Valutazione della sicurezza e interventi di miglioramento sismico della scuola Pascoli di Torino

Marco Cuccureddu - Ingegnere - Area progetti snc Alessandra Bazzarin - Ingegnere - CDM DOLMEN Paola Marchiò - Ingegnere - CDM DOLMEN 09/10/2018 2110

Analisi strutturale del'edificio scolastico

Nel presente articolo verrà illustrato lo studio strutturale condotto per la riqualificazione della Scuola di I grado Giovanni Pascoli di Torino, ubicata in piazza Bernini 5 a Torino.

La descrizione della scuola Giovanni Pascoli di Torino

L’edificio, realizzato in muratura portante, venne costruito tra il 1890 ed il 1893 su progetto dell’ingegnere Giuseppe Davicini.

Il complesso edilizio, di proprietà della Compagnia di San Paolo, è, attualmente, utilizzato in parte dalla Compagnia stessa ed in parte dalla scuola Secondaria di I grado Giovanni Pascoli (trattandosi di edificio di pubblica utilità, ai sensi dell’art. 2 del DM 17.01.2018 il riferimento normativo di carattere tecnico utilizzato è ancora il D.M. 14.01.2008).

Il plesso scolastico, grazie all’impegno della Compagnia di San Paolo e della Fondazione Agnelli, è stato oggetto di un progetto di innovazione intitolato “Torino fa Scuola” che, attraverso un percorso di progettazione condivisa, è arrivato a definire le linee guida per interventi, riguardanti sia gli aspetti edili/strutturali che didattici, da porre a base di gara per un concorso di progettazione.

 

scuola-pascoli-torino.JPG

Valutazione della vulnearabilità sismica

Il raggruppamento vincitore, composto da Archisbang associati e da Area Progetti Srl di Torino, ha proposto alcuni interventi per i quali si è resa necessaria la valutazione di sicurezza e di vulnerabilità sismica. Il programma di calcolo utilizzato è stato DOLMEN, sviluppato e distribuito da CDM DOLMEN Srl di Torino, con il quale è stato realizzato un modello tridimensionale a telaio equivalente dell’edificio oltre che i modelli dei singoli interventi sulla struttura.

Per un corretto inserimento delle nuove strutture all’interno del complesso esistente, sottoposto a vincolo ai sensi del D.Lgs 42/2004, e per la definizione delle opere di rinforzo è stato effettuato un percorso “passo-passo” valutando l’effetto degli interventi ipotizzati fino ad arrivare a definire le soluzioni maggiormente conformi agli obiettivi, ossia la conservazione non solo della materia ma anche del funzionamento strutturale accertato, qualora questo non presenti carenze tali da poter comportare la perdita del bene (LG cap. 6).

Il percorso progettuale è stato così articolato:

  • conoscenza del manufatto esistente
  • analisi delle azioni agenti
  • valutazione dello stato attuale di sicurezza
  • progettazione dei nuovi interventi e dimensionamento degli interventi di consolidamento
  • analisi dei risultati e confronto con lo stato di fatto.

La conoscenza dell'edificio storico

Come noto la conoscenza di una costruzione storica costituisce un presupposto fondamentale al fine di ottenere una valutazione attendibile della sicurezza sismica (LG 4.1) e pertanto il percorso di conoscenza deve essere sviluppato con la finalità di approfondire differenti aspetti; in particolare si segnalano:

  • rilievo geometrico
  • identificazione delle specificità storiche e costruttive
  • analisi locale e dello stato di degrado
  • indagine delle proprietà meccaniche dei materiali
  • analisi del terreno e delle fondazioni

L’edificio è costituito da due maniche principali, ciascuna di dimensioni in pianta di circa 38 x 20 m, incernierate su un’aula ellittica, e da una terza manica di circa 19 x 11 m; è costituito dai livelli di seguito riportati (Figura 3).

Spaccato assonometrico delle piante dell’edificio - Distribuzione delle funzioni

Figura 3 - Spaccato assonometrico delle piante dell’edificio - Distribuzione delle funzioni

L’edificio è stato oggetto di un rilievo da cui sono state ricavate le dimensioni degli elementi strutturali poi impiegate nel modello tridimensionale eseguito con DOLMEN. Lo spessore delle murature, decrescente dal basso verso l’alto, è compreso tra 90 e 50 cm ca.

