ANALISI DI UN CASO REALE

Commissione Strutture
«La Dichiarazione di Idoneità Statica»
Analisi di un caso reale
Dott. Ing. Fabio Ferrario
Dott. ing. Leonardo Vulcan
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Trento
Sala 3 del Centro Servizi S. Chiara, Via S. Croce, 67 - Trento
venerdì 8 febbraio 2013
NUOVA CLASSIFICAZIONE SISMICA DELLA PROVINCIA DI TRENTO
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Aggiornata con l'entrata in vigore del 7°aggiornamento della CSG (Delibera GP 2919/12), il quale è
entrato in vigore il giorno successivo alla pubblicazione sul B.U. della Regione n°2/2013 del 08/01/2013
LA DICHIARAZIONE DI IDONEITÀ STATICA
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Per classi d'uso III e IV, così come definite al Cap. 2.4.2. del D.M. 14 gennaio 2008 (Nuove norme
tecniche per le costruzioni), dovranno essere determinati, attraverso la compilazione di apposite
schede, degli “indicatori di vulnerabilità sismica” che hanno il solo scopo di fornire al committente
un’indicazione, di tipo qualitativo e non prescrittivo, al fine di una eventuale programmazione di
intervento di adeguamento o miglioramento sismico della struttura.
Allegato 1a. SCHEDA DELLE CARENZE PER STRUTTURE IN C.A.
Descrizione carenza
Classe(1
)
Peso carenza
Peso classe
Indice
Note
1. Carenza della struttura in c.a.
1a Qualità dei materiali costituenti (cls e acciaio)
1b Classificazione sistemi resistenti
1c Dimensione maglia strutturale
1d Dimensione pilastri al piano terra
2. Carenza di collegamento o collegamenti deformabili
2a Inefficacia dei collegamenti tra pilastri o setti e orizzontamenti
2b Presenza di solai o coperture eccessivamente deformabili
2c Solai o coperture orditi in una sola direzione e privi di collegamento nel loro piano
3. Presenza di irregolarità
3a Irregolarità planimetrica degli elementi resistenti nelle direzioni principali
3b Eccentricità tra baricentro geometrico e baricentro delle masse
3c Aumento significativo di resistenza da un piano a quello superiore
3d Presenza di strutture portanti in falso su solai/travi
3e Posizione della tamponatura rispetto al telaio con pilastri arretrati
3f Aumento significativo del peso di piano
3g Sopraelevazioni con materiale diverso che costituiscono discontinuità strutturale
3h Presenza di piani sfalsati
3i Presenza di solai con caratteristiche tipologiche diverse allo stesso livello
3j Aperture non allineate
3k Irregolarità della tamponatura al 1° livello (soft-storey)
4. Gravi carenze nelle fondazioni
4a Presenza di cedimenti differenziali
4b Presenza di fuori piombo
INDICE DI CARENZA GLOBALE
1,5
1,5
1
1
0,8
0,8
0,8
0,8
(2)
(3)
(4)
(5)
1
0,5
0,5
1
1
1
RT 4.2b
1
1
1
0,5
0,5
1
0,5
0,5
0,5
0,5
1,5
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
RT 4.3a
0,5
0,5
0,6
0,6
RT 4.2c
RT 4.2d
RT 4.3b
RT 4.3c
RT 4.3d
(6)
RT 4.3f
RT 4.3g
RT 4.3h
RT 4.3i
RT 4.3j
(7)
RT 4.5a
RT 4.5b
SCHEDE DELLE CARENZE PER EDIFICI IN C.A. E MURATURA
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
NOTE PER COMPILAZIONE SCHEDA RELATIVA AD EDIFICI IN C.A.:
1. Alle varie classi di carenza sono assegnati i seguenti punteggi, da inserire direttamente in tabella:
A = 10; B = 30; C = 80 e D = 100.
