Esempi di Intervento su Edifici Prefabbricati Relazione di Calcolo – As Built Doc: Lame_rel02 Data...

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WORKSHOP

Tecniche innovative per il miglioramento sismico di edifici prefabbricati

SAIE Built Environment Exhibition – ACI Italy Chapter, Bologna, Italia, 22 ottobre 2014

Esempi di Intervento su Edifici Prefabbricati

P. Riva1, F. Fulgoni2, M. Parolari3

ABSTRACT: Nella memoria vengono illustrati due interventi eseguiti su altrettanti edifici danneggiati dal terremoto dell’Emilia. Il primo esempio riguarda un edificio prefabbricato adibito a laboratori industriali, quindi diviso in unità immobiliari mediante pareti in blocchi. L’edificio è inoltre caratterizzato dalla presenza di un piano superiore parziale a C, che conferisce allo stesso una mancanza di regolarità sia in pianta sia in elevazione. Il secondo intervento concerne un edificio su due piani adibito ad esposizione mobili. In tal caso l’intervento si è limitato all’utilizzo di sistemi di connessione al fine di inibire eventuali meccanismi locali che potessero comportare la perdita di appoggio. Entrambi gli interventi hanno consentito di raggiungere un miglioramento controllato, con indice di vulnerabilità in termini di accelerazioni almeno pari al 60%, quindi tale da consentire l’agibilità definitiva degli edifici, così come richiesto dalle ordinanze post-sisma per gli edifici siti nel cosiddetto cratere.

1 INTRODUZIONE Nella memoria vengono illustrati due interventi eseguiti su altrettanti edifici danneggiati dal terremoto dell’Emilia. Il primo esempio riguarda un edificio prefabbricato adibito a laboratori industriali, quindi diviso in unità immobiliari mediante pareti in blocchi. L’edificio è inoltre carat-terizzato dalla presenza di un piano superiore parziale a C, che conferisce allo stesso una mancanza di regolarità sia in pianta sia in elevazione. L’intervento è consistito nell’utilizzo dei tamponamenti per farne degli elementi di controvento mediante l’inserimento di opportuni elementi metallici ad X e nell’inibire i meccanismi locali che potessero comportare eventuali perdite di appoggio mediante una combinazione di tre-foli post-tesi e vincoli locali. Il secondo intervento concerne un edificio su due piani adibito ad esposizione mobili. In tal caso l’intervento si è limitato all’utilizzo di sistemi di connessione al fine di inibire eventuali meccanismi locali che potessero comportare la perdita di appoggio. Entrambi gli interventi hanno consentito di raggiungere un miglioramento controllato, con indice di vulnerabilità in termini di accelerazioni almeno pari al 60%, quindi tale da consentire l’agibilità definitiva degli edifici, così come richiesto dalle ordinanze post-sisma per gli edifici siti nel cosiddetto cratere. Nell’articolo vengono discusse le scelte progettuali che hanno portato alla scelta degli interventi, le principali indicazioni inerenti le ipotesi di modellazione, ed i risultati, ivi compreso il costo effettivamente sostenuto per gli interventi descritti.

2 EDIFICIO A

Il primo dei due interventi descritti riguarda un edificio a due piani, con dimensioni in pianta di 116x40m (Figura 1) e superficie totale circa pari a 6400mq, nel quale il piano piano è adibito a laboratori, separati tra loro da pareti in blocchi dello spessore di 25cm

1 Professore, Università di Bergamo, [email protected] 2 Ingegnere, Engi.Co. srl, Milano, [email protected] 3 Ingegnere, Engi.Co. srl, Milano, [email protected]

WORKSHOPTecniche innovative per il miglioramento sismico di edifici prefabbricati

SAIE 2014, Bologna 22 ottobre 2014 – ACI Italy Chapter

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pareti divisorie al piano terra, soprattutto in quelle più corte e prive di irrigidimenti, che presentavano anche modesti fuoripiombo, alcune lesioni nelle mensole di appoggio del-le travi, una modesta rotazione dei pilastri al primo piano a seguito dello spostamento degli elementi di copertura, costituiti da tegoli TT in semplice appoggio. I vani scala in c.a. hanno presentato fessurazioni diffuse nei tavolati in laterizio di chiusura dei locali e danneggiamenti alla finiture, mentre si è riscontrato un danno diffuso con il crollo di gran parte dei tamponamenti in laterizio degli uffici al piano primo, di altezza pari a 3m circa e privi di cordoli e collegamenti alle strutture. Infine i pannelli esterni in c.a. hanno subito spostamenti tali per cui è stato necessario un primo intervento di messa in sicu-rezza dei medesimi. Le tramezzature al piano terra, seppur classificate come “non por-tanti”, hanno contribuito alla risposta sismica globale della struttura, comportandosi come controventi lungo il loro piano principale.

2.1 Verifica allo Stato di Fatto L’analisi è stata svolta utilizzando un’analisi push-over su un modello tri-

dimensionale (Figura 2) nel quale si sono modellate anche le pareti al piano terra come controventi ad X no-tension di sezione 25x90cm. Si è modellato l’impalcato rigido solo per il solaio al piano primo della zona uffici, dove è presente la soletta in cls, mentre nelle restanti parti, data la mancanza di collegamenti tra i tegoli TT e la struttura, non si è considerato l’impalcato come rigido.

Figura 2 – Rappresentazione schematica del modello ad elementi finiti

Figura 1 riporta i principali modi di vibrare, da cui risulta evidente la mancanza di re-golarità dell’edificio che comporta la presenza di modi torsionali e modi locali al piano primo.

