Intervento di miglioramento-adeguamento sismico di un edificio scolastico sito nel Comune di Torella dei Lombardi (AV)

Gli interventi di miglioramento e/o adeguamento sismico di edifici di non recente costruzione, si rendono necessari, in conformità con le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC-2018), per garantire la sicurezza e la stabilità in caso di eventi sismici, che rappresentano un rischio sempre presente. Le costruzioni vetuste, spesso, non rispettano le normative attuali riguardanti la resistenza ai terremoti, poiché i criteri progettuali e le tecniche costruttive in passato non prevedevano gli stessi standard di sicurezza. Inoltre, nel corso degli anni, le condizioni strutturali degli edifici possono deteriorarsi a causa di fattori come l’invecchiamento dei materiali, l’usura o la modifica dell’uso degli spazi, per cui interventi di miglioramento e/o adeguamento sono essenziali per ridurre il rischio di danni significativi e per garantire che l’edificio risponda a requisiti di sicurezza sempre attuali.

Un esempio di intervento di miglioramento-adeguamento è quello realizzato per l’Istituto comprensivo “Manlio Rossi Doria”, nel comune di Torella dei Lombardi, in quanto, a seguito di una verifica strutturale condotta, sono emersi indici di rischio sismico molto bassi.

Gli edifici scolastici, essendo frequentati da un alto numero di persone, tra cui bambini e personale, devono garantire livelli di sicurezza particolarmente elevati in caso di eventi sismici. Indici di rischio sismico bassi indicano che la struttura non è sufficientemente resistente agli attacchi sismici, con potenziali gravi conseguenze in caso di terremoti. In base alle NTC-2018, gli edifici devono rispondere a specifici requisiti di sicurezza sismica, e quando le verifiche evidenziano una carenza strutturale, è fondamentale procedere con interventi di miglioramento e/o adeguamento.

L’istituto scolastico è costituito da 4 blocchi strutturali sismicamente giuntati in elevazione e con struttura portante intelaiata in c.a. il Corpo A, il Corpo B, il Corpo C che comprende i corpi strutturali della palestra e della tribuna annessa.

Il progetto di miglioramento-adeguamento, considerate le carenze strutturali riscontrate, prevede due tipologie di intervento:

• l’isolamento sismico alla base dei Corpi A e B, realizzato per mezzo di una interfaccia di isolamento in corrispondenza dell’intradosso del primo impalcato, mediante dispositivi di isolamento allocati in testa ai pilastri;
• Consolidamento strutturale con l’introduzione di pareti di irrigidimento per il corpo strutturale C, palestra e spalti.

 

CORPI A e B

Il Corpo A si sviluppa su 4 livelli con struttura intelaiata in c.a. e solai realizzati con travetti prefabbricati e laterizi. La copertura è in parte a lastrico solare in c.a. e in parte a padiglione. Il corpo B, invece, si sviluppa su 3 livelli anch’esso con struttura intelaiata in c.a. e solai realizzati con travetti prefabbricati e laterizi. La copertura è a lastrico solare in c.a.. A seguito di un ampliamento, sul terrazzo del primo impalcato è stata realizzata una copertura in carpenteria metallica a falde inclinate.

Il progetto di miglioramento – adeguamento sismico prevede la realizzazione di una interfaccia di isolamento in corrispondenza dell’intradosso del primo impalcato, mediante dispositivi di isolamento allocati in testa ai pilastri e, al fine di consentire i movimenti relativi tra la sovrastruttura e le strutture di fondazione, è previsto un giunto orizzontale capace di garantire gli spostamenti di calcolo in condizioni SLC.

 

In corrispondenza dei dispositivi di isolamento è prevista l’incamiciatura dei pilastri mediante collari in acciaio e, laddove necessario, getto integrativo con calcestruzzi tipo SCC a ritiro controllato.

In corrispondenza del giunto strutturale tra i corpi A e B, è previsto l’accoppiamento delle travi con collari in carpenteria metallica e getto di completamento al fine di creare un collegamento continuo e omogeneo tra i due fabbricati.

Il sistema di isolamento è costituito da isolatori a scorrimento a superficie curva del tipo FIP-FPS (§ 11.9.1 e 11.9.8 – NTC/18), a basso attrito, disposti in pianta secondo lo schema seguente.

 

Criteri di progetto per l’intervento sui corpi A e B

Per i corpi A e B, è previsto un isolamento alla base tramite dispositivi che consentono di scindere il moto sismico dell’edificio da quello del terreno di fondazione. Questo avviene realizzando un livello caratterizzato da una bassa rigidezza trasversale che consente di innalzare i periodi fondamentali di vibrazione e portare l’edificio nel campo delle minori accelerazioni spettrali.

Per realizzare l’isolamento è prevista una discontinuità strutturale (interfaccia di isolamento) dell’intradosso del primo impalcato tale da consentire ampi spostamenti relativi orizzontali tra la parte superiore (sovrastruttura) e quella inferiore (sottostruttura) della costruzione stessa nelle direzioni orizzontali. Il collegamento tra la sovrastruttura e la sottostruttura è realizzato mediante isolatori ovvero speciali apparecchi di appoggio caratterizzati da una bassa rigidezza nei confronti degli spostamenti orizzontali ed elevata rigidezza nei confronti di quelli verticali. Questo sistema, sostanzialmente, disaccoppia il moto della sovrastruttura da quello della sottostruttura, concentrando le deformazioni al piano di isolamento. In questo modo, durante l’evento sismico la sovrastruttura si comporta come un corpo rigido che oscilla sul livello di isolamento.

