INDICE
2
Chiesa di Germanedo
INQUADRAMENTO TERRITORIALE
Istituti riuniti Airoldi e Muzzi
Ospedale Alessandro Manzoni Campo sportivo
Comune di Lecco
Chiesa di Germanedo VILLA EREMO
Ospedale Parco Belfiore
A. Manzoni
Istituti riuniti Airoldi e Muzzi Ospedale Alessandro Manzoni
Villa Eremo si trova a Lecco nella periferia Nord - Est della città, più precisamente nel quartiere di Germanedo. Germanedo è un rione storico fortemente urbanizzato , posizionato sul lato nord orientale della città. Il quartiere è incastonato ai piedi delle colline moreniche che fanno da basamento ai monti Resegone e Magnonedo. E’ solcato da due torrenti: il principale è il torrente Comero detto Bione, che nasce dal monte Resegone, scorre lungo la Val Comera e sfocia nel Lago di Garlate; l’altro è il torrentello Borra che scaturisce da una grotta di tufo e procede la sua discesa verso valle quasi completamente interrato. Germanedo è oggi un quartiere di riferimento per tutta la provincia di Lecco, grazie alla presenza dell’Ospedale Manzoni. Quest’ultimo sorge proprio in quello che fino a trenta anni fa era il grande parco di proprietà della grande Villa Eremo, di cui oggi è rimasto solo l’edificio, riconoscibile dalla sua originale pianta a forma di H.
Campo sportivo
H
VILLA EREMO
Parco Belfiore
3
INQUADRAMENTO FOTOGRAFICO RILIEVO FOTOGRAFICO - FRONTE OVEST
1
2
3 n
o
t e
:
La prima scheda di inquadramento fotografico vuole restituire il prospetto affacciato sulla strada pubblica, l’ingresso alla corte d’ingresso antistante la Villa e il versante ovest rivolto il Parco Belfiore. Tutte le foto sono state scattate con le medesime caratteristiche. Tipo di Ripresa: Prospettica
4
Data: Venerdì 19 Febbraio 2016 Tecnica: Canon IXUS 135 Definizione: 4608x3456 Pixels
2
1
5
3 4 7
6
Punti di presa:
4 5
6
7
INQUADRAMENTO FOTOGRAFICO RILIEVO FOTOGRAFICO - FRONTE OVEST
1
3
5 n
o
t e
:
Nella seconda scheda si vuole restituire il patio retrostante la villa. Risulta ben visibile lo stato di degrado e le opere frutto della recente messa in sicurezza. Tutte le foto sono state scattate con le medesime caratteristiche. Tipo di Ripresa: Prospettica Data: VenerdĂŹ 19 Febbraio 2016 Tecnica: Canon IXUS 135 Definizione: 4608x3456 Pixels
5 4 3
Punti di presa: 2
1
5 2
4
INQUADRAMENTO RILIEVO METRICO - FOTOGRAFICO FRONTE EST
1
2
3 n
o
t e
:
Infine si riportano delle foto dello scalone ellittico oggetto di studio. Le foto non contrassegnate sono dei dei dettagli delle uniche finestre aperte al fronte stradale, del parapetto e dell’arco dall’interno della cupola. Tramite QR code si può vedere un video della scala. Tipo di Ripresa: Prospettica Data: Venerdì 19 Febbraio 2016 Tecnica: Canon IXUS 135 Definizione: 4608x3456 Pixels
4 1-2 3 5
Punti di presa:
6 4
5
ANALISI STORICA Villa Eremo, nell’aspetto attuale, si presenta come risultato di una lunga serie di interventi di riforma e ampliamento attuati tra il XVII e il XX secolo. All’inizio del XVII secolo nella vasta proprietà era presente un solo edificio adibito a “masseria”. Verso la metà del Seicento è stato aggiunto un fabbricato rurale, con un piccolo portico a tre fornici a pianterreno, tuttora individuabile (seppur parzialmente tamponato) nella porzione dell’ala meridionale della villa che prospetta sul cortile di servizio (Corpo A). Partendo da queste due masserie preesistenti, che sono all’origine della pianta fortemente irregolare dell’edificio, il marchese Giovanni Antonio ha deciso, negli ultimi anni del Seicento, di far costruire il nuovo complesso di Germanedo. La nuova residenza padronale ha intergrato, così, gli spazi esistenti con quelli necessari alla comoda e pratiVeduta del corpo A dalla strada ca conduzione delle attività agricole svolte nella vasta tenuta. L’antica masseria su strada è stata, quindi, prolungata verso sudest in direzione del lago, dando origine all’ala settentrionale della villa contenente gli ambienti di residenza della famiglia Portico destinato a magazzino del corpo D affacciati sui cortili interni, e cioè due grandi saloni al piano terreno e vaste stanze a quello superiore (Corpo B). Perpendicolarmente a quest’ala è stata costruita una sorta di “manica longa” con l’ingresso e un ampio scalone a rampa unica (oggi non più esistente), e superiormente una lunga galleria che raccorda l’ala settentrionale a quella meridionale. Quest’ultima, ottenuta prolungando parallelamente al corpo su strada il fabbricato rurale interno, è stata destinata alle funzioni agricole del complesso, come dimostra il vasto portico ancora oggi presente nel cortile principale e i grandi locali probabilmente destinati a magazzino per le granaglie e a ricovero per macchinari e attrezzi agricoli (Corpo D). Figura 1: Mappa catastale di Germanedo del 1732
A differenza della pianta attuale dell’edificio, che è ad “H” , quella originaria è a doppia “O”, questo, perché sia verso l’antica strada del Roccolo che dietro alla villa vi sono due bassi e stretti corpi di fabbrica che chiudono i due cortili (Corpi C), come confermato dalla mappa catastale di Germanedo del 1732 (Figura 1). Nella mappa catastale del 1849 la villa figura priva del corpo di fabbrica posteriore, demolito probabilmente per dar maggior respiro al piccolo cortile di servizio. Per volere di Gian Raimondo Serponti, la villa è stata sottoposta negli anni Settanta dell’Ottocento alla radicale riforma eclettica che conferisce all’edificio l’aspetto e la struttura attuali: entro il 1874 è stata difatti demolita la stretta “manica” che chiude il cortile principale, cosicché la villa assume l’odierna pianta ad “H”, aprendosi scenograficamente in direzione del lago. La parte di testa dell’ala prospiciente via alla Chiesa è stata parzialmente sopraelevata e ristrutturata, ricavandovi un grande ambiente destinato probabilmente a “sala di musica”; l’esterno Veduta esterna del nuovo corpo rivolto al lago, ingresso alla sala di musica di questo corpo di fabbrica è ancora caratterizzato da lesene, cornici, marcapiani e inferriate di gusto eclettico (Corpo E). Sempre nell’ala verso strada è stato edificato il nuovo scalone a doppia rampa tuttora esistente illuminato da una bifora neorinascimentale; lateralmente a questo si aprono due gruppi di trifore con parapetti decorativi in ferro battuto. Lo scalone è stato scelto come oggetto di studio del nostro elaborato per diversi motivi: in primis per le condizioni di degrado strutturale cui versa il corpo strutturale delle scale e in secondo luogo per la condizione di degrado della cupola ellittica che le ricopre, direttamente comunicante co il tetto dell’edificio, e le trifore adiacenti.
Corpi edificati entro gli inizi del XVI sec. - Nucleo originario - Porzione addossata in seguito
Ampliamenti entro il XVII sec. - Corpo porticato a tre fornici - Tamponamenti successivi - Ampliamento principale entro il 1732 - Corpo addossato (?) con cantine - Corpo addossato (?) e poi sopraelevato negli anni ‘70 del 1800 - Ampliamenti degli anni ‘70 del 1800 - Corpi demoliti prima entro il 1874 - Ampliamenti agli inizi del 1900 - Ampliamenti dopo il 1940
Tre foto della condizione drammatica delle scale: la cupola, una delle sue trifore laterali, il pianerottolo superiore
Alla morte del marchese Gian Raimondo Serponti,la villa passa in posseso di diversi proprietari finchè nel 1949 il Comune di Lecco approva l’acquisto della proprietà con l’intenzione di costruire nella vasta area agricola annessa alla villa il nuovo ospedale. La villa, invece, è stata frazionata in appartamenti ed è stata abbandonata negli ultimi decenni.