Figura 2 – Modi di vibrare e deformate modali dei primi due modi.

Rovereto S.S. di Novi di Modena (MO) Condominio Lame Fab. B

Relazione di Calcolo – As Built

Doc: Lame_rel02 Data 31/01/2013 Pag.: 21

3.5. STATO DI FATTO

3.5.1 Rappresentazione della struttura e descrizione del modello di calcolo

E’ stato sviluppato un modello tridimensionale dell’intero edificio con il programma di calcolo MIDAS Gen2011 (ver.2.1): lo schema di riferimento è quello a telaio equivalente tridimensionale. Gli elementi monodimensionali, quali pilastri, travi e tegoli sono stati modellati con elementi beam. I pilastri sono stati incastrati alla base, mentre le travi ed i tegoli sono stati modellati con semplice appoggio alla base dei rispettivi elementi portanti (tegoli poggianti sulle travi e le travi sui pilastri). Per tenere conto delle eccentricità presenti tra i vari elementi ai tegoli è stato applicato un offset verticale dal baricentro dell’elemento.

I setti in c.a. gettati in opera dei vani ascensore sono stati trascurati in quanto indipendenti dal resto della struttura. Nelle immagini seguenti è riportato il modello tridimensionale utilizzato per le verifiche globali. Il punto di controllo per l’analisi effettuata è situato al piano secondo sull’asse di simmetria in y.

Figura 7 – Modello FEM 3D

Le seguenti figure riportano le sezioni dei principali elementi resistenti come presente dai disegni costruttivi di progetto.




Pilastri tipo 1: 50x50cm armatura: 4Φ18





Figura 11 – Modello FEM 3D: controventatura in lecablocco

• A livello non strutturale i tramezzi in laterizio al piano primo sono risultati non collegati alle strutture esistenti e instabili fuori dal piano.

3.5.2 RISULTATI DELL’ANALISI

La seguente tabella riporta i principali modi di vibrare della struttura allo stato di fatto e le relative masse partecipate. Il periodo proprio della struttura è pari a 0.52sec.

Mode No Periodo TRAN-X TRAN-Y

sec MASS(%) SUM(%) MASS(%) SUM(%)

1 0.52 26.8528 26.8528 0.186 0.186

2 0.5125 0.255 27.1078 21.4521 21.6381

3 0.4956 27.9499 55.0577 0 21.6381

4 0.4644 0.0014 55.0591 2.9984 24.6365

7 0.4167 0.0205 55.0796 8.3455 32.982

12 0.366 0.0031 55.0827 3.3725 36.3545

16 0.3303 1.3446 56.4273 0.0312 36.3857

26 0.2123 17.5997 74.027 0.0051 36.3908

27 0.2078 3.4645 77.4915 0.0622 36.453

29 0.2029 6.3721 83.8636 0.0017 36.4547

30 0.1986 11.9439 95.8075 0.0002 36.4549

36 0.1578 0 95.8075 19.2294 55.6843

39 0.1439 0.0716 95.8791 33.6436 89.3279

40 0.1421 0.181 96.0601 4.3672 93.6951




Figura 12 – Primo modo di vibrare (direzione x)

Figura 13 – Primo modo di vibrare (direzione y)






irrigidite da pilastrini in c.a. a passo di circa 5m ed altezza di circa 4m, ed il primo pia-no, con una conformazione a C a parziale copertura del piano inferiore, adibito ad uffici. Data la geometria, l’edificio risulta non regolare in pianta ed in elevazione.

La struttura è costituita da una maglia regolare di pilastri prefabbricati con passo pari a circa 10x10m, sormontati da travi a L perimetrali ed a T rovescia interne, collegate da tegoli TT in semplice appoggio. Nella parte adibita ad uffici, il solaio di calpestio pre-senta una soletta collaborante di 10cm di spessore che rende solidali tra loro i tegoli TT di copertura del piano terra. Entrambe le zone di copertura, terrazzo al piano primo e la copertura uffici, presentano carenza di connessioni tra i tegoli e le travi, mentre le travi sono collegate ai pilastri attraverso barre filettate passanti. Le travi dell’impalcato al piano primo della zona uffici sono invece collegate ai pilastri attraverso squadrette me-talliche saldate a piatti inghisati nei rispettivi elementi. Sono presenti 7 vani scala con vano ascensore centrale in c.a. gettato in opera. Il collegamento tra il vano ascensore e la copertura è assente, mentre al piano primo, solo alcuni vani sono parzialmente colle-gati. I pannelli esterni prefabbricati sono appesi ai pilastri in c.a., e collegati ai tegoli ed alle travi prefabbricate.

Figura 1 – Prospetti, pianta piano terra e pianta piano primo.

L’edificio è stato danneggiato durante le scosse di terremoto del 20 e del 29 maggio 2012. I danni sono consistiti nella comparsa di fessure di modesta entità in alcune delle




Il fabbricato in oggetto è un edificio industriale costruito nel 2002 a pianta rettangolare di circa 116*40m=4640mq prevalentemente ad un piano fuori terra, con strutture in c.a.p. e c.a.v. e tamponamenti esterni in pannelli prefabbricati. Una parte dell’edificio e’ sormontata da un piano primo con destinazione uffici pertinenziali alle attivita’ produttive. La struttura portante è costituita da una maglia regolare di pilastri c.a.v. con passo pari a circa 10x10m. Il piano primo è diviso in due zone : la prima e’ adibita ad uffici e la seconda e’ una copertura piana non calpestabile. Entrambe le zone possiedono travi a T rovescia e tegoli a pi-greco in c.a.p. La zona ad uffici presenta a livello di solaio di calpestio una soletta collaborante in c.a. gettata in opera con spessore di circa 10cm, che invece e’ assente nella zona a copertura piana.

