Documento Consuntivo Bis - Montorio al Vomano...UNI EN 12504-1 (2002) che indica, come criterio...

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COMUNE DI MONTORIO AL VOMANO Provincia di Teramo

VERIFICHE TECNICHE DEI LIVELLI DI SICUREZZA SISMICA

DELLA SCUOLA ELEMENTARE “A. BAFILE”

(ai sensi della O.P.C.M.8 LUGLIO 2004 N.3362 e ss. mm. e ii.)

DOCUMENTO CONSUNTIVO

Data: Maggio 2014

Il Tecnico: Ing. Domenico BARNABEI

Ing. Manuele TIBERII

VERIFICHE TECNICHE DEI LIVELLI DI SICUREZZA SISMICA DELLA SCUOLA ELEMENTARE “A. BAFILE” SITA IN VIA S AN

GIUSTA NEL COMUNE DI MONTORIO AL VOMANO (TE) AI SE NSI DELLA O.P.C.M. 8 LUGLIO 2004 N.3362 e ss. mm. e ii.

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INDICE

1.0 PREMESSA 2 2.0 CRONOLOGIA EDIFICAZIONE 3 3.0 DESCRIZIONE TIPOLOGICA E STRUTTURALE 4 4.0 ANALISI SISMICA E LIVELLO DI CONOSCENZA 5 5.0 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI 5.1 Caratteristiche dei materiali utilizzati nella fase progettuale e di realizzazione 5.2 Carat teristiche materiali rilevate dalle prove in situ e valori medi utilizzati nell’analisI 5.2.1 Calcestruzzo 5.2.2 Acciaio

6 6 6 6 6 8

6.0 TERRENO DI FONDAZIONE 9 7.0 PROCEDURA DI CALCOLO PER LA MODELLAZIONE DEI CORPI STRUTTURALI

7.1 Valori di riferimento delle accelerazioni e dei periodi di ritorno 7.2 Modellazione ed analisi 7.3 Criteri di schematizzazione della struttura 7.4 Analisi dinamica modale

10 10 12 12 14

7.0 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI, ELEMENTI PIU’ VULNER ABILI E POSSIBILI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO E RELATIVI COSTI

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1.0 PREMESSA

Quanto di seguito esposto è il risultato dell’analisi della documentazione fornita

dalla Comune di Montorio al Vomano, dalla Prefettura di Teramo e dal Genio Civile

costituita da elaborati tecnici ed amministrativi e dai rilevamenti effettuati in loco.

L’edifico scolastico si sviluppa su tre corpi di fabbrica su più livelli, strutturalmente

autonomi per presenza di giunti ed elementi di separazione strutturale, realizzati nella

seconda metà degli anni 60.

La descrizione dei corpi è la seguente :

- Primo corpo strutturale autonomo verso EST , individuato come corpo A (US1),

costituito da telai in c.a. non tutti collegati tra loro; articolato su tre livelli oltre

sottotetto e copertura; il fabbricato è a destinazione attività didattica ed

amministrativa , servizi e locali accessori per una superficie coperta di piano pari a

480,00 mq;

- Secondo corpo strutturale autonomo verso Sud ,individuato come corpo B (US2),

costituito da telai in c.a. non tutti collegati tra loro; articolato su quattro livelli oltre

sottotetto e copertura; il fabbricato è a destinazione attività didattica, servizi e locali

accessori per una superficie coperta di piano pari 260,00 mq;

- Terzo corpo strutturale autonomo verso OVEST, individuato come corpo C (US3),

costituita da telai in c.a. non tutti collegati tra loro; articolato su due corpi aventi

diversa altezza;, il primo con palestra sviluppato su tre livelli strutturali ( ma solo

due calpestabili) oltre copertura, il secondo su due livelli, oltre e copertura ad unica

falda; fabbricato è a destinazione attività didattica e palestra , servizi e locali

accessori, per una superficie coperta di piano pari a 500,00 mq;

Parimenti, sono presenti altri corpi di fabbrica quali la scala antincendio, nucleo

ascensore che essendo strutturalmente giuntati dalla scuola media e dalla palestre ed

essendo state realizzate successivamente all’entrata in vigore della Legge 2 febbraio

1974, n. 64 (Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone

sismiche) non sono oggetto di analisi.



