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FONDAZIONE GIOVANNI ARVEDI E LUCIANA BUSCHINI
REGIONE LOMBARDIA
COMUNE DI CREMONA
PROVINCIA DI CREMONA
UNIVERSITA’ CATTOLICA DEL SACRO CUORE
FONDAZIONE CARIPLO
ACCORDO DI PROGRAMMA PER LA VALORIZZAZIONE DELL’EX MONASTERO DI
SANTA MONICA IN CREMONA
CAMPUS UNIVERSITÀ CATTOLICA DEL SACRO CUORE PROGETTO
DEFINITIVO/SANTA MONICA/CHIOSTRO MINORE (CORPI NORD C, D, E, F)
PROGETTISTA INCARICATO FONDAZIONE GIOVANNI ARVEDI E LUCIANA
BUSCHINI
Lamberto Rossi Associati / Lamberto Rossi e Marco Tarabella Via
Telesio, 17 20145 Milano - tel. 02 97382609 [email protected]
CONSULENTI
Studio Calvi srl (Indagini diagnostiche e Strutture)
Roberto Merlo (Prevenzione Incendi)
Consult Engineering snc (Impianti)
Alessandro Placci (Acustica)
Stefano Corbari (Materico e Conservazione Superfici)
Settembre 2018
RELAZIONE STRUTTURALE
-
1
-
STUDIO CALVI S.r.l.
Ingegneria e architettura
Via Boezio, 10 – 27100 Pavia (Italy)
Tel. +39.0382.538817 – Fax +39.0382.538702
e-mail: [email protected]
Website: www.studiocalvi.eu
COMPLESSO DEL MONASTERO DI S. MONICA–EX CASERMA GOITO,
CREMONA
CAMPUS UNIVERSITARIO – UNIVERSITÀ CATTOLICA SACRO CUORE
CHIOSTRO MINORE – CORPI D, E, C
Relazione di calcolo delle Strutture
LRA.RSM_D-E-C_DE_RCS _R1
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S. MONICA - CHIOSTRO MINORE CREMONA - CAMPUS UNIVERSITÀ CATTOLICA
SACRO CUORE PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE DI CALCOLO
STRUTTURALE
R1 - 7 DICEMBRE 2018 PAGINA 1 DI 52
TAVOLA DELLE REVISIONI
REV. DATA PREPARATO DA CONTROLLATO APPROVATO NOTE
REV. 0 28.09.2018 FG MM GMG
REV. 1 07.12.2018 FG MM GMG
DESCRIZIONE DELLA REVISIONE:
REV. 1 ______________________
PER APPROVAZIONE DEL CLIENTE:
___________________________________________________
Copia controllata [ ]
Distribuito a:
_________________________________________________________
Nome file: LRA.RSM_DE_RCS_R0_Relazione calcolo
strutture.docx
Il documento contiene informazioni di proprietà di studio Calvi
s.r.l. che sono soggette a copyright. La
riproduzione totale o parziale del documento senza
autorizzazione è pertanto vietata.
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SACRO CUORE PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE DI CALCOLO
STRUTTURALE
R1 - 7 DICEMBRE 2018 PAGINA 3 DI 52
1. PREMESSA E SCOPO DEL DOCUMENTO
............................................................. 6
2. ELENCO ELABORATI
..............................................................................................
7
3. NORMATIVE DI RIFERIMENTO
...............................................................................
7
4. DESCRIZIONE DELL’INTERVENTO
........................................................................
8
4.1. LOCALIZZAZIONE OPERA E DESCRIZIONE STATO DI FATTO
................................................. 8
4.1.1. Corpo D: “Porticato Biciclette”:
..................................................................................................
8
4.1.2. Corpo E: “Casa del Custode”:
....................................................................................................
9
4.1.3. Corpo C: “Caffetteria”:
.............................................................................................................
10
4.2. DESCRIZIONE CONCETTUALE DELL’INTERVENTO DI PROGETTO
........................................ 11
4.2.1. Corpo D – Porticato Biciclette
..................................................................................................
11
4.2.2. Corpo E – Casa del Custode
...................................................................................................
11
4.2.3. Corpo C - Caffetteria
................................................................................................................
11
4.3. DESCRIZIONE SINTETICA DELLE LAVORAZIONI IN PROGETTO
.......................... 12
4.3.1. INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI
............................... 12
4.3.2. INTERVENTI IN COPERTURA
...............................................................................................
14
4.3.3. INSERIMENTO ARCHITRAVI
.................................................................................................
14
4.3.4. RISARCITURA DELLE PARTI DANNEGGIATE O MANCANTI
............................................. 15
4.3.5. INTERVENTI IN FONDAZIONE
..............................................................................................
16
4.3.6. RINFORZO DELLA MURATURA CON SISTEMA “RETICOLATO”
........................................ 17
4.3.7. CUCITURA E CERCHIATURA ATTIVA DELLA MURATURA
................................................ 22
4.3.8. CUCITURE ARMATE
..............................................................................................................
24
5. CRITERI PROGETTUALI
........................................................................................
25
6. METODI DI CALCOLO
............................................................................................
27
6.1. PROGRAMMI DI CALCOLO UTILIZZATI
..............................................................................
27
6.1.1. SAP2000
..................................................................................................................................
27
6.2. VALIDAZIONE DEI PROGRAMMI
.......................................................................................
27
6.3. CONVENZIONI DI SEGNO
................................................................................................
27
7. ANALISI
CONDOTTE..............................................................................................
28
7.1. TIPI DI ANALISI
..............................................................................................................
28
8. RELAZIONE SUI MATERIALI
.................................................................................
29
8.1. MURATURA
...................................................................................................................
29
8.2. LEGNAME ESISTENTE
....................................................................................................
30
8.3. ALTRI MATERIALI
..........................................................................................................
30
-
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SACRO CUORE
PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE
PAGINA 4 DI 52 R0 – 7 DICEMBRE 2018
8.3.1. ACCIAIO PER CARPENTERIA E PIASTRE D’APPOGGIO
................................................... 30
8.3.2. CALCESTRUZZO PER SOLETTE E GETTI DI COMPLETAMENTO
.................................... 30
8.3.3. ACCIAIO PER C.A.
..................................................................................................................
30
8.3.4. BULLONI PER CARPENTERIA
..............................................................................................
31
8.3.5. SALDATURE
...........................................................................................................................
31
9. RELAZIONE GEOLOGICA – GEOTECNICA
.......................................................... 31
10. ANALISI DEI CARICHI
............................................................................................
33
10.1. CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI
.................................................................................
33
10.2. AZIONI PERMANENTI
..................................................................................................
34
10.2.1. Peso proprio degli elementi
.................................................................................................
34
10.3. CARICHI A LIVELLO DELLA COPERTURA
......................................................................
34
10.3.1. Sovraccarico accidentale da neve:
......................................................................................
34
10.3.2. Sovraccarico accidentale da vento:
.....................................................................................
34
10.3.3. Peso Proprio copertura Corpi D ed E:
.................................................................................
34
10.3.4. Peso Proprio copertura Corpo C:
........................................................................................
34
10.3.5. Soppalco Corpo E:
...............................................................................................................
35
11. AZIONI SISMICHE
..................................................................................................
36
11.1. PERIODO DI RIFERIMENTO DELL’AZIONE SISMICA
......................................................... 36
11.2. CATEGORIA DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE
......................................... 36
11.3. SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICI
..................................................................................
37
11.4. SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICI – APPROCCIO SEMPLIFICATO
....................................... 38
11.5. SPETTRI DI RISPOSTA PROGETTO – APPROCCIO SEMPLIFICATO
.................................... 40
12. COMBINAZIONI DI CARICO
...................................................................................
41
13. ANALISI CINEMATICA MECCANISMI FUORI PIANO
........................................... 43
13.1. RIBALTAMENTO PORZIONE DI MURATURA – CASA DEL CUSTODE
.................................. 44
14. ANALISI DA GRAVITA’ GLOBALE
........................................................................
45
14.1. METODI DI CALCOLO
..................................................................................................
45
14.1.1. Tasso di lavoro delle colonne del corpo D:
..........................................................................
45
15. VERIFICHE GRAVITAZIONALI FONDAZIONI
....................................................... 45
16. VERIFICHE ELEMENTI LIGNEI
..............................................................................
46
16.1. CORPO D - PORTICATO BICICLETTE
............................................................................
47
16.1.1. Carico per breve durata - NEVE+ACC
................................................................................
47
16.1.2. Carico per media durata –
ACC...........................................................................................
47
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SACRO CUORE PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE DI CALCOLO
STRUTTURALE
R1 - 7 DICEMBRE 2018 PAGINA 5 DI 52
16.1.3. Carico permanente Gk1 + Gk2
............................................................................................
47
16.1.4. Υm = 1.5
................................................................................................................................
47
16.2. CORPO E - CASA DEL CUSTODE
.................................................................................
48
16.2.1. Carico per breve durata - NEVE+ACC
................................................................................
48
16.2.2. Carico per media durata –
ACC...........................................................................................
48
16.2.3. Carico permanente Gk1 + Gk2
............................................................................................
48
16.3. CORPO C – CAFFETTERIA
..........................................................................................
49
16.3.1. Carico per breve durata - NEVE+ACC
................................................................................
