Telai controventanti in acciaio per l’adeguamento sismico della Scuola Primaria di Conselice (RA)

Come professionisti nel campo dell’edilizia, riteniamo che il recupero degli edifici esistenti, finalizzato da un lato alla conservazione e dall’altro all’attualizzazione funzionale e all’adeguamento alle vigenti normative sismiche ed energetiche, rappresenti un dovere civile caratteristico della nostra cultura: è nella nostra storia millenaria che trovano infatti posto i nostri valori più solidi, tra i quali la salvaguardia del patrimonio architettonico rappresenta certamente un segno distintivo rispetto a molti altri paesi del mondo. Tale premessa risulta doverosa nella presentazione del progetto per l’adeguamento della Scuola Primaria Felice Foresti di Conselice (RA), a maggior ragione trattandosi di un edificio pubblico e vista la natura potenzialmente devastante di un evento come il terremoto che, a causa della sua relativa imprevedibilità, mette in difficoltà anche noi tecnici. Gli insegnamenti tratti nel corso del tempo, in particolare riguardo alle strutture in muratura, ci hanno permesso di comprendere come la collaborazione tra gli elementi strutturali orizzontali e verticali (comportamento scatolare) costituisca la caratteristica principale di resistenza nei confronti dell'azione sismica di tali tipologie edilizie.

Scuola Primaria “Felice Foresti”, Conselice (RA)

Al fine di garantire un’adeguata risposta sismica, i fabbricati in muratura devono avere un comportamento scatolare, caratterizzato da compattezza strutturale lungo le due direzioni ortogonali, pertanto nel caso in esame è stato necessario riorganizzare la configurazione geometrica dell’edificio in un insieme di volumi- scatole l’uno affiancato all'altro con pareti posizionate a una distanza non eccessiva.

La Scuola Primaria “Felice Foresti” di Conselice  è un edificio storico in muratura portante risalente ai primi anni del ‘900 ed è stato rilevato che la principale vulnerabilità riscontrata nei confronti delle sollecitazioni sismiche è data dalla configurazione strutturale a pareti longitudinali, collegate tra loro da un numero limitato di pareti trasversali portanti e strutturalmente efficaci.

Il progetto, finalizzato all’adeguamento agli standard di sicurezza prescritti dalla vigente normativa per gli edifici di nuova realizzazione, ha previsto quindi l'inserimento di nuove pareti ortogonali rispetto alle pareti esterne, la maggior parte delle quali realizzate mediante telai metallici in acciaio con controventature al fine di ridurne la deformazione (telai controventanti) e di ottenere la “scatolarità” dell’edificio. La particolare conformazione delle controventature consente di sfruttare in maniera dinamica e flessibile gli ambienti interni separati dai telai, potendo all’occorrenza unificarne i volumi in singoli spazi più ampi.

L’utilizzo estensivo nell’adeguamento sismico dell’acciaio rappresenta uno degli insegnamenti che gli ingegneri hanno acquisito a seguito dei terremoti passati, dove spesso si è osservato come le ristrutturazioni con tetti pesanti e cordoli in cemento armato su strutture in muratura risultassero penalizzanti nei confronti dell’azione sismica, che amplifica i movimenti delle masse più grandi.

L'obiettivo è stato quindi quello di alleggerire e limitare l'uso del cemento ai piani più bassi, come per esempio in fondazione.

Nel comune di Faenza (RA) stiamo realizzando interventi analoghi per il miglioramento sismico della Scuola Secondaria di primo grado “Europa” e per l’adeguamento sismico di un edificio privato destinato ad ospitare una Scuola di Musica. 

La descrizione strutturale della scuola

L’edificio principale è stato realizzato nel 1930 ed è composto da due piani fuori terra e un piano sottotetto, con altezza di gronda di 10,9m. Ha conformazione in pianta ad elle e dimensioni massime pari 34,0x46,0m.

In corrispondenza dell’ala ovest è stato realizzato in epoca successiva, nel 1970, un ampliamento composto anch’esso da due piani fuori terra, con altezza di gronda di 10,0m e conformazione in pianta rettangolare di dimensioni in pianta 6,7x17,9m. 

Gli interventi strutturali scelti per aumentare la sicurezza strutturale della scuola

Il progetto, finalizzato all’adeguamento agli standard di sicurezza prescritti dalla vigente normativa per gli edifici di nuova realizzazione (NTC 2008), ha previsto quindi l'inserimento di nuove pareti ortogonali rispetto alle pareti esterne, la maggior parte delle quali realizzate mediante telai metallici in acciaio con controventature a K al fine di ridurne la deformazione (telai controventanti costituiti da montanti e traversi in profili HeB240) e di ottenere la “scatolarità” dell’edificio.

La particolare conformazione delle controventature consente di sfruttare in maniera dinamica e flessibile gli ambienti interni separati dai telai, potendo all’occorrenza unificarne i volumi in singoli spazi più ampi. In corrispondenza dei telai in acciaio viene poi applicato sul lato esterno delle pareti perimetrali in muratura un profilo metallico Upn240 ancorato al montante interno. Le nuove pareti saranno appoggiate su nuove travi di fondazione rovesce con piano di posa a livello delle fondazioni esistenti.

Sezione tipica Scuola “Foresti”.

Anche i solai svolgono un ruolo fondamentale una volta resi sufficientemente rigidi nel loro piano. I solai di piano sono in laterocemento con soletta in c.a. collaborante, mentre i solai di sottotetto e di copertura sono in legno e non sufficientemente rigidi. Al fine di migliorare le mutue connessioni tra i setti sismo-resistenti anche alla quota sommitale, è stata realizzata l’operazione di cerchiatura del livello di copertura con il sistema del cordolo-tirante in acciaio sulle pareti portanti perimetrali ed interne. Infine, le capriate in legno sono state collegate tra loro nel piano delle falde mediante il posizionamento di croci in acciaio, creando così per ciascuna di esse un piano rigido opportunamente connesso al cordolo-tirante metallico previsto lungo il cornicione perimetrale. Inoltre è stato creato un doppio tavolato incrociato in legno di irrigidimento del solaio di sottotetto (attualmente non praticabile), consentendo di rendere l’ambiente accessibile per future manutenzioni.

Parallelamente sono state eliminate situazioni incongrue come pilastri e pareti in falso (presenti nel sottotetto) sui quali poggiavano alcune porzioni di falde di copertura, ricostruite in modo da risultare adeguatamente ammorsate al resto della struttura e collaboranti in caso di sisma.

Per l’adeguamento del fabbricato sono stati previsti interventi di rinforzo delle murature esistenti quali la realizzazione delle ammorsature mediante barre innestate con resine epossidiche, per migliorare il collegamento tra le murature ortogonali. 

Assonometria nodo di collegamento del telaio controventante a livello del secondo solaio.

L'organizzazione dei lavori 

Data la necessità di mantenere la scuola sempre in uso (il Comune non aveva un posto alternativo per trasferire tutto il plesso scolastico durante i lavori), le lavorazioni sono state divise in due anni, concentrandole nei 3 mesi di vacanze estive: durante l’estate del 2018 (da inizio Giugno a inizio Settembre), sono stati realizzati i lavori all’interno dell’edificio storico sia al piano terra che al piano primo inserendo i telai controventanti e prendendo l’occasione di rifare pavimenti e parte degli infissi. Nell’estate del 2019 si procederà al completamento delle operazioni descritte per il sottotetto e per la copertura, sostituendo e consolidando parte delle orditure lignee e realizzando il cordolo tirante in acciaio previsto al contorno della sommità dell’edificio.

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS