Dalla valutazione di sicurezza al progetto di miglioramento, fino alla demolizione con ricostruzione di edificio strategico

Scuola per l'infanzia "Cip&Ciop"

L’articolo ripercorre, dal punto di vista tecnico ed economico, l’iter e le decisioni che hanno portato un’Amministrazione Comunale a realizzare un nuovo edificio scolastico (con funzione strategica) a fronte della possibilità di un intervento di miglioramento sulla costruzione esistente (con funzione rilevante).

Introduzione
La scuola per l’infanzia “Cip&Ciop” è stata dichiarato INAGIBILE a seguito degli eventi sismici in Emilia del 20 e 29 Maggio 2012; terminata nel 1975, si trova a Molinella (BO).
Il primo intento dell'Amministrazione Comunale è stato procedere tramite un "ripristino con miglioramento sismico" dell'immobile, avvalendosi dell'Ordinanza per la ricostruzione della Regione Emilia Romagna n° 42 del 20/09/2012.
Il punto di partenza è stato quindi la redazione della valutazione di sicurezza (Art. 8.3 NTC2008 ed ex Art. 2 Comma 2 O.P.C.M. 3362/2004) al fine di:
• Evidenziare le vulnerabilità non valutabili numericamente o valutabili con scarsa affidabilità, dando su di esse un giudizio esperto.
• Eseguire le verifiche di sicurezza nei confronti dei carichi statici sulle strutture orizzontali e verticali, evidenziando eventuali incompatibilità con le prevedibili condizioni di esercizio.
• Valutare i valori di accelerazione al suolo in grado di attivare i singoli meccanismi di danneggiamento/collasso locale, evidenziando questi ultimi in ordine decrescente di vulnerabilità; valutare i valori di accelerazione al suolo in grado di attivare i meccanismi di danneggiamento/collasso globale, evidenziando gli elementi che possono entrare via via in crisi al crescere dell'accelerazione al suolo.
A seguire si è proceduto con il progetto di miglioramento sismico, controllato al 60% come da ordinanze per la ricostruzione post-sisma.
Dopo aver fatto alcune valutazioni tecnico/economiche, l’Amministrazione ha infine deciso di procedere tramite una nuova edificazione previa demolizione dell’esistente, avvalendosi di una specifica Ordinanza per la ricostruzione che contemplava questa possibilità nel caso in cui, oltre ad altri parametri, l’intervento di miglioramento fosse risultato non conveniente.

Stato di fatto, Valutazione della sicurezza e Rilievo del danno
Prima degli interventi l’edificio aveva una superficie di circa 800mq con una forma ad “L” abbastanza compatta (l’ingombro massimo era inscrivibile in un rettangolo di 40x27m). Si sviluppava per un solo piano fuori terra e altezza massima dal PC di circa 6,5m; il piano terra era rialzato rispetto al PC di circa 40cm con la presenza di un vano tecnico interrato continuo fino al raggiungimento dell’estradosso di fondazione. La costruzione era contraddistinta da una serie di volumi regolari ben individuabili, anche grazie agli ampi spazi interni e all’assenza di controsoffittature o rivestimenti.

Prima degli interventi l’edificio aveva una superficie di circa 800mq con una forma ad “L” abbastanza compatta (l’ingombro massimo era inscrivibile in un rettangolo di 40x27m). Si sviluppava per un solo piano fuori terra e altezza massima dal PC di circa 6,5m; il piano terra era rialzato rispetto al PC di circa 40cm con la presenza di un vano tecnico interrato continuo fino al raggiungimento dell’estradosso di fondazione. La costruzione era contraddistinta da una serie di volumi regolari ben individuabili, anche grazie agli ampi spazi interni e all’assenza di controsoffittature o rivestimenti.
Dal punto di vista geometrico la maggiore vulnerabilità deriva dall'intersezione dei diversi volumi che compongono spazialmente l'edificio. Risulta infatti evidente il flusso dei carichi verticali dalla copertura fino alle fondazioni ma, per quanto riguarda le azioni orizzontali, ci sono molte discontinuità che inevitabilmente diventano punti deboli per la struttura. La stessa distribuzione in pianta non consente un buon comportamento in caso di evento sismico; tale caratteristica è stata in effetti riscontrata "sul campo" a seguito del terremoto che ha reso inagibile l'edificio. Quest'ultimo, dal punto di vista delle azioni orizzontali, può essere suddiviso in due macroblocchi come di seguito illustrato; tale divisione risulta comunque essere "a ritroso" in quanto non sono presenti nè giunti nè soluzione di continuità tra le parti strutturali.
In particolare il "blocco 1" risulta maggiormente danneggiato dall'evento sismico e in esso si riscontrano infatti maggiormente le problematiche citate in precedenza sulla trasmissione delle azioni orizzontali.

Nell'immagine si può seguire l'origine del quadro fessurativo in conseguenza delle masse in gioco e degli schemi resistenti, così come interpretato dal sottoscritto professionista. In ogni caso il quadro fessurativo si sviluppa sulle linee di intersezione principali dei volumi costituenti l'edificio; tipologicamente si tratta di lesioni di tipo L1 (isolata), L0 (orizzontale) ed Ld (diagonale).

