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• miglioramento sismico
• interventi
• vulnerabilità sismica

La presente tesi ha lo scopo di valutare la vulnerabilità sismica e di proporre interventi di miglioramento dell’edificio in cui si trova l’Asilo Nido e scuola Materna Lorenzo il Magnifico, presso la località di Careggi a Firenze.
Tale progetto nasce da una convenzione stipulata tra il Comune di Firenze e l'Università di Pisa, relativamente alla valutazione della vulnerabilità sismica di edifici scolastici comunali situati nel proprio territorio.
Lo svolgimento e la realizzazione della tesi sono stati effettuati in collaborazione con la collega Elisabetta Mariotti, laureanda in Ingegneria Edile-Architettura, presso l’Università di Pisa: i professori Ing. M.L. Beconcini, Ing. P. Croce, Ing. P. Cioni e Ing. P. Formichi, firmatari della convenzione, hanno infatti suddiviso gli studenti che volessero affrontare questo progetto in piccoli gruppi di lavoro, in modo da poter svolgere al meglio le operazioni di rilievo e per favorire lo sviluppo di capacità collaborative e organizzative dei propri studenti.
Per lo svolgimento della tesi sono stati seguiti i seguenti punti:
• analisi storico-critica;
• rilievi e saggi sulla struttura;
• analisi della struttura e verifiche locali;
• interventi di miglioramento;
• analisi sismiche globali;
• conclusioni.
Relativamente alle prime due fasi che riguardano lo stadio conoscitivo della struttura, a seguito di tutte le operazioni di rilievo, indagine e documentazione storica rintracciata, si considera raggiunto un Livello di Conoscenza pari a LC3, da cui è possibile assumere un fattore di confidenza FC pari a 1 per le successive verifiche.
Attraverso la documentazione storica reperita si è potuto apprendere che la scuola Lorenzo il Magnifico nasce nel 1924 da un ex capannone agricolo realizzato in muratura e composto da due piani di proprietà della vicina Villa le Fontanelle.
Affinchè fosse adatto ad accogliere una scuola sono stati eseguiti vari lavori tra cui la costruzione di muri divisori interni per formare le aule e creare un corridoio sul lato nord a cui si accedeva dall'ingresso posto sul prospetto laterale.
Nel corso degli anni sono state apportate ulteriori modifiche alla struttura, in particolare negli anni '30 e '80-'90 quando, vi è stata l'esigenza di ampliare gli spazi da destinare ad aule scolastiche andando ad usufruire del piano primo fino a quel momento inutilizzato, e per la realizzazione di un accesso laterale tramite una rampa per l'abbattimento delle barriere architettoniche.
Attraverso i vari sopralluoghi si è potuto notare la presenza di:
• muratura in pietrame di medie dimensioni con malta di calce forte intervallato da fasce di mattoni comuni ogni 1.50 metri di altezza;
• solai di interpiano in latero-cemento posti nell'ala destra dell'edificio ed in putrelle e laterizio nell'ala sinistra;
• solaio di sottotetto in legno;
• copertura a due falde formata da un'orditura di arcarecci in legno poggiati su capriate lignee e muretti divisori,
• evidente quadro fessurativo in particolare nell'ala sinistra dell'edificio compatibile con un cedimento parziale delle fondazioni della muratura perimetrale a sua volta provocato dallo scivolamento verso valle del pendio su cui si trova la scuola.
Al fine di ottenere maggiori informazioni sulla muratura sono state eseguite due tipologie di prove con la collaborazione dei tecnici del laboratorio "4Emme Service S.p.a." :
• martinetti piatti e doppi, da cui sono stati ricavati rispettivamente lo stato tensionale in esercizio della muratura e le caratteristiche di deformabilità;
• pull out con lo scopo di determinare la resistenza in sito della muratura, oltre che visionarne la stratigrafia suo interno, l'eventuale presenza di vuoti e la qualità della malta.
Dalle informazioni reperite è possibile giungere alle seguenti conclusioni:
• la struttura non è dotata di solai rigidi nel proprio piano e di cordoli perimetrali, pertanto, non ha una risposta globale in caso di evento sismico;
• solaio di sottotetto non praticabile e mancanza di sicurezza degli elementi resistenti con le luci libere maggiori,
• problemi di umidità in copertura e possibile sfilamento della catena della capriata dalla sua sede nel muro in caso di sisma;
• scarso ammorsamento dei muri divisori delle aule al piano primo con i maschi murari di facciata individuabile dalle lesioni presenti.
Effettuando ulteriori analisi attraverso calcoli matematici come le verifiche statiche per carichi verticali e le verifiche sismiche per i meccanismi di ribaltamento si ottengono risultati non soddisfacenti infatti:
• i risultati relativi alla pressoflessione fuori piano dei setti murari divisori delle aule al primo piano mostrano una snellezza eccedente in quanto lo spessore è particolarmente ridotto in confronto all'altezza;
• le verifiche a ribaltamento mostrano una mancanza del soddisfacimento agli Stati Limite di Danno per meccanismi di collasso locali che prevedono il ribaltamento fuori piano dei maschi di facciata. Analogamente risultano insoddisfatte le verifiche allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita, effettuate secondo l’analisi cinematica lineare, per i medesimi meccanismi.