49
16.3.2. Carico per media durata
......................................................................................................
49
16.3.3. Carico permanente Gk1 + Gk2
............................................................................................
50
17. VERIFICHE NUOVE STRUTTURE METALLICHE
................................................. 51
17.1. CORPO E – CASA DE CUSTODE
..................................................................................
51
17.1.1. Solaio
soppalco....................................................................................................................
51
17.2. CORPO C – CAFFETTERIA
..........................................................................................
51
17.2.1. Capriata metallica rompitratta
..............................................................................................
51
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1. PREMESSA E SCOPO DEL DOCUMENTO
Il presente documento, redatto ai sensi di quanto disposto
all’articolo 23 del D.L. n. 50/2016 e agli articoli
24, 26, 29 del DPR n. 207/2010, costituisce la “Relazione di
calcolo delle strutture” avente per oggetto
l’intervento per la valorizzazione dell’ex monastero di S.
Monica e Magazzino Carri sito a Cremona in via
Bissolati finalizzato alla realizzazione di un “Campus per l’
Università Cattolica Sacro Cuore”, con riferimento
al secondo lotto di intervento, che ha per oggetto gli edifici
della “zona nord” del complesso. Come
evidenziato nella pianta seguente nella “zona nord” sono
presenti tre edifici di modeste dimensioni realizzati
in diverse epoche: “Corpo D: Porticati Biciclette”; “Corpo E:
Casa del Custode”; “Corpo C: Caffetteria.
L’edificio “Corpo F: ex Casa del Maresciallo” non è compreso
nelle considerazioni di carattere strutturale
della presente relazione.
Figura 1. Collocazione degli edifici “zona nord” nel complesso
del monastero
Si riportano di seguito la descrizione dei materiali, i criteri
adottati nella progettazione, le ipotesi di calcolo
e il dimensionamento delle opere. La progettazione strutturale è
svolta nel rispetto del D.M. 14 gennaio 2008
(Norme Tecniche per le Costruzioni) e relativa Circolare
esplicativa con particolare attenzione al capitolo 8
Costruzioni esistenti. Il committente è la fondazione Giovanni
Arvedi e Luciana Buschini. Il Codice lavoro è
LRARSM.
I progettisti delle strutture, per Studio Calvi srl, ai sensi
dei disposti della legge 1086/71 e s.m.i. sono:
- Prof. Ing. Gian Michele Calvi, avente indirizzo per lo
svolgimento dell’attività professionale in via
Boezio n. 10 – 27100 Pavia e iscritto all’Ordine degli ingegneri
della Provincia di Pavia al n° 1070
- Ing. Matteo Moratti, avente indirizzo per lo svolgimento
dell’attività professionale in via Boezio n. 10 –
27100 – 27100 Pavia e iscritto all’Ordine degli ingegneri della
Provincia di Genova al n° 7845.
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STRUTTURALE
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2. ELENCO ELABORATI
Le valutazioni riportate di seguito sono da considerare con
riferimento agli elaborati predisposti a
completamento del progetto in oggetto e elencati in Tabella
1.
Tabella 1 Elenco Elaborati
codice elaborato
Titolo elaborato scala Rev. Rev.
0 1
S_100_D Corpo D: Porticato Biciclette – Pianta, sezioni e
dettagli 1:100; 1:50; 1:20
28.09.18 07.12.18
S_100_E Corpo E: Casa custode – Pianta, sezioni e dettagli
1:100; 1:20; 1:10
28.09.18 07.12.18
S_200_E Corpo E: Casa custode – Localizzazione cuci-scuci Non in
scala 07.12.18
S_100_C Corpo C: Caffetteria – Pianta, sezioni e dettagli 1:100;
1:20 28.09.18 07.12.18
3. NORMATIVE DI RIFERIMENTO
Nel seguito si adotta come riferimento quanto disposto dalle
seguenti normative nazionali:
− Norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14 gennaio 2008,
pubblicato in Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008,
Supplemento Ordinario n. 30), e successivo aggiornamento NTC2018
(D.M.
17 gennaio 2018, “Aggiornamento delle Norme tecniche per le
costruzioni” pubblicato in Gazzetta
Ufficiale n. 42 del 20 febbraio 2018, Supplemento Ordinario n.
8), in seguito richiamate come
NTC2018
− Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per
le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008 (Circolare n. 617
del 2 febbraio 2009), in seguito richiamata come Circolare
− Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio
sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme
Tecniche per le costruzioni” (D.P.C.M. 12 ottobre 2007)
− Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio
sismico del patrimonio culturale - allineamento alle nuove Norme
Tecniche per le costruzioni” (Circolare 26/2010)
Per quanto non in contrasto con le precedenti normative si
adotta inoltre quanto suggerito dalle seguenti
norme volontarie:
− UNI EN 1992-1-1:2005, Eurocodice 2 - Progettazione delle
strutture di calcestruzzo - Parte1-1: Regole generali e regole per
gli edifici
− UNI EN 1992-1-2:2005, Eurocodice 2 - Progettazione delle
strutture di calcestruzzo - Parte1-2: Regole generali -
Progettazione strutturale contro l'incendio
− Norma italiana UNI EN 206-1: “Calcestruzzo – Specificazione,
prestazione, produzione e conformità”, ottobre 2001;
− UNI 11104: “Calcestruzzo – Specificazione, prestazione,
produzione e conformità – Istruzioni complementari per
l’applicazione della EN 206-1”, marzo 2004.
− UNI - EN 1090: “Prodotti in carpenteria metallica”.
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4. DESCRIZIONE DELL’INTERVENTO
4.1. LOCALIZZAZIONE OPERA E DESCRIZIONE STATO DI FATTO
4.1.1. Corpo D: “Porticato Biciclette”:
E’ un corpo di fabbrica sostanzialmente costituito da un portico
con 7 colonne circolari in muratura di
diametro 50 cm poggiate su basamenti di sezione esagonale di
lato 25 cm inscrivibili in un cerchio di
diametro 70 cm. Le colonne hanno interasse 4 m; su di esse e
sulla parete retrostante appoggiano capriate
lignee di luce 6 m sormontate da un puntone a sostegno della
copertura monofalda.
Figura 2. Vista Corpo D: “Porticato biciclette”
La muratura delle colonne si presenta a tratti danneggiata ed un
colonna appare rotta per scorrimento di
un giunto orizzontale
Figura 3. Colonna in muratura fessurata e stato delle murature
esistenti
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4.1.2. Corpo E: “Casa del Custode”:
E’ un edificio monopiano in muratura e copertura lignea
completamente crollata. Ha pianta rettangolare di
circa 6 x 16 m con murature portanti perimetrali in mattoni
pieni parzialmente crollate, La destinazione d’uso
in progetto è abitazione del custode.
Figura 4. Vista esterna del Corpo E: “Casa del Custode”
La muratura appare in alcune zone fortemente degradata e quasi
completamente priva di malta nei giunti.
Alcuni tratti della parete di fondo condivisa con altra
proprietà presentano fondazioni pressoché inesistenti.
Figura 5. Viste interne del Corpo E: “Casa del Custode”
-
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4.1.3. Corpo C: “Caffetteria”:
E’ un edificio costruito nel periodo in cui il complesso era
destinato a caserma; ha pianta rettangolare di
dimensioni 8,8 m x 30 m circa, caratterizzato da muratura
perimetrale scandita da lesene che ingrossano il
paramento murario in corrispondenza dell’appoggio delle capriate
lignee a sostegno della copertura.
Recentemente sono stati inseriti in alcuni allineamenti profili
metallici che sormontano in una parte
dell’edificio tali capriate probabilmente a scopo di rinforzo
locale. Il resto della copertura è attualmente
puntellato.
Figura 6. Vista esterna del Corpo C: “Caffetteria” (fronte
ovest)
Figura 7. Vista esterna del Corpo C: “Caffetteria” (fronte
nord)
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4.2. DESCRIZIONE CONCETTUALE DELL’INTERVENTO DI PROGETTO
Sugli edifici in oggetto è in corso di svolgimento una campagna
d’indagine su murature ed elementi lignei
volta a raggiungere un livello di conoscenza LC2. Per le
considerazioni riportate nel presente progetto a
livello definitivo si utilizzano cautelativamente
caratteristiche di materiali con livello di conoscenza LC1.
L'intervento si articola essenzialmente nei due seguenti
punti:
1 - Il ripristino di tutte le situazioni di degrado della
muratura e degli elementi lignei dovuto ad infiltrazioni
meteoriche con eventuali operazioni di sostituzione e
ricostruzione come descritto in dettaglio negli elaborati
grafici;
2 - Il rinforzo e consolidamento delle parti strutturali
esistenti finalizzato alla verifica nei confronti delle
azioni gravitazionali di progetto e ad ottenere un miglioramento
nei confronti delle azioni sismiche;
In particolare si prevedono i seguenti interventi:
4.2.1. Corpo D – Porticato Biciclette
Nuovo manto di copertura su struttura lignea conservata con
sostituzione travetti di sezione insufficiente.
Trattamento legno e riparazione/sostituzione elementi
ammalorati.
Irrigidimento falda con assito.
Miglioramento connessioni nodi capriate con reggiature
metalliche.