La copertura della zona uffici è costituita da travi ad I con tegoli pi-greco senza cappa collaborante. Entrambe le zone di copertura: terrazzo al piano primo e copertura uffici del piano secondo presentano carenza di connessioni tra i tegoli e le travi, mentre le travi sono collegate ai pilastri attraverso barre filettate passanti. La travi al piano primo della zona uffici sono invece collegate ai pilastri attraverso squadrette metalliche saldate a dei piatti inghisati nei rispettivi elementi.

Sono presenti 7 vani scala con vano ascensore centrale in c.a. gettato in opera, costituiti da rampe. Il collegamento tra il vano ascensore e la copertura è assente, mentre al piano primo, solo alcuni vani sono parzialmente collegati. Gli elementi non strutturali in senso stretto, risultano essere significativi dal punto di vista sismico.

Al piano terra si rileva la presenza di tramezzature in lecablocco di spessore pari a circa 25cm, a tutta altezza. Sono presenti irrigidimenti costituiti da pilastrini in c.a. all’interno delle tramezzature a passo di circa 5m ed altezza di circa 4m. I pannelli esterni sono prefabbricati, sono appesi ai pilastri in c.a., e collegati ai tegoli ed alle travi prefabbricate. Il piano primo è diviso da tramezze in laterizio forato a tutta altezza. La parte al di sopra della quota di controsoffitto (posto ad una quota di circa 2,70m), è priva di intonaco. Non sono presenti rinforzi di alcun tipo nelle varie tramezze.

Alle pagine successive sono riportate le piante (fuori scala) ed i prospetti della struttura in esame.

figura 2 –: prospetti




Il fabbricato in oggetto è un edificio industriale costruito nel 2002 a pianta rettangolare di circa 116*40m=4640mq prevalentemente ad un piano fuori terra, con strutture in c.a.p. e c.a.v. e tamponamenti esterni in pannelli prefabbricati. Una parte dell’edificio e’ sormontata da un piano primo con destinazione uffici pertinenziali alle attivita’ produttive. La struttura portante è costituita da una maglia regolare di pilastri c.a.v. con passo pari a circa 10x10m. Il piano primo è diviso in due zone : la prima e’ adibita ad uffici e la seconda e’ una copertura piana non calpestabile. Entrambe le zone possiedono travi a T rovescia e tegoli a pi-greco in c.a.p. La zona ad uffici presenta a livello di solaio di calpestio una soletta collaborante in c.a. gettata in opera con spessore di circa 10cm, che invece e’ assente nella zona a copertura piana.

La copertura della zona uffici è costituita da travi ad I con tegoli pi-greco senza cappa collaborante. Entrambe le zone di copertura: terrazzo al piano primo e copertura uffici del piano secondo presentano carenza di connessioni tra i tegoli e le travi, mentre le travi sono collegate ai pilastri attraverso barre filettate passanti. La travi al piano primo della zona uffici sono invece collegate ai pilastri attraverso squadrette metalliche saldate a dei piatti inghisati nei rispettivi elementi.

Sono presenti 7 vani scala con vano ascensore centrale in c.a. gettato in opera, costituiti da rampe. Il collegamento tra il vano ascensore e la copertura è assente, mentre al piano primo, solo alcuni vani sono parzialmente collegati. Gli elementi non strutturali in senso stretto, risultano essere significativi dal punto di vista sismico.

Al piano terra si rileva la presenza di tramezzature in lecablocco di spessore pari a circa 25cm, a tutta altezza. Sono presenti irrigidimenti costituiti da pilastrini in c.a. all’interno delle tramezzature a passo di circa 5m ed altezza di circa 4m. I pannelli esterni sono prefabbricati, sono appesi ai pilastri in c.a., e collegati ai tegoli ed alle travi prefabbricate. Il piano primo è diviso da tramezze in laterizio forato a tutta altezza. La parte al di sopra della quota di controsoffitto (posto ad una quota di circa 2,70m), è priva di intonaco. Non sono presenti rinforzi di alcun tipo nelle varie tramezze.

Alle pagine successive sono riportate le piante (fuori scala) ed i prospetti della struttura in esame.

figura 2 –: prospetti

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pareti divisorie al piano terra, soprattutto in quelle più corte e prive di irrigidimenti, che presentavano anche modesti fuoripiombo, alcune lesioni nelle mensole di appoggio del-le travi, una modesta rotazione dei pilastri al primo piano a seguito dello spostamento degli elementi di copertura, costituiti da tegoli TT in semplice appoggio. I vani scala in c.a. hanno presentato fessurazioni diffuse nei tavolati in laterizio di chiusura dei locali e danneggiamenti alla finiture, mentre si è riscontrato un danno diffuso con il crollo di gran parte dei tamponamenti in laterizio degli uffici al piano primo, di altezza pari a 3m circa e privi di cordoli e collegamenti alle strutture. Infine i pannelli esterni in c.a. hanno subito spostamenti tali per cui è stato necessario un primo intervento di messa in sicu-rezza dei medesimi. Le tramezzature al piano terra, seppur classificate come “non por-tanti”, hanno contribuito alla risposta sismica globale della struttura, comportandosi come controventi lungo il loro piano principale.

