PE1 S 001 Relaz.Tecnica - Ospedali Riuniti di Ancona

RELAZIONE TECNICA DESCRITTIVA
1.- DESCRIZIONE DELLO STATO ATTUALE
La struttura portante dell’edificio, denominato nel progetto originale “Corpo G” e costruito
nella seconda metà degli anni settanta, è costituita da una serie di telai orditi nelle due direzioni
principali, formati da pilastri e travi in c.c.a. gettati in opera, disposti con regolarità per un’altezza
totale di due livelli in elevazione fuori terra oltre ad un ulteriore livello in corrispondenza della
campata centrale trasversale per via del rialzo del solaio di copertura.
L’edificio ha una forma rettangolare ma non regolare in quanto tende ad assumere una
forma ad “L” aperta.
Le strutture di fondazione sono costituite da travi continue anch’esse ordite nelle due
direzioni in modo da collegare tutti i vari pilastri.
I vari solai sono in laterocemento a nervature parallele in c.c.a. gettate in opera, poste ad
interasse di cm.40 con blocchi di riempimento in laterizio (pignatte) e soprastante soletta armata,
altezza solai H=20+5 cm ad esclusione del solaio di copertura della campata centrale in senso
trasversale di altezza H=20+4 cm..
Il solaio orizzontale di copertura del Corpo “G” si articola su due livelli:
a) un livello con estradosso grezzo a quota P.G. (34.50) che costituisce la copertura delle ali
laterali e della porzione in testata a contatto con l’edificio del Corpo “E”;
b) un livello con estradosso grezzo a quota P.G.(36.50) che costituisce la copertura della campata
centrale.
Il piano di estradosso grezzo del solaio del piano di calpestio del piano primo, ove è
attualmente ubicata la Cucina, è collocato a quota P.G.(31.00).
Il peso complessivo dei vari solai (peso proprio, carichi permanenti e sovraccarichi
accidentali) è pari a 850 kg/mq per i solai di piano e 800 kg/mq per i solai di copertura.
Il sovraccarico accidentale previsto in progetto è pari a 400 kg/mq per i solai di piano e 200
kg/mq per i solai di copertura.
Le murature esterne ed interne sono in blocchi di laterizio.
I materiali utilizzati per la costruzione sono:
- calcestruzzo avente resistenza caratteristica Rbk = 300 kg/cm2;
- acciaio in barre tonde lisce Fe B32 K controllato in stabilimento.
Il carico unitario massimo sul terreno di fondazione è di 1,6 kg/cm2.
Il progetto esecutivo strutturale è stato redatto dall’ing. Vittorio Coen di Ancona. Esso è
stato depositato presso l’Ufficio del Genio Civile della Regione Marche, sede di Ancona, in data
29/04/1975 ed autorizzato in data 07/05/1975 prot.n°6720.
2.- DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI
PREVISTI DAL PROGETTO ESECUTIVO
CARATTERE
STRUTTURALE
Il progetto esecutivo prevede:
a) la realizzazione degli interventi di carattere strutturale già indicati nella fase di progettazione
definitiva;
b) una serie di interventi per l’adeguamento ed il miglioramento del comportamento antisismico
delle strutture portanti dell’edificio, questi ultimi in conseguenza di una estensione dell’incarico
originario, affidata al gruppo di progettazione dopo la presentazione del progetto definitivo,
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finalizzata alla verifica delle strutture sotto il profilo della risposta sismica ed alla individuazione
dei provvedimenti atti a ridurre/eliminare la vulnerabilità sismica dell’edificio con riferimento a
quanto previsto dalla normativa vigente (O.P.C.M. n°3376 del 17/09/2004, D.M.Infrastrutture
14/01/2008, Circolare 02/022009 n°617).
a) Descrizione degli interventi di carattere strutturale già indicati nella fase di progetto
definitivo
a.1) - REALIZZAZIONE DI IMPALCATI IN GRIGLIATO DI ACCIAIO PER L’APPOGGIO DELLE
U.T.A. (UNITA’ DI TRATTAMENTO DELL’ARIA) IN COPERTURA
I lavori di ristrutturazione della Cucina comporteranno l’installazione di macchinari per il
trattamento dell’aria interna dei vari locali (U.T.A.) in due distinte zone della copertura. Tali unità
verranno posizionate a livello del solaio di copertura delle ali laterali del Corpo “G” posto a quota
P.G.(34.50).
A tal fine è stato previsto di realizzare su tale solaio una struttura di appoggio per ogni
U.T.A. costituita da un’orditura in travi in profilati di acciaio a sezione aperta (profili HEA 160) e da
un grigliato metallico elettroforgiato a maglia 25x76 mm con piatti di sezione 30x2 mm.
Le travi di sostegno del grigliato metallico verranno appoggiate a loro volta su travi in
profilati di acciaio a sezione aperta (profili HEA 160) poste trasversalmente in corrispondenza delle
travi esistenti in c.c.a. della sottostante struttura portante dell’edificio, come indicato nell’elaborato
grafico corrispondente (tav. “PE1 S 10”).