Eventuale ricostruzione parti ammalorate degli elementi lignei
ed inserimento di tiranti supplementari in
caso di danneggiamento presente nelle catene lignee
Miglioramento connessione con parete confinante.
Miglioramento / consolidamento muratura in corrispondenza degli
appoggi e nei punti ammalorati con
interventi di tipo ristilatura, cuci-scuci e inserimento giunti
armati in funzione del livello di degrado e della
sollecitazione degli elementi.
Interventi sulle colonne in muratura diversificati in funzione
dello stato di conservazione dell’elemento.
Cordolatura e parziale sottomurazione fondazioni da collegare a
cappa strutturale con inghisaggi.
4.2.2. Corpo E – Casa del Custode
Nuova copertura lignea con elementi di geometria uguali a quelli
esistenti.
Irrigidimento falda con assito.
Miglioramento connessione fra pareti.
Miglioramento / consolidamento muratura in corrispondenza degli
appoggi della nuova copertura lignea e
nei punti ammalorati con interventi di tipo ristilatura,
cuci-scuci e inserimento giunti armati in funzione del
livello di degrado e della sollecitazione degli elementi.
Intervento di consolidamento della muratura con sistema
“reticolato” con inserimento di intonaco armato
con rete in gfrp e geomalta sul lato interno e rinforzo con cavi
in acciaio inox con muratura a vista all’esterno.
Parziale sottomurazione fondazioni e connessione platea di
fondazione con le fondazioni in muratura
esistenti con inghisaggi
Nuovi archtravi o consolidamento di quelli esistenti.
Inserimento di solaio di sottotetto ad uso impiantistico con
lamiera grecata e profili metallici e
completamento dell’irrigidimento del piano orizzontale con
profili metallici e tiranti diagonali di piano.
4.2.3. Corpo C - Caffetteria
Inserimento capriate metalliche rompitratta per rinforzo
copertura lignea esistente.
Trattamento legno e riparazione/sostituzione elementi
ammalorati
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Inserimento di irrigidimento del piano orizzontale con profili
metallici e tiranti diagonali di piano.
Miglioramento connessione fra pareti e fra tamponamenti e lese
mediante cuciture armate
Miglioramento / consolidamento muratura in corrispondenza degli
appoggi della copertura lignea
(ricostruzione ultimi corsi di muratura con interposizione di
armatura metallica nei giunti)
Rinforzo delle fondazioni delle lesene mediante collegamento a
platea in c.a. per consentire l’appoggio di
porzioni di tamponamento con fondazione molto superficiale e
fessurazioni da cedimento fondazionale.
Inserimento di nuovi archtravi o consolidamento di quelli
esistenti
4.3. DESCRIZIONE SINTETICA DELLE LAVORAZIONI IN PROGETTO
Per quanto concerne il progetto di consolidamento degli elementi
strutturali si è operato applicando le
moderne procedure riservate agli edifici soggetti a vincolo di
carattere architettonico ed ambientale
adottando come linea guida una filosofia progettuale improntata
a:
a) conservazione -previo ripristino degli elementi degradati-
dei sistemi strutturali compatibili con i nuovi
requisiti progettuali. Si citano ad esempio i ripristini degli
elementi lignei, laddove tecnicamente possibili,
mediante intarsi in essenza lignea polverizzata impastata con
resine superfluide e cuciture in acciaio inox o
barre di fibra di vetro;
b) reversibilità delle opere d’adeguamento apparse
indispensabili per garantire il soddisfacimento dei
requisiti di sicurezza normativi vigenti;
c) minima invasività a livello di alterazione della concezione
strutturale del pre-esistente e dell’aspetto
architettonico finale;
d) compatibilità materica e tecnologica delle tecniche
d’intervento.
In particolare si farà riferimento alle prescrizioni espresse
dalla Soprintendenza in data 23 novembre
2018.
Più nel dettaglio e dal punto di vista applicativo si
evidenziano sinteticamente le seguenti scelte
progettuali:
4.3.1. INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI
COLLEGAMENTI
Tali interventi sono mirati ad assicurare alla costruzione un
buon comportamento d’assieme, mediante la
realizzazione di un adeguato ammorsamento tra le pareti e di
efficaci collegamenti dei solai alle pareti;
inoltre, si opera al fine di eliminare gli effetti spingenti
provenienti da strutture voltate e coperture spingenti
mediante l’inserimento di tiranti di piano.
L’inserimento di tiranti, metallici o di altri materiali,
disposti nelle direzioni principali del fabbricato, a livello
dei solai ed in corrispondenza delle pareti portanti, ancorati
alle murature mediante capo-chiave (a paletto o
a piastra), favorisce il comportamento d’assieme del fabbricato,
in quanto conferisce un elevato grado di
connessione tra le murature ortogonali e fornisce un efficace
vincolo contro il ribaltamento fuori piano dei
pannelli murari. Inoltre, l’inserimento di tiranti migliora il
comportamento nel piano di pareti forate, in quanto
consente la formazione del meccanismo tirante-puntone nelle
fasce murarie sopra porta e sotto finestra che
saranno rinforzate in modo idoneo. Le modalità di ancoraggio dei
tiranti saranno adeguate al tipo di
muratura e al relativo stato di conservazione che si incontrerà
nel corso dell’intervento di ristrutturazione.
Un’idonea ammorsatura, tra parti adiacenti o tra murature che si
intersecano, sarà realizzata se necessaria
-
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SACRO CUORE PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE DI CALCOLO
STRUTTURALE
R1 - 7 DICEMBRE 2018 PAGINA 13 DI 52
tra le pareti principali. L’intervento si realizza o attraverso
elementi puntuali di cucitura (tecnica scuci e cuci
con elementi lapidei o in laterizio) o collegamenti locali con
elementi metallici o in altro materiale.
Figura 8: Interventi di consolidamento murario Convento di Santa
Monica Cremona (di Studio Calvi s.r.l.)
Cordolature
Cordoli in sommità alla muratura possono costituire una
soluzione efficace per collegare le pareti.
Laddove mancanti i cordoli saranno realizzati con profili in
acciaio ammorsati nella muratura tramite barre
con ancoraggio nascosto o passanti. In presenza di eventuali
lacune nella muratura, l’intervento deve essere
accompagnato da un’opera di consolidamento della fascia di
muratura interessata.
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Figura 9: esempi di connessioni e cordolature di piano (Studio
calvi P.O. Chiari -Bs-)
4.3.2. INTERVENTI IN COPERTURA
Si opera nel totale mantenimento dei tetti in legno, in quanto
capaci di limitare le masse nella parte più
alta dell'edificio e di garantire un’elasticità simile a quella
della compagine muraria sottostante.
Ove i tetti presentano orditure spingenti, come nel caso dei
puntoni inclinati privi di semicatene in piano,
la spinta sarà compensata con sistemi di tipo metallico. Sarà
verificato la presenza un buon collegamento
nei nodi, necessario ad evitare scorrimenti e distacchi in
presenza di azioni orizzontali.
Nelle catene già presenti sarà verificato l’idoneo stato di
tensione.
4.3.3. INSERIMENTO ARCHITRAVI
Per tutte le nuove aperture e le aperture esistenti non dotate
di architravi efficienti si prevede
l’inserimento di nuove architravi realizzate con elementi
metallici correttamente ammorsati nelle spalle
dell’apertura ed adeguatamente appoggiate su piastre di
ripartizione in acciaio allettate con malte antiritiro.
L’inserimento di architravi si inserisce nella categoria di
interventi volti a rinforzare le pareti intorno alle
aperture Laddove sono presenti aperture, a seconda della luce e
del tasso di lavoro, si procederà con
l’inserimento di architravi costituiti da:
L'intervento mira a far recuperare alla parete una resistenza
sostanzialmente uniforme e una continuità
nella rigidezza, anche realizzando gli opportuni ammorsamenti,
qualora mancanti.
Figura 10: Inserimento di putrelle per la realizzazione di
apertura: foto di un intervento tipo e schemi di realizzazione
proposti in progetto
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4.3.4. RISARCITURA DELLE PARTI DANNEGGIATE O MANCANTI
A seconda dei casi e di quanto emergerà successivamente alla
rimozione degli intonaci si procederà:
- a riparazioni localizzate di parti lesionate o degradate;
- a ricostituire la compagine muraria in corrispondenza di
manomissioni quali cavità, vani di varia natura
(scarichi e canne fumarie, ecc.).
Figura 11: – Intervento volto a ricostruire un’apertura in una
parete muraria
L’intervento di scuci e cuci è finalizzato al ripristino della
continuità muraria lungo le linee di fessurazione
ed al risanamento di porzioni di muratura gravemente deteriorate
o mancanti. Si utilizzeranno elementi e
tecniche costruttive che ricerchino la compatibilità con i
materiali ad oggi in opera.
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Figura 12: Schema di intervento di scuci e cuci
4.3.5. INTERVENTI IN FONDAZIONE
Il consolidamento del sistema fondazionale esistente prevede la
realizzazione di cordoli in c.a. realizzati
nella parte interna degli elementi murari connessi fra loro nel
piano della cappa soprastante il vespaio aerato
costituito da cupole in plastica rigenerata. La funzione di tali
collegamenti è rivolta al solo miglioramento della
collaborazione fra gli elementi di fondazione in quanto, data
l’assenza di patologie ascrivibili a carenze
fondazionali ed al sostanziale mantenimento dell’entità di
carico al piede della struttura, non si ritiene
necessario l’ampliamento delle dimensioni delle fondazioni.