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2.0 CRONOLOGIA EDIFICAZIONE

L’Amministrazione Comunale di Montorio al Vomano, affidò l’incarico per la

redazione della progettazione esecutiva della Scuola Media (oggi Scuola Elementare) con

Delibera del C.C. n. 39 del 13.02.1962 all’Ing. Riccardo MARTEGIANI ed al Geom. Alfredo

PARTENZA; l’Amministrazione Comunale con Delibera del C.C. 6 del 3 marzo 1963

approvò un progetto generale per un importo complessivo di £ 115.000.000 ed un

progetto stralcio I Lotto ( corpo anteriore e palestra) per un importo complessivo di £

75.000.000. Il progetto esecutivo dopo diversi aggiornamenti venne approvato dal C.T.A.

del Provveditorato Regionale alle OO.PP. dell’Aquila con Decreto n. 16842 del 12.10.1964

per un importo complessivo di £ 75.000.000. Assuntore dei lavori fu l’impresa DI PIETRO

Filippo ed i lavori furono consegnati il 30 marzo 1965 ed ultimati in data 25.11.1967, sotto

la Direzione dei Lavori dell’Ing. Riccardo MARTEGIANI; il calcolo delle strutture in C.A. fu

redatto dall’Ing. Bruno FUX –Junior di Roma ed Ispettore delle Opere in C.A. (ai sensi del

R.D.L. 16.11.1939, n. 2229) fu nominato dalla Prefettura di Teramo, con nota n. 25748 del

29.07.1965, l’Ing. Carmine PEDICONE di Teramo che rimise la relazione sulle visite di

controllo in data 19.06.1967; nella relazione si evidenziava che i lavori erano stati eseguiti

a perfetta regole d’arte rispondenti al progetto approvato ed alle norme vigenti. Del

collaudo tecnico-amministrativo dell’opera fu incaricato l’Ing. Camillo PECORELLA di

Firenze che rimise il certificato di collaudo in data 11.07.1969, detto certificato di collaudo

fu omologato dal Provveditorato Regionale delle OO.PP. con nota n. 15814 del

28.08.1970.

Quanto sopra descritto, ad eccezione del progetto esecutivo approvato dal C.T.A.

del Provveditorato Regionale alle OO.PP. dell’Aquila con Decreto n. 16842 del

12.10.1964, è relativo al I Lotto costituito dal Corpo A e dal Corpo B; del II Lotto ovvero del

Corpo B non è stato reperito alcun atto documentale circa la cronologia dell’edificazione.



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3.0 DESCRIZIONE TIPOLOGICA E STRUTTURALE

Le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali nonché le armature sono

state desunte dagli elaborati grafici di progetto e da indagini in loco tese a riscontrarne, la

corrispondenza (misurazioni dirette e rilevazioni presenza armature con pacometro) che,

sostanzialmente hanno confermato i dati progettuali. Dal punto di vista strutturale le opere

sono realizzate in calcestruzzo armato gettato in opera; gli elementi resistenti – travi e

pilastri - realizzano telai piani parzialmente collegati tra loro.

Gli orizzontamenti sono realizzati con solai gettati in opera in latero-cemento che

assicurano l’indeformabilità nel piano e la ripartizione delle forze orizzontali.

Fondazioni: le fondazioni sono del tipo dirette a plinto per i tre corpi di fabbrica con travi di

collegamento (parziali) nelle due direzioni;

Strutture in elevazione: sono costituite da travi e pilastri

Solai : i solai sono in latero - cemento con h=20+4 solai di piano, h=12+4 solai di

sottotetto e h=16+4 solai di copertura;

Scale: sono state realizzate in C.A.;

Giunti strutturali: i tre corpi di fabbrica sono tra loro giuntati con selle di appoggio in C.A.

che, costituiscono giunti tecnici ma non giunti sismici;

Copertura: la copertura è piana

Sul corpo strutturale, così come sopra descritto, non sono state apportate

significative modifiche.