L’appoggio delle travi trasversali avverrà previa realizzazione di un massetto di
calcestruzzo armato con rete Ø6 a maglia 10x10 cm di spessore di 5 cm esteso a tutta la
lunghezza delle travi esistenti in c.c.a., costituito da cemento ad alta resistenza, conglomerato con
diametro massimo degli elementi lapidei pari ad 1 cm e resistenza caratteristica C30/35 (N/mm2).
Per la posa in opera dei profilati di appoggio dell’impalcato si renderà quindi necessario
rimuovere la pavimentazione esistente in corrispondenza della zona di intervento, costituita da
marmettoni in cls. di dimensioni 40x40 cm e dello spessore di cm.3 con superficie a vista finita con
inerte lavato, posti in opera a secco direttamente sullo strato di impermeabilizzazione costituito da
una guaina di tipo ardesiato.
Per eliminare ogni trasmissione di rumore e/o vibrazioni al solaio di copertura, verranno
inseriti tra i macchinari delle U.T.A. e le travi metalliche di sostegno del grigliato elettroforgiato dei
dispositivi antivibranti costituiti da un corpo in lega di alluminio da fissare alle predette travi e da un
corpo superiore in elastomeri.
a.2) - REALIZZAZIONE DI FONDAZIONE IN C.C.A. PER L’APPOGGIO DELLE UNITA’ DELLA
CUCINA PROVVISORIA
Durante l’esecuzione dei lavori di ristrutturazione dei vari locali della cucina esistente, al
fine di garantire il servizio pasti, verranno predisposti in via provvisoria n°11 moduli prefabbricati
sul piazzale antistante la zona dispensa ubicata nell’edificio denominato Padiglione o Corpo “E”,
uno in più rispetto a quelli previsti nella fase di progettazione definitiva in conseguenza di
specifiche richieste dell’Amm.ne Committente.
I moduli, completamente indipendenti dal punto di vista impiantistico, verranno realizzati su
una fondazione costituita da un reticolo di cordoli in conglomerato cementizio armato di altezza
pari a cm.40, larghezza variabile da cm.30 (cordoli perimetrali esterni) a cm.40 (cordoli interni),
gettati in opera direttamente sul piano stradale esistente.
La struttura in c.c.a. del marciapiede esistente verrà mantenuta.
Il collegamento tra la quota di progetto della pavimentazione dei moduli della cucina
provvisoria (+31.45) e la quota dell’attuale marciapiede (+31.10) verrà realizzata con una soletta in
c.c.a. gettato in opera di esiguo spessore armata con rete elettrosaldata su tavellonato in laterizio
sostenuto da muricci in mattoni pieni.
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a.3) - STRUTTURA PORTANTE IN ACCIAIO DEL CORRIDOIO DI COLLEGAMENTO
Durante l’esecuzione dei lavori di ristrutturazione dei vari locali della cucina esistente, al
fine di garantire il servizio pasti, verrà realizzato un “corridoio di collegamento” coperto tra i moduli
della cucina provvisoria ed il Corpo “G” in corrispondenza dell’attuale marciapiede che corre lungo
il lato settentrionale del Corpo “E”.
La struttura portante del corridoio è stata prevista in acciaio con un telaio longitudinale,
formato da n°6 montanti in profili tipo HEA 120 ed una trave di collegamento in sommità sempre
del tipo HEA 120, ancorato mediante n°6 travi trasversali di falda in acciaio HEA 120 in
corrispondenza della trave a vista del piano primo del Corpo “E”.
L’impalcato di copertura verrà realizzato con pannelli tipo sandwich costituiti da lamierini in
acciaio/alluminio sui lati esterni ed un’anima in schiuma poliuretanica dello spessore complessivo
di 50 mm, oltre le greche all’estradosso di altezza pari a 35 mm e passo di 50 cm, appoggiati sulla
trave esistente del Corpo “E” e sulla trave di sommità del telaio longitudinale ed efficacemente
ancorati alle travature metalliche sottostanti.
La pendenza della falda di copertura sarà pari all’8%.
Una trave in profilo di acciaio tipo IPE 100 verrà inserita tra le travi trasversali
parallelamente al lato lungo del corridoio per dimezzare la luce dei pannelli di copertura.
I pilastri HEA 120 verranno ancorati alla soletta in c.c.a. del marciapiede esistente.
b) Descrizione degli interventi per l’adeguamento/miglioramento antisismico dell’edificio
Dovendo realizzare interventi di ristrutturazione edilizia sia della distribuzione interna che
della parte impiantistica del piano primo ove attualmente viene svolto il servizio cucina, interventi
che non interessano la struttura, è sorta la necessità di verificare sismicamente la struttura alla
luce dell’entrata in vigore delle ultime norme tecniche di cui al D.M.Infrastrutture 14/012008.
Pertanto sono stati effettuati una serie di studi sulla struttura portante esistente pervenendo
alla definizione di un intervento strutturale di adeguamento sismico per una parte di edificio
(strutture del piano primo della cucina e del rialzo della copertura) e di miglioramento sismico per
la restante parte (strutture del piano terra), volto sostanzialmente a rimuovere le carenze principali
evidenziate dalle analisi sismiche.
Nella presente relazione si descrivono sommariamente gli interventi strutturali adottati
rimandando alla specifica relazione di calcolo allegata (PE1 S 021) per ciò che riguarda ulteriori
descrizioni ed approfondimenti.