2. Può essere assegnata classe A per materiali con caratteristiche superiori a quelle imposte dalla
normativa in vigore al momento dell’edificazione, classe B per strutture con caratteristiche simili a
quelle imposte dalla norma, classe C per materiali con caratteristiche inferiori e classe D per
materiali con caratteristiche molto inferiori rispetto a quanto imposta dalla normativa in vigore al
momento della costruzione.
SCHEDE DELLE CARENZE PER EDIFICI IN C.A. E MURATURA
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
3. Può essere assegnata classe A per strutture con sistema resistente composto da telai con travi alte
e nuclei in c.a. interni oppure sistemi con prevalenza di setti. Classe B per strutture con prevalenza
di pareti o telai tamponati con murature consistenti oppure prevalenza di telai con travi alte e
tamponature poco consistenti. Classe C per strutture con telai con travi alte sul perimetro con
tamponature poco consistenti o assenti e travi in spessore all’interno. Classe D per strutture con
prevalenza di telai con travi in spessore e tamponature poco consistenti o assenti.
4. In base all’interasse medio dei pilastri possono essere assegnate le seguenti classi di carenza:
classe A per strutture con interasse medio inferiore a 4,5m; classe B per interasse medio compreso
tra 4,5 e 6; classe C per interasse medio compreso tra 6 e 8 e classe D per interasse superiore a
8m.
5. In base alla dimensione prevalente dei pilastri al primo livello possono essere assegnate le
seguenti classi di carenza: classe A per pilastri con dimensioni superiori a 45 cm; classe B per
dimensioni comprese tra 36 e 45 cm; classe C per dimensioni comprese tra 25 e 35 cm e classe D
per dimensioni inferiori a 25 cm.
SCHEDE DELLE CARENZE PER EDIFICI IN C.A. E MURATURA
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
6. In riferimento alla posizione della tamponature rispetto al telaio esterno possono essere assegnate
le seguenti classi di carenza: classe A per strutture con tamponatura rigidamente collegata al telaio
esterno; classe B per strutture con tamponatura interna al telaio ma non rigidamente collegata ad
esso; classe C per strutture con pilastri arretrati rispetto alla tamponatura e classe D per
tamponature costituite da doppie pareti sottili con intercapedine aerata.
7. In riferimento alla disposizione delle tamponature a livello del piano terra e della vulnerabilità
della struttura alla formazione del meccanismo di soft-storey possono essere assegnate le seguenti
classi di carenza: classe A per strutture con tamponature presenti su tutti e 4 i lati; classe B per
strutture con tamponature presenti su 3 lati; classe C per strutture con tamponature presenti su 2
lati e classe D per tamponature presenti su 1 lato o assenti.
ANALISI DI UN CASO REALE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Analisi di vulnerabilità sismica
di una struttura scolastica in muratura
• Descrive il procedimento di valutazione della presenza di carenze strutturali di una
struttura scolastica facendo riferimento alle linee guida per la dichiarazione di
idoneità statica.
• E’ stata redatta in accordo col documento “Edifici in muratura in zona sismica
rilevamento delle carenze strutturali - Manuale per la compilazione della scheda delle
carenze” elaborato dalla Regione Toscana.
• Va intesa come strumento base per effettuare una prima valutazione della struttura;
• Consente di identificare il comportamento globale della struttura sotto l’effetto
dell’azione sismica;
• Le indicazioni fornite dall’analisi della scheda potranno consentire alla committenza
una programmazione degli eventuali interventi di adeguamento o miglioramento del
comportamento sismico della struttura.
ANALISI DI UN CASO REALE – STUDIO PRELIMINARE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Documentazione a disposizione fornita dal proprietario dell’immobile:
•
alcune tavole esecutive delle opere in c.a. e dei solai latero-cementizi datate luglio
1980 per il lavoro di ampliamento della struttura con relativi libretti delle misure
redatti dall’impresa appaltatrice;
•
certificato di collaudo datato febbraio 1982 relativo al lavoro di ampliamento della
struttura;
•
alcune tavole esecutive del solaio latero-cementizio del sottotetto per la sua
conversione ad uso biblioteca datate agosto 1983;
•
perizia statica della struttura con relative prove di carico sui principali elementi
strutturali datata settembre 2006;
•
rilievo della struttura datato agosto 2007.