7
RILIEVO METRICO - PLANIVOLUMETRICO
500 0 250
1000cm 500
8
200 0 100
RILIEVO METRICO - PIANO CANTINE l
e
g
e
n
400cm 200
d
a
:
Spazi non rilevabili Ingressi accessibili Ingressi non accessibili
n
o
t e
:
Il rilievo è stato eseguito manualmente con il metodo delle trilaterazioni. Le aree non accessibili sono state ricostruite grazie alla cartografia pre-esistente e i rilievi svolti per i lavori di messa in sicurezza (2013)
-0.30m -0.80m
Âą0.00m
9
200 0 100
RILIEVO METRICO - PIANO TERRA l
e
g
e
n
400cm 200
d
a
:
Spazi non rilevabili Ingressi accessibili Ingressi non accessibili
n
+0.50m
o
t e
:
Il rilievo è stato eseguito manualmente con il metodo delle trilaterazioni. Le aree non accessibili sono state ricostruite grazie alla cartografia pre-esistente e i rilievi svolti per i lavori di messa in sicurezza (2013)
+1.70m
Âą0.00m
+2.30m
Ingresso carrabile
10
200 0 100
RILIEVO METRICO - PIANO PRIMO l
e
g
e
n
400cm 200
d
a
:
Spazi non rilevabili Ingressi accessibili Ingressi non accessibili
n
o
t e
:
Il rilievo è stato eseguito manualmente con il metodo delle trilaterazioni. Le aree non accessibili sono state ricostruite grazie alla cartografia pre-esistente e i rilievi svolti per i lavori di messa in sicurezza (2013)
Scala Ellittica fine ‘800 Dettaglio da TAV. 18 +5.30m
+4.40m
11
+2.30m
+8.20m +9.50m
+2.30m
+8.20m
+5.30m
RILIEVO +5.30m METRICO - SEZIONI
+4.40m +4.40m
+4.90m
+0.15m
±0.00m
+0.15m
±0.00m
+2.30m -2.70m
+11.50m +9.50m
+4.40m
-4.10m -4.10m
Sezione A-A’ +9.50m
-+0.50m -+0.50m
+3.30m
B’
±0.00m
C’
-0.80m
C n
+4.90m
+3.60m
+6.20m
+2.50m
+2.30m +3.60m +1.70m +2.30m ±0.00m
+1.10m +2.50m +0.15m
±0.00m
-1.50m
-0.80m -2.70m
-1.50m -3.00m -4.10m
Sezione B-B’
:
-3.00m +11.50m
+10.20m +9.50m
+9.50m
+6.90m
+6.85m
+5.30m +6.20m
+6.20m +6.85m +6.20m
+5.30m
t e
-+0.50m
+1.10m
-0.80m ±0.00m
o
+10.20m
Il rilievo è stato eseguito manual-+6.60m mente con staggia e misuratore elettronico con puntatore laser.+4.40m Le aree non accessibili sono state ricostruite grazie alla cartografia pre-esistente e i rilievi svolti per i lavori di messa in sicurezza (2013)
+6.20m
+4.40m
E’
D’
A’
+9.50m
+8.20m
+5.30m +6.20m
-0.80m
E
B
+9.50m
+6.20m
+2.30m +3.60m +0.80m +2.30m ±0.00m +0.80m -0.80m ±0.00m
D
+2.00m
+9.50m +2.30m
+10.20m +11.50m
+4.40m
200
A +6.20m
+1.70m
+6.60m 400cm
200 0 100
+4.90m
+6.90m +1.70m
-2.70m ±0.00m +11.50m -0.80m
+6.60m
+11.50m
+3.30m +2.00m +2.50m ±0.00m ±0.00m +1.10m -0.80m ±0.00m
Sezione C-C’
-3.00m
+8.20m
+2.30m
+10.20m
-1.50m
+9.50m
+6.60m +10.20m +5.30m +4.40m
+4.90m
+4.40m
+6.85m +1.70m +5.30m
+0.15m
-+0.50m
±0.00m
12
-2.70m +0.80m +11.50m
Sezione D-D’
-4.10m
±0.00m
Sezione E-E’
200 0 100
RILIEVO METRICO - PROSPETTI
400cm 200
Prospetto OVEST n
o
t e
:
Gli alzati restituiscono i lavori recentemente svolti come il nuovo tetto in lamiera e i vuoti murari provvisoriamente chiusi con muratura che supporta parti pericolanti e impedisce l’accesso ai non autorizzati.
Prospetto EST
Prospetto INTERNO SUD
13
200 0 100
RILIEVO METRICO - PROSPETTI
400cm 200
Prospetto INTERNO NORD n
o
t e
:
L’alzato sud e il fronte interno sono caratterizzati da parti non rilevate ma ricostruite grazie al materiale reperito. Il rilievo non è stato possibile per difficoltà ad accedervi e per materiale depositato dopo i lavori di messa in sicurezza.
Prospetto NORD
Prospetto SUD
14
150 0 750
PORTANZA SOLAI n
l
e
g
e
n
d
a
:
Presenza di macchie di umiditĂ sui controsoffitti, soffitti o strutture lignee.
Strutture lignee inflesse.
Crollo di alcuni elementi della struttura del solaio o della copertura.
Pavimenti con scarsa portanza - Da verificare lo stato del solaio al piano sottostante.
Crollo di porzioni di controsoffitto.
Strutture lignee inflesse con evidenti fenomenti di marcescenza.
Crollo totale o quasi della struttura del solaio o della copertura.
Zona non rilevata.
o
t e
300cm 150
:
Si riporta il rilievo del degrado degli impalcati orizzontali a riprova dello stato di abbandono e rovina in cui versa l’edificio. I consistenti danni e lesioni registrate sottolineano come le strutture di distribuzione verticale siano vitali ai fini di manutenzione e sopravvivenza del fabbricato.
15
Volta
ANALISI TECNOLOGICA Muratura La pietra è storicamente il materiale da costruzione per eccellenza; le sue proprietà caratteristiche che rendono gran parte delle rocce adatte alla costruzione sono: • Resistenza a compressione e durezza; • Resistenza agli agenti atmosferici e durevolezza; • Buona lavorabilità e adattabilità per migliorarne la posa in opera; • Versatilità di impiego in base alla natura del materiale lapideo (ad es. funzioni portanti, di copertura e decorative). Nelle murature antiche i materiali lapidei sono stati impiegati in vari modi, a seconda del metodo di estrazione se ne classificano la murature in tipi: • Murature di pietrame grezzo • Murature di pietrame grossolanamente lavorato • Murature di pietra squadrata • Murature di pietrame listato Quest’ultima muratura introduce un nuovo tipo che prevede l’uso misto di pietrame e laterizio, altro materiale da costruzione largamente diffuso e impiegato. Con laterizio si intende genericamente un materiale artificiale da costruzione ottenuto mediante cottura di argille e, in quantità variabile e minore, sabbia, ossido di ferro e carbonato di calcio. Oggi la normativa prevede un controllo qualitativo oltre che delle proprietà meccaniche, chimiche, fisiche e geometriche dei singoli elementi, una volta invece ci si limitava a garantire: • Regolarità geometrica per una facile posa; • Buona resistenza a compressione; • Buona resistenza alle aggressioni dell’ambiente esterno.
Strettamente collegato all’analisi tecnologica delle murature deriva il discorso connesso alle volte dell’edificio. A sostegno di quanto detto si cita Francesco D’Alessio che descrive il nucleo originario dell’edificio e la zona che comprende lo scalone come: “una serie di locali a pianta irregolare che si discostano dal resto della struttura non solo per i diversi materiali costruttivi, ma anche perchè dotati al piano sotterraneo di due grandi cantine voltate in muratura”. I corpi nuovi invece risultano caratterizzati da solai lignei. La volta, nella sua forma più elementare, è una struttura che si può idealmente immaginare come costituita dalla rotazione sul proprio asse verticale o dalla traslazione di un arco fino alla copertura di un intero locale di un edificio. Si caratterizza da: • Uno schema statico tipico delle strutture spingenti dove i carichi di esercizio verticali vengono scaricati sugli appoggi; • Presenza di conci che lavorano a compressione per mutuo contrasto e determinano componenti di sforzo orizzontali, le quali devono essere assorbite da pareti di adeguato spessore oppure da elementi progettati ad hoc come contrafforti e catene; • Rilevante peso proprio della costruzione, determinato soprattutto dalla necessità di eseguire riempimenti all’estradosso, comunementi chiamati rinfianchi, per creare superfici piane per i pavimenti degli ambienti superiori. Come nel caso in esame, nonostante l’origine non certo povera dell’edificio, in passato si tendeva a semplificare le forme di archi e volte in modo da non doversi confrontare con centine molto complesse da qui ne deriva una conformazione della superficie d’intradosso elementare. Piano Calpestabile
Arco L’arco è un elemento architettonico a forma curva che si appoggia du due piedritti e solitamente si trova sospeso su uno spazio vuoto. Si compone di tanti conci soggetti a compressione che scaricano le tensioni alle estremità dell’arco attraverso elementi verticali di sostegno. I conci, banalmente pietre tagliate o laterizi, sono disposti in maniera radiale verso un ipotetico centro. Talvolta è possibile trovare conci di forma trapezoidale, detti cunei, i quali non necessitano di elemento legante interstiziale, l’arco a secco si regge grazie a spinte di contrasto tra concio e concio; il caso più comune vede elementi rettangolari in laterizio giuntati da malta. Gli elementi fondamentali sono: • Concio di chiave, elemento posto alla sommità dell’arco; • Intradosso, superficie di parete interna all’arco; • Estradosso, lato esterno superiore dell’arco; • Piedritti o spalle, sostegni verticali; • Piano d’imposta, testa del piedritto; • Luce, distanza tra piedritti; • Freccia, distanza tra corda dell’arco e chiave di volta. Estradosso
Concio di chiave
Rinfianco Intradosso
Freccia
La natura del laterizio lo rende un materiale ben accoppiabile con i conci di pietra, utilizzabile per regolarizzare i muri e favorire i punti di apertura e discontinuità della muratura come porte e finestre. Il tipico elemento utilizzato in passato era il mattone pieno capace di interporsi tra uno strato di muratura e l’altro e quindi favorire il graduale sviluppo dell’edificato per addossamenti successivi di fabbricati come nel caso di Villa Eremo. Ricapitolando si può affermare che, dopo un’accurata ispezione visiva, si può dire che Villa Eremo presenta svariate soluzioni tecniche sempre al passo coi tempi di edificazione; all’iniziale muratura di pietrame grossolanamente lavorato si affianca una muratura a sacco più povera (le pietre rimangono solo esterne mentre si riempie lo spessore di materiale di risulta) per arrivare infine all’ampliamento “più nobile” eseguito con muratura listata con mattoni di laterizio a regolarizzare spigoli, zone critiche e corsi orizzontali di collegamento della muratura.
La posa dei mattoni avviene disponendo i corsi diversamente orientati in modo da ottenere una buona immorsatura e migliorare il comportamento della struttura. Nelle volte a botte i filari di mattoni possono essere disposti in vario modo: • Paralleli all’imposta; • Perpendicolari all’imposta; • Obliqui; • A spina di pesce. Nel caso in esame i mattoni sono disposti semplicemente paralleli all’imposta.
