Valutazione della vulnerabilità sismica del complesso scolastico "G. Matteotti" a Firenze: tipi di analisi e modellazione a confronto - Parte 1

Il presente lavoro di tesi, realizzato in collaborazione con un altro studente, ha per oggetto lo studio della vulnerabilità sismica dell’edificio in muratura portante in cui ha sede il complesso scolastico “Scuola primaria G. Matteotti”, ubicato in Viale Giovanni Battista Morgagni n° 22 nel quartiere “Rifredi” a Firenze (FI). Tale lavoro di tesi si inserisce all’interno della “convenzione per lo svolgimento in comune di attività di pubblico interesse mediante accordo di ricerca” stipulata tra il Comune di Firenze ed il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale della Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa. L’obiettivo della convenzione è quello di valutare la vulnerabilità sismica degli edifici esistenti cosiddetti strategici o rilevanti, in particolare complessi scolastici, in modo tale da stabilire il livello di adeguatezza di tali costruzioni rispetto agli standard definiti dalle norme tecniche e da definire una programmazione degli interventi di adeguamento. La prima fase del lavoro è consistita in una attenta ricerca storica presso l’Archivio storico, presso il Genio civile e l’Ufficio tecnico del Comune di Firenze, seguita da un dettagliato rilievo geometrico strutturale, approfondito con estesi saggi in situ volti ad ottenere un livello di conoscenza LC3 del fabbricato. Sono risultate essere presenti due tipologie di muratura (una a conci sbozzati con listatura in mattoni pieni ed una in mattoni pieni e malta di calce) delle quali sono state ricavate le caratteristiche meccaniche a seguito di prove con martinetti doppi. Una volta fatto ciò, è stato possibile realizzare un modello numerico rappresentativo dello stato di fatto della struttura, sia utilizzando un algoritmo (E-Push) ideato e sviluppato dall’Ingegnere Filippo Landi del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale della Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa sia tramite un software commerciale di calcolo agli elementi finiti (Aedes PCM). La struttura è stata analizzata suddividendola in tre blocchi differenti a causa della forma e della grandezza della scuola e a causa anche della presenza di diverse tipologie di solaio che hanno comportato un diverso approccio nella fase di modellazione. Il blocco1 risulta essere il più grande, di forma pressoché quadrata; il blocco2 costituisce un’ala della struttura che collega il blocco1 con il blocco3, il quale è costituito dalla palestra. Il comportamento delle tre parti della struttura è stato caratterizzato attraverso analisi statiche lineari, analisi statiche non lineari, analisi cinematiche lineari. In particolare, sono state eseguite analisi lineari a pareti singole su tutti e tre i blocchi, analisi non lineari per allineamenti sul blocco2 e sul blocco3, analisi non lineari di tipo pushover sul blocco1 (essendo l’unica porzione di struttura ad avere un solaio di sottotetto schematizzabile come infinitamente rigido); inoltre, per valutare localmente possibili criticità, sono state eseguite analisi cinematiche lineari a ribaltamento fuori piano. Le analisi a pareti singole e per allineamenti sono state eseguite con E-Push. Le analisi pushover sono state eseguite sia con E-Push sia con Aedes PCM; in particolare, essendo presenti nel blocco1 due porzioni di solaio di secondo impalcato non rigide, affinché fosse garantito il comportamento scatolare del blocco1, queste non sono state prese in considerazione nell’analisi pushover. Per quanto riguarda l’analisi pushover svolta con E-Push, essendo presente un solo solaio rigido, a quota 9.22m, non è stato possibile inserire un ulteriore livello di piano intermedio perché questo avrebbe implicato automaticamente la presenza di un solaio rigido intermedio; per cui, sono state prese in considerazione diverse ipotesi di modellazione, al fine di determinare un modello che rappresentasse al meglio la struttura reale. Per quanto riguarda, invece, l’analisi pushover svolta con Aedes PCM, è stato possibile modellare tridimensionalmente la struttura e ciò ha consentito di elaborare un modello che fosse più simile alla situazione reale. Da tutte le analisi svolte con i due software di calcolo sui tre i blocchi della struttura si è potuto constatare che i valori di indice di rischio risultano sempre superiori allo 0,60. Essendo che, per la normativa, IR=0,60 corrisponde al livello minimo da garantire per edifici scolastici esistenti, non è stato necessario fornire possibili proposte di intervento. È stato operato un confronto tra i risultati ottenuti dalle analisi pushover eseguite con i due programmi, E-Push e Aedes PCM. Da tale confronto sono emerse considerevoli differenze soprattutto in termini di curve di capacità, derivanti dai diversi approcci di modellazione utilizzati. Quindi, il lavoro di tesi è proseguito con una ulteriore analisi non lineare eseguita con i due software, considerando la presenza di solai rigidi sia a primo impalcato che a secondo impalcato. Tale ulteriore analisi è stata condotta con l’obiettivo di effettuare il confronto tra i due software con modelli strutturali pressoché identici. Da tale confronto si è potuto constatare che: - in termini di indici di rischio sono stati ottenuti valori pressoché identici - in termini di curve di capacità è risultata una leggera differenza di pendenza dei tratti elastici - in termini di spostamento ultimo è risultata una variazione massima del 7% Infine, è stato svolto lo studio dei meccanismi locali di alcune porzioni di struttura considerate più vulnerabili, che ha evidenziato la presenza di criticità localizzate