_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________ 1

PREDIMENSIONAMENTO DELL’ADEGUAMENTO SISMICO MEDIANTE GENIALE CAPPOTTO

SISMICO ECOSISM® DELL’ISTITUTO COMPRENSIVO DI ……………………………………

COMMITTENTE: ……………………………….

COMMESSA: …………………………………..

In questo documento verrà effettuato il pre-dimensionamento dell’adeguamento sismico mediante cappotto

sismico Ecosism® presso l’Istituto Comprensivo di ……………………………, con l’esclusione della zona palestra e

auditorium.

1. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO

In fig. 1 si riporta una vista planimetrica dell’edificio analizzato.

Figura 1 – Planimetria

L’Edificio sito in ……………………… a ………………………………. presenta 2 piani fuori terra.

Il fabbricato è realizzato in struttura intelaiata in cemento armato. I solai di piano si presume siano in latero-

cemento con cappa armata.

Si riportano di seguito le piante, prospetti e le sezioni del fabbricato in esame.

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RIPRODUZI

ONE VIE

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Figura 2 - Pianta piano rialzato

Figura 3 - Pianta piano primo

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Figura 4 – Prospetto NORD

Figura 5 – Prospetto SUD

Figura 6 – Prospetto EST

Figura 7 – Prospetto OVEST

Figura 8 – Sezione A-A

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SOPRALLUOGO

In data 6/12/2019 è stato effettuato un sopralluogo per la verifica dell’applicabilità del cappotto sismico ed

il rilievo di eventuali criticità nell’applicazione del sistema.

Durante il sopralluogo si sono evidenziati i seguenti punti critici:

1. Su tutto il perimetro del fabbricato è necessaria la demolizione del marciapiede per l’ancoraggio del

cappotto sismico in fondazione;

2. Limitata presenza di sottoservizi (scarichi acque bianche/nere, impianti vari, ecc.);

3. Presenza di aperture di dimensioni importanti.

Le criticità individuate sono superabili adottando i seguenti magisteri:

1. La demolizione del marciapiede deve essere effettuata per una fascia di almeno 60 cm circa per

poter permettere lo scavo a lato della fondazione esistente e la realizzazione dell’allargamento;

2. Nella fase di demolizione del marciapiede e di scavo si dovrà avere cura nel preservare le tubazioni

dei sotto-servizi presenti;

3. Le aperture più importanti sulle aule dovranno essere ridotte del 20-25 % per realizzare delle pareti

di larghezza circa pari a 2 m.

Si riportano di seguito alcune fotografie scattate il giorno del sopralluogo.

Figura 9 - Prospetto SUD

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Figura 10 - Prospetto NORD

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Figura 11 - Prospetto EST

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2. APPLICABILITÀ DEL CAPPOTTO SISMICO ECOSISM®

Dall’analisi della conformazione strutturale dell’edificio e delle sue forometrie, l’applicazione del sistema

cappotto sismico ECOSISM® può essere agevolmente fatta su tutto il perimetro dell’edificio, ad esclusione

dell’Auditorium e della Palestra.

Sul perimetro è necessaria la realizzazione di un nuovo cordolo di fondazione che verrà ancorato alla

fondazione esistente. Il cordolo sarà impostato su fondazioni profonde concentrati sugli angoli dell’edificio.

Si riporta la pianta del piano terra sulla quale è evidenziato con una linea rossa le pareti perimetrali dove si

prevede di applicare il cappotto sismico. Lo spessore sarà costante sui 4 prospetti ed in altezza e pari a 12

cm.

Figura 12 - Posizione in pianta del posizionamento del cappotto sismico ECOSISM®

Come accennato in precedenza per applicare il sistema è necessaria una riduzione delle aperture più grandi

in modo da realizzare dei setti di cemento armato di lunghezza pari a circa 2 m.

Si riporta di seguito la nuova configurazione delle forometrie.

20044

0

200

165

20

0

34

5

20071

5

20072

5

9080

200

165

17017

0

17

0

16

0

20

03

55

PIANO RIALZATO

AULA 19

AULA 17

AULA 18

AULA 20

AULA 21

AULA 22

AULA 25UFF ICIO 26AULA 27

SEGRETERIA 29

RIP . 23

UFF ICIO 28

WCpt1

WCpt2

WCpt3

PRESIDENZ A 30

WCpt4

AULA 39

INGRESSO

DIS IM PEGNO P.T.

DIS IM PEGNO P.T.