Maggiori dettagli possono desumersi sulle sezioni utilizzate e carpenterie possono

desumersi dagli elaborati grafici allegati:

- Tav. 1 – Stralcio Planimetria catastale ed abaco Corpi di Fabbrica

- Tavv. 2-3-4 – Piante e prospetti

- Tav. 5 – Abaco carotaggi e sonreb

- Tav. 6 – Fili fissi e tabella pilastri

- Tav. 7-8 – Carpenteria ed armatura fondazioni

- Tavv. 8-9-10 – Carpenteria ed armatura impalcati 1^-2^-3^

- Tavv. 11-12 – Carpenterie impalcati sottotetto e copertura



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4.0 ANALISI SISMICA E LIVELLO DI CONOSCENZA

Ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori del fattore di confidenza è stato

raggiunto un Livello di Conoscenza LC2: Conoscenza Adeguata

Tabella C8A.1.2 – Livelli di conoscenza in funzione dell’informazione disponibile e conseguenti metodi di

analisi ammessi e valori dei fattori di confidenza per edifici in calcestruzzo armato o in acciaio

Tabella C8A.1.3a – Definizione orientativa dei livelli di rilievo e prove per edifici in c.a.



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5.0 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI

5.1 Caratteristiche materiali utilizzati nella fase progettuale e di realizzazione

Dalla documentazione in possesso si evincono che le caratteristiche meccaniche

dei materiali utilizzati all’epoca della progettazione-costruzione furono:

Calcestruzzo Cemento Tipo 300/730

Acciaio Tipo Snervamento fy [N/mm2]

Rottura ft [N/mm2]

Allungamento A10φ [%]

Tensione Amm.le [N/mm2]

Aq 42 >230 420



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Si è calcolata la resistenza media fcm effettuando la media tra i valori ottenuti dalle

prove distruttive e quelli valutati tramite le curve Sonreb

N. Sig

la Prova Posizione in opera dichiarata Resistenza a

compressione fc [Mpa]

Profondità carbonatazione

[mm 1 C1 Carotaggio Pilastro piano primo seminterrato 21,2 41

2 C2 Carotaggio Pilastro piano Primo Seminterrato 13,0 31

3 C3 Carotaggio Trave secondo solaio 19,8 34

4 C4 Carotaggio Trave secondo solaio palestra 16,0 14

5 C5 Carotaggio Trave primo solaio 16,5 16

6 C6 Carotaggio Pilastro piano secondo seminterrato 26,8 12

7 C7 Carotaggio Pilastro piano terra 29,6 20

8 C8 Carotaggio Trave secondo solaio 10,5 46

9 C9 Carotaggio Pilastro piano rialzato 31,3 10

10 C10 Carotaggio Pilastro piano primo 17,6 18

11 C11 Carotaggio Pilastro piano primo 35,0 0

12 C12 Carotaggio Pilastro palestra 26,9 20

13 SC1 Sonreb Pilastro piano primo seminterrato 22,4

14 SC2 Sonreb Pilastro piano primo seminterrato 14,5

15 SC10 Sonreb Pilastro piano primo 19,7

16 STC1 Sonreb Trave copertura 1 16,4

17 STC2 Sonreb Trave copertura 2 13,4

18 SPC1 Sonreb Pilastro copertura 1 23,0

19 SPC2 Sonreb Pilastro copertura 2 26,3

20 S1 Sonreb Pilastro piano secondo seminterrato 28,9

21 S2 Sonreb Trave piano secondo seminterrato 16,5

22 S3 Sonreb Pilastro piano primo seminterrato 14,8

23 S4 Sonreb Pilastro piano primo seminterrato (palestra) 24,1

24 S5 Sonreb Pilastro piano primo seminterrato 22,5

25 S6 Sonreb Trave piano primo seminterrato 14,7

26 S7 Sonreb Pilastro piano rialzato 30,0




30 S11 Sonreb Pilastro piano primo 21,9

31 S12 Sonreb Pilastro piano primo 19,9

fcm 22,0



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5.2.2 Acciaio

Sono stati prelevati spezzoni di armatura con modalità ed in punti tali da non

compromettere l’integrità dell’elemento strutturale cercando di ridurre al minimo il danno