Ovviamente, essendo stato l'edificio realmente danneggiato dal sisma, si è potuto avere conferma sulle ipotesi assunte nella modellazione, sui materiali impiegati per essa e sull'attivazione dei meccanismi di danno ipotizzati.
Per quanto riguarda la situazione ante-terremoto, il sottoscritto ritiene che l'edificio si trovasse in buono stato; anche i gestori dello stabile hanno dichiarato che, a parte qualche piccola lesione localizzata (in particolare nei punti di contatto tra le putrelle metalliche e la muratura sottostante) non si era mai riscontrato alcun problema che potesse essere ricondotto alla natura strutturale.
Le fondazioni sono del tipo superficiale a trave rovescia, in c.a., impostate ad una quota di circa -180cm rispetto al p.c.; sono suddivise in due tipologie: quelle sulle quali sono appoggiati i muri portanti (per quanto riguarda i carichi verticali, dal progetto originale) sono 80x60cm, mentre le altre sono 50x60cm.

Tra l'estradosso delle fondazioni ed il solaio di Piano Terra sono state realizzate delle pareti in muratura di blocchi di cemento (spessore 30cm); si tratta di setti regolari, di buona fattura e continui, con un'altezza di 140cm e interrotti da "vuoti" larghi 1m ogni 3m di parete, questi ultimi funzionali all'areazione ed agli impianti.

Tutte le murature di Piano Terra si configurano come portanti (eccetto pochi tramezzi); sono realizzate in maniera pregevole sia per quanto riguarda i materiali che la posa in opera, in quanto sono parte dell'architettura dell'edificio caratterizzato interamente da "faccia a vista". Tutti i setti sono resistenti sia ai carichi verticali che a quelli orizzontali e si dividono sostanzialmente in due tipi: di spessore 28cm a due teste e di spessore 14cm ad una testa, entrambi in mattone semipieno.
Nello specifico, le problematiche legate ai setti in muratura sono le seguenti:
• Nel blocco 1 si evidenzia una distribuzione in pianta non spaziale ma unidirezionale; ciò implica una grande resistenza in una sola direzione mentre la direzione ortogonale è praticamente senza risorse.
• Molte pareti in muratura, pur essendo decisamente estese e di notevole massa, non presentano vincoli per le azioni fuori dal piano; la maggior parte di esse infatti è semplicemente appoggiata nella parte inferiore e, qualora non serva da appoggio per la copertura (configurandosi quindi come un vero e proprio "maschio"), risulta interrotta da infissi, aperture funzionali all'architettura o elementi metallici.
• Le pareti in muratura, anche quelle che si configurano come "maschi" (con continuità dalle fondazioni alla copertura), non presentano alcun tipo di irrigidimento; ciò le rende estremamente vulnerabili alle azioni fuori dal piano.
• Alcune pareti in muratura che fungono da sostegno per la copertura sono appoggiate su elementi "beam" in calcestruzzo o acciaio; questi ultimi sono stati calcolati e verificati per la trasmissione dei carichi verticali, ma non risultano idonei per "assorbire" il comportamento a setto delle pareti che sostengono.
Alcuni setti che si configurano come "maschi" hanno uno spessore di soli 14cm ed altezze o estensioni troppo estese per tale spessore. Si evidenzia quindi ancora l'instabilità per azioni fuori dal piano. Per alcuni di questi elementi subentra anche l'instabilità per azioni nel piano in quanto, oltre ad essere sottili hanno anche lunghezza ridotta.


A sostegno di tutte le falde di copertura si è fatto largo utilizzo di colonnine in muratura (28x28cm). Queste ultime non presentano problemi per quanto riguarda i carichi verticali ma vanno in crisi per forze orizzontali in quanto, essendo molto tozze, risentono particolarmente delle azioni taglianti.
Il solaio di Piano Terra è in laterizio e c.a. gettato in opera; i travetti sono quelli classici prefabbricati con fondello in laterizio e traliccio in acciaio, nel quali vanno inserite le barre longitudinali aggiuntive; ha un'altezza di 20cm senza alcuna caldana collaborante. Le coperture sono realizzate con la stessa tipologia del Piano Terra, ma all'estradosso presentano una piccola caldana da 3cm non armata.
Su tutto il perimetro esterno dell'edificio, probabilmente per non avere soluzione di continuità nei prospetti finestrati, si è fatto largo uso di colonne tubolari in acciaio 100x100x3mm; tali elementi partono dallo spiccato di fondazione e servono da appoggio alle travi in c.a. perimetrali (tali travi, a loro volta, servono come appoggio di pareti in muratura oppure direttamente della copertura). Le colonne non costituiscono un elemento particolarmente vincolante per il fabbricato; la loro elevata deformabilità infatti, una volta verificata la resistenza ai carichi verticali, le rende assolutamente trascurabili ai fini delle azioni orizzontali.

All'interno della costruzione sono presenti molte travi in acciaio con la funzione di architravi per grandi aperture; nella maggior parte dei casi, sopra di esse si trovano dei veri e propri setti in muratura che, oltre ad avere funzione partante per i carichi verticali, si trovano necessariamente ad agire come "maschi" per le azioni orizzontali. Una grande vulnerabilità dell'edificio è data proprio dall'unione di questi due sistemi (maschi in muratura su travi in acciaio).

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Keywords: inagibile, sisma, ripristino, miglioramento sismico, vulnerabilità, sicurezza, edificio rilevante, edificio strategico, muratura, nuova costruzione, acciaio, sostenibilità economica.