I medesimi risultati sono stati ottenuti anche attraverso il programma di supporto "Aedes PCM" specifico per le analisi da condurre su edifici in muratura.
Al fine di contrastare le problematiche precedentemente messe in evidenza sono stati ipotizzati i seguenti interventi:
• rifacimento di una di una porzione del solaio di interpiano avente la finalità di renderlo rigido nel proprio piano e creazione di un collegamento tra il solaio stesso ed il muro perimetrale tramite barre in acciaio;
• inserimento di controventi di piano al fine di irrigidire il solaio in legno del sottotetto;
• inserimento di catene nei maschi murari al fine di scongiurarne il ribaltamento in caso di sisma;
• rifacimento del solaio di sottotetto in modo da soddisfare le verifiche di normativa e garantirne la praticabilità su tutto l'impalcato;
• realizzazione di intonaco armato per i setti murari dotati di elevata snellezza al fine di limitarne la vulnerabilità;
• inserimento di una camicia in acciaio per favorire la risposta a flessione degli arcarecci in legno della copertura e prevenire la divisione della sezione resistente dovuta dell’accrescimento delle lesioni radiali a causa di ulteriore ritiro del legno causato dell’umidità e per stati di sforzo eccessivi;
• per scongiurare lo sfilamento della catena della capriata dalla sua sede nel muro si prevede la realizzazione di tiranti terminali in acciaio passanti nella muratura e bloccati sul paramento esterno da piastre in acciaio, saldati a piatti in acciaio fissati su ciascun lato della catena lignea.

Apportate tali modiche al modello realizzato con il programma citato in precedenza "Aedes PCM" si sono potute effettuare le analisi sismiche globali dal momento che, attraverso tali interventi, si favorisce un comportamento complessivo della struttura al sisma.
Le analisi condotte nello specifico sono le seguenti:
- per la dinamica lineare
• pressoflessione nel piano;
• taglio per scorrimento;
• pressoflessione fuori piano per azioni sismiche convenzionali;
• taglio per fessurazione diagonale;
- analisi statica non lineare pushover, al fine di ottenere l'indice di vulnerabilità della struttura.

I risultati relativi a tali verifiche mostrano come la struttura, nonostante gli interventi, abbia ancora un indice di rischio sismico minore di 1, segno che è ancora vulnerabile. Dal momento che si tratta di un edificio di tipo rilevante è necessario che si giunga ad un livello di sicurezza alto e questo comporta l'esecuzione di ulteriori interventi migliorativi piuttosto impegnativi.
Con gli interventi proposti, si ottiene comunque lo scopo prefissato di avere un comportamento globale della struttura in caso di evento sismico.