Adeguamento sismico del Liceo Classico “Perticari” di Senigallia (AN)

Rodolfo Antonucci1 ([email protected]), Francesco Cappanera2
([email protected]), Francesco Balducci3 ([email protected]), M.Gabriella
Castellano4 ([email protected]), Francesco Donà5 ([email protected])
Adeguamento sismico del Liceo Classico “Perticari” di Senigallia (AN)
L’edificio, già sede dell’ITC “Corinaldesi” ed ora adibito a nuova sede del Liceo Classico
“Perticari”, fu costruito negli anni ’50. La struttura è di c.a., composta da travi e pilastri, i solai sono
in latero cemento e le fondazioni dirette a trave continua, il tutto gettato in opera.
Il progetto dell’intervento di adeguamento sismico – sempre complesso in strutture di quest’epoca,
progettate e costruite con tecniche e schematizzazioni sismiche molto povere, e sempre
caratterizzate da insufficiente duttilità - è stato ulteriormente complicato in questo caso dai vincoli
architettonici imposti all’edificio (impossibilità di demolire i pavimenti di palladiana e la finitura
esterna in listelli di cotto).
Non essendo disponibili gli elaborati progettuali originali, il progetto di adeguamento sismico è
stato basato su un accurato rilievo della geometria (travi, pilastri e fondazioni) e su sondaggi
finalizzati ad individuare l’armatura presente ed il suo stato di consistenza, in particolare nei
pilastri. Per quanto riguarda le travi, si è rilevata, mediante scasso, solo l’armatura inferiore, non
potendo procedere all’individuazione di quella superiore per la presenza della pavimentazione di cui
si è detto. Le successive verifiche hanno evidenziato l’insufficienza delle strutture esistenti a
sopportare le azioni previste dalle norme vigenti.
L’utilizzo delle più moderne tecnologie di ingegneria sismica, quali controventi dissipativi e
materiali compositi FRP, ha consentito di risolvere le diverse problematiche.
Vista l’impossibilità operativa di procedere al rinforzo delle travi, si è deciso di concentrare
l’intervento sui pilastri, seguendo la linea progettuale “travi deboli-pilastri forti”. In particolare, per
ridurre la probabilità dell’instaurarsi di meccanismi di collasso per cernierizzazione delle estremità
dei pilastri, si è proceduto ad un rinforzo di tali estremità e dei nodi trave-pilastro. In particolare, le
estremità dei pilastri liberi sono state staffate fittamente per un tratto superiore a quello che
potrebbe essere interessato da una cerniera plastica. La sezione è stata scarnificata in modo che il
nuovo calcestruzzo antiritiro sia pari a circa il 50 % della sezione complessiva. Per i pilastri di
perimetro la possibilità di aumentare le staffature non era praticabile non potendo demolire la
cortina di listelli di cotto; si è proceduto quindi inserendo una serie di tirantini antiespulsivi iniettati
con resina fluida in modo da migliorare,
per quanto possibile, la qualità del
materiale in sito. Per migliorare il
comportamento dei nodi trave-pilastro,
completamente privi di staffe, sono state
inserite barre di acciaio disposte ad X,
previa foratura e iniezione di resina
epossidica molto fluida.
I controventi dissipativi sono stati
posizionati in modo tale che, anche in
caso di cernierizzazione dei pilastri, non
possa verificarsi la labilità della struttura,
e risulti migliorato il comportamento
Fig. 1 – Controventi dissipativi installati nel Liceo Classico
“Perticari” di Senigallia
1
Studio Tecnico Antonucci Leoni & Associati - Ingegneria e Architettura; Università Politecnica delle Marche
Studio Tecnico Antonucci Leoni & Associati - Ingegneria e Architettura
3
Consorzio CONIER
4
FIP Industriale spa; membro del Consiglio Direttivo del GLIS
5
collaboratore FIP Industriale spa
2
rispetto agli effetti torcenti (la pianta degli edifici è una L). Nel posizionamento dei controventi si è
dovuto ovviamente anche tener conto delle necessità architettonico-funzionali dell’edificio.
I controventi dissipativi utilizzano dissipatori a comportamento elasto-plastico, i dissipatori
isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers – BRAD), che
dissipano energia in trazione-compressione. Questi dispositivi sono costituiti da un nucleo interno
in acciaio, una parte del quale è progettato per dissipare energia in campo plastico, da un tubo in
acciaio e da un riempimento in calcestruzzo, i quali evitano che il nucleo interno si instabilizzi. Tra
il calcestruzzo ed il nucleo interno è interposto uno strato di speciale materiale distaccante, allo
scopo di impedire la trasmissione di tensioni tangenziali tra i due componenti e permettere al nucleo
interno di allungarsi o accorciarsi liberamente, dissipando energia. I dissipatori sono installati in
serie al tubo che costituisce l’asta di controvento (Figg. 1 e 2). Ai controventi dissipativi è stata
affidata la doppia funzione, di comportarsi come normali controventi, cioè aumentare la rigidezza
del complesso e correggere le eccentricità strutturali presenti, fino al raggiungimento della forza di
snervamento del dissipatore, e di assorbire una significativa porzione dell’energia trasmessa dal
sisma, supplendo in tal modo alla carenza di duttilità tipica delle strutture in c.a. di qualche
decennio fa, quando il dissipatore entra in campo plastico.
Il progetto dei controventi dissipativi è stato condotto in modo tale che la forza di snervamento sia
leggermente superiore alla forza indotta in essi dall’azione sismica corrispondente allo spettro di
progetto del DM 16/1/1996 per la zona
in oggetto (II categoria), cosicché il
controvento rimanga in campo elastico
per tale azione sismica. Se le azioni
sismiche superano questo valore
entrano in funzione i dissipatori:
l’energia dissipata da questi ultimi
viene dunque a compensare la
dissipazione di energia che – secondo
l’approccio
tradizionale
dell’ingegneria sismica - dovrebbe
essere esplicata dagli stessi elementi
strutturali, se fossero dotati della
Fig. 2 – Particolare di un dissipatore tipo BRAD
duttilità sottintesa nella normativa
(Buckling-Restrained Axial Damper).
stessa. I dissipatori dunque proteggono
la struttura, riducendo la richiesta di duttilità negli elementi strutturali e limitandone quindi il
danneggiamento. Sono stati usati in totale 53 dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita, di
tre tipologie (forza massima pari a 140, 210 e 410 kN), progettati per uno spostamento massimo di
± 15 mm. La progettazione di tali dissipatori è stata finalizzata a massimizzare la loro rigidezza
elastica. La verifica dell’efficacia dei controventi dissipativi è stata effettuata con analisi dinamiche
non lineari, utilizzando time-histories derivanti dallo spettro elastico per la zona in oggetto dato
dall’OPCM 3274. Da questa verifica è risultato che tutti i pilastri verificano quanto prescritto dalla
OPCM. L’energia dissipata dai controventi dissipativi è risultata essere circa il 70% dell’energia di
ingresso.
La scheda di cantiere
Committente:
Responsabile del
Procedimento
Progetto architettonico:
Provincia di Ancona
Ing. Paolo Manarini
Ing. Alessandra Vallasciani
Geom. Noris Secchiaroli
Progetto strutturale
e direzione lavori strutturale Prof. Ing. Rodolfo Antonucci
Dott. Ing. Francesco Cappanera
Collaudatore:
Prof. Ing. Roberto Giacchetti
Impresa:
Taddei Costruzioni
Edimo Metallo
Dati dimensionali:
Superficie lorda 2.100 m2
Volume 8.450 m3