ANALISI DI UN CASO REALE – STUDIO PRELIMINARE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Principali caratteristiche della struttura:
•
La struttura in esame è una scuola realizzata tra il 1938 e il 1939;
•
Sono presenti due piani fuori terra e una parte di struttura interrata e semi-interrata.
•
L’edificio è caratterizzato da una struttura portante in muratura con pietrame
grossolanamente squadrato in presenza di irregolarità;
•
É presente una discreta apparecchiatura muraria con spessore piuttosto importante dei
maschi murari (45-60 cm) e intonaco di spessore di circa 3-4 cm;
•
É presente malta di discreta qualità;
•
Le strutture orizzontali originarie dei piani fuori terra sono realizzate con solai lignei
composti da travetti 20x25 e tavolato superiore su cui è stata gettata in una seconda fase
una soletta in c.a. per ridurne le vibrazioni in esercizio causata dalla flessibilità del solaio;
•
Il solaio del piano terra disposto sopra il piano interrato e il solaio della palestra, che
copre la sala mensa disposta a est dell’edificio, sono realizzati con solai latero-cementizi.
ANALISI DI UN CASO REALE – STUDIO PRELIMINARE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
L’edificio è stato ampliato nei primi anni Ottanta, con
realizzazione di 4 nuove aule nella zona sud-ovest e di
un piano interrato più grande con funzione deposito.
La parte interrata è stata realizzata con setti in c.a.
poggianti su travi di fondazione a T rovescia di spessore
notevole.
Tutti i solai sono stati realizzati con solai laterocementizi:
• il solaio al piano terra con spessore pari a 16+4 cm;
• il solaio al primo piano pari a 24+4 cm.
La muratura portante dei piani fuori terra è stata
realizzata con mattoni in laterizio forato tipo «Poroton»
di spessore adeguato.
ANALISI DI UN CASO REALE – STUDIO PRELIMINARE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
A livello del sottotetto della struttura esistente, in previsione
della conversione del piano da sottotetto a biblioteca, è
stato realizzato un nuovo solaio latero-cementizio da 20+5
cm gettato sul solaio esistente, usato come cassaforma a
perdere, collegato mediante tasche alla muratura esistente.
La struttura di copertura è stata realizzata nuova, durante la
fase di ampliamento dell’edificio, con elementi lignei su cui è
stato disposto un manto in tegole.
ANALISI DI UN CASO REALE – STUDIO PRELIMINARE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Nel 2006 è stata effettuata una perizia statica per valutare
la stabilità degli elementi principali dell’edificio. Sono state
effettuate prove di carico su:
A) Solaio in latero-cemento della palestra (esito negativo);
B) Solaio in legno con cappa in c.a. aule primo piano (esito
positivo);
C) Scale interne in laterizio (esito negativo).