Sono state effettuate in riepilogo, dopo una serie di analisi, due modellazioni distinte:
MODELLO A) la prima modellazione rappresenta uno stato futuro senza alcun intervento alle
strutture, valutando il miglioramento sismico con la sola riduzione dei pesi permanenti –
divisori e massetto. Questa analisi corrisponde sostanzialmente alla situazione attuale
dell’edificio;
MODELLO B) la seconda modellazione invece prevede l’implementazione di diversi interventi
strutturali mediante l’inserimento di:
controventi in acciaio nella parte del rialzo della copertura, sia in direzione trasversale
sia in direzione longitudinale volti a ripristinare la continuità strutturale della copertura
principale;
rinforzo strutturale dei nodi e dei pilastri al piano primo mediante tessuti unidirezionali in
fibre di carbonio;
consolidamento dei solai del piano primo mediante tessuti unidirezionali in fibre di
carbonio.
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Questi interventi permettono di rimuovere le carenze strutturali rilevate nel modello A),
riducendo la vulnerabilità dell’edificio ad un valore accettabile sebbene non venga ottenuto il livello
di edificio “adeguato”. Infatti, in accordo con il Responsabile del Procedimento, l’adeguamento
viene sostanzialmente raggiunto nel piano primo e nel rialzo della copertura, zona dell’edificio ove
vengono eseguiti gli interventi edilizi per le modifiche alla distribuzione interna ed agli impianti e
quindi disponibile immediatamente per interventi di consolidamento strutturale, mentre al piano
terra, ove ad oggi non si interviene, si ottiene un miglioramento sismico, in virtù delle carenze
strutturali rimosse e degli interventi effettuati nei piani superiori.
Al piano terra potranno essere programmati, in fase successiva e secondo le indicazioni del
Responsabile del Procedimento, gli interventi necessari al fine di “adeguare” definitivamente
l’edificio.
Preventivamente sono state effettuate delle ricerche in archivio per rinvenire il progetto
strutturale dell’opera, che fortunatamente è stato recuperato quasi integralmente. Sono state
inoltre effettuate delle indagini in sito, riassunte nella relazione del maggio 2010 del laboratorio
SidLab di Osimo (AN), a cui si rimanda, che ha provveduto ad effettuare le indagini non distruttive,
i prelievi di carote di cls, di barre di armatura nonché il rilievo puntuale delle armature in alcuni
elementi strutturali oltre che la stratigrafia degli orizzontamenti. L’elaborazione dei dati forniti ha
permesso di definire le caratteristiche meccaniche dei materiali.
Sulla base delle indagini effettuate e delle informazioni a disposizione, il Livello di
conoscenza raggiunto è pari a LC2 – conoscenza adeguata.
La geometria della struttura è nota sia in base al disegno originale, sia per il rilievo puntuale
effettuato in sito ove è stato possibile rilevare e verificare la struttura che risulta visibile in molti
punti. I dati raccolti hanno consentito di individuare un modello strutturale idoneo.
I dettagli costruttivi sono noti dai disegni originali pressoché completi e da verifiche in sito.
Pur essendo note dalle prescrizioni progettuali, le proprietà dei materiali sono state
determinate da estese indagini in sito.
In base al livello di conoscenza raggiunto LC2, il Fattore di Confidenza impiegato è pari a
FC = 1,2.
I valori meccanici medi dei materiali rilevati in sito e impiegati nelle elaborazioni numeriche
sono riportati sinteticamente nella seguente tabella:
Ospedale Torrette – Corpo G - cucina
u.m.
Rck
fy
Ec
Resistenza caratteristica cls travi
(N/mm2)
22,5
27.000
Resistenza caratteristica cls pilastri
(N/mm2)
24,9
28.400
Tensione di snervamento acciaio travi
(N/mm2)
416
Tensione di snervamento acciaio pilastri
(N/mm2)
440
I valori di resistenza dei calcestruzzi sono inferiori a quelli dichiarati in progetto secondo cui
la classe del calcestruzzo era Rck = 300 Kg/cm2, mentre i valori di resistenza degli acciaio sono
superiori, in quanto è stato dichiarato un acciaio FeB32 cui corrisponde una tensione di
snervamento pari a 315 N/mm2. Quest’ultimo aspetto non stupisce in quanto l’acciaio, per logiche
commerciali e produttive, presenta caratteristiche superiori rispetto a quelle dichiarate.
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Per entrambi i modelli A) e B) sono state effettuate le verifiche per elementi “duttili” e per
elementi “fragili”.
In particolare sono stati considerati elementi “fragili” i monconi di pilastro che collegano le
due coperture sfalsate.
Modello A)
Esso corrisponde al modello relativo allo stato attuale dell’edificio.
Per la verifica dei meccanismi “duttili” si confronta la richiesta in termini di rotazione rispetto
alla corda in rapporto alla capacità rotativa dell’elemento. Se il rapporto è maggiore di 1 allora la
domanda supera la capacità dell’elemento e la verifica non è soddisfatta. I risultati sono riferiti al
solo SLV :
- con il sisma in direzione X il rapporto Domanda/capacità è di circa 1.50.
- con il sisma in direzione Y il rapporto Domanda/capacità è di circa 1.63.