DIS IM PEGNO P.T.DIS IM PEGNO P.T.

AUDITORIUM

WCpt5

WCpt6

RIP . 32

CABINA

REGIA

RIP . 37

DIS

IMP

EG

NO

P.T

. V

ER

SO

PA

LE

ST

RA

31

DIS

IMP

EG

NO

P.T

. P

AL

ES

TR

A 4

0

RIP . 24

SCAL

E AL P

.P.

H:2.98m

1 neon da 54W

3 n

eo

n d

a 36

W

6 neon da 1.50m

12 fari da teatro

13 l am padi ne di emergenza

8 l uci W

25 luci W

10 luci W

3 l am p. da 25W

3 l am p. di em erg.

3 l am p. da 25W

3 l am p. di em erg.

7 neon da 54W

4 neon da 1.50m

1 n

eo

n d

a

36

W 12 neon da 36W

4 neon da 36W

12 neon da 36W

2 neon da 36W

2 neon da 1.20m

1 l am p.di emerg.

16 neon da 36W 2 neon da 36W 8 neon da 36W

2 neon da 36W

12 neon da 36W

12 neon da 36W

12 neon da 36W

12 neon da 36W

12 neon da 36W

12 neon da 36W

5 lapadine da 25W

1 lamp. di em

erg.

5 lapadine da 25W

1 lamp. di em

erg.

2 la

padi

ne da 2

5W

2 la

padi

ne da 2

5W

2 neon

H:2.50m

H:2.50m

H:2.98m

H:3.84m

Altezza pavimento palco r ispetto alla platea: +82cm

H:3.63m

H:2.98m

H:2.67m

H:2.98m

H:2.98m

H:2.98m

1.0

m d

i c

on

tro

so

ffitto

1 gradi no da 16cm

1 gradi no da 16cm

1 gradi no da 16cm

1 gradi no da 16cm

EST ERNO

H:2.98m

H:2.98m

H:2.98m

H :2.98m

H:2.98m

H:2

.67m

H:2

.67m

CENTRALE

T ERM ICA

Apertura areata 5.0x2.3m

H:2.60m

H pavimento c.t. r ispetto allivello terra: ˜ -2.0m

H:2.81m

H:2.

98m

H:2.

98m

H:2.98m

H:2.98m

H:2.46m

H:2.

05m

Hpavi m ento:

˜ -60cm

F13

F12

F4

F15

F16

F3F3F3F 16

FB1

FB1

FB1

FB1

FB1

FB1

FB1

FB1

18

0

16

5

F 19

F2

F2

F25

60

60

FB

4

F24

P5

P2

215

200

P9

P8

28

0

16

5

P7

300

165

P6

18521

5

51559

5

FSCALA

FB2

FB2

F 10

F11

200

165

FB

2

90

80

FB

1

F7F8F 17F B5F 17

F20

F20

T et to ri coperto con lamiera

i solante di spess.5cm

D

D

A

D

D

D

BBBD

D

D

E C C

E

D

Condi zi onatore

Con

dizi

onatori

Condi zi onatore

H:2.98m

H :2.98mH:2.98m

H:2.98m

H:2.98m

H:2.98m

H:2.98m

H:2.

98m

H:2.

98m

H:2.98m

H:2.98mM

M

R

R

R

M

M

R

R

R

M

M

RMMM RR

RM

M

M

R

R

R

Sol et ta pavi m ento piano terra:

18 cm e 1 m di vespaio

Aerazi one a

sof f i t to 40x40cm

D

R

RR

M M

M

M

M M

M

M

M

M

M

M

Gri gl i a ri cam bio aria bagni

60x20cm

± 0.00

+ 56

2 l

amp.

da

25W

20044

0

P2

215

200

150

200

250

180

150

345

150

345

20

03

55

20

01

35

20

0

16

5

200

165

9080

9080

9080

9080

9080

9080

9080

20071

5

20070

5

20070

5

20070

0

20

0

34

5

20

0

34

5

20

0

70

0

28

0

35

0

20

0

16

5

26

.84

3.72

10.01

29.13

30.84

16.85

32.46

6.38

7.7

817.32

7.8

2

2.201.72

11.98

10.77

5.76

15.93

7.70

7.73

15.02

33

.15

6.65

2.42

2.72

8.9

7

8.62

16

.75

15.95

15.50

SCUOLAm q 30,50

m q 80,50m q 67,50

m q 23,00 m q 30,00 m q 9,50

mq 47,50

mq 47,50

mq 47,50

mq 47,50

mq 48,00

mq 47,50

m q 300,00m q 24,00

m q 50,00

m q 18,50

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Figura 13 – Nuova configurazione delle forometrie

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3. ANALISI DEI CARICHI

CARICHI PERMANENTI

In assenza di indagini specifiche, il pre-dimensionamento verrà effettuato con riferimento ad una analisi dei

carichi tipologica e conservativa per la tipologia di edificio in questione.