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI RESISTENZA DELLA MURATURA
QUALITÀ DEI MATERIALI COSTITUENTI (1A)
QUALITÀ DELLA TESSITURA MURARIA (1B)
Foto nello scantinato
Foto nel sottotetto
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI RESISTENZA DELLA MURATURA
QUALITÀ DEI MATERIALI COSTITUENTI (1A)
QUALITÀ DELLA TESSITURA MURARIA (1B)
In questo caso la struttura è
riconducibile alla tipologia 3 descritta
nell’abaco delle tipologie murarie,
ovvero:
struttura portante in muratura da
pietrame grossolanamente squadrato
in presenza di irregolarità
La discreta fattura della tessitura e
della malta consente di assumere
Classe C
per entrambe le Categorie 1A e 1B.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI RESISTENZA DELLA MURATURA
VALUTAZIONE DELLA DENSITÀ DEI MURI RESISTENTI (1C)
Per ogni piano di verifica è stata valutata
la percentuale di area della sezione
orizzontale di muratura resistente alle
azioni sismiche rispetto alla superficie
totale coperta del piano esaminato
Una volta valutata questa percentuale per
entrambe le direzioni, il valore ottenuto è
stato confrontato con i valori di riferimento
ricavati con riferimento allo studio del
comportamento di una singola parete
muraria soggetta ad azioni orizzontali agenti
nel suo piano (resistenza convenzionale
trattata nella letteratura tecnico-scientifica
corrente)
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI COLLEGAMENTI E PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI DEFORMABILI
MANCANZA COMPLETA O INEFFICACIA DEI COLLEGAMENTI FRA PARETI E PARETI (2A)
La mancanza di connessioni tra parete e parete si può esplicare in termini di assenza di
ammorsatura efficace tra muri ortogonali e marcata debolezza in senso verticale dovuta
alla discontinuità prodotta dalla presenza di cantonali. La classificazione viene effettuata in
funzione della percentuale di collegamenti efficaci rispetto al totale dei collegamenti su
tutti i livelli dell’edificio.
La struttura è stata assunta con carenza alta (D) in quanto a favore di sicurezza solo nella
parte di ampliamento dell’edificio può essere assunto presente un buon ammorsamento
nei collegamenti tra pareti e pareti, che risultano fondamentali per garantire un buon
comportamento scatolare d’insieme dell’edificio, ossia per evitare il distacco delle pareti
soggette ad azioni perpendicolari al loro piano.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI COLLEGAMENTI E PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI DEFORMABILI
MANCANZA COMPLETA O INEFFICACIA DEI COLLEGAMENTI PARETI-ORIZZONTAMENTI (2B)
La struttura è stata assunta con carenza bassa (B) in quanto è stato assunto un
collegamento inefficace tra pareti e orizzontamenti solo nella parte di solaio ligneo al primo
piano, indispensabili per trasferire le azioni sismiche dai solai ai setti murari resistenti, al
fine di garantire un buon comportamento scatolare dell’edificio.
Nella zona di ampliamento è stato invece realizzato un cordolo di continuità in tutti i solai
latero-cementizi;
In prossimità del nuovo solaio latero-cementizio del sottotetto sono state realizzate
opportune tasche di ancoraggio del solaio alla muratura esistente, come illustrato nei
disegni esecutivi di progetto dell’intervento.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI COLLEGAMENTI E PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI DEFORMABILI
PRESENZA DI SOLAI ECCESSIVAMENTE DEFORMABILI (2C)
Questa carenza si associa prevalentemente all’impossibilità da parte degli orizzontamenti
di trasmettere forze agenti nel proprio piano senza forti deformazioni.
Tipici orizzontamenti deformabili sono: solai in legno a semplice o doppia orditura, con
tavolato o mezzane; solai in putrelle e tavelloni, o voltine, in assenza di caldana superiore
in conglomerato cementizio armato con funzione di collegamento; solai costituiti da
travetti in laterizio armato o in cemento armato tipo “Varese” in assenza di caldana
superiore con funzione di collegamento.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI COLLEGAMENTI E PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI DEFORMABILI
PRESENZA DI SOLAI ECCESSIVAMENTE DEFORMABILI (2C)
La struttura è stata assunta con carenza nulla (A) in quanto l’unico solaio che nella
situazione originaria presentava questa caratteristica era il solaio in legno a semplice
orditura e tavolato, che è stato successivamente irrigidito con una soletta superiore in cls.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
CARENZA DI COLLEGAMENTI E PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI DEFORMABILI
COPERTURE E SOLAI ORDITI IN UNA DIREZIONE E PRIVI DI COLLEGAMENTO NEL PIANO (2D)
Questa carenza si associa prevalentemente all’assenza di collegamenti nel piano
dell’orizzontamento tra gli elementi resistenti (ad esempio assenza di caldana armata o
doppio tavolato) e all’assenza, nel caso di solai orditi in una sola direzione, di collegamento
tra solaio e pareti parallele all’orditura. La classificazione viene effettuata in funzione della
percentuale di solai orditi in una sola direzione e privi di collegamento tra gli elementi nel
loro piano rispetto al totale dei solai.