Nella verifica per elementi “fragili”:
- il rapporto domanda/capacità raggiunge il valore massimo di 3,35 nell’elemento 454
appartenente al rialzo della copertura.
Appare dunque evidente che il valore di sicurezza in termini di duttilità non è soddisfacente
(1,63) ma in termini di comportamento fragile il valore di sicurezza è assolutamente inaccettabile
raggiungendo il massimo (3,35) in uno dei pilastri del rialzo (elemento n° 454).
Modello B)
Esso corrisponde al modello relativo alla fase post-progettuale, dopo la realizzazione dei
seguenti interventi previsti nel progetto esecutivo strutturale, schematizzati nella figura che segue,
la cui finalità risulta molteplice (cfr. elaborati grafici allegati):
1. Inserimento di coppie di travi trasversali in acciaio “UNP 200” a livello del solaio di copertura a
quota P.G.(34.50) mediante le quali si ripristina la continuità del solaio di copertura a tale quota
attualmente interrotta dalla presenza del rialzo che genera altrimenti un ampio buco in
corrispondenza della campata centrale in direzione trasversale;
2. Placcaggio dei pilastri tozzi del rialzo con piastre in acciaio sulle facce interna ed esterna
collegate tra loro con barre in acciaio del diametro 12 mm le quali consentono di rimuovere la
carenza strutturale di “fragilità” dei pilastri stessi agli estremi del rialzo, in quanto riducono
sensibilmente le azioni di taglio cui sono sottoposti i pilastri del rialzo, che divengono solo
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portatori di carico verticale; inoltre le barre di collegamento unite alle piastre consentono di
verificare tali pilastri a taglio con una staffatura minima diametro 12 mm;
3. Collegamento della trave in c.a. a livello del solaio di copertura centrale a quota P.G.(36.50)
all’orditura metallica di cui al punto 1 mediante elementi verticali (doppi UNP 160), mediante le
piastre in acciaio sui pilastri tozzi e mediante piastre laterali in acciaio poste alle estremità delle
travature in doppio UNP 200 da ambo i lati. Tale intervento consente di poter considerare il
sistema “travatura in acciaio in doppio UNP 200-trave in c.a. del solaio di copertura centrale”
come unica “trave estradossata” dalla copertura posta a quota P.G.(34.50). Questa assunzione
è giustificata in termini di rigidezza in quanto esse divengono un unico elemento strutturale,
mentre in termine di massa, pur rimanendo una porzione di solaio a quota più elevata, questa è
mitigata dalla centralità della massa rispetto la struttura e dalla limitata altezza rispetto al solaio
di piano. Questo assunto permette di considerare la struttura regolare in elevazione e
aumentare il fattore di struttura da 2,76 a 3,45;
4. Inserimento di controventi in acciaio a croce in direzione longitudinale in corrispondenza della
parte centrale del rialzo e da ambo i lati; ogni membratura del controvento sarà costituita da
doppi profili ad L100x100x12 mm collegati al centro ed in testata da piastre in acciaio;
5. Interventi di rinforzo a livello del piano primo, dove verranno realizzati comunque interventi di
ristrutturazione edilizia per modifiche alla distribuzione interna e per rifacimento degli impianti
tecnologici, in corrispondenza dei pilastri della campata centrale, in particolare su 17 pilastri.
L’intervento consiste, come meglio esposto negli elaborati grafici a corredo, nel confinamento e
placcaggio con tessuti unidirezionali in fibre di carbonio (CFRP), dei nodi strutturali a 3 o 4 vie
posti a livello dei solai laterali di copertura a quota P.G.(34,50) ove convergono i pilastri del
piano primo oltre che le travi dei predetti solai. Tale operazione verrà ripetuta in testata e al
piede di ogni pilastro considerato nonché lungo il corpo del pilastro con fasciature continue di
tessuto CFRP di larghezza cm.20 poste ad interasse di cm.20. Questo intervento consente di
avere un doppio beneficio: il confinamento realizzato con tessuti CFRP migliora indirettamente
le caratteristiche del calcestruzzo che passa da un Rck = 24,9 N/mmq a Rck = 26,6 N/mmq ed,
inoltre, la fasciatura in testa e lungo il pilastro consente di assumere nei calcoli una “staffatura
metallica equivalente” pari a staffe diam. 8 mm passo 5 cm per i primi 60 cm (testa e piede) e
una staffatura diam. 8 mm passo 20 cm nella zona centrale dei pilastri. Considerando la nuova
staffatura si trascura, nel calcolo di verifica, quella esistente – staffe del diametro 6 mm con
passo 20 cm – che comunque continua a svolgere la propria funzione.
A seguito di tali interventi, per la verifica dei meccanismi “duttili”, sia il piano della copertura
che il piano primo possono essere considerati “adeguati” in termini di comportamento rispetto alle
azioni sismiche previste dalla vigente normativa (NTC 2008).
Pertanto, per la verifica dei meccanismi “duttili”, allo SLV i due piani oggetto di intervento
sono stati adeguati. Per il piano terra è stato ottenuto un miglioramento sismico risultando
- con il sisma in direzione 1 (X) il rapporto Domanda/capacità è di circa 1.42;
- con il sisma in direzione 2 (Y) il rapporto Domanda/capacità è di circa 1.50.