2.1 Verifica allo Stato di Fatto L’analisi è stata svolta utilizzando un’analisi push-over su un modello tri-

dimensionale (Figura 2) nel quale si sono modellate anche le pareti al piano terra come controventi ad X no-tension di sezione 25x90cm. Si è modellato l’impalcato rigido solo per il solaio al piano primo della zona uffici, dove è presente la soletta in cls, mentre nelle restanti parti, data la mancanza di collegamenti tra i tegoli TT e la struttura, non si è considerato l’impalcato come rigido.

Figura 2 – Rappresentazione schematica del modello ad elementi finiti

Figura 1 riporta i principali modi di vibrare, da cui risulta evidente la mancanza di re-golarità dell’edificio che comporta la presenza di modi torsionali e modi locali al piano primo.

Figura 2 – Modi di vibrare e deformate modali dei primi due modi.




3.5. STATO DI FATTO

3.5.1 Rappresentazione della struttura e descrizione del modello di calcolo

E’ stato sviluppato un modello tridimensionale dell’intero edificio con il programma di calcolo MIDAS Gen2011 (ver.2.1): lo schema di riferimento è quello a telaio equivalente tridimensionale. Gli elementi monodimensionali, quali pilastri, travi e tegoli sono stati modellati con elementi beam. I pilastri sono stati incastrati alla base, mentre le travi ed i tegoli sono stati modellati con semplice appoggio alla base dei rispettivi elementi portanti (tegoli poggianti sulle travi e le travi sui pilastri). Per tenere conto delle eccentricità presenti tra i vari elementi ai tegoli è stato applicato un offset verticale dal baricentro dell’elemento.

I setti in c.a. gettati in opera dei vani ascensore sono stati trascurati in quanto indipendenti dal resto della struttura. Nelle immagini seguenti è riportato il modello tridimensionale utilizzato per le verifiche globali. Il punto di controllo per l’analisi effettuata è situato al piano secondo sull’asse di simmetria in y.

Figura 7 – Modello FEM 3D

Le seguenti figure riportano le sezioni dei principali elementi resistenti come presente dai disegni costruttivi di progetto.









Figura 11 – Modello FEM 3D: controventatura in lecablocco

• A livello non strutturale i tramezzi in laterizio al piano primo sono risultati non collegati alle strutture esistenti e instabili fuori dal piano.

3.5.2 RISULTATI DELL’ANALISI

La seguente tabella riporta i principali modi di vibrare della struttura allo stato di fatto e le relative masse partecipate. Il periodo proprio della struttura è pari a 0.52sec.



1 0.52 26.8528 26.8528 0.186 0.186

2 0.5125 0.255 27.1078 21.4521 21.6381

3 0.4956 27.9499 55.0577 0 21.6381

4 0.4644 0.0014 55.0591 2.9984 24.6365

7 0.4167 0.0205 55.0796 8.3455 32.982

12 0.366 0.0031 55.0827 3.3725 36.3545

16 0.3303 1.3446 56.4273 0.0312 36.3857

26 0.2123 17.5997 74.027 0.0051 36.3908

27 0.2078 3.4645 77.4915 0.0622 36.453

29 0.2029 6.3721 83.8636 0.0017 36.4547

30 0.1986 11.9439 95.8075 0.0002 36.4549

36 0.1578 0 95.8075 19.2294 55.6843

39 0.1439 0.0716 95.8791 33.6436 89.3279

40 0.1421 0.181 96.0601 4.3672 93.6951











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soggette a demolizione totale, quali quelle presenti nei locali servizi, in modo da garantire un collegamento con la struttura portante.

• interventi di riparazione dei danni alle parti non strutturali quali tramezze e finiture dei vani scala.

Il costo totale degli interventi strutturali è risultato pari a €124.000, con un’incidenza complessiva pari a circa €20/m2.

Figura 4 – Intervento con piatti sulle pareti in blocchi.

Figura 5 – Collegamento all’estradosso tra i tegoli.




Figura 24 – Sezione trasversale dettaglio connessione tegolo - trave

Come mostrato in figura 21 e 24, ogni tegolo è collegato alla trave attraverso l’installazione di due piastre metalliche poste in corrispondenza delle due nervature del tegolo, fissate con una coppia di tasselli M12 tipo HIS-N/RN con HIT RE-500 (o prodotto equivalente). Il tassello possiede una resistenza tagliante di progetto pari a 22.7kN. La resistenza di ogni tegolo è quindi pari a 45.4kN maggiore di quella richiesta pari a 13.28kN. La verifica risulta quindi soddisfatta.

3.6.5.2 Controventature metalliche Al piano terra, l’intervento previsto è la realizzazione di contraventure metalliche in corrispondenza di alcuni tramezzi in lecablocco. La posizione dei controventi è stata scelta cercando di mantenere il piu’ possibile la simmetria dell’intervento, compatibilmente con gli impedimenti presenti all’interno delle unità produttive ma garantendo un’efficacia dell’intervento. La seguente figura mostra la disposizione dei controventi metallici.

Figura 25 – Posizione controventi metallici

I controventi possono essere suddivisi in due tipologie in base alla direzione del piano della tramezzatura, x ed y.