La struttura è stata assunta con carenza bassa (B) in quanto l’armatura del solo solaio
originale ligneo del piano primo non può essere considerata con caratteristiche tali da
ripartire le forze orizzontali sui vari maschi murari.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
IRREGOLARITÀ PLANIMETRICA DEGLI ELEMENTI RESISTENTI NELLE DUE DIREZIONI (3A)
In una struttura “regolare” si individuano due direzioni principali con resistenze, in termini
di densità di aree di muratura ax e ay, che non differiscono significativamente tra di loro
(dello stesso ordine di grandezza). Se le resistenze secondo le due direzioni principali
risultano considerevolmente differenti, il comportamento sismico dell’edificio peggiora.
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto può essere classificata come
regolare poiché la densità di area di muratura nelle due direzione è maggiore del valore di
riferimento a0 e il rapporto tra le aree nelle 2 direzioni è minore a 1.5.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
ECCENTRICITÀ TRA BARICENTRO GEOMETRICO E BARICENTRO DELLE MASSE (3B)
La struttura è stata assunta con carenza media (C) in quanto, pur avendo una disposizione
degli elementi resistenti abbastanza regolare, la presenza della palestra con altezza
notevolmente diversa rispetto a quella degli altri elementi è tale da provocare uno
spostamento del baricentro delle masse, a cui non corrisponde una variazione di quello
delle rigidezza, dell’ordine del 10% della dimensione massima dell’edificio.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
AUMENTO SIGNIFICATIVO DI RESISTENZA DA UN PIANO A QUELLO SUPERIORE (3C)
La struttura è stata assunta con carenza media (C) in quanto è stata riscontrata una
diminuzione delle aperture (con conseguente aumento della lunghezza dei setti) a livello
del secondo piano.
Questa carenza è associata all’aumento significativo delle resistenze di piano passando da
un livello a quello sovrastante. Le resistenze di piano possono essere valutate
approssimativamente con il metodo proposto in merito alle densità dei muri resistenti.
L’unica differenza riguarda la continuità dal piano esaminato fino alle fondazioni dei setti
murari resistenti: nel calcolo di questa irregolarità, ciascun piano dell’edificio deve essere
considerato indipendentemente da quelli sottostanti. L’incremento di resistenza può essere
dovuto a cambio del tipo di muratura, incremento degli spessori dei muri (senza variazione
del tipo di muratura) o diminuzione delle aperture (con conseguente aumento della
lunghezza dei setti).
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
PRESENZA DI MURATURE PORTANTI IN FALSO SU SOLAI (3D)
Questa carenza è associata alla presenza di muri portanti poggianti su solai, senza la
dovuta continuità verticale dal piano esaminato fino alle fondazioni. Il con-trollo deve
essere esteso a tutti i livelli.
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto non sono presenti pareti
portanti in falso.
PRESENZA DI MURATURE PORTANTI IN FORATI (3E)
Questa carenza è associata alla presenza di murature portanti in forati ad elevata
percentuale di vuoti che, se localizzata in punti critici, può comportare gravi dissesti locali,
ad esempio in corrispondenza di appoggi di travi o perdita dell’appoggio di solai rigidi di
interpiano o di copertura. La carenza grave di questo punto è individuata quando ciascun
singolo muro ha un’area di influenza per carichi verticali che ecceda il 10% dell’area del
solaio soprastante e quando si trova in posizione critica tale da innescare collassi locali.