Dall’analisi visiva, effettuata nel corso dei numerosi sopralluoghi effettuati, non sono emersi stati fessurativi o di degrado che possano far presupporre l’innesco di fenomeni localizzati; sono state comunque eseguite alcune analisi numeriche per individuare la possibilità di innesco di cinematismi locali.

Nel corso di alcuni lotti di intervento, svolti negli anni precedenti, erano state eseguite delle indagini geognostiche e delle prove sismiche: in particolare sono stati eseguiti 2 stendimenti MASW e 2 prove penetrometriche dinamiche con penetrometro pesante con massa battente da 75 kg. Entrambe le indagini sono state effettuate ad ottobre 2015 all’interno del cortile del complesso edilizio e hanno evidenziato la presenza, al di sotto di 4.5 m dal p.c., di uno strato di ghiaia grossolana con ciottoli.

La classificazione del terreno ai fini sismici è di Tipo B. Vista la tipologia di terreno di fondazione nel modello strutturale dell’edificio completo è stato utilizzato un valore di K di Winkler pari a 15 (secondo la tabella dei moduli di Winkler proposta da Pozzati).

Sul complesso edilizio, nel mese di novembre 2017, è stata effettuata una estesa campagna di indagini sugli elementi murari verticali; in particolare sono state eseguite 3 prove con martinetto piatto, 19 prove con penetrometro per malta, 4 prove soniche su muratura, 2 prelievi di malta e 2 prelievi di laterizio.

Le prove con il penetrometro in abbinamento con i risultati delle prove sui campioni prelevati hanno evidenziato la presenza di una malta di calce idraulica classificabile come M2.5 secondo le NTC 2008.

Le prove soniche hanno evidenziato una notevole compattezza della muratura con valori sempre superiori a 1500 m/s e crescenti dal basso verso l’alto mentre le tre prove a rottura con i martinetti hanno fornito un valore medio di resistenza a compressione di 40 daN/cmq.

Alla luce dei risultati delle indagini la muratura portante indagata, costituita da blocchi di laterizio pieno (eccezion fatta per alcune zone del piano interrato in cui sono presenti alcuni blocchi di pietra squadrati), presenta delle buone/ottime caratteristiche meccaniche riscontrabili in tutti i punti indagati.

Prima di procedere con la progettazione dei nuovi interventi è stata effettuata una valutazione della sicurezza nello stato di fatto che non ha evidenziato particolari criticità se non che, ovviamente, come per quasi tutti gli edifici storici in muratura, a causa dei notevoli pesi propri e permanenti già presenti sulla struttura, si riscontrano dei bassi valori del coefficiente parziale di sicurezza sulla muratura γm nelle verifiche in condizioni SLU statiche.

Le verifiche sismiche

Nelle verifiche in condizioni sismiche è stato adottato un fattore di struttura pari a 1.8 (cautelativamente inferiore a quanto previsto dalla Circolare C08 8.7.1.2).

I risultati della modellazione sono stati confrontati con le prove di martinetto piatto e hanno mostrato una notevole corrispondenza (le differenze tra le misure in situ e le sollecitazioni nel modello nei medesimi punto hanno differenze di circa il 15%).

Il modello nello stato di progetto contiene gli interventi previsti che sono di varia tipologia: rinforzi strutturali, nuove solette in calcestruzzo alleggerito, scale di sicurezza e passerelle in acciaio.

Tra questi il rinforzo di 6 maschi murari si rende necessario al fine di aumentarne il confinamento di alcuni elementi ed ottenere così un aumento della resistenza (in particolare di quella a compressione). I maschi interrati saranno rinforzati mediante l’inserimento al loro interno di barre elicoidali in acciaio, mentre i maschi al piano terra saranno rinforzati mediante il placcaggio bifacciale di reti in acciaio e fibra di basalto con applicazione di malta strutturale.

Spaccato assonometrico con evidenziati in blu i maschi interessati dai nuovi rinforzi

Figura 4 - Spaccato assonometrico con evidenziati in blu i maschi interessati dai nuovi rinforzi

Sui maschi murari interessati dall’intervento sono stati applicati dei coefficienti migliorativi sui materiali (cautelativamente inferiori ai massimi consentiti dalla norma).

In aggiunta alle verifiche condotte per la valutazione della vulnerabilità sismica, che hanno condotto al rinforzo selettivo dei maschi murari sopra indicati, sono state effettuate alcune verifiche sul possibile innesco di cinematismi locali (in particolare una verifica a ribaltamento semplice della parete longitudinale dell’ultimo piano) che sono risultate soddisfatte.

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