Figura 13: Vespaio aerato con cupole in plastica rigenerata e
travi di consolidamento fondazioni in muratura
edificio esistente Caritas Pv (di Studio Calvi s.r.l.)
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Figura 14: Sequenza d’intervento consolidamento cedimenti
fondazionali con micropali e trave testapalo
ammorsata nella muratura e successivo intervento di restauro
conservativo
– Edificio storico Via Perelli Pavia (Intervento di Studio Calvi
srl)
4.3.6. RINFORZO DELLA MURATURA CON SISTEMA “RETICOLATO”
Il sistema di rinforzo “Reticola” consiste nell’inserimento nei
giunti di malta della muratura da rinforzare,
precedentemente scarniti per una profondità di circa 6 cm, di
una maglia continua realizzata con trefoli in
acciaio inossidabile, i cui nodi sono fissati al paramento
murario mediante barre trasversali anch’esse in
acciaio inossidabile.
I trefoli sono trattenuti dai connettori senza essere ad essi
solidali così che sia possibile applicare loro un
tensionamento e rendere la maglia attiva.
I trefoli metallici devono essere disposti secondo traiettorie
sub-verticali e sub-orizzontali a formare
maglie approssimativamente quadrate le cui dimensioni,
normalmente comprese fra i 300 e i 500 mm,
dipendono dalla grandezza degli elementi lapidei che
costituiscono la muratura e comunque di regola non
devono essere superiori allo spessore del pannello sul quale si
interviene.
I collegamenti dei trefoli alla muratura devono essere previsti
in ragione di circa 5 al m2 secondo uno
schema a quinconce irregolari che interessi i nodi della maglia
in modo alternato (figura seguente).
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Figura 15: Schematizzazione della disposizione delle connessioni
trasversali
Il rinforzo assumerà caratteristiche diverse, in base alle
dimensioni degli elementi lapidei che
costituiscono la muratura. Il rabbocco finale di malta, che
ricopre completamente sia i trefoli metallici che le
teste delle barre trasversali, permette di
conservare la finitura "faccia a vista" della muratura
La connessione dei trefoli alla muratura si esegue con
connettori di lunghezza pari a circa 2/3 dello
spessore murario
Figura 16: Reticola su muratura di pietre e particolare del
connettore trasversale adottato.
N.B.: Quando la finitura “faccia a vista” deve essere conservata
solo su una faccia della muratura si
ricorre alla tecnica di rinforzo Reticola Plus che adotta il
sistema “ReticolatusTM” descritto precedentemente
per una faccia muraria mentre sull’altra prevede l’applicazione
di un intonaco armato con rete in GFRP.
L’asimmetria dell’intervento è determinata dalla volontà di
coniugare l’efficacia dell’intonaco armato con il
soddisfacimento dell’istanza di conservazione del “faccia a
vista” per uno dei lati della muratura.
Le due facce rinforzate sono fra loro collegate attraverso dei
connettori trasversali in acciaio inox, previsti
in ragione di circa 5 al m2 e disposti secondo uno schema a
quinconce irregolari determinato dalla posizione
dei nodi della maglia di trefoli in acciaio inox (figura 2).
Attraverso l’estremità sagomata ad anello del
connettore vengono fatti passare i trefoli metallici, così che,
serrando il dado posto sull’estremità opposta del
connettore, è possibile applicare un leggero pre-tensionamento
dei trefoli in acciaio inox (figura 6).
I trefoli del sistema “ReticolatusTM” dovranno essere disposti
seguendo i principi già illustrati
precedentemente.
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Figura 17: Reticola Plus su muratura di pietre di grandi
dimensioni e particolare dei connettori trasversali
adottati
Nonostante il sistema “ReticolatusTM” sia stato concepito come
soluzione di intervento su murature di
conci irregolari con finitura “faccia a vista”, per le quali le
“classiche” tecniche di intervento risultavano
inapplicabili, è possibile realizzare i sistemi di rinforzo
“Reticola” “Reticola Twin” e “Reticola Plus” anche su
murature di conci regolari per le quali si voglia mantenere la
muratura “faccia a vista”.
Gli interventi differiscono da quanto descritti per le murature
irregolari solamente nella modalità di
realizzazione della maglia di trefoli in acciaio inox inserita
nei giunti scarniti.
Dovranno infatti essere disposti dei trefoli orizzontali,
tipicamente ogni tre corsi di malta, collegati fra loro
da coppie di trefoli verticali disposte a una distanza di circa
80 cm l’una dall’altra. Le fasi esecutive che
caratterizzano l’applicazione del Reticola Plus su una muratura
di laterizio, pur ricalcando quelle già illustrate
per una muratura irregolare, vengono di seguito riproposte per
ragioni di completezza (figura 7).
Figura 18: Reticola Plus su murature in laterizio
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Figura 19: Schematizzazione dell’intervento “Reticola Plus” su
murature in laterizio
Modalità di posa di reticola plus
1. studio della tessitura muraria della faccia “B” al
fine di determinare l’andamento secondo cui
disporre i trefoli in acciaio in modo da ottenere delle
maglie quanto più regolari
2. faccia “A”: rimozione dell’intonaco preesistente e
della malta fra gli elementi di muratura per una
profondità di 10-15 mm, lavaggio e bagnatura della
superficie a saturazione ed applicazione di un primo
strato di rinzaffo;
faccia “B”: scarnitura dei giunti di malta per una
profondità di circa 6 cm e loro successivo lavaggio;
3. realizzazione, mediate trapano a rotazione, delle
perforazioni trasversali, pulizia dei fori per mezzo di
getto d’aria ed alloggiamento dei connettori;
4. faccia “B”: esecuzione di un primo rabbocco di
malta nei giunti scarniti e successiva disposizione
dei trefoli in acciaio inox, passandoli attraverso gli
anelli terminali dei connettori trasversali;
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5. pretensionamento dei trefoli mediante il serraggio
di un dado posto sulla barra filettata sul paramento
murario opposto;
6. faccia “A”: applicazione della rete e dei fazzoletti
di ripartizione in GFRP, verificando che non siano
aderenti alla parete;
7. faccia “A”: piegatura ad L del connettore trasversale 8.
faccia “A”: applicazione dell’intonaco mantenendo la rete in
mezzeria allo spessore dell’intonaco;
faccia “B”: realizzazione della ristilatura finale
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4.3.7. CUCITURA E CERCHIATURA ATTIVA DELLA MURATURA
La cucitura attiva della muratura (CAM o similare) consiste in
un “impacchettamento” della muratura con
nastri in acciaio inox disposti nelle direzioni orizzontale e
verticale, passanti attraverso lo spessore murario, e
richiusi su se stessi attraverso reggette previa applicazione di
una pretensione.
È una prevenzione della disgregazione della tessitura muraria.
Può essere applicato in caso di necessità
di rinforzi diffusi. Adatto ad interventi di messa in sicurezza
temporanea per la sua celerità di applicazione.
L’intervento incrementa la resistenza e la duttilità degli
elementi in muratura, in modo analogo
all’intervento con intonaco armato. Differentemente da
quest’ultimo, però, non ne presenta le
controindicazioni: comporta, infatti, una variazione di massa
trascurabile, presenta interazioni minime con gli
impianti e permette una regolare evaporazione dell’acqua di
risalita capillare.
Incremento di capacità nei confronti del collasso per
schiacciamento grazie all’azione benefica delle forze
di coazione. Per adeguamenti definitivi il sistema può essere
integrato con altri interventi.
Il sistema determina quindi un rafforzamento diffuso delle
pareti/colonne in muratura mediante
realizzazione di cuciture metalliche presollecitate realizzate
con nastri in acciaio inossidabile di spessore
0.75 mm, larghezza 19 mm, di resistenza a snervamento e a
rottura rispettivamente superiori a 220 e 500
Mpa e allungamento a rottura almeno pari al 40%.
Le cuciture devono essere poste in opera secondo un reticolo
continuo, attraverso forature trasversali
nella muratura in numero di 0.8 - 2 fori per m2 di parete, del
diametro non superiore a Φ35.
Ogni singola maglia è chiusa su se stessa e può essere
costituita da uno o più nastri sovrapposti. La
chiusura delle singole maglie deve essere effettuata per mezzo
di apposita macchina in grado di imprimere
al nastro una pretensione calibrata pari almeno al 40% della
resistenza a rottura del nastro medesimo. La
resistenza della giunzione deve essere superiore al 70% della
resistenza del nastro, con allungamento a
rottura superiore al 10%, misurato su una base di misura di 100
mm a cavallo del giunto.
Alle estremità di ogni foro, deve essere posizionata, a diretto
contatto con il paramento murario,
un'apposita piastra imbutita ripartitrice in acciaio
inossidabile, allettata con malta, di dimensioni minime
125*125 mm e spessore di 4 mm.
In corrispondenza degli spigoli devono essere posti in opera, a
diretto contatto con il paramento murario,
angolari ripartitori in acciaio inossidabile a spigoli smussati
con raggio superiore ad 8 mm, allettati con malta,
aventi ali di dimensioni minime 60*125 mm e spessore 4 mm.