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto non sono presenti pareti
portanti in forati con elevata percentuale di vuoti.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
AUMENTO SIGNIFICATIVO DEL PESO DI PIANO (3F)
Infatti, l’azione sismica agente ad un determinato livello di un edificio è proporzionale al
peso complessivo e alla quota di tale livello. Conseguentemente un aumento di peso
passando da un piano a quello superiore risulta aggravante ai fini sismici.
La struttura è stata assunta con carenza alta (D) in
quanto l’incremento di carico dovuto alla realizzazione
del nuovo solaio latero-cementizio a livello del sottotetto
gettato sopra il solaio esistente per il passaggio di
destinazione d’uso a biblioteca è tale da causare un
incremento delle masse considerevole rispetto a quello
del piano inferiore.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
SOPRAELEVAZIONI CON MATERIALE DIVERSO COSTITUENTI DISCONTINUITÀ STRUTTURALE (3G)
Le sopraelevazioni di edifici dovrebbero essere progettate e realizzate seguendo il criterio
dell’integrazione strutturale con l’edificio esistente: ogni scelta progettuale ed ogni
particolare costruttivo deve rispondere ad una coerenza meccanica e di risposta sismica
tra il nuovo e il preesistente. Occorre evitare di amplificare gli eventuali difetti intrinseci
della costruzione su cui si opera, mirando ad un aumento della resistenza complessiva
idonea a sopportare le forze orizzontali sismiche. Particolare attenzione deve essere posta
nelle zone di contatto (onde evitare l’instaurarsi di sollecitazioni dannose per la parte più
debole) e nella realizzazione dei collegamenti tra i due corpi, avendo cura di scaricare le
azioni che così nascono fino al terreno, tramite opportuni prolungamenti dei collegamenti.
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto non sono presenti
sopraelevazioni significative con materiali diversi ad eccezione dell’innalzamento della
quota di banchina della copertura che è stata comunque realizzata in maniera idonea per il
trasferimento delle azioni da una muratura all’altra.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
PRESENZA DI PIANI SFALSATI (3H)
La struttura è stata assunta con carenza bassa (B) in
quanto la presenza della copertura della palestra ad
un livello intermedio del corpo principale è tale da
causare la situazione di presenza di solai in legno a
semplice orditura di cui solo uno poggiante sul muro
in comune.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
PRESENZA DI SOLAI CON CARATTERISTICHE TIPOLOGICHE DIVERSE ALLO STESSO LIVELLO (3I)
Questa carenza è associata alla presenza di solai a differente tipologia e rigidezza nel
proprio piano. E’ un caso molto frequente che scaturisce da errati interventi di consolidamento su solai esistenti (es. porzione di solaio dell’intero piano, in legno, consolidato con
getto di soletta in calcestruzzo). Questo può comportare un allontanamento del baricentro
delle rigidezze dal baricentro delle masse e conseguentemente un incremento degli effetti
torcenti dovuti al sisma con un’amplificazione delle azioni taglianti sui singoli setti. Sussiste
la carenza quando allo stesso piano sono presenti almeno due tipologie di solaio, distinte in
termini di rigidezza.
La struttura è stata assunta con carenza alta (D) in quanto a livello del primo piano sono
presenti solai esistenti in legno leggermente consolidati con una soletta scarsamente
armata e dei solai latero-cementizi rigidi nel proprio piano con una massa più che doppia
rispetto al solaio ligneo.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
APERTURE NON ALLINEATE (3J)
Questa carenza è associata alla presenza di aperture non allineate con conseguente
riduzione di efficienza dei maschi murari. In una disposizione irregolare delle aperture i
maschi murari che scaricano sui tratti vuoti provocano un percorso delle forze complesso
ed inadeguato. Un indicatore della irregolarità causata dalla presenza di aperture non allineate in verticale è fornito dalle differenze di sezioni resistenti orizzontali tra un piano e
quello successivo. La carenza è individuata quando tali differenze risultano significative.
