Ristrutturazione e rinforzo di un capannone in c.a. e acciaio
L’intervento in progetto riguarda la ristrutturazione e il rinforzo della copertura di un capannone a forma rettangolare di dimensione 35×42 m realizzato con struttura mista con composizione strutturale “in serie” (elementi diversi disposti altimetricamente su piani successivi), costituita da una struttura principale in c.a. formata da pareti e orizzontamenti a solettone, entrambi di spessore pari a 25cm, assemblati in forma scatolare sui primi due livelli rifiniti nella parte superiore, da un piano sottotetto di altezza utile pari a m 1,85 formato da una struttura in acciaio.
La struttura rientra pertanto nella tipologia cosiddetta “ibrida” che riguarda edifici che presentano piani realizzati con diversi materiali calcestruzzo e acciaio (primi piani in calcestruzzo e il piano superiore in acciaio), tali strutture normalmente non soddisfano la condizione di edificio regolare in altezza ed è necessario per esse ricorrere ad analisi di tipo dinamico.
La copertura oggetto di ristrutturazione di 1.500 mq è parte integrante e di contestuale esecuzione al fabbricato realizzato nel 1970. Tale struttura oltre al degrado dovuto ai mancati e/o inefficaci interventi di manutenzione maturati nel corso della sua esistenza, presenta le classiche criticità di una struttura concepita e realizzata per l’esercizio dei soli carichi statici, da riportare in esame di conformità strutturale all’attuale quadro normativo, molto più stringente nella sua cogenza di analisi funzionale di strutture sismo resistenti.
Individuazione dei punti di vulnerabilità strutturale di criticità e di degrado, palesate in termini visivi :
Dall’esiguità di alcuni elementi portanti a profilo e numero ridotti (puntoni IPE80) rispetto la loro funzione strutturale nei riguardi delle sollecitazioni nelle due direzione indottte dal sisma e dell’incidenza media di mq20 di copertura/puntone di sostegno
Dalla mancanza del collegamento strutturale di piano in direzione trasversale alle travi IPE220 ordite solo in senso longitudinale sui pilastri
Dall’eccessivo degrado di alcuni elementi strutturali da sostituire per eccessiva ossidazione o platicizzazione localizzate pregresse
Da criticità localizzata (di cui è prevista la rimozione) dell’esiguità dei bulloni e delle saldature rispetto a sollecitazioni dinamiche nella direzione trasversale della struttura, costituita da “2 Bulloni M8” inseriti ai due estremi della piastra cm(10×5) saldata sulla trave di falda HEA100, sul Puntone di collegamento HEA80 alla Trave di falda HEA100
Il comportamento strutturale non dissipativo comporta che per la valutazione della domanda, tutte le membrature e i collegamenti rimangono in campo elastico o sostanzialmente elastico. La domanda derivante dall’azione sismica e dalle altre azioni è calcolata, in funzione dello stato limite cui ci si riferisce, ma indipendentemente dalla tipologia strutturale e senza tener conto delle non linearità di materiale, attraverso un modello elastico;
A differenza delle strutture dissipative, nelle quali sono ammesse plasticizzazioni controllate sotto l’azione di carichi sismici, le strutture non dissipative sono progettate in modo tale da rimanere nel campo elastico. In queste strutture, l’attenzione è focalizzata principalmente sulla resistenza piuttosto che sulla duttilità.
Nel contesto delle verifiche condotte con i vari scenari di calcolo è stato possibile accertare lo stato di sollecitazione e le relative deformate della struttura, dettagliatamente rassegnate dal programma di calcolo IPERSPACE-BIM per tutti gli elementi della struttura posta in verifica, così come sinteticamente rappresentato in termini complessivi nelle seguenti rappresentazioni grafiche.
Nella premessa che l’intervento in progetto è limitato al rifacimento funzionale della sola copertura, l’interazione tra gli elementi strutturali riportati in verifica è stata circoscritta, non solo ai soli elementi innovativi separatamente verificati con gli applicativi inclusi nel programma in uso IPERSPACE_BIM sia per le unioni saldate che per quelle bullonate, ma anche alla globalità della struttura in acciaio del sottotetto, ivi incluso gli elementi non interessati dall’intervento di manutenzione straordinaria in progetto (pilastri HEA100 e travi di piano IPE220) .
La scelta di attribuzione di “comportamento non dissipativo” della struttura in verifica, è stata condizionata dal fatto che avendo fissato di mantenere in “campo elastico” le verifiche strutturali, per ovvie ragioni di “gerarchia delle resistenze” a vantaggio dei pilastri da salvaguardare dalla minaccia di formazione del cosiddetto “piano soffice”; si sono garantiti i possibili meccanismi duttili della struttura (flessione nelle travi e nei pilastri) che assicuri il formarsi prima le cerniere plastiche alle estremità di tutte le travi e, solo dopo che tutte le travi saranno plasticizzate, dovranno formarsi le cerniere plastiche alla base dei pilastri, questo è stato il motivo condizionante in tutti gli interventi di rinforzo individuati in progetto.
In merito all’aspetto di salvaguardia dei pilastri dalla formazione di cerniere plastiche, sono stati previsti controventature continue lungo tutto il perimetro del fabbricato in modo da collegare direttamente alle sottostrutture in c.a. ad elevata rigidezza nel loro piano (pareti in c.a. di perimetro, longitudinali e trasversali), assicurando il campo elastico a tutti gli elementi della copertura in progetto.