conseguente

Dalle certificazioni dei risultati si riepilogano

N. Diametro [mm] Snervamento fy[N/mm2] Rottura ft[N/mm

2] Allungamento [%]

1 14,00 327,08 475,84 17,6

2 8,00 434,49 603,40 21,3

3 8,00 451,60 635,43 28,0

Per la determinazione delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio si dovrà fare

riferimento alla normativa utilizzata all’epoca della progettazione ovvero al “Regolamento

sulle opere in c.a. R.D. 16.11.1939 n. 2229 ” “Norme per l’esecuzione delle opere in

conglomerato cementizio semplice o armato “ nonché alla Circolare n. 1472 del 23

maggio 1957 (emanata dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici) riguardante le “

Armature delle strutture in cemento armato” che ribadisce che la tensione ammissibile a

trazione delle armature non deve superare il 50% del carico di snervamento e comunque

non superare i valori riportati in tabella:

Classi acciaio

Tensione ammissibile a trazione [Kg/cm2]

Tensione di snervamento [Kg/cm2]

Tensione di rottura [Kg/cm2]

Allungamento a rottura [%]

Aq 42 1400 fy> 2300 4200 20

Aq 50 1600 fy> 2700 5000 16

Aq 60 1800 fy> 3100 6000



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6.0 TERRENO DI FONDAZIONE

La caratterizzazione del terreno è stata eseguita attraverso l’osservazione il

reperimento dati di siti limitrofi, esecuzione di un sondaggio geognostico con perforatrice

idraulica, tre prove penetrometriche DPSH, tre misure di microtremori ed una prospezione

sismica con tecnica MASW.

Il terreno di posa delle fondazioni è costituito da limo argilloso e sabbioso marrone

scuro consistente.

In base alle indagini eseguite risulta che il terreno è classificato nella CategoriaB:

La categoria topografica del suolo risulta T2

Maggiori dettagli possono desumersi dalla relazione geologica a firma del Dott. Geol.

Madior CAMERATI.



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7. PROCEDURA DI CALCOLO PER LA MODELLAZIONE DEI COR PI STRUTTURALI

7.1 Valori di riferimento delle accelerazioni e de i periodi di ritorno

L'azione sismica viene calcolata secondo quanto stabilito nelle NTC ai paragrafi 3.2,

7.3.1 e 7.4.3. Si specifica che:

- la vita nominale VN ≥ 50 anni (opere ordinarie Tab. 2.4.I NTC);

- la classe d’uso è III (costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi §2.4.2.

NTC), ciò implica un valore di CU pari a 1,5 (Tab. 2.4.II NTC);

- il periodo di riferimento VR = VN * CU ≥ 75 anni (Tab. C.2.4.I);

- il sito in cui sorgerà l’edificio è ubicato alle coordinate 13,63899°E e 42,58433°N;

I parametri sono stati desunti mediante il software "Spettri di riposta ver. 1.0.3" messo

a disposizione dal Ministero LL.PP.



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con i seguenti valori di riferimento delle accelerazioni e dei periodi di ritorno dell’azione

sismica:

7.2 Modellazione e analisi

La struttura è stata modellata utilizzando i seguenti elementi finiti:

- BEAM: travi, pilastri, travi di fondazione

- SHELL: piastre e setti in c.a

La presenza di solai sufficientemente rigidi nel loro piano consente di considerare il vincolo

di diaframma per i punti appartenenti ad uno stesso impalcato.

Il tipo di analisi applicato è l’analisi dinamica lineare con spettro di risposta.