La struttura è stata assunta con carenza bassa (B) in quanto la disposizione degli
allineamenti verticali principali non è costante su due lati degli edifici.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI IRREGOLARITÀ
PRESENZA DI SOLAI RIGIDI E PESANTI IN EDIFICI CON MURATURA DI CATTIVA QUALITÀ (3K)
Questa carenza è associata alla presenza di orizzontamenti e/o coperture rigidi e pesanti
(ad esempio solai in latero-cemento con soletta o solette piene in c.a.) poggianti su
murature di scarsa qualità. Questa carenza riguarda soprattutto gli effetti locali sulle murature conseguenti alla presenza di solai rigidi e pesanti, come il martellamento dei travetti in
c.a. oppure l’inserimento di collegamenti (es. code di rondine) praticando pesanti
interventi di demolizione della muratura al livello dei solai. Un altro caso particolarmente
critico è quello delle murature a sacco, di per sé deboli, con solai mal vincolati ad esse per
mezzo di un cordolo in breccia.
La struttura è stata assunta con carenza alta (D) in quanto a livello del sottotetto siamo in
presenza di solai in latero-cemento su murature di classe C.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI SPINTE NON CONTRASTATE O ELIMINATE
PRESENZA DI SPINTE NON CONTRASTATE NELLE VOLTE E NEGLI ARCHI (4A)
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto non sono presenti volte o archi.
Gli archi e le volte in zona sismica, in quanto sistemi spingenti, costituiscono elementi di
carenza strutturale per un edificio soggetto alle azioni del sisma. L’azione sismica
incrementa la spinta orizzontale di detti sistemi e può portare alla formazione di
meccanismi cinematici di collasso. Questa carenza è associata all’assenza di catene o altri
dispositivi efficaci di contrasto della spinta orizzontale, come contrafforti, lesene di
adeguate dimensioni o piedritti di sufficiente larghezza.
PRESENZA DI SPINTE NON CONTRASTATE NEGLI ELEMENTI DI COPERTURA (4B)
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto la struttura di copertura può
essere classificata come struttura non spingente in quanto nelle zone d’angolo dove la
copertura è spingente sono disposte capriate lignee oppure opportune strutture di scarico
delle forze orizzontali direttamente applicate al solaio latero-cementizio.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
PRESENZA DI SPINTE NON CONTRASTATE O ELIMINATE
PRESENZA DI SPINTE NON CONTRASTATE NEGLI ELEMENTI DI COPERTURA (4B)
Le coperture a carattere spingente, ad esempio quelle con travi principali in legno, o
travetti in c.a., disposti lungo la linea di massima pendenza del tetto senza cordolo di
incatenamento, costituiscono elementi di carenza per un edificio in zona sismica. Questa
carenza è associata all’assenza di catene o cordoli in grado di assorbire la spinta orizzontale
della copertura e in grado di ripristinare un buon comportamento scatolare dell’edificio.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
GRAVI CARENZE NELLE FONDAZIONI
PRESENZA DI CEDIMENTI DIFFIRENZIALI (5A)
La struttura è stata assunta con carenza bassa (B) in quanto sono state riscontrate fessure
lungo il solaio a livello del piano terra all’interfaccia tra il solaio originale realizzato nel 1939
e quello del successivo ampliamento realizzato nel 1982.
Questi cedimenti differenziali sono
stati probabilmente causati dal
successivo
consolidamento
del
terreno su cui è stato realizzato
l’ampliamento come conseguenza di
un forte incremento dei carichi
permanenti dovuti a solai laterocementizi abbastanza pesanti e
fondazioni in cementi armato di
spessore e dimensioni molto
importanti.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
GRAVI CARENZE NELLE FONDAZIONI
PRESENZA DI FUORI PIOMBO (5B)
La struttura è stata assunta priva di carenza (A) in quanto non sono state riscontrate
evidenze di fuori piombo significativi della struttura.