Gli elementi pilastro che risultano ancora incapaci sono situati al piano terreno.
Per lo SLD, la verifica è soddisfatta.
Per quanto attiene alla verifica dei meccanismi “fragili”, gli interventi di progetto, per il
piano di copertura rialzata, risolvono efficacemente le vulnerabilità di tipo a “taglio per
elementi tozzi” evidenziate precedentemente, determinando un intervento di adeguamento,
riducendo il rapporto domanda /capacità da 3,35 ad un valore inferiore all’unità (<0,50).
Anche nel piano primo, dove vengono effettuate le fasciature dei pilastri sotto il rialzo con
tessuti in fibre di carbonio, si ottiene un adeguamento per “meccanismi fragili”, in virtù della
staffatura equivalente cui sono assimilabili le fasciature anzidette. Il rapporto domanda /capacità
è divenuto inferiore a 0,30.
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Per quanto concerne il piano terra, dove al momento non vengono previsti interventi la
situazione è la seguente:
- nella “verifica per “elementi fragili” al piano terra, pur ottenendo un miglioramento, il
rapporto domanda/capacità si riduce, con il valore massimo a 1,88.
Interventi localizzati sui pilastri non adeguati potranno essere demandati a interventi
successivi tenuto conto della possibilità, in ogni periodo dell’anno, di effettuare lavorazioni nei vari
ambienti del piano terra sia per ciò che riguarda gli accessi ai vari elementi strutturali sia per ciò
che riguarda la tempistica, non comportando tali lavorazioni (da eseguire con la tecnica del rinforzo
con tessuti in fibre di carbonio) interruzioni di servizi fondamentali per lo svolgimento della attività
ospedaliere.
Infine, nel progetto esecutivo è stato inserito un ulteriore intervento:
6. Intervento di consolidamento del solaio del piano primo posto a quota P.G.(31.00), danneggiato
dalle infiltrazioni di acqua provenienti dal piano di calpestio dei soprastanti locali ad uso cucina,
mediante fornitura e posa in opera di tessuti unidirezionali in fibre di carbonio in corrispondenza
delle nervature in c.a., previa asportazione e riprofilatura del calcestruzzo ammalorato, eseguito
dal lato della superficie di intradosso.
L'
individuazione dei livelli di danno del solaio sopramenzionato è stata effettuata
prevalentemente sulla base di un rilievo visivo nell'
impossibilità di accedere direttamente al solaio
per la presenza di varie canalizzazioni di impianti, tubazioni in cemento-amianto, pannelli di
protezione, ecc.; nella zona della campata centrale di maggiore lunghezza (corridoio di passaggio
impianti) ove la presenza di pannelli metallici di protezione non ha consentito di ispezionare tutta la
superficie di intradosso del solaio, lo stato di danno è stato rilevato solo localmente mediante la
rimozione di alcuni pannelli di protezione. L’estensione del danno ritenuto grave a quasi tutta la
zona della campata centrale è stata effettuata, quindi, tenuto conto della presenza delle vaschette
in acciaio presenti sul pavimento della cucina (origine del danno) proprio in corrispondenza delle
zone indicate.
La rappresentazione negli elaborati grafici allegati (tav.PE1 S 09) dell'
intervento nei campi
di solaio evidenziati è indicativa anche se basata sulla presunzione che in tali zone lo stato di
danno sia talmente avanzato da richiedere un intervento di consolidamento statico. Esso
costituisce comunque lo schema tipo per la posa in opera delle fasce in tessuto unidirezionale di
fibre di carbonio della larghezza di cm.10 in corrispondenza delle nervature in c.a. del solaio.
L'
impossibilità di effettuare in fase progettuale un’accurata indagine conoscitiva per
appurare lo stato di danno effettivo dei solai, in particolare delle armature delle nervature in c.a., ha
impedito, di conseguenza, la possibilità di indicare con precisione la localizzazione e la estensione
degli interventi per il consolidamento del solaio mediante applicazione di fasce in tessuto
unidirezionale in fibre di carbonio.
Pertanto tale operazione potrà essere effettuata realisticamente soltanto in corso d'
opera
dopo la rimozione delle pannellature di protezione, delle tubazioni in cemento amianto e delle
canalizzazioni impiantistiche.
Il computo metrico estimativo di progetto riporta soltanto una quota (il 70%) delle superfici
interessate da uno stato di danno grave, percentuale che stima la possibilità che il danno non sia
esteso all'
intera superficie dei campi di solaio individuati.
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3.- RELAZIONE SISMICA
Il territorio del Comune di Ancona, ove risulta ubicato il “Corpo G” del complesso
ospedaliero che comprende gli interventi in progetto, è stato collocato dalla Regione Marche in
“zona sismica 2” (D.G.R. n°1046 del 29/07/2003).
Ricadendo il sopraccitato corpo di fabbrica nell’ambito del complesso ospedaliero di
Torrette di Ancona, esso viene considerato nella categoria di “edifici di interesse strategico” la cui
funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile
ai sensi di quanto prescritto dalla Deliberazione della Giunta Regionale delle Marche n°1520 del
11/1/2003 (B.U.R. N°111/2003) in osservanza delle disposizioni contenute nell’O.P.C.M.
n°3274/2003 e s.m.i..
