Solai con post tensione nel nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda (PC)

Facendo seguito ad una memoria presentata dagli autori in una scorsa edizione del congresso CTE (2014), relativa ad una procedura per la progettazione e la verifica di solette in c.a. con armatura post-tesa, con riferimento sia agli Eurocodici che alle norme ACI, la memoria presenta un esempio di applicazione, relativo al nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda.

Particolare attenzione è dedicata alla comparazione dei risultati delle numerose prove di carico, effettuate sui diversi solai di ogni livello dell’edificio, con le valutazioni teoriche.


Aspetti realizzativi e prove di carico eseguite in cantiere

Al congresso CTE del 2014 gli autori avevano presentato una memoria dal titolo “Procedura operativa di progettazione di solette in c.a.p. ad armatura post-tesa con riferimento agli Eurocodici ed alle norme ACI”

In tale memoria si descrivevamo procedure e strumenti di calcolo sviluppati e adottati da Politecnica, con riferimento a norme internazionali.

Nella presente memoria si illustra l’applicazione delle suddette procedure al progetto ed alla realizzazione del nuovo padiglione B dell’ospedale di Fiorenzuola D’Arda (PC) che è in corso di ultimazione.

Si tratta di un edificio caratterizzato da geometria articolata con solai aventi campate di luce 10 m con “aggetti” di lunghezza variabile fino a 4,20 m, realizzati con spessore 30 cm al piano terra e 26 cm ai piani superiori.

Nella memoria si esaminano aspetti realizzativi e si illustrano le prove di carico eseguite in cantiere, con confronti tra i risultati teorici e sperimentali.

 

Il nuovo Padiglione B dell'Ospedale di Fiorenzuola d'Arda

Il Presidio Ospedaliero di Fiorenzuola d’Arda è attualmente costituito da tre padiglioni.

L’edificio storico, risalente al Sedicesimo secolo, ospita gli uffici amministrativi e le cucine.

Il Blocco A, costituito dal padiglione di recente realizzazione (progetto e DL di Politecnica) è adibito a ingresso principale, servizi per esterni, degenze e laboratori.

Il Blocco B è il padiglione in fase di realizzazione oggetto della presente memoria. In figura 1 è riportata la sagoma ad un padiglione costruito nella seconda metà del secolo scorso, che accoglieva il pronto soccorso, la radiologia, i reparti di degenza di medicina, chirurgia e ortopedia, nonché le rispettive sale operatorie. Il padiglione è stato demolito per riconosciuta inagibilità statica ed al suo posto è in corso di ultimazione il nuovo edificio.

 

"Solai con post tensione nel nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda" - Memoria congresso aicap CTE 2021

Inquadramento dell’opera.

 

Il nuovo edificio si sviluppa su 5 livelli, di cui uno interrato e 4 fuori terra.

Il Piano interrato (quota di riferimento: - 4,40 m) occupa una superficie complessiva di 2.159,70 m2; questo livello è dedicato in parte ad ambulatori, palestre e piscine riabilitative, in parte a locali tecnici e spogliatoi centralizzati del personale. A questo livello è posizionato il collegamento interrato esistente con l’edificio posto sull’altro versante di Via Roma (blocco A).

Il Piano terra (quota di riferimento: ± 0,00 m) oc-cupa una superficie complessiva di 1.637,25 m2 di cui circa 1.880 m2 di area pavimentata esterna; questo è il livello di ingresso al nuovo padiglione, esso è realizzato con un piano a pilotis, attenendosi strettamente al progetto architettonico preliminare posto a base di gara dal Committente.

Il Piano primo (quota di riferimento: + 6,22 m): occupa una superficie complessive di 1.085,12 m2; questo piano è destinato ad aree ambulatoriali e di degenza della Riabilitazione Cardiologica, Respiratoria e Ortopedica, con palestra in comune. È su tale piano che avviene la connessione con l’edificio esistente, al di là di Via Roma, tramite il ponte aereo.

Il Piano secondo (quota di riferimento: + 10,22 m) occupa una superficie complessiva di 1.555,53 m2 di cui circa 268 m2 dedicati a terrazze esterne praticabili; in questo piano sono ospitate aree di degenza dell’Unità spinale.

Il Piano terzo (quota di riferimento: + 14,22 m) occupa una superficie complessiva di 1.462,46 m2, di cui circa 211 m2 dedicati a terrazze esterne praticabili; in questo piano sono ospitate aree di degenza GRA-CER.

Il Piano quarto (quota di riferimento: + 18,22 m) occupa una superficie di 1.139,83 m2 di cui 504 m2 dedicati a terrazze esterne praticabili. Questo piano è destinato ad aree ambulatoriali e palestre riabilitative di Fisiatria.

L’altezza complessiva del nuovo corpo di fabbrica, rispetto alla quota stradale, è di circa + 22,50 m.

 

"Solai con post tensione nel nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda" - Memoria congresso aicap CTE 2021

Edificio in completamento.

 

Il progetto strutturale

Nel progetto sono stati adottati i seguenti parametri: ag/g pari a 0.16, Vita nominale Vn 100 anni, Classe d’uso IV, Categoria sottosuolo B. Il progetto prevede una struttura in elevazione realizzata in calcestruzzo armato gettato in opera e una fondazione a platea nervata.

La struttura in elevazione è costituita da pilastri a sezione quadrata o rettangolare, da nuclei scale, ascensori e cavedi in c.a., e da solai realizzati tramite solette piene senza travi ricalate, di spessore 26 cm o 30 cm, anche esse gettate in opera.