7.3 Criteri di schematizzazione della struttura

La struttura è stata modellata con il metodo degli elementi finiti utilizzando vari

elementi di libreria specializzati per schematizzare i vari elementi strutturali.

In particolare le travi ed i pilastri sono state schematizzate con elementi trave a due

nodi deformabili assialmente, a flessione e taglio utilizzando funzioni di forma cubiche di

Hermite, modello finito che ha la caratteristica di fornire la soluzione esatta in campo

elastico lineare per cui non necessita di ulteriore suddivisioni interne degli elementi

strutturali. Per gli elementi strutturali bidimensionali (pareti a taglio, setti, nuclei irrigidenti,

piastre o superfici generiche) è stato utilizzato un modello finito a 3 o 4 nodi di tipo shell

che modella sia il comportamento membranale (lastra) che flessionale (piastra).

Tale elemento finito di tipo isoparametrico è stato modellato con funzioni di forma di

tipo polinomiale che rappresentano una soluzione congruente ma non esatta nello spirito

del metodo FEM. Per questo tipo di elementi finiti la precisione dei risultati ottenuti

dipende dalla forma e densità della mesh.

Il metodo degli elementi finiti è efficiente per il calcolo degli spostamenti nodali ed è

sempre rispettoso dell’equilibrio a livello nodale con le azioni esterne.

Le verifiche sono state effettuate sia direttamente sullo stato tensionale ottenuto,

per le azioni di tipo statico e di esercizio. Per le azioni dovute al sisma (ed in genere per le



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azioni che provocano elevata domanda di deformazione anelastica), le verifiche sono

state effettuate sulle risultanti (forze e momenti) agenti globalmente su una sezione

dell’oggetto strutturale.

Nel modello sono stati tenuti in conto i disassamenti tra i vari elementi strutturali

schematizzandoli come vincoli cinematici rigidi.

L’analisi delle sollecitazioni è stata condotta in fase elastica lineare tenendo conto

eventualmente degli effetti del secondo ordine.

Le sollecitazioni derivanti dalle azioni sismiche sono state ottenute sia da analisi statiche

equivalenti che con da analisi dinamiche modali.

I vincoli tra i vari elementi strutturali e con il terreno sono stati modellati in maniera

congruente al reale comportamento strutturale. Il modello di calcolo ha tenuto conto

dell’interazione suolo-struttura schematizzando le fondazione superficiali (con elementi

plinto, trave o piastra) su suolo elastico alla Winkler.

Per le verifiche sezionali sono stati utilizzati i seguenti legami:

Legame parabola-rettangolo del calcestruzzo

Legame costitutivo di progetto del calcestruzzo

Legame elastico-perfettamente plastico/incrudente dell’acciaio a duttilità limitata

Legame costitutivo di progetto acciaio per c.a.



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7.4 Analisi dinamica modale

L'analisi modale con spettro di risposta consiste:

- nella determinazione dei modi di vibrare della costruzione (analisi modale),

- nel calcolo degli effetti dell'azione sismica, rappresentata dallo spettro di risposta di

progetto, per ciascuno dei modi di vibrare individuati,

- nella combinazione di questi effetti.

L’analisi sismica dinamica è stata svolta con il metodo dell’analisi modale; la ricerca dei

modi e delle relative frequenze è stata perseguita con il metodo di Jacobi. I modi di

vibrazione considerati (12 in questo casdo) sono in numero tale da assicurare l’eccitazione

di più dell’85% della massa totale della struttura in accordo con la normativa vigente (§

7.3.3.1). Per la combinazione degli effetti relativi ai singoli modi il programma di calcolo

utilizza una combinazione quadratica completa (CQC) degli effetti relativi a ciascun modo,

come indicato nel § 7.3.3.1.

Per ciascuna direzione di ingresso del sisma si sono valutate le forze applicate

spazialmente agli impalcati di ogni piano (forza in X, forza in Y).