Solaio di piano

Solaio in latero – cemento 3.00 kN/mq

Intonaco 0.30 kN/mq

Massetti e impianti 2.00 kN/mq

Pavimento 0.70 kN/mq

Tramezzature 1.00 kN/mq

TOTALE 7.00 KN/mq

Il peso permanente complessivo determinato per il solaio di piano viene utilizzato anche in copertura.

Per le pareti perimetrali di tamponamento in laterizio è stato assunto un peso pari a Gk = 4.35 kN/mq,

comprensivo dell’intonaco sulle entrambe le facce.

Per il cappotto è invece stato assunto un peso pari a Gk = 3.00 kN/mq considerando uno spessore della parete

in calcestruzzo armato pari a 12 cm.

CARICHI VARIABILI

L’edificio presenta destinazione d’uso “Edificio Scolastico” pertanto il carico variabile è assunto pari a Qk = 3

kN/mq. In combinazione sismica tali carichi sono ridotti dal coefficiente 0 = 0.6.

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AZIONE SISMICA

Il sito dell’edificio presenta le seguenti coordinate:

- Latitudine: ……………….

- Longitudine: ……………………

Assumendo un periodo di riferimento dell’azione sismica pari a VR = 75 anni (edificio con classe d’uso III) e un

fattore di comportamento pari a q = 1.5 (struttura non dissipativa) si ricava lo spettro di progetto di seguito

riportato. Il terreno è stato assunto di categoria C.

Figura 14 - Spettro di risposta definito in accordo con NTC18

L’ordinata spettrale sul plateau è pari a Sd = 0.306 g.

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4. MODELLO FEM

Le nuove pareti del cappotto sismico sono state modellate con il software ……………………. utilizzando elementi

shell per la rappresentazione delle pareti perimetrali in calcestruzzo armato C30/37. Viene adottata una

riduzione del modulo elastico del 50% per valutare lo stato fessurato della parete (fig. 15).

Figura 15 - Modello FEM delle pareti di cappotto sismico dell'edificio

Ad ogni livello sono state inserite le masse di piano corrispondenti (peso degli impalcati e delle murature

dell’edificio esistente) valutate in accordo con l’analisi dei carichi riportata in sezione 3. Al fine di

rappresentare il piano rigido, tali masse sono state connesse agli elementi plate attraverso rigid link (fig 16).

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Figura 16 - Modello FEM con masse ed elementi rigidi di piano

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5. ANALISI SPETTRALE

Si procede di seguito al calcolo delle masse di piano.

Il peso proprio dell’edificio esistente è pari a:

- peso sismico impalcato → 7 + 0.6 x 3 = 8.8 kN/mq

- peso pareti → 4.35 kN/mq

- peso cappotto (sp. 12 cm) → 3.0 kN/mq

Nella tabella sono riassunte le masse di piano:

Si riporta di seguito l’analisi dei modi di vibrare del fabbricato:

Si ha un periodo di T = 0.1 sec in direzione X e un periodo di T = 0.096 sec in direzione Y.

L’accelerazione orizzontale da applicare alla struttura è pari a quella del plateau dello spettro, Sd = 0.306 g.

livello z [m] area [mq] perimetro [m] massa [kN]

1 4.1 1231 189 11654.95

2 8.2 1231 189 11243.88

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6. SOLLECITAZIONI

Si riporta l’inviluppo delle sollecitazioni per le 32 combinazioni sismiche, per il sisma di progetto:

Modello 3D

Trazioni [kN/m]

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7. PREDIMENSIONAMENTO DELLE ARMATURE

Pareti spessore 12 cm

Viene adottata la maglia di armature seguente:

PIANO RIALZATO

- Armature verticali (negli angoli) 214/20 NRd = 601 kN/m

- Armature verticali (diffusa) 212/20 NRd = 442 kN/m

- Armature orizzontali (localizzata) 116/15 VRd = 446 kN/m

- Armature orizzontali (diffusa) 114/15 VRd = 378 kN/m

PIANO PRIMO

- Armature verticali (negli angoli) 214/20 NRd = 601 kN/m

- Armature verticali (diffusa) 212/20 NRd = 442 kN/m

- Armature orizzontali (localizzata) 116/15 VRd = 446 kN/m

- Armature orizzontali (diffusa) 114/15 VRd = 378 kN/m

L’armatura verticale sarà costituita da scalette, secondo lo schema di seguito riportato.