2033" SRSS+y" 5" N49.46" " 2033" SNy_UA" 10" N40.69"2034" SRSS+y" 5" N46.17" " 2034" SNy_UA" 10" N59.47"2035" SRSS+y" 5" N51.68" " 2035" SNy_UA" 10" N17.11"2036" SRSS+y" 5" N37.13" " 2036" SNy_UA" 10" N55.74"2045" SRSS+y" 5" N85.72" " 2045" SNy_UA" 10" N78.00"2046" SRSS+y" 5" N18.32" " 2046" SNy_UA" 10" N7.62"2047" SRSS+y" 5" N77.47" " 2047" SNy_UA" 10" N64.18"2048" SRSS+y" 5" N18.19" " 2048" SNy_UA" 10" N36.18"2031" SRSSNX" 5" N146.27" " 2031" S+x_UA" 11" N847.04"2032" SRSSNX" 5" 46.77" " 2032" S+x_UA" 11" 560.16"2033" SRSSNX" 5" 15.30" " 2033" S+x_UA" 11" 560.03"2034" SRSSNX" 5" N111.13" " 2034" S+x_UA" 11" N816.95"2035" SRSSNX" 5" N3.06" " 2035" S+x_UA" 11" 558.54"2036" SRSSNX" 5" N82.46" " 2036" S+x_UA" 11" N800.97"2045" SRSSNX" 5" N5.06" " 2045" S+x_UA" 11" 557.74"2046" SRSSNX" 5" N101.48" " 2046" S+x_UA" 11" N797.40"2047" SRSSNX" 5" N11.94" " 2047" S+x_UA" 11" 558.92"2048" SRSSNX" 5" N79.35" " 2048" S+x_UA" 11" N785.96"2031" SRSSNy" 5" N81.47" " 2031" SNx_UA" 11" 558.23"2032" SRSSNy" 5" N24.26" " 2032" SNx_UA" 11" N806.55"2033" SRSSNy" 5" N21.45" " 2033" SNx_UA" 11" N794.59"2034" SRSSNy" 5" N72.32" " 2034" SNx_UA" 11" 559.40"2035" SRSSNy" 5" N18.98" " 2035" SNx_UA" 11" N784.79"2036" SRSSNy" 5" N72.54" " 2036" SNx_UA" 11" 557.76"2045" SRSSNy" 5" N69.68" " 2045" SNx_UA" 11" N854.09"2046" SRSSNy" 5" N34.25" " 2046" SNx_UA" 11" 560.65"2047" SRSSNy" 5" N51.30" " 2047" SNx_UA" 11" N825.84"2048" SRSSNy" 5" N43.91" " 2048" SNx_UA" 11" 560.51"

L’azione massima sul controvento risulta pari a -854.09kN di compressione e pari a 560.16kN di trazione. L’azione di compressione viene scaricata sulla sezione composta acciaio-blocchetti di cls mentre si assume che l’azione di trazione venga assorbita dai soli piatti d’acciaio.

3.6.5.2.1.1 Verifica sezione composta La sezione composta resistente è data dai rinforzi metallici collegati tra loro ed alla muratura e dal contributo della muratura stessa. La larghezza collaborante della muratura è assunta pari a 90cm.

Figura 27 – Controvento lungo la direzione x – sezione composta









Il costo totale degli interventi strutturali è risultato pari ad €124.000,00, con un’incidenza pari a circa €20/m2.

























P. Riva Esempi di Intervento su Edifici Prefabbricati

Costo Totale € 75.000

ESEMPIO 1 – EDIFICIO PER LABORATORI

Utilizzo di pareti in blocchi come controventi

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3.6.5 Verifiche degli interventi di progetto

3.6.5.1 Connessione tegolo – trave: zona terrazzo

La mancanza di collegamenti nella zona terrazzo al piano primo è stata sopperita attraverso la realizzazione di connessioni tra i tegoli e le travi come descritto nella seguente figura.

Figura 21 – Dettaglio connessione zona terrazzo

La verifica delle connessioni viene eseguita utilizzato il metodo della gerarchia delle resistenze, calcolando il momento resistente ultimo dei pilastri. Nella zona oggetto di verifica è presente una tipologia di pilastro con sezione resistente pari a 50x50cm ed un’armatura longitudinale di 4φ18. Ai fini del calcolo del momento resistente, si utilizza, conservativamente, l’azione assiale di compressione minima nei pilastri dovuta ai carichi permanenti pari a 576.6kN.

La seguente figura mostra il calcolo del momento resistente del pilastro che risulta pari a 208.2kNm.

Figura 22 – Momento resistente pilastro zona terrazzo











Le verifiche eseguite dimostrano che allo stato di fatto l’edificio soddisfa alle verifi-che da normativa nella direzione longitudinale per poter concedere l’agibilità definitiva (indice di vulnerabilità in termine di accelerazioni αu > 0,60 allo SLV), mentre in dire-zione trasversale si ha αu = 0,40, a causa della vulnerabilità delle ali dell’edificio al pia-no primo.

Gli interventi di miglioramento sismico e rinforzo locale sono stati progettati con l’obbiettivo di diminuire le vulnerabilità dell’edificio evidenziate dalla risposta all’evento sismico, dallo studio degli elaborati progettuali, dalle osservazioni in situ, e dalle calcolazioni eseguite. Inoltre gli interventi sono stati progettati cercando di mini-mizzare le interferenze con le strutture e con gli impianti presenti nelle diverse attività produttive.

Figura 3 riporta i principali modi di vibrare dopo l’intervento, da cui risulta evidente il miglioramento della risposta e soprattutto il comportamento molto più regolare degli elementi al piano primo. Evidentemente, la mancanza di regolarità in elevazione non è risultata eliminabile. Tutte le verifiche eseguite dimostrano che l’edificio soddisfa ab-bondantemente ai criteri per poter concedere l’agibilità definitiva.