Il calcolo degli elementi strutturali nella fase del progetto esecutivo sarà pertanto condotto
in osservanza delle normative vigenti relative alla esecuzione di opere in c.a., c.a.p. e metalliche in
zone sismiche per “edifici di interesse strategico” e precisamente:
- D.M. 14/01/2008 (Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni).
- Circolare Ministero Infrastrutture e Trasporti 02/02/2009 n°617 (Istruzioni per l'
applicazione
delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio
2008).
Vita nominale, classe d’uso e periodo di riferimento della struttura. (2.4 – NTC 2008)
In accordo con il committente sono stati definiti i seguenti parametri
- Vita nominale (tab.2.4.I)
:
VN = 100 anni
- Classe d’uso (2.4.2)
:
IV
essendo ritenuto un edificio strategico
- Coefficiente d’uso (tab.2.4.II)
:
Cu = 2,0
- Periodo di riferimento per l’azione sismica
:
Vr = >200 anni
Fattore di struttura (7.4.3.2 – NTC 2008)
La struttura è certamente da considerare a bassa duttilità quindi CD”B”.
La tipologia della struttura è definibile come “struttura a telaio a più piani e più campate” .
La struttura è NON regolare in pianta e quindi come indicato al punto 7.4.3.2 il termine
au/a1 è determinato come media tra il valore 1,3 e 1:
au/a1= 1,15
Il fattore di struttura come definito al punto 7.3.1 è il seguente
q = q0 KR
dove:
- dalla Tab. 7.4.1 q0 è pari a q0 =3 au/a1 = 3,0 x 1,15 = 3,45
mentre:
- KR assume alternativamente il valore 1 o 0,8 a seconda che regolare in elevazione.
Nel caso in questione il MODELLO A) è stato considerato non regolare in altezza per la
presenza della discontinuità del solaio di copertura posto su due livelli e quindi KR = 0,80 mentre
con il MODELLO B) è stato considerato il valore KR = 1,0 ritenendo che la presenza dei controventi
supera la discontinuità della struttura; infatti si ripristina, con le travi orizzontali in acciaio, la
continuità del solaio principale di copertura mentre con gli elementi di placcaggio e le aste verticali
si irrigidisce l’elemento di rialzo così da poter ritenere la struttura di copertura disposta su un solo
piano. Infatti gli irrigidimenti trasversali permettono di considerare il rialzo della copertura, dal punto
di vista della rigidezza, come una unica trave estradossata che in tale punto presenta un’altezza
maggiore rispetto alle altre. Per quanto riguarda il peso, vista la modesta altezza del rialzo e la
posizione baricentrica del rialzo rispetto il resto della copertura, può essere considerato al piano di
copertura ritenendo che possa essere equiparata ad un peso riportato, alla stregua di un vano
tecnico.
I controventi longitudinali contribuiscono all’irrigidimento nella direzione secondaria.
Riassumendo si ha
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
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MODELLO
MODELLO
A) :
B) :
KR = 0,8
KR = 1,0
q = 3,45 x 0,8 = 2,76;
q = 3,45 x 1,0 = 3,45.
Definizione degli spettri
Il sottosuolo è stato definito appartenere alla categoria “E” della tab. 3.2.II e categoria
topografica “T1” della tab. 3.2.IV del punto 3.2.2 delle NTC 2008.
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
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4.- RELAZIONE GEOTECNICA
Le caratteristiche geologiche del terreno sono state desunte dall’allegata “Relazione
geologica e geotecnica” avente data 23/06/2009 redatta dal Dott. Geol. Stefano Cardellini di
Ancona (AN) iscritto all’Ordine dei Geologi della Regione Marche al n°223.
Le caratteristiche geologiche del terreno, così come desunte dal predetto studio, vengono
brevemente riepilogate nel seguito.
Da un punto di vista fisico “[…] L’Ospedale Regionale Umberto I di Torrette è sito su di un
versante vergente a Nord con pendenze medie di 10°-15° per tutta la sua estensione che degrada
dolcemente dalla strada statale n.16 alla costa adriatica.
L’area oggetto di studio è confinata tra alcuni edifici attualmente utilizzati in una zona
avvallata rispetto all’intorno topografico di circa 5-6 metri, a ridosso dell’attuale entrata del Pronto
Soccorso.
Essa è sub-orizzontale e, dopo alcuni sopralluoghi e dopo aver consultato lo studio
geologico e geomorfologico eseguito dall’Università degli Studi di Ancona relativo al P.R.G., non
sono stati riscontrati motivi di instabilità dell’area interessata come mammellonamenti o movimenti
gravitativi in genere.
Movimenti gravitativi attivi come frane rotazionali e colamenti si concentrano nelle zone a
sud-est dell’ospedale stesso. […]”
Da un punto di vista morfologico “[…] La zona è compresa nell'
area di affioramento dei
terreni sedimentari marini del Pliocene inferiore che si presentano con litotipi di argille marnose e
siltose a luoghi sabbiose in strati di 2 – 30 cm. Tali terreni sono sovrastati lungo i versanti da 2-5
metri circa di terreni eluvio-colluviali di copertura con litologia tipica dei terreni di versante come
limi argillosi debolmente sabbiosi marroni e nelle vallecole da complessi alluvio-colluviali limo
argillosi molto plastici e comprimibili imbibiti di acqua.