Si riportano di seguito i prospetti dell’edificio con i contour di trazione e taglio limitati alle resistenze

precedentemente calcolate.

sezione verticale

ARMATURE VERTICALI Ø12/20

COLLEGAMENTI

SALDATI

DIAMETRO Ø8/30

sezione orizzontale

ARMATURE ORIZZONTALI

ARMATURE VERTICALI Ø12/20

COLLEGAMENTI SALDATI

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Trazioni [kN/m]

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8. PREDIMENSIONAMENTO DELLE FONDAZIONI

Concentrando le sollecitazioni sulle pareti esterne del cappotto sismico si verifica di seguito l’eventuale

necessità di allargare la fondazione esistente e/o di introdurre dei pali di fondazione per contrastare le

eventuali trazioni. Si riporta l’inviluppo delle trazioni.

Si ipotizza la seguente distribuzione di micropali di lunghezza pari a 20m, adottando una resistenza per attrito

laterale pari a circa 15 kN/m.

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9. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DI PIANO

Si riportano le forze di piano.

Si ha una forza massima di piano di 4615 kN.

Direzione X 4615 /120 m = 38.45 kN/m

Direzione Y 4615 / 55 m = 83.90 kN/m

Ipotizzando di installare connessioni con passo pari a 30cm. Il carico a taglio di progetto del singolo

connettore viene determinato come:

VEd = FY/nc = 83.9/3.3 = 25.19 kN < 36.8 kN (resistenza a taglio da catalogo)

Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio cl 8.8 adatte per applicazioni sismiche.

Considerata la classe di importanza dell’edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto,

la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2,

secondo ETAG 001 – 2013: Allegato E.

Di seguito si riportano i valori di resistenza forniti dal produttore per le connessioni adottate.

Figura 19 – Resistenze caratteristiche e di progetto per carichi sismici – …………………………..

Ad un singolo livello dell’edificio la connessione cordoli-cappotto avviene mediante 2 x 3.33 x 189 = 1258

connettori.

livello z [m] area [mq] perimetro [m] massa [kN] F

1 4.1 1231 189 11654.95 2391.923

2 8.2 1231 189 11243.88 4615.118

22898.83 7007.04

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10. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DELLA FONDAZIONE

Si prevede un cordolo di fondazione realizzato attorno all’edificio in adiacenza alle pareti perimetrali, che

costituirà il piano d’imposta delle pareti del cappotto sismico. Il cordolo di fondazione risulta largo circa 40

cm e alto circa 80 cm.

Si ha un taglio massimo alla base di 7008 kN circa.

I connettori vengono pre-dimensionati con riferimento alle forze sismiche totali agenti nelle due direzioni:

Direzione X 7008 /120 m = 58.4 kN/m

Direzione Y 7008 / 55 m = 127.41 kN/m

Posizionando 2 file di connessioni con passo pari a 30 cm, si ottiene una distribuzione caratterizzata da un

numero di connettori al metro pari a nc = 6.66. Il carico a taglio di progetto del singolo connettore viene

determinato come:

VEd = FY/nc = 127.41 /6.66 = 19.13 kN < 36.8 kN (resistenza a taglio da catalogo).

Per contrastare le trazioni si installa un'altra fila di connessioni a passo 30 cm.

Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio classe 8.8 adatte per applicazioni sismiche.

Considerata la classe di importanza dell’edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto,

la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2,

secondo ETAG 001 – 2013: Allegato E.

In fondazione la connessione cordolo-cappotto avviene mediante 3 x 3.33 x 189 = 1888 connettori.

11. VALUTAZIONE DELLA CLASSE SISMICA

L’edificio, nello stato di fatto, non è progettato per le azioni sismiche. Si ipotizza pertanto che a seguito di

analisi di vulnerabilità ricada in una classe di rischio inferiore o uguale alla classe di rischio D.

Con l’applicazione del cappotto sismico Ecosism si stima il raggiungimento della classe di rischio A.

In seguito a verifica di vulnerabilità e progettazione dell’intervento globale mediante Cappotto Sismico, si

presume pertanto il passaggio di almeno due classi.

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