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Di seguito si danno prescrizioni generali sulle fasi di
lavorazione dell’intervento in oggetto.
1. Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso
rimozione dell’intonaco e stuccatura di eventuali
lesioni;
2. Tracciamento del percorso dei nastri e esecuzione dei
fori;
3. Allettamento dei fori e delle zone di angolo;
4. Posizionamento dei nastri pretesi e chiusura/sigillatura.
Figura 20: Intervento di cerchiatura attiva CAM (di Studio Calvi
s.r.l.)
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Figura 21: Intervento di cucitura attiva CAM
4.3.8. CUCITURE ARMATE
Per intervenire in punti in cui la tessitura muraria deve essere
ricostituita e localmente rinforzata si
prevede l’utilizzo di barre elicoidali in acciaio inossidabile
incrudita mediante trafilatura a freddo. Le barre
possono essere inserite a secco mediante la realizzazione di
foro pilota con l’utilizzo di un classico trapano a
rotopercussione con punta di diametro minore/uguale a 8 mm ed
installate all’interno del perforo mediante
apposito mandrino. Questo sistema di rinforzo presenta ottima
resistenza alla corrosione; ottima aderenza e
resistenza al taglio; ed è facilmente da mascherabile.
Lo stesso tipo di barra può anche essere utilizzato in
combinazione con malta a base di calce naturale
per realizzare la cerchiatura ed il rinforzo di elementi con la
stilatura armata dei giunti
Figura 22: Esempi di modalità di impiego delle cuciture
armate
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5. CRITERI PROGETTUALI
Il progetto prevede un nuovo utilizzo dell’edificio come campus
universitario con una vita nominale pari a
50 anni e una classe d’uso III con un conseguente periodo di
riferimento per l’azione sismica pari a 75 anni.
In relazione alla verifica sismica il tipo di intervento
previsto, con riferimento alle “Linee guida per la
valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio
culturale con riferimento alle Norme Tecniche
per le costruzioni” (D.P.C.M. 12 ottobre 2007”) è quello di
miglioramento.
Gli obiettivi principali della progettazione riguardano la
verifica per azioni da gravità e sismiche degli
elementi strutturali. Nei confronti delle azioni sismiche sono
individuati quattro stati limiti, riferiti alle
prestazioni della costruzione (§3.2.1 delle NTC).
STATI LIMITE DI ESERCIZIO
- Stato Limite di Operatività (SLO): a seguito del terremoto la
costruzione non deve subire danni ed
interruzioni d’uso significativi.
- Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la
costruzione subisce danni tali da non
mettere a rischio gli utenti e da non compromettere
significativamente la capacità di resistenza e
di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed
orizzontali, mantenendosi immediatamente
utilizzabile pur nell’interruzione d’uso di parte delle
apparecchiature.
STATI LIMITE ULTIMI
- Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del
terremoto la costruzione subisce
rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici
e significativi danni dei componenti
strutturale cui si associa una perdita significativa di
rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali;
la costruzione conserva invece una parte della resistenza e
rigidezza per azioni verticali e un
margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni
sismiche orizzontali.
- Stato Limite di Collasso (SLC): a seguito del terremoto la
costruzione subisce gravi rotture e crolli
dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto
gravi dei componenti strutturali; la
costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni
verticali ed un esiguo margine di
sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.
Il soddisfacimento dei requisiti prestazionali sopra descritti
in funzione della classe d’uso dell’edificio
(come descritto più in dettaglio al §11.1 della presente
relazione) si ottiene mediante lo sviluppo delle
verifiche presentate nella tabella C7.1.I della Circolare)
Dal punto di vista della resistenza al fuoco la resistenza
richiesta per le strutture è pari a R45.
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Tabella 2 Verifiche di sicurezza in funzione della classe d’uso
(Tabella C7.1.I della Circolare)
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6. METODI DI CALCOLO
La valutazione delle sollecitazioni agenti sui differenti
elementi strutturali è stata ricavata da valutazioni
condotte sulla base delle formule analitiche classiche secondo i
dettami della Scienza delle Costruzioni e da
analisi condotte secondo il metodo degli elementi finiti
implementando modelli lineari. Per le verifiche dei
meccanismi di fuori piano sono state condotte analisi
cinematiche lineari e non lineari.
6.1. PROGRAMMI DI CALCOLO UTILIZZATI
La struttura in oggetto è stata verificata avvalendosi dei
seguenti programmi di calcolo:
− SAP 2000 (Computers and structures) per analisi dei carichi a
gravità e analisi non-lineare di tipo time-history
6.1.1. SAP2000
Le analisi a gravità e non lineari a plasticità concentrata sono
ottenute implementando un modello
tridimensionale della struttura mediante il software a elementi
finiti SAP2000, prodotto dalla Computers and
Structures, Inc, Berkeley, California, USA. Tale programma
permette l’analisi a elementi finiti di strutture
attraverso l’analisi statica lineare e non lineare, dinamica
lineare e non lineare, P-delta; consente l’utilizzo di
spettri di risposta o accelerogrammi, l’inserimento di carichi
mobili con il calcolo delle linee d’influenza, la
modellazione di elementi frame, shell, plane, solid, link. Al
fine di controllare i risultati, a corredo del codice di
calcolo sono disponibili manuali d’uso sia in forma cartacea sia
su supporto informatico, in cui è indicata la
teoria di base di tutte le procedure implementate dal codice. E’
presente anche un elenco esauriente di
esempi per la verifica dell’affidabilità del programma, come
disposto al capitolo 10.2 delle NTC, relativi a tutti
gli elementi di modellazione (es. frame, shell, ecc.) per
diverse configurazioni di carico Maggiori informazioni
sono reperibili al sito web di riferimento.
6.2. VALIDAZIONE DEI PROGRAMMI
La validazione dei programmi è effettuata con verifiche
semplificate al fine di controllare il periodo del
sistema, le reazioni alla base del manufatto e le principali
azioni sui diversi elementi.
6.3. CONVENZIONI DI SEGNO
Per i dati di sollecitazione ottenuti dal programma SAP2000 si
utilizza la stessa convenzione adottata dal
programma di calcolo (come indicato in Figura 23). Si osserva
che gli assi locali sono indicati come segue:
asse 1 = rosso; asse 2 = bianco, asse 3 = azzurro.
Figura 23 Convenzione segni per frame e shell (SAP2000)
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Per i dati di sollecitazione ottenuti dal programma SeismoStruct
si utilizza la stessa convenzione adottata
dal programma di calcolo (come indicato in Figura 24): i
risultati sono definiti nel sistema di coordinate
globale dove si nota che le variabili rotazione/momento,
definite rispetto ad un particolare asse, si riferiscono
sempre alla rotazione/momento "intorno", e non "lungo" tale
asse.
Figura 24 Convenzione segni (SeismoStruct)
Per le verifiche effettuate utilizzando il programma “Verifica
C.A. S.L.U” (Gelfi) si utilizzano le
convenzione relative: l’azione assiale è positiva se di
compressione mentre i momenti flettenti Mx e My sono
positivi se comprimono le fibre dalla parte degli assi positivi
(spigolo in alto a destra); sono positive le
tensioni di trazione sia nel calcestruzzo che nell’acciaio; i
segni sono inoltre indicati dal colore blu per le
trazioni e rosso per le compressioni. Per le verifiche allo SLE
le tensioni di compressione sono negative e
quelle di tensione sono positive.
7. ANALISI CONDOTTE
7.1. TIPI DI ANALISI
La struttura in oggetto è stata studiata sia dal punto di vista
del comportamento globale sia verificando
localmente gli elementi più significativi. In particolare le
analisi svolte sono state così organizzate:
1. Analisi per i carichi da gravità
2. Analisi lineari e non lineari dei meccanismi fuori piano.
Per quanto riguarda il comportamento strutturale nei confronti
delle azioni orizzontali si precisa che gli
interventi progettati si inquadrano nell’ambito degli interventi
locali e che sono finalizzati alla eliminazione dei
comportamenti fragili, dei ribaltamenti fuori piano ed al
miglioramento del comportamento globale mediante
la collaborazione fra le pareti ortogonali e gli impalcati e la
costituzione di diaframmi rigidi a livello degli
orizzontamenti.
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8. RELAZIONE SUI MATERIALI
8.1. MURATURA
Per quanto riguarda la muratura, in assenza di test sulle
murature degli edifici della zona nord, si
considerano i valori di tabella C8A.2.1 della Circolare alle
NTC2008.
In particolare, si fa riferimento ai valori per la Muratura in
mattoni pieni e malta in calce come riportati
nella tabella sottostante dove:
�� = resistenza media a compressione della muratura �� =
resistenza media a taglio della muratura � = valore medio del
modulo di elasticità normale � = valore medio del modulo di
elasticità tangenziale � = peso specifico medio della muratura
Tabella 3: Valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi
e massimi) e peso specifico medio per diverse tipologie di muratura
(Circolare alle NTC2008; tab C8A.2.1)
Data l’assenza di test specifici sul materiale, si fa
riferimento a un livello di conoscenza LC1 che porta
non solo a un fattore di confidenza FC = 1.35, ma anche a
considerare come resistenza i valori minimi
dell’intervallo indicato in tabella e i valori medi per i moduli
elastici.
