• prove in situ
• cemento armato
• muratura
• vulnerabilità sismica
• miglioramento
• indice di rischio

Il presente elaborato di tesi ha come obiettivo quello di valutare la vulnerabilità statica e sismica della Scuola “Villani” di Firenze e rientra nell’ambito della “Convenzione per lo svolgimento in comune di attività di pubblico interesse mediante accordo di ricerca” stipulata fra il Comune di Firenze ed il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa.
La finalità è quella di effettuare un’attività di ricerca per un rapido ed efficace metodo di analisi della vulnerabilità sismica del patrimonio comunale, destinato non solo ad edilizia scolastica, ma anche ad impiantistica sportiva.
Il plesso scolastico, all’interno del quale sono ospitate la scuola dell’infanzia, la scuola primaria e la scuola secondaria di primo grado, si articola in due piani fuori terra con l’aggiunta di due ulteriori locali interrati. La struttura portante si caratterizza per l’adozione di maschi murari in conci di pietra e in mattoni pieni di laterizio. A ciò si aggiunge una struttura intelaiata in calcestruzzo armato posta in corrispondenza della palestra.
Una prima parte introduttiva dell’elaborato descrive l’evoluzione della normativa sismica nazionale e la relativa classificazione della regione Toscana.
La tesi si articola quindi nell’inquadramento geografico, urbanistico, geologico e sismico in cui sorge il manufatto, elementi di grande rilevanza per comprendere la pericolosità sismica a cui può essere soggetto.
Particolare attenzione è rivolta alla fase conoscitiva dell’immobile, dapprima attraverso uno studio storico-critico, volto a chiarirne le principali fasi evolutive. L’analisi, affrontata grazie alla documentazione messa a disposizione dal Comune di Firenze, è stata successivamente integrata dal materiale reperito dalle ricerche archivistiche.
Con lo scopo di verificare la congruenza tra la documentazione raccolta e la reale condizione dello stato di fatto dell’edificio, sono stati condotti dei sopralluoghi sia all’interno che all’esterno del plesso scolastico. La documentazione fotografica raccolta e il successivo rilievo geometrico-strutturale, hanno permesso di delineare il quadro conoscitivo dell’oggetto di studio. Questa prima fase di conoscenza è stata integrata con i saggi ispettivi nelle strutture murarie, volte a constatare la tipologia costruttiva e la qualità della tessitura e nei solai di interpiano, ottenendo informazioni più dettagliate sulla loro stratigrafia.
Ai saggi sono seguite le prove in situ di caratterizzazione dei materiali. Sulla base delle informazioni reperite nella fase di rilievo, su alcuni maschi della struttura in muratura sono state effettuate specifiche indagini sperimentali con martinetto piatto, singolo e doppio, con lo scopo di definire le caratteristiche della muratura indagata. Per gli elementi realizzati in calcestruzzo armato, è stata condotta una prova sclerometrica al fine di ottenere una stima della resistenza meccanica del conglomerato.
Le prove descritte hanno permesso di raggiungere un livello di conoscenza accurato (LC3) a cui corrisponde un fattore di confidenza unitario.
Sulla base delle informazioni acquisite, sono stati quantificati i carichi agenti sull’edificio, le azioni ambientali e l’azione sismica di progetto, in accordo alle prescrizioni dettate dalla Normativa di riferimento.
La modellazione strutturale del plesso scolastico è stata conseguita trattando separatamente i diversi corpi fabbrica di cui si compone l’edificio. Per la valutazione speditiva della vulnerabilità sismica, è stata effettuata una modellazione globale del corpo in muratura mediante l’ausilio dell’algoritmo di calcolo E-PUSH, sviluppato dall’Ingegnere Filippo Landi. Il modello della struttura intelaiata in calcestruzzo armato è stato invece elaborato tramite il software di calcolo agli elementi finiti “SAP2000”, messo a disposizione dalla CSI Italia.
La successiva fase del presente elaborato ha riguardato l’analisi e le verifiche della struttura allo stato attuale dapprima nei confronti dei carichi statici e successivamente per le azioni sismiche.
A fronte dei risultati ottenuti, è possibile affermare che il plesso scolastico in questione, presenta importanti carenze strutturali nei confronti dei carichi statici. Ciò è principalmente dovuto all’elevata snellezza di alcuni maschi murari, ubicati su entrambi i piani del corpo principale, oltre alla presenza di pareti caratterizzate da insufficienti dimensioni della sezione resistente. Sono stati quindi analizzati gli interventi necessari al fine di sopperire al mancato soddisfacimento delle verifiche.
Per l’analisi di vulnerabilità sismica, la valutazione della sicurezza è stata effettuata in relazione allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV). Come diretta conseguenza del comportamento a piano rigido, limitato ai soli orizzontamenti della porzione di ampliamento, sono state adottate differenti tipologie di analisi: per pareti singole e per allineamenti, effettuate per il solo corpo principale e un’analisi globale non lineare per quello di ampliamento. Per quanto concerne il comportamento del telaio in calcestruzzo armato nei confronti dell’azione sismica, è stata condotta un’analisi dinamica lineare con spettro di risposta, più idonea a cogliere con maggiore affidabilità il comportamento dell’opera.
Al fine di ovviare alle carenze strutturali riscontrate durante le analisi, sono stati elaborati degli interventi, descrivendone le peculiarità e le eventuali difficoltà tecniche di realizzazione. Per il corpo principale, con l’intento di garantire una più efficace distribuzione delle forze sismiche tra le diverse pareti murarie, l’intervento proposto consiste in un irrigidimento degli orizzontamenti mediante un sistema di controventature di piano.
La struttura di ampliamento ha richiesto invece la realizzazione di nuove pareti e interventi di intonaco armato: la riduzione degli effetti torsionali combinata all’aggiunta di elementi resistenti ha permesso di ottenere valori più soddisfacenti dell’Indice di Rischio. Infine, per garantire il soddisfacimento delle verifiche di resistenza dei pilastri in calcestruzzo armato, sono stati studiati due possibili interventi di consolidamento; il primo basato su una tradizionale tecnica di incamiciatura in acciaio e il secondo che prevede l’ausilio di materiali compositi fibrorinforzati (FRP).
Come conseguenza di tali provvedimenti, l'incremento dell'Indice di Vulnerabilità rispetto allo stato di fatto, ha determinato un incremento di sicurezza della costruzione.