Questa carenza è associata all’accertamento di significative inclinazioni delle pareti fuori
dal proprio piano. In caso di azione sismica queste pareti risultano altamente vulnerabili
poiché vengono amplificati i meccanismi di danno di I modo, già innescati dal fuori piombo.
La classificazione viene effettuata in funzione della percentuale di fuori piombo rispetto
all’altezza della parete interessata dal fuori piombo stesso.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
ELEMENTI NON STRUTTURALI
Per quanto riguarda gli elementi non strutturali, va evidenziata la presenza di una
controsoffittatura che si estende su una superficie piuttosto grande in tutta la zona
d’ingresso della scuola e che è direttamente collegata al solaio esistente ligneo. Da
verifiche effettuate in anni precedenti questi elementi non risultano collegati in maniera
ottimale alla struttura portante.
ANALISI DI UN CASO REALE – SCHEDA DELLE CARENZE
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
ANALISI DI UN CASO REALE – CONSIDERAZIONI
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Come si può notare la struttura in esame presenta un indice globale delle carenze, valore
pari a 58,9, che rientra nell’intervallo descritto nella tabella L di classe di carenza medio
(tra 36 e 80).
La struttura presenta alcune carenze strutturali che non permettono un corretto
comportamento sotto azioni sismiche, giustificabili con la sua realizzazione in un periodo in
cui il territorio di realizzazione dell’opera non era considerato sismico. TaIi carenze sono:
una certa irregolarità della forma geometrica dell’edificio a causa dei successivi
ampliamenti realizzati;
• caratteristiche discrete dell’apparecchiatura muraria;
• scarso ingranamento dei maschi murari e degli ammorsamenti dei solai lignei;
• appesantimento del solaio del sottotetto per la variazione d’uso a biblioteca.
•
ANALISI DI UN CASO REALE – CONSIDERAZIONI
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
• Dal valore dell’indice di carenza si desume che la struttura presenta un
discreto livello di sicurezza sismica tale da consentirne l’uso per un periodo
limitato di tempo necessario alla predisposizione del progetto o di
adeguamento alla norme sismiche o di nuova realizzazione.
• Questa è un’analisi sismica preliminare e nell’ipotesi di un intervento di
adeguamento dovrà essere effettuata un’analisi più dettagliata in cui sia
applicata la reale pericolosità sismica del territorio.
• L’analisi più dettagliata necessita dell’applicazione di un modello numerico
realizzato mediante programmi ad elementi finiti e ulteriori investigazioni in
situ sulle caratteristiche dei materiali delle murature.
ANALISI DI UN CASO REALE – CONSIDERAZIONI
ing. Leonardo Vulcan – ing. Fabio Ferrario
Sulla base dei risultati raggiunti per adeguare la struttura alle norme sismiche si evidenzia la
necessità di prevedere un intervento di rinforzo che vada a migliorare:
• la collaborazione del solaio ligneo con la soletta superiore con l’introduzione di appositi
connettori curando il collegamento con le murature con la creazione di un cordolo o di
opportuna armatura ancorata alla muratura esistente e alla soletta superiore del solaio;
• la demolizione dei due solai a livello del sottotetto e la creazione di un solaio leggero;
• il rinforzo dei setti principali della muratura mediante applicazione di pareti in betoncino
armato su i due lati delle pareti sulla base delle sollecitazioni ottenute da modello FEM;
• l’intervento di sostituzione delle scale esistenti;
• il rinforzo o sostituzione del solaio della palestra per garantire i carichi di progetto
previsti dalla normativa attuale per gli ambienti privi di ostacoli (500 kg/mq);
• un eventuale rinforzo fondazionale sulla struttura esistente qualora da modellazione
numerica la struttura non sia in grado di trasferire le azioni sismiche al terreno.
Commissione Strutture
GRAZIE
DELL’ATTENZIONE
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Trento
Sala 3 del Centro Servizi S. Chiara, Via S. Croce, 67 - Trento
venerdì 8 febbraio 2013