Figura 3 – Modi di vibrare e deformate modali dei primi due modi dopo l’intervento. I principali interventi eseguiti sono: • trasformazione di alcune delle pareti in blocco al piano terra in controventi bi-lateri

mediante l’applicazione su entrambe le facce di piatti metallici ad X tra loro colle-gati (Figura 4). La disposizione è stata scelta così da poter operare senza interrom-pere le attività dei laboratori al piano terra;

• collegamento tra gli elementi orizzontali ed in particolare tra i tegoli di copertura semplicemente appoggiati alle travi. Nella zona terrazzo al piano primo i tegoli so-no stati connessi alle travi con delle piastre metalliche all’estradosso (Figura 5). Al piano secondo si sono realizzati dei collegamenti attraverso l’installazione di trefoli tra le coppie di pilastri e connettendo solo i tegoli posti in prossimità dei pilastri ai pannelli di facciata, utilizzando i pannelli orizzontali in copertura come elementi di contrasto che impediscano la perdita di appoggio (Figura 6). Al piano primo sono state inoltre collegate le travi di bordo ai pilastri mediante opportune bielle, illustra-te in figura 6, ove si è verificata la mancanza di collegamento, prevista da progetto, con barre filettate;

• sostituzione delle tramezze al piano primo con tramezzature in cartongesso. In ag-giunta viene realizzato un cordolo in c.a. al di sopra delle tramezze in laterizio non




Figura 17 – Controventi rinforzati- sezione resistente e cerniera plastica adottata

3.6.3 Risultati dell’analisi

La seguente tabella riporta i principali modi vibrare della struttura con il corrispondente periodo e la massa partecipata.



1 0.4746 27.9272 27.9272 0.0999 0.0999

2 0.4445 3.0657 30.9929 33.6358 33.7357

3 0.4387 20.8113 51.8042 3.4625 37.1982

4 0.1822 48.1781 99.9824 0 37.1982

5 0.162 0.0067 99.9891 0.0006 37.1988

6 0.1417 0 99.9891 62.7965 99.9953

7 0.1107 0.0003 99.9894 0 99.9953

8 0.1083 0.0002 99.9896 0 99.9953

9 0.1018 0 99.9896 0.0004 99.9957

10 0.1018 0 99.9896 0.0003 99.996

Nelle seguente figura viene rappresentato il primo modo di vibrare in direzione x.




Figura 18 – Primo modo di vibrare (direzione x)- Stato di progetto

Figura 19 – Primo modo di vibrare (direzione y) - Stato di progetto




Figura 18 – Primo modo di vibrare (direzione x)- Stato di progetto

Figura 19 – Primo modo di vibrare (direzione y) - Stato di progetto

155

soggette a demolizione totale, quali quelle presenti nei locali servizi, in modo da garantire un collegamento con la struttura portante.


Il costo totale degli interventi strutturali è risultato pari a €124.000, con un’incidenza complessiva pari a circa €20/m2.


























Il costo totale degli interventi strutturali è risultato pari ad €124.000,00, con un’incidenza pari a circa €20/m2.

























P. Riva Esempi di Intervento su Edifici Prefabbricati

Costo Totale € 75.000

ESEMPIO 1 – EDIFICIO PER LABORATORI

Utilizzo di pareti in blocchi come controventi

16/29





















156

Figura 6 – Collegamento trave-tegoli (costo totale € 19.000,00).

Figura 6 – Inserimento di Trefoli e collegamenti trave pilastro p.primo (€ 30.000,00).

3 EDIFICIO B

Il secondo esempio riguarda un edificio adibito a esposizione per arredamento e ma-gazzino. L’edificio è stato costruito nella seconda metà degli anni ’70, e presenta una struttura portante realizzata quasi completamente con elementi in c.a. prefabbricati.

Il corpo principale presenta uno sviluppo longitudinale di 100 m circa e uno sviluppo trasversale di 27 m circa (figura 7), comprensivi di un portico che caratterizza tutto il fronte principale, realizzato in c.a. gettato in opera. Il corpo principale, disposto su due piani, raggiunge un’altezza massima di 9.60 m circa. Sul lato posteriore, è presente un ulteriore corpo adibito a magazzino, di dimensioni pari a 49.50 m e 12 m circa e altezza massima pari a 6.90 m circa, anch’esso costituito da elementi prefabbricati. A questo corpo sono affiancate altre due pertinenze di dimensioni decisamente inferiori, adibite a box e centrale termica.

La struttura dell’edificio è costituita da 19 telai accostati in direzione longitudinale con interasse costante di 5.50 m, di cui 10 interessano anche il magazzino (figura 7).

Nel corpo principale al piano terra, ai pilastri laterali di sezione 55x40si aggiungono i pilastri centrali di sezione 50x30: tali pilastri costituiscono l’appoggio per ciascuna campata delle travi prefabbricate, di altezza pari a 93 cm, poste a sostegno della soletta del primo impalcato.

L’orditura principale della copertura a falde è costituita da travi prefabbricate a sezio-ne variabile in un’unica campata appoggiata ai pilastri d’estremità (sezione 40x40). Le travi del magazzino, di altezza pari a 60 cm e disposte in pendenza, sono appoggiate da