Risulta quindi:
• Resistenza media a compressione: �� = 240 /��� • Resistenza
media a taglio: �� = 6 /��� • Modulo di elasticità normale: � =
1500 ��� • Modulo di elasticità tangenziale: � = 500 ���
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PAGINA 30 DI 52 R0 – 7 DICEMBRE 2018
• Coefficiente di sicurezza: cγ = 1 (=2 per rotture di tipo
fragile) • Fattore di confidenza: FC = 1.35
8.2. LEGNAME ESISTENTE
Il legname esistente nella copertura del deposito delle
biciclette è stato classificato come Larice (C18) e
Rovere (C42), mentre nella casa del custode si tratta di due
tipi diversi di larice (C24 e C30). I parametri
sono riportati di seguito:
Porticato biciclette Casa custode Caffetteria
C18 C42 C18 C42 C18
Resistenza a flessione ��,� 18 MPa 42 MPa 18 MPa 42 MPa 18 MPa
Resistenza a trazione parallela alla fibratura ��,�,// 11 MPa 25
MPa 11 MPa 25 MPa 11 MPa Resistenza a trazione ortogonale alla
fibratura ��,�,┴ 0.4 MPa 0.6 MPa 0.4 MPa 0.6 MPa 0.4 MPa Resistenza
a compr. parallela alla fibratura ��,�,// 18 MPa 27 MPa 18 MPa 27
MPa 18 MPa Resistenza a compr. ortogonale alla fibratura ��,�,┴ 3.6
MPa 11 MPa 3.6 MPa 11 MPa 3.6 MPa Resistenza a taglio ��,� 3.4 MPa
4 MPa 3.4 MPa 4 MPa 3.4 MPa
8.3. ALTRI MATERIALI
Per la verifica delle strutture di nuova realizzazione
riguardanti il manufatto in esame, si sono utilizzati i
seguenti materiali, le cui caratteristiche di resistenza sono
stabilite in base alle Norme Tecniche per le
Costruzioni.
8.3.1. ACCIAIO PER CARPENTERIA E PIASTRE D’APPOGGIO
Denominazione: S275J0
Resistenza allo snervamento: fyk ≥ 275 MPa
Resistenza a rottura: ftk ≥ 430 MPa
Modulo elastico E = 210000 MPa
Coefficiente di espansione termica lineare α = 12 x 10-6 per
°C-1
8.3.2. CALCESTRUZZO PER SOLETTE E GETTI DI COMPLETAMENTO
Denominazione: C25/30
Resistenza caratteristica cubica: Rck = 30 MPa
Resistenza caratteristica cilindrica: fck = 25 MPa
Legge costitutiva: parabola rettangolo
Modulo elastico: 31,476 GPa
Accorciamento ultimo a flessione: 0,35 %
Accorciamento ultimo a compressione: 0,20 %
Coefficiente di sicurezza: = 1,5
Resistenza di progetto: fcd = 14,17 MPa
8.3.3. ACCIAIO PER C.A.
Denominazione B450C
Legge costitutiva bilineare
-
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Allungamento ultimo di progetto 1.00 %
Resistenza allo snervamento fy = 450 MPa
Resistenza a rottura ft = 540 MPa
Coefficiente di sicurezza γs = 1.15
Resistenza di progetto fyd = 391.3 MPa
8.3.4. BULLONI PER CARPENTERIA
Denominazione vite 8.8 (alta resistenza)
Denominazione dado 8 (alta resistenza)
Allungamento ultimo di progetto 1.00 %
Resistenza allo snervamento fyb = 649 MPa
Resistenza a rottura ftb = 800 MPa
Coefficiente di sicurezza γs=1.25(giunzioni)
8.3.5. SALDATURE
Saldature in base alla norma UNI EN ISO 4063:2001 (arco
elettrico). I saldatori e le saldature devono
essere qualificate secondo indicazioni in 11.3.4.5 delle
NTC2018.
9. RELAZIONE GEOLOGICA – GEOTECNICA
Le informazioni geologico-geotecniche fanno riferimento ai
seguenti elaborati disponibili:
- “PROGETTO PER LA RISTRUTTURAZIONE DEL MONASTERO DI S. MONICA
(EX CASERMA
GOITO) SITO IN VIA BISSOLATI A CREMONA” RELAZIONE GEOGNOSTICA
redatto dal Dott.
Poli nel gennaio 2005 ed integrazione: “PROGETTO PER LA
RISTRUTTURAZIONE DEL
MONASTERO DI S. MONICA (EX CASERMA GOITO) SITO IN VIA BISSOLATI
A CREMONA -
INTEGRAZIONE ALLA RELAZIONE GEOGNOSTICA - ADEGUAMENTO ALLE
NUOVE
NORMATIVE ANTISISMICHE nel febbraio 2005.
- “indagine sismica MASW e elaborazioni HVSR” all’interno della
relazione “Indagini e controlli non
distruttivi sulle strutture del complesso del monastero di S.
Monica – Ex Caserma Goito,
Cremona – Campus universitario – Università del Sacro Cuore -
Primo Lotto: Magazzino Carri”
eseguito dalla ditta InSitu – febbraio 2018.
I luoghi in studio sono ubicati nel centro storico di Cremona,
ad una quota topografica di circa 38 m sul
livello del mare. La morfologia dell’area è quella tipica della
pianura lombarda, con deboli pendenze orientate
verso Sud, ovvero verso il fiume Po che lambisce la parte
meridionale del territorio comunale di Cremona, a
circa 1 km di distanza dall’area indagata.
Ai fini della definizione dei lineamenti geologici,
stratigrafici e geotecnici del sottosuolo, nell’area in esame
sono stati eseguiti 3 sondaggi a carotaggio continuo nelle
posizioni indicate nella figura seguente:
-
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Figura 25 Posizione sondaggi geologici
La profondità raggiunta è stata di 15 m per i sondaggi 1 e 2, e
di 12 m per il sondaggio 3.
Il piano campagna di S3 è più basso di circa 1,50 mt rispetto a
S1 e S2.
All'interno dei fori di sondaggio sono state effettuate n°06
prove SPT a punta conica, per un totale
complessivo di n. 18 prove, al fine di determinare i principali
parametri geotecnici dei terreni attraversati.
I sondaggi, spinti fino alla profondità massima di -15,0 m da
p.c., hanno evidenziato la presenza di
materiale di riporto, costituito da sabbie limose, fino ad una
profondità media di 3,5 m da p.c; al di sotto del
quale inizia il terreno in posto costituito prevalentemente da
sabbie medie e fini, localmente anche con
frazione limosa.
Nel febbraio 2018 e agosto 2018 sono state eseguite delle
indagini geofisiche su quattro stendimenti
(prospezioni sismiche MASW e misurazione del rumore sismico
ambientale HVSR) per la classificazione
sismica del suolo. Tali procedure hanno dato come risultato una
velocità equivalente di propagazione delle
onde di taglio entro i primi 30 m di profondità pari a Vs,30 =
278 m/s, Vs,30 = 299 m/s, Vs,30 = 254 m/s e Vs,30 =
290 m/s. In conformità ai risultati ottenuti, il suolo può
essere assimilato a una categoria di sottosuolo di tipo
C (“depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate, o di
argille di media consistenza, con spessori
variabili da diverse decine fino a centinaia di metri,
caratterizzati da valori di VS30 compresi tra 180 e 360
m/s”).
-
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10. ANALISI DEI CARICHI
I sovraccarichi agenti sulla struttura sono definiti in base da
quanto disposto dalle Norme Tecniche per le
Costruzioni (NTC2018).
10.1. CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI
Il D.M. 14 gennaio 2008 classifica le azioni agenti sulla
struttura come elencato di seguito (§2.5.1.3 –
NTC2018).
a) permanenti (G): azioni che agiscono durante tutta la vita
nominale della costruzione , la cui
variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da
poterle considerare con sufficiente
approssimazione costanti nel tempo:
- peso proprio di tutti gli elementi strutturali; peso proprio
del terreno, quando pertinente;
forze indotte dal terreno (esclusi gli effetti di carichi
variabili applicati al terreno); forze
risultanti dalla pressione dell’acqua (quando si configurano
costanti nel tempo) (G1);
- peso proprio di tutti gli elementi non strutturali (G2);
- spostamenti e deformazioni imposti, previsti dal progetto e
realizzati all’atto della
costruzione;
- pretensione e precompressione (P);
- ritiro e viscosità;
- spostamenti differenziali;
b) variabili (Q): azioni sulla struttura o sull’elemento
strutturale con valori istantanei che possono
risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo:
- di lunga durata: agiscono con un’intensità significativa,
anche non continuativamente, per
un tempo non trascurabile rispetto alla vita nominale della
struttura;
- di breve durata: azioni che agiscono per un periodo di tempo
breve rispetto alla vita
nominale della struttura;
c) eccezionali (A): azioni che si verificano solo
eccezionalmente nel corso della vita nominale della
struttura:
- incendi;
- esplosioni;
- urti ed impatti;
d) sismiche (E): azioni derivanti dai terremoti.