Il fabbricato presenta una geometria abbastanza complessa con doppi volumi e alcune zone aggettanti.

La maglia strutturale è caratterizzata principalmente da campate di interasse pari a 7,50 m nel senso longitudinale dell’edificio e campate da 10,00 m nel senso trasversale, con sbalzi fino a 4,20 m. I pilastri presentano sezioni che si riducono lungo l’altezza dell’edificio, mentre le pareti dei nuclei hanno uno spessore costante lungo l’altezza pari a 30 cm.

Le azioni sismiche ed eoliche sono interamente assorbite dai nuclei in c.a., vista l’irregolarità dell’edificio sono stati introdotti nel progetto nuclei di opportuna rigidezza e posizione al fine di regolarizzare la risposta sismica della struttura.

In alcuni punti l’aggetto (4,20 m) viene risolto inserendo puntoni diagonali in c.a. a piano primo, tali puntoni sostengono i pilastri di facciata ai piani superiori ed appendono il solaio del piano sottostante.

Le solette di piano sono precompresse unidirezionalmente lungo la direzione trasversale dell’edificio, tramite cavi post-tesi del tipo a trefoli aderenti.

La post tensione consente di ridurre gli spessori delle solette e allo stesso tempo si contengono le deformazioni verticali per carichi permanenti e le fessurazioni. Per i solai è previsto l’uso di calcestruzzi ad alta resistenza ovvero C40/50, i cavi sono realizzati con trefoli dalle seguenti caratteristiche: Area As 150 mm2, tensione caratteristica di rottura fptk pari a 1860 MPa e tensione all’1% di deformazione residua fp(1)k pari a 1674 MPa.

 

Applicazione delle procedure di calcolo

Per la progettazione dei solai ed il controllo dei risultati ottenuti dai modelli FEM sono state impiegate le procedure menzionate nell’introduzione che prevedono il seguente iter di progetto:

  • Definizione delle grandezze della precompressione (tracciato cavi, perdite per attrito e per rientro cunei, valore dei carichi equivalenti).
  • Calcolo delle sollecitazioni (sia a tempo zero che a tempo infinito).
  • Verifiche allo sle (deformazione e tensione).
  • Verifiche slu a flessione.
  • Verifiche slu a taglio-punzonamento.

Come ricordato, le procedure contemplano sia l’applicazione degli Eurocodici che quella delle norme ACI. Tali normative si completano a vicenda e forniscono ai progettisti una vasta gamma di informazioni ed approfondimenti, sia di natura analitica che prettamente “pratica” e progettuale.

 

Modellazione FEM

Per ogni solaio, viste le diverse configurazioni geometrica, di vincolo e di carico, è stato considerato il modello a “telai equivalenti” nell’ambito del calcolo della precompressione secondo le procedure in precedenza menzionate.

Inoltre, ai fini di controllo, sono stati elaborati modelli parziali 3D ad elementi finiti dei singoli piani, considerati indipendenti tra loro, per verificare i risultati ottenuti con il telaio equivalente, verificare le armature a punzonamento, controllare le deformazioni in esercizio, oltre che valutare gli effetti taglianti dell’azione sismica nel piano all’interfaccia coi nuclei, nonché per valutare le azioni sismiche nel piano secondo uno schema di funzionamento del solaio a trave parete orizzontale .

Naturalmente è stato sviluppato anche un modello FEM complessivo dell’edificio utilizzato per le analisi globali, in particolare quella sismica.

 

"Solai con post tensione nel nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda" - Memoria congresso aicap CTE 2021

Modello FEM della deformata del solaio per la combinazione quasi permanente.

 

La modellazione dei cavi nel programma di calcolo è avvenuta mediante la funzione “tendon” del software SAP2000 considerando il loro effettivo andamento geometrico.

Dal modello 3D parziale sono state ricavate anche le deformazioni del solaio a tempo infinito nella combinazione dei carichi quasi permanenti, ciò al fine di valutare la loro accettabilità.

Modelli analoghi sono stati utilizzati per avere il termine di confronto con gli esiti delle prove di carico. Tali analisi sono state condotte considerando le sezioni fessurate nella direzione longitudinale (ove non si ha precompressione), mentre nella direzione trasversale la sezione è stata considerata non fessurata.

 

La scelta dei cavi di post tensione

 

Sono state adottate guaine a 4 trefoli e guaine a 3 trefoli con passo 63 cm o 50 cm disposte in parallelo al lato corto dell’edificio.

Il passo delle guaine è stato determinato tenendo conto delle seguenti esigenze di funzionalità e dei relativi effetti sulle verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio:

  • possibilità di inserire in futuro ulteriori fori per im-pianti;
  • scongiurare possibili fessurazioni nelle zone di picco di momento negativo in corrispondenza dei pilastri, tramite riduzione del passo cavi.

"Solai con post tensione nel nuovo ospedale di Fiorenzuola d’Arda" - Memoria congresso aicap CTE 2021

Particolari della soletta e delle testate di precompressione.

 

L’andamento dei cavi in sezione verticale è stato invece determinato cercando di coniugare l’ottimizzazione statica con l’esigenza di rendere geometricamente compatibili le armature lente e quelle di post tensione nel rispetto dei copriferri necessari per garantire la resistenza al fuoco delle strutture (R120 per il PT ed R90 per gli altri piani).

... CONTINUA LA LETTURA NEL PDF ALLEGATO


La presente memoria è tratta da Italian Concrete Days - Aprile 2021
organizzati da aicap e CTE

SCARICA L'ARTICOLO COMPLETO IN ALLEGATO