2041" SRSS+X" 5" N59.530" " 2041" S+y_UA" 10" 364.715"2042" SRSS+X" 5" N1.128" " 2042" S+y_UA" 10" N418.460"2049" SRSS+X" 5" N98.702" " 2049" S+y_UA" 10" 386.428"2050" SRSS+X" 5" 67.430" " 2050" S+y_UA" 10" N410.843"2037" SRSS+y" 5" 30.175" " 2037" SNy_UA" 10" 385.557"2038" SRSS+y" 5" N58.779" " 2038" SNy_UA" 10" N409.663"2039" SRSS+y" 5" 7.482" " 2039" SNy_UA" 10" 371.152"2040" SRSS+y" 5" N68.362" " 2040" SNy_UA" 10" N431.995"2041" SRSS+y" 5" N54.865" " 2041" SNy_UA" 10" N434.182"2042" SRSS+y" 5" N5.796" " 2042" SNy_UA" 10" 373.340"2049" SRSS+y" 5" N22.814" " 2049" SNy_UA" 10" N415.876"2050" SRSS+y" 5" N8.234" " 2050" SNy_UA" 10" 391.667"2037" SRSSNX" 5" 85.295" " 2037" S+x_UA" 11" 24.734"2038" SRSSNX" 5" N116.026" " 2038" S+x_UA" 11" N84.825"2039" SRSSNX" 5" 16.513" " 2039" S+x_UA" 11" N7.828"2040" SRSSNX" 5" N77.354" " 2040" S+x_UA" 11" N52.721"2041" SRSSNX" 5" N11.015" " 2041" S+x_UA" 11" N15.033"2042" SRSSNX" 5" N48.857" " 2042" S+x_UA" 11" N44.902"2049" SRSSNX" 5" 70.004" " 2049" S+x_UA" 11" 63.410"2050" SRSSNX" 5" N96.672" " 2050" S+x_UA" 11" N44.077"2037" SRSSNy" 5" N61.740" " 2037" SNx_UA" 11" N45.723"2038" SRSSNy" 5" 31.422" " 2038" SNx_UA" 11" 65.643"2039" SRSSNy" 5" N57.855" " 2039" SNx_UA" 11" N45.762"2040" SRSSNy" 5" N1.789" " 2040" SNx_UA" 11" N14.159"2041" SRSSNy" 5" N16.427" " 2041" SNx_UA" 11" N53.065"2042" SRSSNy" 5" N43.454" " 2042" SNx_UA" 11" N7.489"2049" SRSSNy" 5" N8.482" " 2049" SNx_UA" 11" N86.249"2050" SRSSNy" 5" N20.874" " 2050" SNx_UA" 11" 26.243"

Le azioni dei controventi in direzione y risultano pari a 393.60kN di trazione e -434.182kN di compressione. Tali valori risultano minori di quelli per la controventatura in direzione x. Essendo i profili di controventatura uguali per tutti i controventi, le verifiche risultano quindi soddisfatte.

3.6.5.3 Connessioni secondo impalcato: trefoli e squadrette

A livello del secondo impalcato si sono posti in essere i collegamenti dei vari elementi costruttivi attraverso l’installazione di trefoli tra le coppie di pilastri e la realizzazione di squadrette metalliche tra il tegolo ed il pannello esterno di prefabbricato. La seguente figura mostra il posizionamento dei trefoli.




Figura 29 – Posizionamento trefoli

Figura 30 – Sezione trasversale tipica - trefolo

I trefoli sono stati collegati agli elementi di copertura attraverso delle UPN160 posizionate esternamente a contatto con il pannello di chiusura prefabbricato. Spessori metallici sono stati inseriti tra il pannello, il tegolo ed il pilastro in modo da eliminare giochi residui e trasferire gli sforzi al tegolo di copertura. Le connessioni tra il tegolo ed il pannello prefabbricato insieme all’azione di confinamento dei trefoli creano un impalcato di copertura capace di garantire un comportamento scatolare dello stesso. La seguente figura mostra i tegoli dove sono state eseguite le connessioni.

Figura 31 – Connessioni tegolo - pannello piano primo

L’azione assiale sul pilastro del primo piano dovuto ai carichi permanenti è pari a 227.7kN. I pilastri hanno una sezione pari a 50x50cm e possiedono un’armatura di 4φ22. Il massimo momento resistente è calcolato nella seguente figura e risulta pari a 175.3kN.




Figura 32 – Momento resistente pilastro piano primo

Conservativamente si considera un’altezza di interpiano pari a 3.60m. Il taglio massimo trasmissibile a livello di copertura ad ogni pilastro è quindi pari a 48kN, che moltiplicato per il fattore di sovraresistenza pari a 1.2 risulta uguale a 57.6kN. Il numero minimo di connessioni per pilastro realizzate è pari a 3, come mostrato in figura 31. L’azione su ogni singola connessione è quindi pari a 19.2kN. La seguente figura mostra il dettaglio esecutivo della connessione.

Figura 33 – Dettaglio Connessione tegolo - pannello

I tasselli M12-HILTI HI-RE500 (o prodotto equivalente) hanno una resistenza di progetto a trazione (sfilamento) pari a 19.8kN. Sono presenti 4 tasselli per connessione che garantiscono una forza di trazione pari a 79.2kN. La verifica risulta soddisfatta.

157

un lato ad una mensola in aggetto dai corrispondenti pilastri del corpo centrale, dall’altro lato a pilastri prefabbricati di sezione 30x40 cm. Il portico sul fronte principa-le è realizzato in c.a. gettato in opera, con pilastri di sezione 25x40 cm, disposti al me-desimo interasse della struttura principale e soletta di copertura (Figura 8).

Alle estremità del primo piano si trovano due appartamenti i cui locali sono delimitati da tamponamenti in laterizi forati a tutta altezza privi di cordoli in sommità.

Figura 7 – Pianta piano terra, piano primo e sezione trasversale.

L’edificio è stato danneggiato dalle scosse di terremoto del 29 maggio 2014. I danni

hanno riguardato quasi esclusivamente i controsoffitti degli appartamenti al piano pri-mo, che sono stati resi inagibili, ed i tamponamenti che separano tali appartamenti dal salone di esposizione al primo piano. Per il resto, si sono osservati solo danni modesti ad alcuni appoggi ed alle pareti del vano ascensore, anch’esse in laterizio.