Piedritto
Linea d’imposta
Le volte si distinguono in base alla loro forma in volte semplici e volte composte: le prime sono caratterizzate da una superficie d’intradosso geometricamente regolare mentre le seconde hanno superfici ‘intradosso ottenute componendo settori di volte semplici. Per quanto riguarda le cantine abbiamo delle volte a botte, ovvero delle volte semplici ottenute semplicemente traslando l’arco generatore lungo i muri d’appoggio. Centina di sostegno per volta a botte e risultato finale schematizzato
Luce
Meno frequenti sono invece gli archi in pietra e quelli in gesso con funzione ornamentale che cingono lo scalone ellittico al piano primo di Villa Eremo. Gli archi possono essere di vari tipi a seconda della forma geometrica e della funzione; spesso il rapporto tra freccia e metà luce stabilisce la tipologia che può essere a sesto ribassato, a tutto sesto e a sesto acuto in base al valore ottenuto, rispettivamente minore, uguale o maggiore di 1. Si segnala infine un arco policentrico generatore della volta delle cantine.
Foto degli archi decorativi della parte superiore dello scalone oggetto di studio
Murara a sacco e Muratura listata
Foto particolare degli esterni
Foto della volta nelle cantine sotto lo scalone
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ANALISI TECNOLOGICA Tetto a falde Villa Eremo è interamente coperta da un tetto semplice a falde. La struttura portante è realizzata mediante orditura lignea. L’orditura di legno è costituita travi portanti ed elementi più piccoli, travetti che forniscono l’appoggio necessario al supporto del manto di copertura impostato su assi di legno. L’elemento di tenuta originale sono i coppi in laterizio che con il passare degli anni si sono sovrapposti in più strati e hanno sovraccaricato il tetto; il recente progetto di messa in sicurezza (2013) ha puntellato le parti più ammalorate e ha ricoperto tutta la superficie con una lamiera aggraffata. La struttura di sostegno del tetto prevede elementi di essenze legnose comunemente impiegate nelle nostre zone come il larice e l’abete. L’elemento base che caratterizza il tetto è la capriata lignea che scarica, senza appoggi intermedi, l’intero carico di copertura sui muri perimetrali. La capriata, nel nostro paese, viene classificata secondo due configurazioni: alla lombarda e alla piemontese.
Solai lignei Gli impalcati orizzontali sono realizzati su travi lignee appoggiate alla muratura mediante scassi nel muro. Sopra l’orditura primaria sono stati posati assi di legno per regolarizzare la partizione e impostare la pavimentazione spesso con un sottofondo cementizio e una finitura ceramica. I solai dei piani alti sono nascosti da una controsoffittatura in cannicciato intonacato mentre al piano cantine e al primo è possibile notare talvolta delle putrelle metalliche o dei puntelli per la recente messa in sicurezza. Sopra: • Tetto a capriate lignee • Foto della copertura di Villa Eremo Sotto: • Foto del controsoffitto • Foto delle tasche nella muratura per le travi lignee • Foto dal basso di un solaio tipo con putrella di sostegno inserita a posteriori
Falsa volta
Scale
In molte chiese, dimore signorili e teatri facenti parte dell’edilizia storica e monumentale italiana sono presenti le volte leggere dette “in camorcanna”, o false volte, realizzate con stuoiati di canne e intonaco appesi a centine lignee, che presentano all’intradosso pitture e decorazioni in stucco, spesso di elevato pregio. Il nome di false volte sta a sottolineare che queste superfici sono realizzate con materiali diversi da quelli tradizionali, cioè i laterizi e la pietra, ottenendo lo stesso risultato con molto meno peso gravante sulle murature d’appoggio e con una più rapida esecuzione. Tale tecnica raggiunge massima diffusione nel 1800 poiché in questo periodo era ritenuta più gradevole alla vista una superficie voltata e decorata piuttosto che l’orditura lignea del tetto o del solaio; l’oggetto caso di studio rappresenta un ottimo esempio: la sommità del corpo scale è coperta da una cupola a base ellittica progettata e realizzata con lo scalone negli anni ‘70 dell’800. Un tempo probabilmente affrescata oggi fortemente degradata per via dello stato di abbandono generale. L’analisi svolta porta alla luce la funzione puramente decorativa di tale elemento che è sormontato interamente dal tetto a capriate che copre l’ala nord dell’edificio; tale protezione ha permesso di limitare i danni che probabilmente avrebbero portato ad un crollo della calotta.
La messa in opera di nuove scale o il consolidamento delle esistenti condice ad ulteriori esiti: consentendo infatti l’accessibilità ad ambienti o ad intere strutture, se ne garantisce l’uso e la manutenzione, elementi indispensabili alla sopravvivenza del manufatto architettonico stesso.
Il sostegno della camorcanna consiste in una struttura lignea principale, con l’orditura secondo il lato più corto dell’ambiente da coprire: è formata dall’assemblaggio di più tavole collegate mediante sovrapposizione chiodata, in modo che l’insieme abbia la capacità di sostenersi autonomamente. Le orditure principali così formate prendono il nome di “centine”. Esse poi appoggiano direttamente sulle murature perimetrali, fissate con zeppe di legno e malte alcuni centimetri sopra al livello dell’intradosso finito. Le tavole per le centine possono essere lunghe e alte e quindi sagomate ad arco, oppure corte e approssimanti la curva con una spezzata. Le centine vengono poi controventate da tavole più piccole chiamate “tambocci”, che a volte si presentano di buona fattura con profili ben squadrati, altre volte sono ricavate da tavole irregolari fissate ad incastro forzato tra una centina e l’altra e fermate con chiodi infissi in obliquo. Spesso è presente anche un’ulteriore orditura, formata da assi in legno di piccola dimensione, chiamate “paconcelli”, disposte parallelamente alle centine tra un tamboccio e l’altro, che serve ad aumentare la superficie di aggancio dello stuoiato. Inoltre all’intradosso delle centine venivano chiodate le “cantinelle”, piccole assi di legno a cui veniva fissato lo stuoiato. Subito sotto la struttura lignea così creata si sistema la stuoia di canne su cui è applicato l’intonaco.
Nelle foto successive è possibile vedere la finitura dei gradini con il parapetto metallico pericolante in stile liberty. Il muro d’appoggio, sia centrale che laterale, presenta una sorta di “cordolo” ben visibile che distingue il corpo scale dalla muratura. Grazie ad ispezione visiva è stato possibile escludere che la scala fosse impostata su voltine e si è notato invece una finitura inferiore intonacata, probabilmente con un riempimento con materiale di risulta interstiziale, come da figura.
Il corpo scale collega il piano terra al piano primo dell’ala nord dell’edificio. Lo scalone è formato da due sole rampe, la prima più lunga della seconda e passante sotto un pianerottolo a sbalzo, oggi puntellato perchè pericolante. Le rampe di scale sono rivestite di marmo bianco incastrato su entrambi i lati o semplicemente appoggiato nel caso della seconda rampa. Non abbiamo quindi degli scalini a sbalzo grazie ad un muro centrale di appoggio che scarica le spinte evitando di trasmettere momento torcente alla muratura ‘perimetrale’. L’appoggio centrale si interrompe in prossimità del pianerottolo che risulta però incastrato sui tre lati chiusi; tale accorgimento, giunto al fatto che la prima rampa di scale è più lunga, permette il crearsi di un corridoio al di sotto del primo pianerottolo che collega l’ala nord-est a quella nord-ovest.
Il pregio dello scalone non sta tanto nel sistema tecnologico-strutturale su cui si basa, il quale risulta basilare e di facile lettura, quanto nei materiali, nelle finiture e negli accorgimenti estetici adottati che vanno ad impreziosire il fabbricato.
17
RILIEVO SCALA - SEZIONE FF’ L
E
G
E
N
D A
:
Rasatura a base cementizia
Disgregazione
Patina
Intonaco di finitura a base di calce
Alterazione cromatica
Macchia
Intonaco rustico a base di calce
Efflorescenza
Patina biologica
Marmo candido
Esfoliazione
Distacco
Incrostazione 50
0 25
100cm 50
18 M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
RILIEVO SCALA - SEZIONE GG’ L
E
G
E
N
D A
:
Rasatura a base cementizia
Disgregazione
Patina
Intonaco di finitura a base di calce
Alterazione cromatica
Macchia
Intonaco rustico a base di calce
Efflorescenza
Patina biologica
Marmo candido
Esfoliazione
Distacco
Incrostazione 50
0 25
100cm 50
19 M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
RILIEVO SCALA - SEZIONE HH’ L
E
G
E
N
D A
:
Rasatura a base cementizia
Disgregazione
Patina
Intonaco di finitura a base di calce
Alterazione cromatica
Macchia
Intonaco rustico a base di calce
Efflorescenza
Patina biologica
Marmo candido
Esfoliazione
Distacco
Incrostazione 50
0 25
100cm 50
20 M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
RILIEVO SCALA - SEZIONE II’ L
E
G
E
N
D A
:
Rasatura a base cementizia
Disgregazione
Patina
Intonaco di finitura a base di calce
Alterazione cromatica
Macchia
Intonaco rustico a base di calce
Efflorescenza
Patina biologica
Marmo candido
Esfoliazione
Distacco
Incrostazione 50
0 25
100cm 50
21 M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
RILIEVO SCALA - SEZIONE ORIZZONTALE
L
E
G
E
N
D A
:
Rasatura a base cementizia
Disgregazione
Intonaco di finitura a base di calce
Patina
Intonaco rustico a base di calce
Degradazione superficiale
Marmo candido
22 M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
RILIEVO SCALA - SEZIONE DELLA VOLTA E PROSPETTO L
E
G
E
N
D A
:
Disgregazione Alterazione cromatica Efflorescenza Esfoliazione Incrostazione Patina Macchia Patina biologica
50
0
100cm
25
50
23A M
E
T
R
I
C O
M A T
E
R
I
C O
D
E
G
R
A
D
O
Materico e degrado
RILIEVO PORZIONE EDIFICIO INTERESSATA
200 0 100
400cm 200
Al fine di comprendere meglio il comportamento globale dell’edificio si è deciso di ampliare la scala per cercare conferme alle ipotesi che si stanno formando. Consapevoli dell’imprescindibilità di un’analisi globale e dell’utilità dello studio dell’edificio nella sua interezza si riportano i disegni relativi a degrado e materico dei prospetti interessati della sezione orizzontale di tale ala dell’edificio.