Gli effetti sulla struttura (sollecitazioni, deformazioni, spostamenti, ecc.) sono combinati

successivamente, applicando l'espressione 7.3.15:

dove Ex e Ey rappresentano l’applicazione dello spettro di progetto nelle due direzioni con

rotazione dei coefficienti moltiplicativi e conseguente individuazione degli effetti più

gravosi. Si è scelto di considerare la predominanza delle componenti orizzontali del sisma

(secondo x e y), trascurando invece quella verticale. Bisogna inoltre considerare, per ogni

direzione, il sisma agente in entrambi i versi pertanto la precedente relazione rappresenta

8 possibili condizioni. A ciascuna delle 8 combinazioni va aggiunto l’effetto dell’eccentricità

del centro di massa che si ottiene considerando le quattro posizioni eccentriche del centro

di massa ovvero i quattro possibili valori dei momenti statici applicati(±Mtx e ±Mty).

L’azione sismica è pertanto rappresentata da 32 combinazioni.

Le forze orizzontali così calcolate vengono ripartite fra gli elementi irrigidenti (pilastri e

pareti di taglio), ipotizzando i solai dei piani sismici infinitamente rigidi assialmente. Per la

verifica della struttura si è fatto riferimento all’analisi modale, pertanto sono prima calcolate



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le sollecitazioni e gli spostamenti modali e poi viene calcolato il loro valore efficace.

I valori delle sollecitazioni sismiche sono combinate linearmente (in somma e in

differenza) con quelle per carichi statici per ottenere le sollecitazioni per sisma nelle due

direzioni di calcolo.

Gli angoli delle direzioni di ingresso dei sismi sono valutati rispetto all’asse X del

sistema di riferimento globale.

Maggiori dettagli possono desumersi dalle relazioni di calcolo allegate su supporto

informatico.



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8. INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI, ELEMENTI PIU’ VUL NERABILI E POSSIBILI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO E RELATIVI COSTI

L’analisi, per la determinazione dei livelli di accelerazione al suolo per diversi SL, è

stata condotta considerando i corpi di fabbrica US1, US2 e US3 isolati in quanto tra i

diversi corpi sono presenti “giunti tecnici” costituiti da selle di appoggio in C.A.

Considerando i valori di domanda e di capacità in termini di PGA relativamente allo

SLV avremo i seguenti indici di rischio:

Unità strutturale PGA DLV PGACLV αuv

US1 0,321 g 0,112 g 0,349

US2 0,321 g 0,108 g 0,336

US3 0,321 g 0,118 g 0,367

Dall’analisi strutturale dello stato di fatto si sono riscontrate le seguenti carenze:

• rottura dei nodi trave-pilastro dovuta alle azioni trasmesse direttamente dalle travi e dai

pilastri convergenti nel nodo stesso, che tipicamente avviene per una prevalente

sollecitazione tagliante nel pannello di nodo;

• rottura del collegamento nodo-pilastro inferiore per scorrimento in corrispondenza della

ripresa di getto o per taglio all'estremità superiore del pilastro determinata dalla

componente tagliante della forza di puntone equivalente trasmessa dal pannello di

tamponamento della maglia strutturale;

• rottura per taglio e flessione delle travi;

• rottura per taglio dei cosiddetti pilastri corti, tipicamente presenti nelle scale o determinati

dalla presenza di finestrature a nastro con muratura di tamponamento robusta.

Dall’analisi dei singoli corpi di fabbrica isolato si evince che le maggiori criticità che

si riscontrano sono le rotture per meccanismi fragili che interessano la maggior parte delle

travi e dei pilastri quindi, gli interventi migliorativi, di massima, prevedibili sono l’aumento

delle sezioni resistenti.

Non si procede alla determinazione dei costi degli interventi di adeguamento in

quanto sarà oggetto del progetto preliminare.

Di seguito, per le singole unità strutturali si riportano gli schemi di impegno degli

elementi strutturali.



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US 1

US1 Verifiche a taglio




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US1 Verifiche a flessione



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US 2





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US 3





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