Il substrato presenta una inclinazione dei litotipi vergente verso sud con valori medi di
5°.[…]”
Da un punto di vista geologico “[…] L'
area in esame è compresa nella zona di affioramento
dei depositi alluvio-colluviali (maggiori di 2 metri) caratterizzati da limi argillo-limosi plastici che
costituiscono la copertura della Formazione Geologica delle Argille Azzurre Plioceniche
(formazione di base) che presenta una litologia tipica delle argille plumbee alternate a sottili livelli
sabbiosi ocracei o grigiastri in strati da 10 a 50 cm. […]”
La descrizione della successione litologica locale con i relativi parametri fisico-meccanici,
così come rilevati attraverso sondaggi geognostici e prove penetrometriche nonché dalla
bibliografia, è la seguente:
- “[…] da 0,0 m a 8,9 m ÷ 10,4 m
sono stati rilevati dei terreni ascrivibili ad un complesso di terreno alluvio-colluviale limo-argilloso
nocciola con livelli grigiastri a tratti debolmente sabbioso e presentante strati torbosi, molto plastico
e di bassa consistenza. Presenti calcinelli e frustuli carboniosi.
γ
c
Cu
=
=
=
=
1,90
18° - 20°
0 - 0,08
4 - 7
T/mc
Kg/cmq
T/mq
(peso di volume)
(angolo di attrito interno)
(coesione)
(coesione non drenata)
- da 8,9 m ÷ 10,4 m a 11,4 m ÷ 12,0 m
è stata intercettata la formazione di base alterata argillo-limosa con consistenza media. Tali
terreni sono molto alterati e fratturati, caratterizzati da alternanze di colorazioni nocciola e livelli
plumbei più sabbiosi
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
10
γ
c
Cu
=
=
=
=
2,0
22°- 24°
0,1 – 0,2
10 - 20
T/mc
Kg/cmq
T/mq
(peso di volume)
(angolo di attrito interno)
(coesione)
(coesione non drenata)
- da 11,4 m ÷ 12,0 m
è stata intercettata la Formazione di Base delle Argille siltose plioceniche nei primi metri.
γ
c
Cu
=
=
=
>
2,02
23° - 25°
0,4
25
T/mc
Kg/cmq
T/mq
(peso di volume)
(angolo di attrito interno)
(coesione)
(coesione non drenata) […]”
Dal punto di vista idrogeologico “[…] E’ presente una falda freatica nei terreni colluviali di
versante e alluvio-colluviali presenti nelle vallecole influenzata dalla stagionalità che durante le
stagioni piovose o a seguito di precipitazioni ingenti e durature potrebbe risalire sino a pochi metri
dal piano di campagna.
Non è da escludere, vista la natura del sub-strato, che in conseguenza di intense piogge
la circolazione idrica si concentri non solo nei terreni alluvio-colluviali, ma anche lungo i rari livelli
sabbiosi del sub-strato e per questo si raccomanda di eseguire specifiche opere di drenaggio.
La acque superficiali si presentano in parte regolamentate da un fossi intubati nel passato
che hanno deviato i corsi dei dreni naturali.
Non sono stati osservati in situ ristagni o impaludamenti. […]”.
Con riferimento agli interventi previsti in progetto ed illustrati nelle pagine precedenti si
espone quanto segue.
a.1 - REALIZZAZIONE DI IMPALCATI IN GRIGLIATO DI ACCIAIO PER L’APPOGGIO DELLE
U.T.A. (UNITA’ DI TRATTAMENTO DELL’ARIA) IN COPERTURA
Le strutture di fondazione del Corpo “G” sono costituite da travi continue ordite nelle due
direzioni in modo da collegare tutti i vari pilastri.
Il carico unitario massimo sul terreno di fondazione (allo stato attuale prima degli interventi
di progetto) è di 1,6 kg/cm2 come si desume dalla relazione tecnica allegata al progetto esecutivo
strutturale del Corpo “G” redatto dall’ing. Vittorio Coen di Ancona.
L’incremento di carico alla base dei pilastri, conseguente all’intervento in progetto che
prevede l’installazione di macchinari per il trattamento dell’aria dei locali (U.T.A.) a livello del solaio
di copertura dell’edificio, è stato stimato per il pilastro più caricato intorno al 4,5 % dei carichi
verticali attualmente agenti; ciò, oltretutto, nella ipotesi, a favore della stabilità, di considerare i
carichi aggiuntivi come uniformemente distribuiti su tutta la superficie dei campi di solai interessati
dagli interventi in progetto e non solo sulla zona ove in realtà essi andranno ad essere posizionati.
Pertanto, in tali ipotesi, il carico massimo sul terreno ascende al valore di 1,67 kg/cm2,
valore che si ritiene del tutto ammissibile sul terreno.
a.2 - REALIZZAZIONE DI FONDAZIONE IN C.C.A. PER L’APPOGGIO DELLE UNITA’ DELLA
CUCINA PROVVISORIA
La fondazione dei vari moduli prefabbricati che costituiranno la cucina provvisoria sarà
costituita da un reticolo di cordoli in conglomerato cementizio armato di altezza pari a cm.40,
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
11
larghezza variabile da cm.30 (cordoli perimetrali esterni) a cm.40 (cordoli interni), gettati in opera
direttamente sul piano stradale esistente.