Il progetto di isolamento della Scuola di Torella dei Lombardi, rappresenta un caso ideale in quanto è dotato di un pianto interrato di altezza pari a 2,70 m, intradosso del primo impalcato, in cui realizzare l’intervento. Un grande vantaggio di questa soluzione è che può essere implementata su edifici esistenti senza interrompere la loro funzionalità, poiché i lavori possono essere eseguiti sia in fasi, isolando progressivamente le porzioni strutturali senza compromettere l’operatività dell’intero edificio, sia utilizzando martinetti idraulici che permettono di sostenere temporaneamente l’edificio senza necessità di evacuazione.

 

I dispositivi di isolamento previsti dal progetto sono caratterizzati da due superfici di scorrimento concave con lo stesso raggio di curvatura; entrambe consentono sia lo spostamento orizzontale che la rotazione. In questo caso ogni singola superficie curva è progettata solamente per metà dello spostamento orizzontale, cosicchè le dimensioni in pianta dei dispositivi possono essere notevolmente ridotte. Per di più, tale tipologia di isolatori consente di dimezzare l’eccentricità̀ del carico verticale con la conseguente diminuzione dell’effetto P-Δ.

 

CORPO C

Il corpo C ospita la palestra e gli spazi connessi alle attività sportive, tra cui la tribuna. La sola area adibita a palestra si sviluppa a tutta altezza e presenta un solaio di calpestio poggiato su pareti in muratura portante e solai di copertura realizzati con travetti prefabbricati in c.a. che poggiano su travi gettate in opera con base 30cm ed altezza variabile tra 50cm e 120cm. La restante porzione del corpo strutturale si sviluppa su due livelli di cui il secondo è stato parzialmente coperto con un ampliamento successivo mediante una struttura in carpenteria metallica a falde inclinate. Adiacente alla palestra, e simicamente giuntata alla stessa, è collocata la tribuna che si sviluppa su due livelli fuori terra collegati da una scala in c.a..

Il progetto di miglioramento – adeguamento sismico per il corpo C, prevede l’inserimento di pareti in c.a. e, al livello fondale al di sotto di ogni parete, la realizzazione di micropali. Infine, è prevista l’eliminazione del giunto strutturale in copertura tra la palestra e la tribuna. Il corpo C, inoltre, è sismicamente giuntato dai corpi A e B per mezzo di giunti orizzontali e verticali atti ad assorbire gli spostamenti alla base del corpo strutturale (A+B) isolato.

 

Criteri di progetto per l’intervento sul corpo C

Nel caso delle costruzioni esistenti le norme tecniche vigenti consentono un livello di sicurezza minore nei confronti delle azioni sismiche in considerazione delle esigenze del caso e delle funzioni che si svolgono nella costruzione. Nel caso del corpo C, è previsto un intervento di miglioramento – adeguamento, il quale ha l’obiettivo di aumentare la sicurezza strutturale preesistente. Considerata la particolare destinazione d’uso, il progetto di miglioramento/adeguamento è stato condotto affinché si raggiungesse un valore del parametro ζE (rapporto tra capacità e domanda sismica) pari ad 1,0.

Più in dettaglio il progetto consiste in:

• introduzione di pareti in c.a. dello spessore di 30cm e per tutta l’altezza della struttura sia nella direzione trasversale che longitudinale dell’edificio per una lunghezza pari a circa 2,00 mt;
• realizzazione di micropali di lunghezza 6,50 mt al di sotto di ogni parete di diametro Ø200 armato con profilo tubolare Ø127 avente spessore 5mm disposti con interasse pari a 50-60cm;
• consolidamento delle travi trasversali in copertura con interventi in fibra di carbonio alle estremità delle stesse per una lunghezza pari a 1,50 mt;
• ripristino delle zone degradate;
• ricostruzione della scala di emergenza in carpenteria metallica.

Il progetto e la verifica degli interventi proposti sono stati descritti con modelli agli elementi finiti, mediante il software Edilus (ACCA software).

 

Bibliografia

[1] PALAZZO – L. PETTI” Aspects of passive control of structural vibrations”, pp.529-544. In International Journal of MECCANICA vol. 32 n.6 Dec.1997. ISSN:0025-6455

[2] Legge 5 novembre 1971 n. 1086 (G. U. 21 dicembre 1971 n. 321)” Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica”

[3] Legge 2 febbraio 1974 n. 64 (G. U. 21 marzo 1974 n. 76)” Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche”

[4] M. Infrastrutture Trasporti 17/01/2018 (G.U. 20/02/2018 n. 42 – Suppl.Ord.) “Aggiornamento delle Norme tecniche per le Costruzioni”

[5] Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018 (19A00855) (GU n.35 del 11-2-2019 – Suppl. Ordinario n. 5)

 

Per gli isolatori: https://www.fipmec.it/it/prodotti/dispositivi-antisismici/

Per il software di calcolo: https://www.acca.it/software-calcolo-strutturale