottare un modello spaziale.
Circa il 70% del campione è antecedente al
1972
e
le
prescrizioni
progettuali
concernenti le resistenze minime dei
calcestruzzi impiegati nella realizzazione
degli edifici esaminati sono omogenee e pari
a 25 MPa.
Vi è un forte deficit del campione di edifici
analizzato
nei
confronti
delle
azioni
sismiche.
Ben l’86% degli edifici scolastici analizzati
presenta un CVS inferiore a 0.5, ovvero
presenta una capacità strutturale più bassa
della metà di quella richiesta dalle vigenti
normative.
Ciò è un particolarmente significativo se
associato alla sismicità dell’area.
Distribuzione percentuale del
numero di piani
Distribuzione percentuale della
regolarità strutturale
I caratteri tipologici degli edifici nel territorio analizzato hanno un alto grado di omogeneità, che
è la base necessaria per l'applicazione di metodi di “empirici” e “semi-quantitativi" volti ad
individuare il rappresentante della classe tipologica di un contesto locale.
Quasi il 90% del campione presenta configurazione geometrica irregolare ("IR"), soprattutto in
pianta, con un numero di piani che è generalmente uguale a 2-3 (cioè 1-2 livelli in cui masse
sismiche sono concentrate ).
14
La qualità dei materiali
VULNERABILITA’ SISMICA DEL CAMPIONE
Dalle verifiche sismiche dei singoli edifici costituenti il campione oggetto di
indagine, sono stati estrapolati i valori del CVS definito come il rapporto tra
l’azione sismica corrispondente al raggiungimento della capacità strutturale e
la richiesta sismica, entrambe valutate allo SLV
PGALS
1,40
Rck=15 MPa.
1,20
fc/fcmrif
la valutazione dei valori medi di
resistenza a compressione è stata
fatta assumendo come riferimento
il valore minimo accettabile fornita
dalDM 30/05/1972:
1,00
CVS
12,5%
0,80
0,60
12,5%
C
PGADLS
0,40
La suddivisione in intervalli di vulnerabilità
consente di quantificare rapidamente la
presenza di una vulnerabilità sismica “grave”,
“lieve” o “assente”.
0,20
0,00
1
2
3
4
5
Buildings
6
7
8
9
75,0%
Confronto tra la resistenza in sito del calcestruzzo per il campione rispetto al valore
medio della resistenza di progetto fcm = 20.5MPa (linea rossa).
Per oltre il 30% degli edifici scolastici della resistenza media ottenuta dalle indagini sui
materiali è inferiore al valore minimo accettabile fcm di oltre il 30%.
Nella elaborazione di questo primo campione l'eterogeneità dei risultati è evidente, e
soprattutto una divisione di base in due gruppi principali: un gruppo per cui la resistenza del
calcestruzzo è ben sopra il minimo richiesto, e un gruppo per cui i valori sono invece
significativamente al di sotto del minimo.
CVS < 0,5
0,5 < CVS < 1
CVS > 1
Emerge chiaramente la vulnerabilità sismica del campionamento imputabile in prima battuta ad
epoche realizzative caratterizzate da riferimenti normativi obsoleti e povere di prescrizioni
antisismiche (solo 12.5% post 1980).
15
Edificio Scolastico a Margherita di Savoia
16
17
Piano d’indagine
18
Piano d’indagine
Esecuzione indagini
19
Esecuzione indagini
Esecuzione indagini
Analisi di livello “2” – Analisi a scala dell’edificio
20
Verifica per le azioni controllate dall’uomo
Carpenteria I ordine
Verifica per azioni sismiche
LEGENDA
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
TRAVI NON
NON VERIFICATE
A TAGLIO
24
23
22
21
PILASTRI NON
NON VERIFICATI
A PRESSOFLESSIONE
Verifica sismica in direzione X
20
19
18
17
16
15
14
13
11
10
PILASTRI NON
NON VERIFICATI
A TAGLIO
9
2
D [mm]
C [mm]
ESITO
GLI ELEMENTI
NON CONTRASSEGNATI
RISULTANO VERIFICATI
3
7
1
8
6
5
4
Fondazioni
Pilastri P.T.
Pilastri P.1.
Travi Liv. 1
Travi Liv. 2
TRAVI NON
NON VERIFICATE
A FLESSIONE
Elementi NON Verificati Elementi Verificati
3
43
11
41
6
38
9
52
2
48
SLD
25,66
13,28
NO
SLV
75,27
57,29
NO
%
6,97
26,82
15,78
17,30
4,16
21
Coefficiente di Vulnerabilità Sismica (CVS)
I parametri rappresentativi di Domanda “D” e Capacità “C” sono le
accelerazioni di ancoraggio “PGA” corrispondenti alle relative forme
spettrali per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV).
•
In un’Analisi Lineare, il CVS coincide con il rapporto fra la capacità
dell’elemento, che per primo raggiunge il collasso sotto un’azione sismica
crescente, e l’effetto prodotto, sull’elemento stesso, dall’azione di
progetto associata a TR;
•
in un’Analisi Non-Lineare, il CVS è il rapporto fra la Capacità e la
Domanda entrambe espresse in termini di spostamento, relativi allo
SLV(TR).
Per gli edifici in c.a. la “Capacità” in termini di accelerazione, PGACSLV, è
assunta pari all’accelerazione associata allo spettro di domanda (quindi
con fattore di struttura non unitario) che provoca, sul primo elemento
della struttura, uno dei seguenti effetti:
1. collasso a taglio;
2. collasso di un nodo;
3. raggiungimento della rotazione ultima rispetto alla corda;
4. raggiungimento della capacità limite in fondazione.
22