La struttura in c.c.a. del marciapiede esistente verrà mantenuta.
Considerato che il peso del modulo più caricato raggiunge un valore di circa N=4500 kg, si
desume che il carico massimo sul terreno, in condizioni statiche, sarà al massimo pari a:
t
= N / Ac = 4500 / 34000 = 0,13 kg/cm2
dove:
Ac = superficie di base dei cordoli posti a sostegno del modulo = 2x(606+244)*20 = 34000 cm2
valore che si ritiene del tutto ammissibile sul terreno alla quota di imposta della fondazione.
a.3 - STRUTTURA PORTANTE IN ACCIAIO DEL CORRIDOIO DI COLLEGAMENTO
La costruzione del corridoio di collegamento non introduce carichi significativi sulle strutture
portanti esistenti.
Pertanto si ritiene che l’incremento dei carichi sia sulle strutture di fondazioni esistenti che
sul terreno sia del tutto trascurabile.
a.4 – INTERVENTI PER L’ADEGUAMENTO/MIGLIORAMENTO SISMICO DELL’EDIFICIO
La realizzazione dei vari interventi di rinforzo in acciaio ed in tessuti in fibre di carbonio non
introduce carichi significativi sulle strutture portanti esistenti.
Comunque la verifica globale delle strutture portanti dell’edificio ha consentito di verificare i
carichi trasmessi al terreno dalle strutture di fondazione.
Le tensioni sono state determinate ipotizzando un calcolo con l'
”Approccio 2” in cui è
prevista un’unica combinazione di calcolo sia per la sovrastruttura sia per le fondazioni. In tale
caso i coefficienti da porre sui parametri del terreno (M1) sono tutti pari ad 1 e quindi si possono
continuare a considerare i valori ammissibili del terreno. Per quanto riguarda i carichi si considera
l'
azione di A2 (GEO) per cui i carichi variabili sono moltiplicati per 1,3.
Sotto queste ipotesi il valore massimo delle tensioni sul terreno indotto dalle travi di
fondazione è pari a 1,53 Kg/cmq senza considerare l'
allargamento dovuto al magrone, valore che
si ritiene accettabile.
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
12
ELENCO ELABORATI RELATIVI AL PROGETTO STRUTTURALE
PE1 S 001 - Relazione tecnica-illustrativa con relazione sismica e relazione geotecnica;
PE1 S 011 - Allegato al Capitolato speciale d'
appalto;
PE1 S 021 - Relazione di calcolo (verifiche sismiche "Corpo G" ai sensi del D.M.14/01/2008 per
interventi di miglioramento/adeguamento sismico);
PE1 S 031 - Computo metrico estimativo;
PE1 S 041 - Elenco voci e prezzi unitari;
PE1 S 051 - Analisi prezzi unitari;
PE1 S 061 - Elenco prezzi opere a corpo;
PE1 S 01 - Pianta carpenteria piano a quota P.G.(34.50) con indicazione delle strutture in acciaio
di rinforzo - scala 1:50;
PE1 S 02 - Pianta carpenteria piano a quota P.G.(36.50) con indicazione strutture in acciaio di
rinforzo ed interventi su solaio - scala 1:50 / 1:25;
PE1 S 03 - Sezione trasversale A-A con indicazione delle strutture di rinforzo in acciaio e in
CFRP - scala 1:50;
PE1 S 04 - Particolari costruttivi travatura trasversale tipo e controventi in acciaio - scala 1:50
PE1 S 05 - Pianta carpenteria piano a quota P.G.(34.50) con indicazione degli interventi di
rinforzo mediante CFRP - scala 1:100;
PE1 S 06 - Particolari costruttivi degli interventi di rinforzo mediante CFRP dei pilastri e delle travi
a quota P.G.(34,50)- scala 1:25 / 1:10;
PE1 S 07 - Pianta carpenteria piano a quota P.G.(31,00) con indicazione delle zone di solaio
interessate da infiltrazioni di acqua e dei punti di scatto delle fotografie - scala 1:50 /
1:25;
PE1 S 08 - Documentazione fotografica dello stato attuale dell'
intradosso del solaio a quota
P.G.(31,00);
PE1 S 09 - Pianta carpenteria piano a quota P.G.(31,00) con indicazione degli interventi di
rinforzo mediante CFRP - Particolari costruttivi tipo rinforzo solaio con CFRP - scala
1:100 / 1:25;
PE1 S 10 - Pianta solaio di copertura a quota P.F.(34,65)/(36,65) con indicazione U.T.A. e relativi
impalcati di appoggio in acciaio - scala 1:50 / 1:20;
PE1 S 11 - Cucina provvisoria e corridoio di collegamento: - Pianta fondazioni in c.c.a. a quota
(+31,35) e rampa di collegamento con relativa struttura di copertura - scala 1:50 /
1:20.
PE1 S 001 Relazione tecnica illustrativa
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