158

Figura 8 – Fronte principale dell’edificio. L’analisi dello stato di fatto è stata svolta mediante analisi lineare, adottando un fatto-

re di struttura q =3,0 per i meccanismi duttili e q=1,50 per i meccanismi fragili. La verifica effettuata considerando cautelativamente la sola intelaiatura in c.a. mostra

che essa è in grado di raggiungere il 60% del livello di sicurezza previsto per gli edifici all’interno del cosiddetto cratere.

L’intervento previsto consiste quindi nella sola eliminazione delle vulnerabilità locali riscontrate nell’edificio, oltre alla demolizione dei controsoffitti all’interno degli appar-tamenti, in attesa di un successivo intervento di recupero dei locali, ed all’abbassamento delle pareti di separazione con i locali espositivi al primo piano, al fine di evitare inter-ferenze tra questi e la copertura inclinata.

Le vulnerabilità riscontrate consistevano nella mancanza di collegamenti tra elementi strutturali verticali e elementi strutturali orizzontali, data l’assenza di connessioni effi-caci tra i pilastri e le travi. La presenza di una cappa strutturale che collega e solidarizza alle travi sia le lastre in laterocemento dell’impalcato al primo piano, sia gli elementi di copertura, consente di evitare di inserire ulteriori collegamenti tra tegoli e travi.

Gli interventi eseguiti si sono posti quindi l’obiettivo di ovviare alla possibilità di perdita di appoggio delle travi nelle direzioni longitudinale e trasversale, rispettivamen-te corrispondenti alla dimensione maggiore e alla dimensione minore del fabbricato, ove non fossero già presenti ritegni efficaci atti al contrasto di tali meccanismi di collasso, come forcelle o murature portanti opportunamente disposte. Per la traslazione in dire-zione longitudinale sono stati creati vincoli a forcella, per la traslazione in direzione tra-sversale sono stati applicati delle bielle di connessione tra pilastro e trave, opportuna-mente ancorate tramite perni filettati agli elementi strutturali. Gli interventi non sono stati realizzati sul primo e sull'ultimo allineamento del corpo principale e del magazzi-no: la presenza dei tamponamenti in muratura non consente il verificarsi di cinematismi di collasso associati alla perdita d'appoggio.

Le connessioni, realizzate in carpenteria metallica, sono state dimensionate in base al-le azioni sismiche previste per il sito in esame dalla normativa vigente e sono state stu-diate cercando di ricorrere a lavorazioni non eccessivamente invasive per la struttura e per l'attività commerciale svolta. L'applicazione dei rinforzi ai nodi ha richiesto anche la modifica di alcuni elementi dell'impianto antincendio.

Il costo complessivo dell’intervento è stato pari a €80.000, con un’incidenza pari a circa €15/m2. Gli interventi sono illustrati nelle Figure seguenti.

Comune di Pegognaga (MN) Arredamenti Andreoli Luciano di Andreoli Omar S.n.c.

Verifica di vulnerabilità sismica

Doc: Peg_rel_vuln Data 01/07/2013 Pag.: 9/72

figura 5 – vista del fronte principale (lato strada provinciale).

figura 6 – vista fronte laterale (allineamento 19) e magazzino.

159

Costo €588/nodo

Figura 9 - Nodo Trave-Pilastro sulle travi perimetrali al piano primo

Costo €1230/nodo

Figura 10 - Nodo Trave-Pilastro intermedio al piano primo

160

Costo €199/nodo

Figura 11 - Nodo Trave-Pilastro per le capriate in copertura.

Figura 12 – Abbassamento pareti e realizzazione di cordolo in acciaio in sommità.

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Costo €461/nodo Lato esposizione

Costo €518/nodo

Lato esterno

Figura 11 - Nodo Trave-Pilastro del magazzino, lato esterno e lato esposizione.

162

4 CONCLUSIONI

Nell’articolo sono stati presentati due interventi di messa in sicurezza su altrettanti edi-fici prefabbricati danneggiati dalla sequenza sismica che ha interessato l’Emilia ed il Mantovano il 20 e 29 maggio 2012.

Gli interventi presentati hanno consentito il raggiungimento degli obbiettivi previsti dalle ordinanze post-sisma senza interruzione delle attività svolte all’interno degli edifi-ci.

I costi degli interventi illustrati sono risultati particolarmente contenuti, e compresi tra i 15€/m2 ed i 25€/m2.

REFERENZE A. Belleri, P. Riva, R. Nascimbene (2012). “Comportamento sismico e attività di messa

in sicurezza di edifici industriali”, Progettazione Simica ,Vol. 03 pp. 131-139; Circolare 02/02/2009 – Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le

costruzioni”; Gruppo di Lavoro Agibilità Sismica dei Capannoni Industriali (2012). “Linee di indiriz-

zo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici” – Reluis, Protezione Civile, Assobeton, Consiglio Nazionale degli Ingegneri;

Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14/01/2008) Riva, P., Belleri, A., Torquati, M. (2010). “Progettazione di strutture prefabbricate

monopiano”, Industrie manufatti cementizi, Vol. 16, pp. 10-16. Riva, P., Belleri, A., Torquati, M. (2011). “Analisi sismica di strutture prefabbricate”,

Industrie manufatti cementizi, Vol. 20, pp. 28-37.

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Esempi di Intervento su Edifici Prefabbricati Relazione di Calcolo – As Built Doc: Lame_rel02 Data...

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