-
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10.2. AZIONI PERMANENTI
10.2.1. Peso proprio degli elementi
Il peso proprio degli elementi strutturali è calcolato in
funzione del peso specifico dei materiali di seguito
riassunto:
calcestruzzi armati 25,00 kN/m3
legname da costruzione 6,00 kN/m3
acciaio profilati 78,50 kN/m3
muratura 18,00 kN/m3
10.3. CARICHI A LIVELLO DELLA COPERTURA
La copertura è costituita da capriate lignee appoggiate alle
murature perimetrali, di luce 8.3 m, altezza 2,3
m poste ad interasse di 4.0 m. Su di esse si appoggiano delle
terzere, travetti, pianelle e coppi:
10.3.1. Sovraccarico accidentale da neve:
regione Lombardia
zona I - Mediterranea
quota sul livello del mare 40 m circa
copertura falde con inclinazione 23°
Carico di neve di riferimento: qsk = 1.50 kN/m2
Coefficiente di forma: µ1 = 0.80
Coefficiente di esposizione: CE = 1
Coefficiente termoco: Ct = 1
Sovraccarico accidentale da neve: qsk = µ1 x qsk x CE x Ct =
1.20 kN/m2
10.3.2. Sovraccarico accidentale da vento:
In relazione all’entità dell’azione sismica non risultano
significative le verifiche globali sotto l’azione del
vento. Per eventuali verifiche locali il valore risulta pari a:
q = 0.4 kN/m2
10.3.3. Peso Proprio copertura Corpi D ed E:
Doppio strato di coppi 1,20 KN/m2
Ondulina 0,05 KN/m2
Pannello isolante in fibra di legno + telo acqua 0,12 KN/m2
Doppio pannello in fibra di legno 0,24 KN/m2
Doppio assito incrociato + telo aria 0,12 KN/m2
Incidenza travetti 0.36 KN/m2
Incidenza orditura lignea (capriate, arcarecci..) 0,29 KN/m2
Totale proprio + permanente 2,53 KN/m2
10.3.4. Peso Proprio copertura Corpo C:
Pannello in lamiera 0,16 KN/m2
pannello aerante e antirombo 0,05 KN/m2
tavolato 0,15 KN/m2
-
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isolante, impermeabilizzazione e barriera al vapore 0,15
KN/m2
doppio tavolato 0,30 KN/m2
Incidenza travetti 0.13 KN/m2
Incidenza orditura lignea (capriate, terzere..) 0,13 KN/m2
Totale proprio + permanente 1,18 KN/m2
Peso capriata metallica rompitratta 78.5 kN/mc
10.3.5. Soppalco Corpo E:
Accidentale solaio A 1,50 KN/m2
Accidentale solaio B 0,50 KN/m2
Carico permanente 1,00 KN/m2
Carico permanente concentrato (puntuale impianti) 1,50 KN
Pero proprio soletta con lamiera grecata
e getto collaborante sp 5,5 cm + 4,5 cm 2,0 KN/m2
Totale proprio + permanente 3,00 KN/m2
-
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11. AZIONI SISMICHE
L’azione sismica è calcolata come indicato nelle Norme tecniche
per le Costruzioni (NTC2018),
approvate col D.M. 17 gennaio 2018. Gli edifici oggetto di
questa relazione sono ubicati all’interno del
comune di Cremona (CR, Lombardia)
La pericolosità sismica del sito di costruzione è definita in
termini di accelerazione orizzontale massima
attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento
rigido con superficie topografica orizzontale
(categoria A secondo §3.2.2 delle NTC2018), nonché di ordinate
dello spettro di risposta elastico in
accelerazione ad essa corrispondente Se(T), con riferimento a
prefissate probabilità di eccedenza PVR nel
periodo di riferimento VR.
11.1. PERIODO DI RIFERIMENTO DELL’AZIONE SISMICA
La vita nominale dell’opera strutturale rappresenta il numero di
anni nel quale la struttura, purché
soggetta a manutenzione ordinaria, debba poter essere usata per
lo scopo al quale è destinata; in questo
caso si ipotizza un tipo di costruzione 2 (“Opere ordinarie,
ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni
contenute o di importanza normale”) per il quale è proposta VN ≥
50 (tabella 2.4.I delle NTC2018). La vita nominale è quindi assunta
pari a VN = 50 anni.
Gli edifici in oggetto sono riferibili a due diversi tipi di
classe d’uso. In particolare secondo §2.4.2 delle
NTC2018: la caffetteria (Edificio B) rientra nella classe d’uso
III, essendo una costruzione dove è previsto
un affollamento significativo, mentre il deposito delle
biciclette (Edificio L) e la casa del custode (Edificio I)
rientrano nella classe d’uso II. Questo porta alla definizione
di CU coefficiente d’uso e del periodo di
riferimento per l’azione sismica pari a �� = � × "# come
mostrato in tabella: Tabella 4: CU e TR
Classe d’uso CU VR II 1 50
III 1.5 75
Tabella 5: Parametri sismici per i vari stati limite e le
diverse classi d’uso
STATO LIMITE
Classe d’uso II Classe d’uso III
TR ag F0 TC* TR ag F0 TC*
[anni] [g] [-] [s] [anni] [g] [-] [s]
SLO 30 0.032 2.549 0.209 45 0.037 2.574 0.229
SLD 50 0.039 2.58 0.235 75 0.045 2.554 0.256
SLV 475 0.082 2.597 0.3 712 0.092 2.613 0.309
SLC 975 0.101 2.626 0.316 1462 0.114 2.624 0.324
11.2. CATEGORIA DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE
Per le informazioni geologiche-geotecniche si fa riferimento
alla relazione geologica per la valutazione
della risposta sismica locale redatta dal geol. Dott. Poli nel
gennaio - febbraio 2005..
Sono state eseguite inoltre delle indagini geofisiche
(prospezioni sismiche MASW e misurazione del
rumore sismico ambientale HVSR) per la classificazione sismica
del suolo. Tali procedure hanno dato come
risultato una velocità equivalente di propagazione delle onde di
taglio entro i primi 30 m di profondità pari a
Vs,30 = 278 m/s e Vs,30 = 299 m/s. In conformità a entrambi i
risultati, il suolo può essere assimilato a una
categoria di sottosuolo di tipo C (“depositi di sabbie e ghiaie
mediamente addensate, o di argille di media
consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a
centinaia di metri, caratterizzati da valori di VS,30
compresi tra 180 e 360 m/s”).
-
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Si considera, inoltre, una categoria topografica T1 (“Superficie
pianeggiante, pendii e rilievi isolati con
inclinazione media i ≤ 15°”), per il quale si ottiene un
coefficiente topografico ST =1.0.
11.3. SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICI
Lo spettro di risposta elastico è definito dalle equazioni
seguenti:
BTT
-
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11.4. SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICI – APPROCCIO SEMPLIFICATO
Come indicato nella sezione §3.2.2 delle NTC2018, l’azione
sismica di progetto deve essere definita
tramite la valutazione dell’effetto della risposta sismica
locale o, in assenza di tali analisi, in maniera
semplificata sulla base dell’individuazione delle categorie di
sottosuolo di riferimento.
Si riportano di seguito gli spettri elastici in accelerazione e
spostamento in superficie ottenuti tramite
l’approccio semplificato con riferimento alla categoria di
sottosuolo C, come ricavata dalle indagini
geotecniche a disposizione e in accordo con il paragrafo §3.2.2
delle NTC2018.
SPETTRO ELASTICO IN ACCELERAZIONE (NTC
2018)
SPETTRO ELASTICO IN SPOSTAMENTO (NTC 2018)
CL
AS
SE
D’U
SO
II
CL
AS
SE
D’U
SO
III
Figura 26 Spettro di risposta in accelerazione (a sinistra) e
spostamento (a destra) su suolo di tipo C per le due classi d’uso
citate
Tabella 7 Parametri sismici – suolo tipo C – Classe d’uso II
SLO SLD SLV SLC
ag 0.032 0.039 0.082 0.101 g
F0 2.549 2.580 2.597 2.626 -
TC* 0.209 0.235 0.3 0.316 s
SS 1.5 1.5 1.5 1.5 -
CC 1.76 1.694 1.562 1.535 -
ST 1 1 1 1 -
q 1.5 1.5 1.5 1.5 -
S 1.5 1.5 1.5 1.5 -
η 0.667 0.667 0.667 0.667 -
TB 0.123 0.133 0.156 0.162 s
TC 0.368 0.398 0.469 0.486 s
-
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TD 1.73 1.755 1.926 2.003 s
Tabella 8 Parametri sismici – suolo tipo C – Classe d’uso
III
SLO SLD SLV SLC
ag 0.037 0.045 0.092 0.114 g
F0 2.574 2.554 2.613 2.624 -
TC* 0.229 0.256 0.309 0.324 -
SS 1.500 1.500 1.500 1.500 -
CC 1.707 1.647 1.547 1.523 -
ST 1.000 1.000 1.000 1.000 -
q 1.200 1.200 1.200 1.200 -
S 1.500 1.500 1.500 1.500 -
η 0.833 0.833 0.833 0.833 -
TB 0.130 0.140 0.159 0.164 s
TC 0.391 0.421 0.478 0.493 s
TD 1.750 1.781 1.967 2.054 s
-
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11.5. SPETTRI DI RISPOSTA PROGETTO – APPROCCIO SEMPLIFICATO
Il fattore di struttura viene assunto in via cautelativa pari a
1.5. Lo spettro di progetto viene riportato nelle
figure seguenti:
SPETTRO DI PROGETTO IN ACCELERAZIONE (NTC 2018) SPETTRO DI
PROGETTO IN SPOSTAMENTO (NTC
2018)
CL
AS
SE
D’U
SO
II
CL
AS
SE
D’U
SO
III
Figura 27 Spettro di progetto in accelerazione (a sinistra) e
spostamento (a destra) su suolo di tipo C per le classi d’uso
citate
-
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12. COMBINAZIONI DI CARICO
Ai fini delle verifiche degli stati limite si definiscono le
seguenti combinazioni di azioni.
