Adeguamento sismico di un edificio scolastico

Il modello di calcolo utilizzato per il progetto di adeguamento sismico di un edificio scolastico è stato realizzato con il software di casa Soft.Lab IperSpace BIM, suite completa per il calcolo strutturale agli elementi finiti BIM oriented che consente il calcolo, la verifica e il disegno di strutture in calcestruzzo, acciaio e legno.

Adeguamento sismico degli edifici: il software IperSpace BIM di Soft.Lab

Le attività di progettazione per la riduzione della vulnerabilità sismica dell’edificio scolastico sono state condotte ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 e della relativa Circolare esplicativa del 2019 e hanno previsto due differenti step:

• Verifica del livello di sicurezza sismica dell’intero edificio esistente necessaria per l’adeguamento sismico strutturale del plesso, con calcolo del valore della PGA relativa allo stato di fatto;
• Progetto di adeguamento sismico dell’edificio scolastico e verifica di vulnerabilità nella condizione post-operam.

Fig. 1 – Modello di calcolo realizzato con IperSpace BIM

Stato di fatto

Il complesso edilizio che ospita il plesso scolastico, realizzato in calcestruzzo armato negli anni '60, è composto da due corpi di fabbrica costruiti in adiacenza, al limite della previsione di giunti sismici che ne consentono il libero oscillamento prevedendo così il fenomeno del martellamento. Entrambi i corpi sono dotati di scala di emergenza esterna, oltre ad essere collegati con scala interna.

L’edificio nel suo insieme ha forma in pianta piuttosto regolare, di dimensioni massime circa pari a 54 e 16,8 metri. Si sviluppa su cinque livelli, di cui il primo seminterrato e l’ultimo (sottotetto copertura) accessibile per sola manutenzione, per un’altezza massima al colmo circa pari a 18 metri.

La superficie lorda in pianta di ciascuno dei livelli è pari a 860 metri quadrati, l’altezza di interpiano circa pari a 3,5 metri ridotta ad un massimo di 1,9 metri in corrispondenza del colmo per il piano di sottotetto. La copertura è del tipo a doppia falda realizzata in latero-cemento. La struttura è stata realizzata con telai in calcestruzzo armato, composta da pilastrate, travi e solai tipo SAP latero-cemento dello spessore di 25 cm.

Fase conoscitiva del fabbricato

Data l’impossibilità di reperire gli elaborati grafici e i disegni delle carpenterie degli elementi strutturali, in quanto negli anni '60 non vi era l’obbligo di depositare al Genio Civile i calcoli delle opere, sono stati necessari sopralluoghi e indagini strutturali, al fine di appurare le effettive dimensioni geometriche degli elementi strutturali. Tali indagini strutturali, sono servite ad ottenere un livello di conoscenza LC2.

Indagini consistenti in :

• carotaggi su travi, pilastri, muri in c.a.;
• prelievo di armature su travi, pilastri e muri;
• prove sonreb;
• prove pacometriche;
• prove di carico sui solai.

Ipotesi di calcolo assunte e dettagli di progettazione

Il modello strutturale della scuola primaria è stato realizzato con il software di calcolo agli elementi finti IperSpace BIM di Soft.Lab, software house che opera nel comparto della progettazione, sviluppo ed assistenza di prodotti software per l’edilizia. L’idea progettuale di base prevede la realizzazione di diversi setti in calcestruzzo armato, in particolare, in corrispondenza del un giunto strutturale a tutta altezza, cui consegue un’interruzione alla continuità dell’edificio e il completo disaccoppiamento del comportamento dovuto all’azione sismica delle singole porzioni.

Gli interventi strutturali funzionali all’adeguamento sismico nonché alla risoluzione delle criticità statiche riscontrate, prevedono:

• realizzazione di paratia (berlinese) con 5 pali di 60 centimetri di diametro, che coprono 3,20 metri di lunghezza. La realizzazione della paratia è resa necessaria per un lavoro in sicurezza nelle successive fasi dell’intervento;

Fig. 2 – Tavola tecnica con intervento paratia, modello realizzato con IperSpace BIM

• Incamiciatura ed irrigidimento di n. 18 pilastri;
• Incamiciatura ed irrigidimento di travi ai vari livelli dell’immobile;
• Formazione del massetto di sottofondo nei locali e servizi della palestra al piano seminterrato, nella cucina e dispensa, deposito, archivio con rete metallica di irrigidimento;
• Inghisaggio delle incamiciature dei pilastri e delle travi agli elementi strutturali esistenti;
• Realizzazione tettoia sul nuovo ingresso del piano terra;
• Realizzazione delle platee di fondazione e setti di fondazione;
• Realizzazione di n° 5 setti parete di irrigidimento lungo lo sviluppo dell’immobile;
• Realizzazione di n° 1 setti parete per il contenimento delle palificate a monte del deposito;
• Realizzazione delle travi per la ricostruzione della passarella di ingresso al primo piano;
• Inserimento di un blocco ascensore a valle di collegamento dei 4 livelli della struttura;
• Rimozione e riposizionamento della scala antincendio sita nel prospetto di monte;
• realizzazione di tutte le gabbie per l’incamiciatura delle travi e dei pilastri del primo livello;
• realizzazione irrigidimenti con travi HEA sulle travi perimetrali.

Fig. 3 - Modello FEM realizzato con IperSpace BIM

Progetto di adeguamento sismico

Gli interventi strutturali descritti nel progetto di adeguamento sismico dell’Edificio Scolastico consentono di raggiungere un livello di sicurezza sismico che soddisfa quanto previsto dalle NTC 2018. Nello specifico dai calcoli elaborati si è passato da un coefficiente di indice di rischio sismico ζ_E, rapporto tra l’azione sismica massima sopportabile dalla struttura e l’azione sismica di progetto che si utilizzerebbe nel caso di una nuova costruzione, pari a 0,60 nello Stato di Fatto, ad un valore pari a 1 nello Stato di Progetto, che soddisfa quanto richiesto dalla NTC 2018 per strutture di Classe III.

Si è riusciti a mettere in sicurezza entrambi i corpi A e B, mediante la cucitura degli stessi attraverso la realizzazione di un setto parete di 1,20 m, a tutt’altezza in corrispondenza del giunto esistente (giunto non strutturale in quanto di spessore 1-2 cm). Sono stati poi realizzati altri setti longitudinali e trasversali in corrispondenza dei Corpi A e B, incamiciature e cerchiature di travi e pilastri esistenti e infine il rifacimento quasi totale del nucleo fondazioni esistenti, realizzando nuove travi rovesce, platee e pali trivellati di diametro 60 cm.

Fig. 4 – Modello strutturale completo di interventi realizzato con IperSpace BIM

Fig. 5 – Tavola tecnica con interventi, modello realizzato con IperSpace BIM

IperSpace BIM: Calcolo strutturale in c.a., acciaio e legno

IperSpace BIM è una suite completa per il calcolo strutturale agli elementi finiti BIM Oriented. Consente la modellazione, il calcolo e la verifica di strutture nuove ed esistenti in cemento armato, acciaio e legno, in ottemperanza alle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018, e relativa circolare applicativa. IperSpace BIM è frutto di un’esperienza trentennale avvalorata da continue collaborazioni con il mondo universitario ed è un sicuro punto di riferimento per il calcolo strutturale agli elementi finiti.

Scopri di più sulle soluzioni software per il calcolo strutturale e la geotecnica previste da Soft.Lab visitando la pagina http://www.soft.lab.it/software, scrivendo a comunicazione@soft.lab.it o telefonando allo 0824 87 43 92.