23B
INDAGINI - RILIEVO DEI DISSESTI Dissesti e degrado Il dissesto rappresenta un’alterazione del comportamento strutturale che può portare ad una riduzione della capacità portante e, nei casi più seri, al collasso. Il degrado rappresenta un’alterazione delle caratteristiche del materiale che generalmente provoca riduzione della resistenza, aumento della fragilità, incremento della porosità, perdita di materiale che spesso comincia dalle zone più superficiali fino a diffondersi all’interno; esso dipende prevalentemente da azioni di tipo chimico o fisico. Normalmente la vita di una costruzione si articola in diverse fasi a cui è possibile associare il ruolo dei materiali usati: Scelta dei materiali Progetto
Definizione di parametri di progetto Prescrizioni
Tempo
Costruzione
Programmazione Manutenzione
Controlli di qualità
Ispezione Monitoraggio
Caratteristiche materiali originali Diagnosi delle cause di degrado Consolidamento Restauro
Valutazione prestazioni residue Materiali e tecniche per il recupero Controlli di qualità
Demolizione
Destinazioni dei materiali (riuso, riciclo, recupero, dismissione
Nel caso di un edificio storico risulta la norma rilevare prima o poi dei dissesti e un normale degrado associato all’invecchiamento della struttura. In particolare compaiono maggiori criticità legate alle prime tre fasi dovute principalmente a: • Scarsa cautela nella progettazione originaria; • Errori ed imperfezioni nella progettazione originaria e nella messa in opera; • Carenza delle conoscenze scientifiche dell’epoca;
Riduzione del rapporto tra resistenza e sollecitazioni Qualunque sia il motivo che porta ad una situazione critica il risultato è sempre una riduzione della capacità portante d’insieme e/o un aumento dell’effetto prodotto dalle azioni.
Termocamera La termografia ad infrarossi è una tecnica di verifica non distruttiva capace di evidenziare anomalie e problemi in tutti gli elementi che costituiscono un fabbricato.
Esistono tre fattori che condizionano il comportamento di una costruzione: • Le azioni: Un incremento delle forze agenti sulla struttura porta ad un incremento delle tensioni, tra esse vi è una distinzione: - Azioni statiche dirette come il peso proprio, i carichi permamenti ed i carichi accidentali che possono derivare nel nostro caso da una modifica nell’uso dell’edificio e dal successivo accostarsi di diversi fabbricati edificati in epoche storiche diverse. - Azioni statiche indirette come deformazioni impedite od imposte dovute a ritiro, temperatura, viscosità, cedimenti di vincoli, ecc. - Azioni dinamiche come gli effetti del vento o dei sisma. - Azioni fisico-chimiche dipendenti dall’atmosfera e dall’ambiente. • I materiali: La resistenza dei materiali può essere intaccata in seguito a processi di degrado dovuti ad azioni di carattere chimico-fisico come ad esempio l’umidità, la pioggia, il gelo, i cambi di temperatura, il traffico, le vibrazioni e l’inquinamento. • Il comportamento strutturale: Esso dipende dalle caratteristiche dei materiali impiegati, dalla forma e dalle dimensioni della costruzione, dal tipo di collegamenti tra i diversi elementi, nonchè dalle condizioni di vincolo. Le situazioni ricorrenti sono le seguenti: - Cedimento del suolo, sforzi orizzontali dovuti a sisma: indeboliscono le connessioni e creano deformazioni permamente nonchè accumulo di tensioni irreversibili; - Incremento o estensione delle dimensioni delle aperture: producono lesioni, schiacchiamenti e deformazioni; - Eliminazione di elementi strutturali: causa di lesioni e danni, compromissione del comportamento monolitico dell’edificio;
Le applicazioni principali nel caso oggetto di studio sarebbero state: - Analisi architettonica sotto intonaci e rivestimenti: omogeneità e caratteristiche di strutture murarie, ricerca della trama muraria, di archi, architravi, porte e finestre tamponate, canne fumarie, canalizzazioni in disuso, ecc. ; - Analisi di fenomenti fessurativi al di sotto di rivestimenti ed intonaci di murature, localizzazione del distacco di rivestimenti murari ed intonaci; - Analisi strutturale con l’individuazione delle posizione di strutture portanti senza ricorrere a metodi invasivi e/o distruttivi, mantenendo quindi l’integrità ed eventuale stabilità dello stato di fatto. Esame videoendoscopico La prova consiste nell’introdurre una sonda di piccole dimensioni nell’elemento da analizzare previa minima foratura in maniera tale da permetterne l’esaminazione. Nel caso di Villa Eremo si sarebbe potuto confermare la tipologia costruttiva dello scalone e materiale di riempimento oltre che lo stato di fatto e la capacità portante della muratura a sacco perimetrale. Georadar Il GPR, Ground Penetrating Radar è una tecnica non invasiva che permette di rilevare stratigrafie e successioni di materiali attraverso ll’invio e la ricezione di onde elettromagnetiche; tali impulsi interagiscono con i materiali, i quali rispondono con le proprie costanti dielettriche derivanti dalle proprietà fisiche degli stessi come densità, porosità, permeabilità, ecc. Un’analisi di questo tipo avrebbe permesso di stabilire con assoluta certezza qualsivoglia stratigrafia nonchè avrebbe permesso un’attenta analisi del suolo al di sotto del manto stradale adiacente alla villa.
- Rimozione od alterazione di strutture contigue a quelle spingenti: alterano gli equilibri instauratisi; - Carichi addizionali: aumento delle azioni e alterazione del comportamento strutturale; - Scavi, demolizioni, nuove costruzioni adiacenti: alterazione dello stato di sforzo nel suolo e possibile induzione di cedimenti. Prove in situ Le considerazioni che verranno fatte in seguito nascono da mere ipotesi scaturite dall’osservazione e i possibili rilievi svolti nonchè dagli studi fatti riguardo la storia dell’edificio. Noto che le distribuzioni delle deformazioni e delle lesioni siano legate al comportamento strutturale ed alle azioni che le hanno prodotte occorre specificare meglio il problema della diagnostica ricordando che: - Deformazioni del suolo e terremoti possono aver prodotto sforzi interni non visibili e plasticizzazione;
Martinetti piatti Queste prove possono valutare in una certa zona le tensioni, la resistenza, la curva sforzi-deformazioni e quindi il modulo di elasticità di elemento strutturale. Si tratta di una prova diretta, l’unica invasiva (sebbene molto conservativa) tra quelle proposte che permette di ricostruire il comportamento strutturale globale del materiale. Filo a piombo Questa semplicissima prova permette di rilevare l’andamento verticale di qualsiasi elemento verificando la presenza di anomalie nel normale andamento rettilineo ad esempio di una facciata.
- Le modifiche antropiche mascherano ed alterano i segnali più chiari di dissesto;
• Fattori nuovi o poco conosciuti all’epoca della progettazione;
- La presenza di antichi interventi di rinforzo mascherano e alterano il logico fluire di sforzi;
• Utilizzo della costruzione al di là della vita prevista.
- L’ammodernamento dell’edificio (ad esempio l’installazione di impianti) può aver influenzato il comportamento dell’edificio. Per tali motivi sarebbe caldamente consigliata una serie di analisi dirette sul campo come descritto in seguito.
24
INDAGINI - INTERPRETAZIONE DEI DISSESTI Statica delle strutture murarie Una struttura muraria può pervenire ad una condizione di collasso per pura perdita di equilibrio, senza che si produca una effettiva rottura del materiale, nel senso che tale condizione può essere raggiunta anche se la muratura fosse infintamente resistente a compressione. Ciò è conseguenza del fatto che gli edifici storici presentano materiali con bassissima resistenza a trazione (modello di Heyman). La struttura in muratura possono dar luogo a campi di spostamento, i cosiddetti meccanismi, che si sviluppano senza alcun contrasto interno: quando, lungo uno di questi meccanismi, l’azione dei carichi sovrasta l’azione dei carichi resistenti, si ha il collasso della struttura. Una ulteriore caratteristica di tali strutture è il mantenimento dell’equilibrio quando un vincolo subisce cedimento, a meno che le variazioni della geometria della struttura non siano tali da produrre effetti instabilizzanti dei carichi; la struttura va così in meccanismo e si adatta al cedimento esplicando la minima reazione possibile. Esistono anche strutture che, a causa dei loro vincoli e la loro geometria, non ammettono meccanismi. Per tali elementi qualora si tenti di produrre deformazione da meccanismo sussitono sempre incongruenze cinematiche che determinano compenetrazione di materiale e rendono impossibile lo sviluppo di cinematismi.
Schemi di strutture murarie per le quali non esistono meccanismi. Arco rampante, trave piattabanda e soletta rampante.
Tali sistemi, detti indeformabili, tuttavia tendono a deformarsi dilatandosi ed aprendo fratture, quando su di essi vengono applicate le forze esterne; l’impossibilità di compenetrazione del materiale e la presenza di vincoli rigidi rende però impossibile la loro deformazione. Ciò sta a significare che al loro interno sno sempre compressivi gli stati di sollecitazione che si instaurano. Tali sistemi non possono mai andare a collasso, a meno che non venga meno l’ipotesi di indeformabilità dei vincoli, ovvero di infinita resistenza a compressione della muratura.
Si consideri un qualsivoglia stato di sollecitazione, è possibile aggiungere un sistema di reazioni autoequilibrate, e quindi uno stato di autotensione, di intensità tale da non produrre complessivamente in nessuna sezione sollecitazione di trazione. Tali stati vengono autogenerati dalle stesse forze applicate, quando si cerca di sviluppare un meccanismo si tende a prodursi compenetrazione di materiale e quindi la deformazione viene bloccata. In definitiva la presenza di autotensioni riportano lo stato di sollecitazione interno sempre nei limiti ammissibili. Nelle strutture ordinarie l’ipotesi di muratura con resistenza infinita non conduce di norma ad errori rilevanti nella valutazione dei massimi carichi che la struttura è in grado di sostenere. Per i sistemi indeformabili, ovviamente, ciò non è più vero. Si andrà quindi a fare delle considerazioni sulla muratura con resistenza a compressione finita e si studierà principalmente l’influenza delle scale sulla muratura perimetrale e quindi: • Meccanismo di collasso/cedimento dei muri portanti le rampe di scale.
Stato di fatto dello scalone di Villa Eremo Le scale possono essere di due tipologie: • Scale con gradini aventi una specifica funzione portante • Scale con gradini riportati Il caso in esame è il primo, in questa categoria sono distinguibili scale con travi a ginocchio oppure scale con setti o pilastri.
Piano interrato con volta a botte Non è stato possibile svolgere un rilievo approfondito della zona che a prima vista non presenta lesioni gravi anche segli studi svolti nell’ambito storico e urbanistico hanno evidenziato: - Nascita di una strada adiacente la villa e quindi cambio di uso del suolo con relativo aumento dei carichi; - Conseguente differenza di spinta del suolo sui muri di imposta della volta; - Scavi per passaggio di impianti interrati da PGT. Piano terra Tentando di ordinare cronologicamente gli avventimenti storici che hanno trasformato la facciata si può dire che nella porzione muraria adiacente allo scalone sono ben visibili: - Chiusura di un vuoto murario ben più grande delle finestre sottostanti e sostenuto da una piattabanda in mattoni pieni; - Gradini residui probabilmente usati per accedere al grande ingresso ora murato; - Tamponamento recente di una delle tre finestre;
Scala a setti con muro di spina
I gradini di tali scale sono a sbalzo tra due elementi portanti, normalmente presentano luci tra 1.0 e 1.5m soggetti a flessione deviata e taglio se incastrati ad un solo estremo oppure a flessione e taglio qualora siano doppiamente appoggiati. Destinazione delle scale
Altezza dei gradini
Larghezza delle rampe
Di servizio
fino a 20cm
0.80 - 1.00 m
Comuni
17 - 18
1.00 - 1.30
Signorili
16 - 17
1.30 - 1.50
Scaloni d’onore
12 - 16
1.50 - 3.00
Lo scalone di Villa Eremo durante il rilievo e le analisi svolte si è rivelato essere un elemento architettonico di pregio, impostato su muri perimetrali portanti in muratura con una doppia rampa parallela e antisimmetrica intervallata solo con un elemento di riposo, il pianerottolo semicircolare. I gradini in marmo si sono rivelati a sbalzo tra i due setti portanti e completati inferiormente con una muratura come descritto nell’analisi tecnologica.
Piano primo Il piano superiore risulta quello maggiormente sconvolto dalla realizzazione dello scalone, avvenuta in un secondo momento rispetto quella del fabbricato. Questa zona risulta maggiormente ammalorata con: - Fenomenti di degrado dovuti al vecchio tetto che non riparava a dovere; - Solai lignei che spingono verso l’esterno a differenza della zona dello scalone che risulta “vuota”; - Fortissimo degrado incessante e ben visibile nel breve periodo; ad esempio se si confrontano le foto odierne con quelle di qualche anno fa in Google Maps - Street View si nota facilmente una serie crescente di punti ammalorati. Volta La copertura dello scalone presenta delle crepe che lasciano pensare ad un possibile movimento laterale. Tutte le osservazioni svolte portano a pensare che si stia instaurando un cinematismo di tale tipo:
Nota: Lo schema statico si riferisce al singolo gradino. Nello figura di sinistra è stato omesso parte di muro d’appoggio per maggior chiarezza.
Lo schema statico a cui ci si rifarà nelle analisi e verifiche successive è dunque quello schematizzato in figura. Per quello che si è potuto vedere nelle parti più esterne si sarebbe potuto considerare un debole incastro ma si preferisce mantenere lo schema standard appoggio-appoggio per semplicità. In ultima analisi, visto e considerato quanto espresso, si va ad aggiungere un possibile meccanismo di rottura puro della scala quello relativo a: • Rottura fragile del materiale lapideo per usura, presenza di cricche, superamento del carico massimo sopportabile, sollecitazioni meccaniche sporadiche. Possibili cinematismi intorno all’area oggetto di studio Per quanto riguarda tutto ciò che circonda la zona dello scalone andremo ad analizzare la sezione dell’edificio come rilevata e spiegata precedentemente secondo i criteri e i parametri spiegati nella tavola precedente.
25
Successivamente si ipotizza la muratura che, come spiegato nell’analisi tecnologica, riveste inferiormente le scale uniformandone la superficie e creando una rampa. Per tale carico si è deciso di utilizzare i valori che la normativa italiana prescrive per la muratura più debole il cui valore di densità, l’unico a noi utile, risulta confrontabile a quello che, sempre le NTC, indicano per un impasto di malta e sabbia (17-18 kN/m3).
VERIFICA DELLO STATO DI FATTO Metodologia Per la verifica dello stato di fatto dello scalone di Villa Eremo si è proceduto per gradi confronando e affinando i risultati per scendere poi nel dettaglio ed elaborare un progetto il più appropriato e attendibile possibile. Analisi elastico - lineare Dato il rischio di danneggiamento del corpo scale e dell’edificio in generale si procede con le sole analisi numeriche evitando qualsiasi prova di carico che però avrebbe sicuramente restituito dei valori più veritieri. Si compenseranno le grandezze in gioco con l’uso di coefficienti valutati cautamente e di volta in volta. Per definire i parametri meccanici caratteristici dei materiali, occorre definire il livello di conoscenza (LC) della struttura (LC1, LC2, LC3) che si ottiene dalle operazioni di rilievo, dai dettagli costruttivi e dalle indagini sui materiali. Con riferimento ai dati acquisiti, è possibile definire il livello di conoscenza della struttura come di seguito riportato: LC1: si ritiene raggiunto quando si verificano le tre seguenti condizioni: • Presenza di rilievo geometrico; • Verifiche in-situ limitate sui dettagli costruttivi; • Indagini in-situ limitate sulle proprietà dei materiali. Definito il livello di conoscenza e le eventuali prove è possibile definire il fattore di confidenza col quale, insieme al fattore correttivo del materiale si potrà passare dai valori caratteristici, segnalati in seguito con le lelettere ‘ck’, ai valori di progetto, segnalati successivamente con la lettera ‘d’ di design. Dalle NTC2008 si estrapolano quindi: LC1 1,35
Si procede quindi con l’individuazione delle caratteristiche tecniche del marmo, vero elemento portante della scala che andrà a costituire il carico G1: Coefficiente Densità [kN/m3] dilataz. Termica (°C)
<1%
25-30
Rottura a compressione [N/cm2]
Rottura a flessione [N/cm2]
Rottura a taglio [N/cm2]
10000-13000 800-2000 (1650) (14000)
1100-1900 (1150)
E (N/mm2)
G (N/mm2)
min-max
min-max
min-max
min-max
Muratura a conci di pietra tenera (tufi, calcarenite, ecc.)
140
2,8
900
300
SLU Densità (kN/m ) 3
16 240
4,2
1260
420
Si procede considerando la condizione di carico più svantaggiosa ma citando entrambi gli schemi previsti dalla norma, ossia quella di rampa completamente caricata in modo uniforme su tutta la sua lunghezza, il comportamento globale della struttura però si può ricondurre, per semplicità e totale uguaglianza degli elementi, alla verifica di un singolo gradino isolato appoggiato su setti murari:
γg1
γg2
γq
TOT [kN/m]
G1+G2 [kN/m]
1,30
1,50
1,50
3,49
1,24
Con le equazioni fondamentali della statica e una riprova via software (FTOOL) si propone la soluzione del sistema nel caso peggiore, ovvero quello con il carico Q2 concentrato in mezzeria: Risoluzione v1 [kN]
v2 [kN]
Mmax [kNm]
f [cm]
4,68
4,79
3,16
0,188
Seguono i grafici delle azioni interne con i valori critici che andremo a verificare: +
cm
V
3,16 kNm 6cm
Infine, grazie ai risultati ottenuti è possibile andare a verificare i punti maggiormente sollecitati per capire se la scala verrà verificata nella sua interezza o meno.
15cm
Verifica a flessione W [m ]
σ [N/cm ]
σck [N/cm2]
σd [N/cm2]
σd>σ
0,00018
1756,56
1650
407,41
Non verificato
3
G2
P
G1 V1
V2
2
La verifica a flessione viene eseguita dividendo il momento massimo per il modulo di resistenza e facendo un confronto diretto con la tensione massima di progetto cautamente stimata con i coefficienti consigliati dalla normativa e precedentemente citati.
Q2 G2
P
G1
Verifica a taglio
V1
V2
Ai fini delle verifiche degli stati limite si definisce la seguenti combinazione delle azioni: - Combinazione fondamentale, generalmente impiegata per gli stati limite ultimi (SLU):
A [cm2]
τ [N/cm2]
σck [N/cm2]
σd [N/cm2]
σd>σ
180
39,01
1150
283,95
Verificato
La verifica a taglio viene eseguita in maniera forfettaria poichè non è possibile stabilire quanto il gradino sia in realtà incastrato nella muratura e quindi suddividere tale sforzo in due appoggi fittizi interessati da carichi triangolari specchiati. Verifica a deformazione
Si riportano i risultati ottenuti: Carichi
60
Tali valori sono stati estrapolati dal manuale “Materiali da costruzione” di Luca Bertolini e successivamente confrontati con quelli caratteristici di schede tecniche di produttori odierni.
-
M
7-9·10-6 E (Gpa)
4,79 kN
4,68 kN
0
15
Q1
Le azioni permanenti che verranno inserite nelle combinazioni di carico sono legate all’azione gravitazionale e sono determinate a partire dalle dimensioni geometriche e dai pesi unitari di volume dei materiali di cui è composta la struttura. In aggiunta si devono considerare i carichi variabili rappresentanti azioni agenti sulla struttura o sull’elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi tra loro nel tempo. In sintesi i carichi sono individuati nelle seguenti categorie: 1) G1: carichi permanenti strutturali; 2) G2: carichi permanenti non strutturali; 3) Q: carichi variabili (prescritti dalla normativa).
Marmo
τ0 (N/cm2)
Ne risultano due schemi statici come da figura:
3
Porosità
fm (N/cm2)
30cm
γm
Tipo di pietra
Tipologia muratura
All’estremità della rampa maggiormente caricata agisce inoltre un carico concentrato P che rappresentano il peso della ringhiera, si prenda in considerazione il peso medio di una ringhiera in ferro battuto pari a 0,36 kN/m (Zanichelli). Infine si riporta quanto prevede la normativa per la combinazione di calcolo scelta e il valore finale di carico uniformente distribuito che grava sul gradino singolo (TOT):
qk [kN/m ]
Qk [kN]
dmarmo [kN/m ]
dntc [kN/m ]
Parapetto [kN/m]
5
5
30
16
0,36
Q1 [kN/m]
Q2 [kN]
G1 [kN/m]
G2 [kN/m]
P [kN]
1,50
5
0,54
0,36
0,11
2
3
3
f [cm]
famm [cm]
famm>f
0,188
0,30
Verificato
Infine si riporta il calcolo della freccia in mezzeria rispetto a quella ammissibile pari ad 1/500 della luce. Il risultato restituisce la giusta rigidezza del materiale lapideo. In conclusione abbiamo ottenuto un valore non verificato per quanto riguarda lo sforzo di flessione in mezzeria che ci porta quindi ad affinare il metodo di lavoro per andare a porre rimedio a questa mancanza di capacità portante onde evitare fenomenti di rottura fragile, tipici del marmo e principale preoccupazione per il progettista.
26
Scalino singolo:
VERIFICA DELLO STATO DI FATTO Analisi agli elementi finiti Si procede quindi con la verifica della scala con il software SAP2000 per affinare i risultati ottenuti analiticamente. Prima di procedere si quantifica l’analisi sismica per capire se le sollecitazioni, almeno le verticali, sono confrontabili con quelle allo SLU:
8/30/16 11:03:53
Scalini affiancati:
Componente orizzontale
Componente verticale
0,08
2,50
0,07
Pianerottolo:
1,92
0,06
1,73
0,05
1,54
0,04
0,03
1,35
0,02
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
InLa tale porzione daottenuti noi sono studiata verifica maniera dell'idoneità della programma, l'utilizzo di dei edificio risultati da esso onere e non potrà definirsi adeguata responsabilità esclusiva dell'utente. Il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici non potrà essere ritenuto sismicamente madall'utilizzo solodello sismicamente migliorata nella condizione post-consolidaresponsabile dei danni risultanti stesso. mento.
0,00
G (N/mm2)
min-max
min-max
min-max
min-max
Muratura a conci sbozzati, con paramento di limitato spessore e nucleo interno
200
3,5
1020
340
0,77
0,96
1,15
1,35
1,54
1,73
1,92 0,00 2,12 0,19 2,31 0,38 2,50 0,58
0,77
0,96
1,15
1,35
1,54
1,73
1,92
2,12
2,31
W (kN/m3)
Mmax [kNm]
5,1
1440
480
0,00
20
300
Citiamo quindi le proprietà prese in considerazione per la valutazione delle caratteristiche meccaniche della muratura, sempre da NTC e concordi con l’analisi tecnologica previamente svolta. fm [N/cm2] γ
Caratteristiche muratura 200,00 Resistenza media a compressione
Caratteristiche muro s [cm]
40,00 spessore del muro
larghezza effettiva della parete portante Coefficiente di parziale - Moment 3-3 Diagraml [cm] 3,00 v14.0.0 SAP2000 - sicurezza File:Prova (SLU)176,23 - KN, m, C Units
Le NTC08 al punto 4.5.6.2 inseriscono tra le verifiche agli SLU da effettuare m F.C. quella per carichi concentrati rimandando a normative di comprovata validità. Si utilizza quindi un foglio di calcolo creato ad hoc seguendo “l’Eurocodice fd [N/cm2] 6: progettazione delle strutture in muratura” e ipotizzando puntuale l’influenza del gradino sulla muratura. a [cm] Come primo risultato otteniamo un valore di resistenza ben superiore all’azione di progetto riscontrata, si preferisce però rimandare il risultato finale ad analisi meglio approfondite e mirate sullo stato delle murature della Villa. L’ideale sarebbe un’analisi svolta considerando il fabbricato interamente sottoposto ai carichi di progetto e annessa verifica sismica.
2,50
0,58
E (N/mm2)
0,58
0,38
τ0 (N/cm2)
SAP2000
fm (N/cm2)
0,38
SAP2000 v14.0.0 - File:Gradino - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, m, CSAP2000 Units v14.0.0 - File:Gradino - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, m, C Units
Si riporta a lato la simulazione dell’analisi svolta sul gradino singolo mentre a fondo pagina si espone la verifica preliminare svolta sulla muratura sottoposta al carico che il gradino trasmette. Tipologia muratura
0,19
0,96
0,5
0,77
0
0,19
0
1,15
0,01
SAP2000 v14.0.0 - File:Pianerottolo - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, m, C Units
0,09
2,31
d
2,12
Elaborazioni effettuate con "Spettri NTC ver.1.0.2"
Le NTC prevedono tale combinazione di carico per quanto riguarda l’azione sismica che viene quantificata con il termine Tramite Spettri di risposta (componenti orizz. e vert.) per lo stato E. limite: SLV foglio di calcolo rilasciato dal Consiglio Superiore dei Lavori S [g] Pubblici si ottengono gli spettri di risposta per l’area di progetto. Per quanto riguarda i carichi verticali, sviluppando la combinazione di carico allo SLV si ottiene un valore di carico pari a 3,50 kN/m, praticamente identico a quello allo SLU. I carichi orizzontali invece, molto più gravosi sono da verificarsi sulle murature e, qualora necessario, su elementi progettati ad hoc. Pertanto si procede con la modellazione e le verifiche allo SLU. T [s]
b [cm]
ef
1,35
Fattore di confidenza
49,38 Resistenza a compressione di calcolo Caratteristiche appoggio
660,00 area efficace
βmax[cm]
1,30
massimo valora di beta utilizzabile
β [cm]
1,03
coefficiente amplificatico di diffusione
30,00 Larghezza di appoggio carico
Verifica
10,00 profondità appoggio carico
NRdc [kN]
15,30 Resistenza a compressione per carichi concentrati
NEdc [kN]
4,79
Ab [cm ]
300,00 impronta del carico sul muro
H [cm]
368,00 altezza dell’appoggio dal piede del muro
a1 [cm]
40,00 distanza minima del bordo dell’impronta di carico alla fine parete
2
Aeff [cm2]
Carico di progetto applicato Verifica soddisfatta
27
1,15
1,35
1,54
1,73
1,92
2,12
2,310,002,500,19
0,38
0,58
0,77
0,96
1,15
1,35
1,54
1,73
1,92
2,12
2,31
2,50
SAP2000 v14.0.0 - File:Gradino Consolidato - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, cm, C Units SAP2000 v14.0.0 - File:Gradino Consolidato - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, cm, C Units
2,61
3,50
0,77
0,73
0,58
407,41
Si sceglie dunque un profilo scatolare in acciaio S275 a sezione quadrata per ottenere l’effetto estetico ricercato e sopperire alla mancanza di portanza delle scale: Rompitratta: scatolato in acciaio, sezione quadrata l=70mm, sp.=4mm ΔM [kNm]
fyd [N/mm2]
γ
W [cm3]
Mrd [kNm]
2,77
275
1,05
21,98
5,76
Infine si verifica la deformabilità della nuova trave ricordando la luce massima di 130cm grazie ad alcuni elementi con la medesima sezione posti trasversalmente.
0,30
0,96
0,38
Mapp [kNm]
0,23
0,77
Mmax [kNm]
Per quanto riguarda i pianerottoli invece si è proceduto tramite l’utilizzo del software SAP2000: modellando i profili metallici secondo le forme volute e disponendoli nelle zone maggiormente sollecitate si è stabilito il numero minimo per ottenere il miglior risultato possibile come esposto a lato.
sp.
Essendo i pianerottoli a pianta semicircolare si è volutamente cercato di seguire tale forma rimarcandola nell’intervento di consolidamento che evidenzia una certa sinuosità delle geometrie. Per tale motivo si richiede la curvatura di quattro tubi metallici a sezione quadrata, due di raggio 50cm e due di raggio 100cm; l’operazione, svolta a freddo, deve essere eseguita con macchinari a controllo numerico e non richiede particolari risorse economiche o conoscenze. L’intervento viene completato infine grazie a quattro raggi che verranno disposti solidarmente alle due travi curvate tramite piastre saldate; tali raggi hanno la medesima funzione dei profili disposti trasversalmente prima citati, ovvero quella di ridurre il più possibile la deformazione della trave e scaricare su più punti della muratura gli sforzi trasmessi. L’intervento di consolidamento si realizza posando i profili in maniera concentrica.
l
l
L’intervento proposto si basa sui caratteri di reversibilità e rispetto dell’opera originale; si opera quindi cercando di affiancare gli elementi originali dello scalone con dei nuovi profili metallici che esplicitano le finalità senza alcun tipo di mimetismo. Si propone di realizzare una sorta di spina dorsale per le rampe di scale intervallata a distanza massima di 130cm da dei profili rompitratta della medesima sezione, su tali profili si richiede la predisposizione di elementi perpendicolari maschi di sezione minore saldati prima della messa in opera. La scelta dei tubi quadrati è fatta poichè vengono reputati più gradevoli alla vista e per richiamare i travetti dei solai lignei. I tubolari risulteranno disposti in obliquo e quindi necessiteranno di piastre pensate ad hoc che verranno disegnate in seguito, la base di progetto sono le piastre incernierate usate per i pilastri in legno. L’intervento di propone di essere valido dal punto strutturale ma anche economico e meno impattante possibile. Si è calcolato che, rispetto ad una soluzione di consolidamento con appoggio sotto ogni singolo gradino, si risparmiano circa 30m di acciaio passando approssimativamente da 65m richiesti a soli 35m per la soluzione proposta.
0,19
CARsopp [kN]
famm [cm]
0,58
0,00
Msopp [kNm]
f [cm]
0,38
SAP2000
σd [N/cm2]
Verifica a deformazione
0,19
SAP2000
Massimo sopportabile dal gradino
0,00
0,96
Si opera ora in maniera inversa, noto il carico agente e la capacità portante della struttura si risale per differenza al carico in eccesso, utile al dimensionamento del profilo che si poserà in fase di consolidamento.
1,15
Verifiche numeriche
SAP2000 v14.0.0 - File:Pianerottolo Consolidato - Resultant MMAX Diagram (SLU) - KN, m, C Units
1,54
1,73
1,92
2,12
Pianerottolo:
1,35
Dalle analisi svolte risulta che la scala non è verificato a flessione in mezzeria. Si propone il metodo più semplice ed efficace per questa casistica: l’utilizzo di un elemento di rinforzo capace di sopportare la quota parte di carico in eccesso. Il metodo più immediato sarebbe quello di “sdoppiare” i gradini predisponendo una serie di elementi portanti al di sotto di ogni pedata e per tutta la larghezza dello scalino. Si preferisce invece fare una scelta differente che porta praticità ed economicità alla soluzione oltre che un aspetto estetico a nostro parere migliore e gradevole; si posizionano al centro delle rampe due elementi rompitratta che fungono da appoggio centrale al gradino e che si collegano alla muratura ogni 150cm in modo da distribuire gli sforzi sulla muratura in più punti e limitare al tempo stesso la freccia massima dei profili metallici.
2,50
Metodologia
2,31
MESSA IN SICUREZZA DELLO SCALONE
8/30/16 11:12:52
Scalini affiancati:
Foratura del muro e iniezione di malta rinfozata vmax [kN] 2,73
Tipo
Ancoraggio
Hilti HIT HY 270 M10x80mm
Lmin muratura
vrd [kN]
115mm
1,8
La realizzazione di tasche murarie in cui si inietta malta rinforzata permette di distribuire meglio gli sforzi e ancorarvi le barre per le piastre. Le piastre verranno svasate e infliate sulle barre già inserite nella muratura per successiva saldatura nella zona di svaso e bullonatura con barra tagliata a filo. Per la scelta dei quattro ancoranti (due per lato) si è utilizzato il catalogo HILTI di cui a lato si riportano i valori indicati di progetto.
28
INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO - ESECUTIVO
29
RISPETTO DELLA NORMATIVA VIGENTE
30
APPROFONDIMENTO: BLOCCARE CINEMATISMO Rotazione del muro perimetrale di fabbrica Come descritto nei cinematismi andiamo a valutare la gravità della porzione muraria che starebbe si ribaltando intorno ad una cerniera cilindrica a quota del terreno per effetto dello stesso, della spinta dei solai e, minimamente grazie al recente alleggerimento, della copertura. Si utilizza il foglio di calcolo C.I.N.E. frutto di una collabroazione tra Protezione Civile Italiana, CNR de L’Aquila e il consorzio Reluis.
Benchè verificata la struttura si propone un intervento di consolidamento mediante tiranti per scongiurare il collasso dei muri ammalorati che si trovano in posizione laterale rispetto allo scalone oggetto di studio. La principale preoccupazione è rivolta alla possibilità che la rotazione della facciata non avvenga monoliticamente per via della mancanza di spinta su parte di essa, zona in cui è situata la scala, la quale potrebbe collassare su stessa. I tiranti, o catene, son degli efficaci strumenti di consolidamento realizzati con elementi monodimensionali in acciaio, messi in stato di trazione, che applicano sulla masse murarie un’azione di contenimento localizzata, per il tramite di elementi di ancoraggio, costituiti da piastre o barre, tradizionalmente denominati capichiave. Per l’applicazione dei tiranti è necessario che la muratura, in corrispondenza dell’ancoraggio, abbia buone caratteristiche meccaniche e che comunque il capochiave sia opportunamente dimensionato per trasferire la massima forza del tirante alla muratura senza creare stati tensionali insostenibili.
Vantaggi - Ha un ingombro quasi nullo e, pertanto, non rappresenta un ostacolo alla fruizione dell’edificio; - Non incrementa la massa dell’edificio e non interagisce negativamente con la struttura in oscillazione durante il sisma; - In caso di terremoto svolge un ruolo attivo, migliorando sensibilmente il comportamento d’insieme della struttura; - È durevole; - Consente una ripresa del tiro in tempi successivi, se necessario; - Può essere inglobato in un intervento definitivo di consolidamento o di miglioramento all’azione del sisma. Ribadendo buona i parametri già espressi durante il calcolo dell’azione sismica il programma restituisce i valori di momento stabilizzante Ms e momento ribaltante computando rispettivamente: - Peso proprio delle pareti e carico dei solai - Momento inerzia delle pareti, inerzia dei solai e spinta statica della copertura. Si è ipotizzata una spinta pari a 10kN per la copertura e 50kN per i solai; lo spessore della muratura rimane 60cm. Ribaltamento Ms Mr
266,76
150,00
1966,33
600,00
150,00
60,00
λ
0,150
ag
0,018
Svantaggi - L’azione è localizzata e richiede che la muratura sia in buone condizioni in prossimità degli elementi di ancoraggio così da assorbirne il tiro; - La messa in opera può essere impegnativa, se sono richiesti interventi di consolidamento preliminari in corrispondenza degli ancoraggi.
λv
0,100
Agv
0,075 Verifica
λ>λv
Struttura verificata
Ag<Agv
Struttura verificata
Si noti come i valori riportati siano quelli specifici per edifici storico-monumentali.
T [kN]
l [mm]
fmd [kN/mm2]
σ [kN/mm2]
fyd>σ
50
250
0,00148
0,00102
Verificato
Verifica a punzonamento sulla muratura T [kN]
l [mm]
t [mm]
τmd [kN/mm2]
τ [kN/mm2]
τmd>τ
50
250
600
0,000026
0,000025
Verificato
Citiamo la formula usata per il calolo dello sforzo di punzonamento:
E quelle per il calcolo dello spessore del capochiave:
Fasi si intervento - Scrostatura dell’intonaco in corrispondenza delle zone di foratura; - Segnalazione dei livelli e della posizione degli assi dei tiranti; - Foratura delle pareti; - Scasso della muratura; - Preparazione e inserimento dei tiranti; - Posizionamento dell’organo di ritegno. Dimensionamento In primis si sceglie una catena capace di di resistere al tiro T che andiamo a ipotizzare pari alla spinta dei solai e cioè 50kN.
La normativa italiana prevede un controllo sia del moltiplicatore di collasso λ, ottenuto dal rapporto tra momento stabilizzante e ribaltante, e dell’accelerazione di picco al suolo ag. Valori limite minimi da normativa
Verifica a compressione sulla muratura
Si riportano i dati ottenuti dai calcoli e la verifica tra sforzo massimo sopportabile e sforzo agente da progetto:
Dimensionamento capichiave T [kN]
l [mm]
σ [kN/mm2]
50
250
0,001
fyd [kN/mm2]
Mmax [kNmm]
s [mm]
0,235
1989,44
14,25
Spessore Scelto [mm] 15
Dimensionamento tirante T [kN]
l [mm]
fyd [kN/mm2]
σ [kN/mm2]
fyd>σ
50
10
1,57
0,64
Verificato
Una volta stabilita la sezione capace di soddisfare lo sforzo di trazione si può proseguire con le verifiche sulla muratura che prevedono un’area di compressione sotto il capochiave del tirante e il relativo punzonamento. Si ipotizza una piastra quadrata di lato 25cm.
Infine si riporta un disegno che mostra il risultato finale una volta messo in servizio il tirante
31
l
e
PROGETTO DI RIFUNZIONALIZZAZIONE
A tal proposito si propone la realizzazione di 9 blocchi di residenze studentesche indipendenti per un totale di 64 posti letto, aree comuni per lo studio e una serie di altri servizi aperti anche alla comunità lecchese, quali una piccola palestra, un bar ed una sala espositiva.
n
d
a
:
Residenze Vani scala
L’immobile in oggetto, villa Serponti detta “Villa Eremo con Parco”, è soggetto a vincolo secondo il D.D.R. 23/02/2011 così come mostrato dal PGT del comune di Lecco (TAVOLA DP13: Vincoli e tutela beni culturali e paesaggistici). Pertanto non è possibile demolire, modificare o restaurare l’immobile senza l’autorizzazione del Ministero per i Beni Culturali ed Ambientali. Inoltre non è consentito adibire il fabbricato ad usi non compatibili con il suo carattere storico o artistico, o tali da recare pregiudizio alla sua conservazione o integrità.
L’Azienda Ospedaliera di Lecco, infatti, eroga, come sede distaccata dell’UNIMIB, un corso di Laurea in Infermieristica presso l’ospedale Manzoni adiacente a Villa Eremo. Gli studenti iscritti a tale indirizzo sono in crescita costante passando dai 51 iscritti nel 2009 ai 163 del 2013, cifre non aggiornate alla data odierna ma destinate a salire. Il progetto potrebbe entrare a far parte di una visione di più ampio respiro che includa il parco antistante alla villa e l’ospedale per la creazione di una campus universitario.
e
Impianti
Nuova vita per Villa Eremo
A partire da un tale contesto normativo, è stata redatta una proposta di rifunzionalizzazione preliminare dell’immobile, consistente in un restauro conservativo dello stesso con annessa riforma interna per la sistemazione a residenza studentesca.
g
Collegamenti orizzontali Aree comuni Una proposta per revitalizzare il quartiere di Germanedo
Servizi
L’idea di progetto si basa anche sui dati acquisiti circa le caratteristiche del quartiere in cui sorge l’area di progetto: una zona caratterizzata da un forte carattere residenziale e alta densità abitativa con una dispersione dei servizi presenti soprattutto nella forma di piccole attività ad esclusione del vicino complesso commerciale in viale Montegrappa, il quale raccoglie una decina di attività. Un centro di interesse come un campus potrebbe finalmente aiutare all’attivazione di rete di servizi lontana dal centro della città. Ci si ripropone inoltre di legare la proposta anche allo sport, oltre che allo studio, coinvolgendo l’adiacente campo sportivo “della Rovinata” e restituire alla città il Parco dell’Eremo trascurato ormai da troppi anni.
Si riporta ora lo schema dei gialli e rossi per indicare demolizioni e nuove costruzioni in modo da avere un’idea della proposta progattuale, ribadita schematicamente anche con il layout funzionale al lato.
3% 11% 12%
Nuove costruzioni
Sala espositiva nel nucleo originario
45%
9%
Schema preliminare per Villa Eremo
Demolizioni
20%
Riapertura del portico con annesso bar
Necessita di nuovo collegamento e via di fuga
32 Accesso indipendente ai locali impianti
Creazione di un’ampia lobby comune
Sfruttamento dei solai crollati per spazi a doppia altezza
Med<Mrd
PROGETTO PER UNA NUOVA SCALA Introduzione e descrizione Una volta pensato a un progetto di rifunzionalizzazione dell’intera villa, si è vista, coerentemente con le richieste di consegna dell’esercitazione, la necessità della realizzazione di una nuova scala. Questa sarà realizzata nel braccio Nord-Est della villa, perchè ritenuta la posizione più idonea per l’organizzazione spaziale della stessa. La scala è realizzata con una struttura in acciaio, gradini e pianerottoli in acciaio e un parapetto pieno in corten, ritenuta la soluzione stilistica più idonea per i nuovi interni. La nuova scala collegherà il piano interrato delle cantine con il primo piano della villa. La scala è costituita da tre rampe per piano per un totale di sei rampe, ogni rampa possiede 8 gradini di larghezza 1,20 m di pedata di 0,30 m e di alzata 0,16 m. Ogni rampa è collegata da un pianerottolo quadrato di lato1,20 m eccetto nei punti di attacco alla soletta del piano. Si procedi nei paragrafi seguenti alle spiegazioni dei calcoli e alle verifiche strutturali e alla finale rappresentazione mediante il software SAP 2000. Verifiche numeriche
γm0
fyk [N/mm2]
Wpl [mm3]
1,05
360
228000
Ved<Vrd Mrd [kN*m] Med [kN*m] 78,171
27,18
Tf[mm]
r[mm]
5,6
8,5
12
b[mm]
A[mm2]
100
2850
Vrd
Ved
366,28
47,54
Si è poi passati alla verifica a taglio, calcolando in un primo momento il taglio sulla trave calcolando Ved=Pl/2, con i dati ottenuti precedentemente e ponendolo a verifica con il taglio resistente Vrd. Ved<Vrd Tw[mm]
Tf[mm]
r[mm]
8,5
11,5
11,5
b[mm]
A[mm ]
75
3220
Vrd
Ved
421,135
39,95
Av[mm2]
2
Av[mm2] 1850,4 Ved<Vrd
Una volta definite e dimensionate le strutture orizzontali e oblique si è passati al dimensionamento dei pilastri, stimando l’area minima necessaria in base al carico agente su un singolo pilastro. Area minima necessaria del pilastro
2127,5 Ved<Vrd
Come si nota, il range tra i valori di momento e taglio delle travi scelte scelte, e i valori di momento e taglio resistente sono molto ampi, questo perchè parallemente si è tenuto conto anche della verifica di deformabilità della trave.
Il primo passo è stato considerare i carichi applicati sui cosciali della scala al fine di dimensionarli. Per fare ciò è stato dimensionato il carico di un solo gradino considerando il peso dei materiali strutturali e di riverstimento che ne facevano parte: lo scalino in acciaio di 1,20 x 0,30 x 0,02 m e la struttura delle barre di acciaio del sostegno. Il tutto poi è stato moltiplicato per il numero di gradini presenti in una rampa (8). Per quanto riguarda i cosciali si è scelti di utilizzare una trave UPN per facilità di incastro considerando la luce di 2,72 m che va a coprire e la densità dell’acciaio. Si riportano sotto i carichi utilizzati.
Ncrd [kN]
γm
fyk[N/mm2]
Aminima[mm2]
190,17
1,05
360
554,67
Il pilastro scelto è un HEA100 con un’area totale pari a 2120 mm2, ampiamente superiore all’area necessaria. Per questo pilastro è stata poi svolta la verifica con i dati di seguto riportati. Verifica α
λ
Ncr[N]
E[N/mm2]
0,34
0,67
1695133
210000
I[mm2]
I0[mm]
1340000
1280,000
Verifiche λ>0,2
Ncrd>0,04*Ncr
E quindi:
Carichi qacc [kN/m2]
Tw[mm]
Med<Mrd
Verifica
dacciaio [kN/m3] dgranito [kN/m3] Parapetto[kN/m]
5
78,45
27,45
0,41
Q [kN/m]
G1 [kN/m]
G2 [kN/m]
P [kN/m]
3,00
16,47
2,31
0,023
φ
χ
Nbrd[kN]
Nbrd>Ncrd
0,81
0,80
581,37
581,37>190,17
Ultimo dimensionamento è quello effettuato sulle fondazioni, questo è stato fatto ipotizzando caratterische del terreno tipico della zona, si riportano di seguto calcoli e coefficienti utilizzati, per il calcolo si è ipotizzazto una dimensione del plinto quadrata.
Una volta ottenuti carichi si è passati alla verifica allo SLU, secondo le indicazione del DM1401 del 2008:
tenendo conto dei rispettivi coefficienti di calcolo dalla norma, si è ottenuto il risultato di seguito riportato:
a=b[m]
Dimensioni plinto
0,6
d[m]
Altezza plinto
0,4
da[m]
Altezza utile plinto
0,375
a’=b’[m]
Dimensioni pilastro
0,1
Pd = Ned[N]
Azione assiale agente
190,17
γ[N/m ]
Tipo di cls
25000
Pp[N]
Peso plinto*coefficiente di iperstaticità[1,3]
438,75
Ptot[N]
Peso totale sulla fondazione
192145,21
c[m]
Copriferro
0,025
Rv[N/mm2]
Resistenza a terreno compatto
0,7
A[mm2]
Area plinto
274494,15
l[mm]
Dimensioni plinto necessarie
523,92
verifica
I<A
OK
3
SLU γg1
γg2
γq1
TOT [kN/m]
1,30
1,50
1,50
29,38
Ottenuto il valore dello SLU è stato sommato il peso della trave stimato per 0,0253 kN/m per una trave UPN 200, si è dunque passati alla stima del momento flettente Med=1/8Pl2 per cui abbiamo ottenuto un valore pari a 27,1899 kN*m, che a sua volta moltiplicato per il coefficiente γm0= 1,05 e diviso per la tensione caratteristica fyk pari a 360 N/mm2 ci ha permesso di stimare il modulo resistente platico Wpl da considerare pari a 79303,89723 mm3 e accertandoci che la stessa trave UPN 200 lo verificasse con un valore pari a 228000 mm3.
Il secondo passaggio è stato il dimensionamento delle travi primarie su cui appoggiano i cosciali UPN 200 appena dimensionati e il pianerottolo, per una maggiore coerenza dell’opera si è deciso prima la trave da utilizzare IPE 200 e successivamente si è passati alle verifiche, per la quale è stata effettuata la combinazione di carico allo SLU come rappresentata precedentemente ma con i nuovi carichi e per cui sono state fatte le seguenti verifiche di taglio e momento: Med<Mrd γm0
fyk [N/mm2]
Wpl [mm3]
1,05
360
220000
Mrd [kN*m] Med [kN*m] 75,42
50,249
Med<Mrd
33
SAP2000
9/1/16 14:57:48
Momento massimo:
PROGETTO PER UNA NUOVA SCALA - SAP2000 Si è infine passati a un predimensionamento dell’armatura, che, verificata al punzonamento, per i quali si è deciso di utilizzare ferri 4 φ16.
Momento minimo:
Dimensionata a mano la scala si è deciso di costruire il modello in SAP, perchè questo ci aiutasse come ulteriore verifica e ci permettesse un confronto tra il lavoro svolto da noi e quello svolto dal software, considerando . A lato vengono i riportati i risultati per quanto riguarda il Momento. Il momento massimo ottenuto con il software è pari a 8,3709 kN*m un valore senza dubbio sopportabile rispetto al momento di resistenza calcolato a mano nei fogli precedenti, pari a Mrd= 78,171 kN*m.
Taglio massimo:
I grafici al di sotto mostrano anche le situazioni di taglio e azione assiale dell’intera struttura. Per quanto riguarda l’azione di taglio i valori massimi, come è logico sono negli appoggi tra i cosciali delle frampe e i pianerottoli, soprattutto in quelli dei pianerottoli tra le cantine e il piano terra.
Taglio minimo:
Si mostrano anche i valori massimi e minimi dell’azione assiale. In conclusione possiamo quindi dire che il confronto tra il calcolo “a mano” e le verifiche svolte sul modello con SAP ha portato a una coerenza di risultati. Abaco strutturale e disegno della nuova scala:
40
40
60
60
60
60
Forza assiale massima:
SAP2000 Angolari a lati diseguali 80x120x8
HEA 100
S
E
Z
I
O
UPN 200
N
I
IPE 200
V
E
R
T
Plinti in C.A
I
C
A
L
I
M
O
M
E
N
T O
8/31/16 15:43:21
Forza assiale minima:
SAP2000
9/1/16 14:47:59
SAP2000 v14.0.0 - File:nuova scala - Shear Force 2-2 Diagram (SLU) - KN, m, C Units
T A G
L
I
O
SAP2000 v14.0.0 - File:nuova scala - Moment 3-3 Diagram (SLU) - KN, m, C Units
A
Z
I
O
N
E
A
S
S
I
A
SAP2000 v14.0.0 - File:nuova scala - Axial Force Diagram (SLU) - KN, m, C Units
L
E
34