Combinazione fondamentale, generalmente impiegata per gli stati
limite ultimi (SLU)
==
⋅⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅n
jkjjQjkQ
m
ikiiPGG QQPGG
2011
1,2211 ψγγεγγγγ ε
Combinazione caratteristica (rara), generalmente impiegata per
gli stati limite di esercizio (SLE)
irreversibili:
==
⋅+++++n
jkjjk
m
iki QQPGG
201
121 ψε
Combinazione frequente, generalmente impiegata per gli stati
limite di esercizio (SLE) reversibili:
==
⋅+⋅++++n
jkjjk
m
iki QQPGG
22111
121 ψψε
Combinazione quasi permanente (SLE), generalmente impiegata per
gli effetti a lungo termine:
==
⋅++++n
jkjj
m
iki QPGG
12
121 ψε
Combinazione sismica, impiegata agli stati limite ultimi e di
esercizio connessi all’azione sismica E:
==
+ ⋅++++n
jkjj
m
iki QPGGE
12
121 ψε
Combinazione eccezionale, impiegata agli stati limite ultimi
connessi alle azioni eccezionali di progetto Ad:
==
+ ⋅ψ+ε+++n
1jkjj2
m
1iki21d QPGGA
in cui:
G1 peso proprio di tutti gli elementi strutturali, del terreno e
dell’acqua
G2 peso proprio di tutti gli elementi non strutturali
Pk pretensione e precompressione
εi deformazioni impresse
Qk1 valore caratteristico dell'azione variabile dominante di
ogni combinazione
Qki valori caratteristici delle azioni variabili che possono
agire contemporaneamente a quella
dominante
E azione sismica
Ad azione eccezionale
Come indicato al §7.10.5.3 delle NTC, le componenti dell’azione
sismica si considerano agenti
simultaneamente.
I coefficienti parziali di sicurezza per le combinazioni γ sono
riportati nella tabella seguente, come definiti
al §2.6.1 delle NTC2018.
-
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Tabella 9 Coefficienti parziali di sicurezza per le combinazioni
di carico agli SLU
Gli effetti dell'azione sismica sono valutati tenendo conto
delle masse associate ai carichi gravitazionali,
calcolate attraverso la seguente espressione:
< = �= + �� + > ?�@@
A�@
dove:
G1 e G2 sono i valori dei carichi permanenti
A�@ è il valore del carico accidentale ?�@ è il coefficiente di
combinazione dell’azione variabile Qkj, che tiene conto della
probabilità che tutti i carichi ?�@A�@ siano presenti
sull’intera struttura in occasione del sisma
-
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13. ANALISI CINEMATICA MECCANISMI FUORI PIANO
Come prescritto dalle “Linee guida per la valutazione e la
riduzione del rischio sismico del patrimonio
culturale con riferimento alle Norme Tecniche per le costruzioni
(D.P.C.M. 12 ottobre 2007)” - paragrafo
5.4.3”, per edifici con grandi aule senza orizzontamenti
intermedi è preferibile procedere, una volta
individuati i macro-elementi strutturali, con verifiche di tipo
locale basate su metodi di analisi cinematica
lineare o non lineare. In particolare collassi fuori dal piano
possono interessare singoli elementi o più vaste
porzioni dell’edificio come indicato al paragrafo C8.7.1.6 della
Circolare n. 617 del 2 febbraio 2009.
Si sono pertanto scelti i meccanismi di ribaltamento più
significativi ed è stata svolta una verifica nei
confronti del ribaltamento considerando lo stato limite di danno
e lo stato limite di salvaguardia della vita sia
con metodo semplificato lineare che con spettro di capacità
(analisi cinematica non lineare) (paragrafo
C8A.4.2.3 - Circolare n. 617 del 2 febbraio 2009)
I macro-elementi (blocchi) sono modellati con una connessione a
cerniera alla base mentre il materiale è
ipotizzato con infinita resistenza a compressione; per questo
motivo non è stato applicato nessun
arretramento della cerniera. Inoltre a favore di sicurezza non è
stato considerato nessun tipo di dissipamento
dell’energia nella separazione dei blocchi.
Con l’analisi cinematica lineare, l’equilibrio del meccanismo è
studiato per mezzo del principio dei lavori
virtuali. In questo modo si ottiene il moltiplicatore dei
carichi necessario per attivare il meccanismo. A questo
punto si valuta la corrispondente accelerazione del sistema
equivalente a un grado di libertà che viene
confrontata con la domanda in accelerazione. La verifica si
ritiene soddisfatta se la domanda in
accelerazione è minore della capacità in accelerazione del
macro-elemento. Per la verifica SLV la norma
prevede che venga applicato un fattore di struttura pari a
2.
L’analisi cinematica non lineare studia passo dopo passo
l’equilibrio del macro-elemento in configurazioni
deformate. L’equilibrio è sempre studiato tramite il principio
dei lavori virtuali. Ad ogni configurazione
deformata corrisponde una coppia di punti accelerazione
(necessaria per innescare il meccanismo) e
spostamento del punto di controllo. La curva ottenuta da tutte
queste coppie di valori, costituisce la capacità
di un sistema non lineare equivalente a un grado di libertà.
Questa curva è usata per valutare il periodo
secante del macro-elemento che mette in relazione curva di
capacità e spettro di domanda. A seconda della
quota della cerniera attorno a cui il macro-elemento ruota,
viene applicato un fattore di amplificazione della
domanda come definito nella Circolare esplicativa. La verifica
si ritiene soddisfatta se la domanda in
spostamento valutata è minore della capacità in spostamento del
macro-elemento.
Si riportano nel seguito le schede riassuntive delle verifiche
svolte:
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13.1. RIBALTAMENTO PORZIONE DI MURATURA – CASA DEL CUSTODE
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STRUTTURALE
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14. ANALISI DA GRAVITA’ GLOBALE
14.1. METODI DI CALCOLO
Per la valutazione del tasso di lavoro della muratura si è
proceduto a calcolo delle azioni gravanti nei
punti più sollecitati della muratura.
14.1.1. Tasso di lavoro delle colonne del corpo D:
area di influenza: 16 mq
carico per unità di superficie allo SLU: 1,2 x 1,5 + 1,9 x 1,5 +
0,7 x 1,3 = 5,56 kN/mq
peso della colonna: area 1800 cmq, altezza 340 cm: 11 kN
carico totale alla base della colonna (SLU gravitazionale) 5.56
x 16 + 11 x 1,3 = 103 kN
tasso di lavoro nella colonna espresso come pressione media:
103 x 100 / 1800 = 5,73 kg/cmq = 0,57 MPa
resistenza a compressione di riferimento per il tipo di muratura
ipotizzato: fm = 2,4 MPa,
FC = 1,35
Υm = 2 per meccanismi fragili fcd = 0.88 MPa > 0,57 MPa
Si prevedono interventi di sola pulitura per le colonne in buono
stato d conservazione, ed interventi di
rinforzo per le colonne che presentano rotture, marcati
fuoripiano e lacune gravi nella tessitura muraria.
15. VERIFICHE GRAVITAZIONALI FONDAZIONI
In relazione al disposto dell’Allegato 2 all’Ordinanza 3274 come
modificato dall’OPCM 3431 del 3/5/05 si
osserva che:
a) nelle costruzioni sono presenti dissesti attribuibili a
carenze localizzate di fondazioni che risultano
assenti a tratti al piede della struttura;
b) gli interventi progettati non comportano sostanziali
alterazioni dello schema strutturale del fabbricato;
c) gli stessi interventi non comportano rilevanti modificazioni
delle sollecitazioni trasmesse alle fondazioni;
d) sono esclusi fenomeni di ribaltamento della costruzione per
effetto delle azioni sismiche.
Pur non essendo previsti incrementi di carichi verticali si
ritengono necessari interventi di cordolatura
delle fondazioni esistenti ed un collegamento delle stesse a
livello della soletta realizzata sopra il vespaio
per costituire un miglioramento della collaborazione delle
strutture di fondazione.
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16. VERIFICHE ELEMENTI LIGNEI
Sono state verificate le strutture lignee delle coperture degli
edifici nella zona Nord considerati.
Le verifiche sono state svolte in base alle prescrizioni delle
NTC2018 con riferimento alle condizioni
espresse nelle seguenti tabelle:
Con riferimento ai carichi presentati nel capitolo 11 e alle
caratteristiche dei materiali, vengono riportate in
modo schematico le seguenti valutazioni:
NB.: la validità delle seguenti verifiche è subordinata
all’effettivo stato di conservazione degli elementi
lignei che sarà possibile constatare in fase di esecuzione delle
lavorazioni.
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