Opera n°34

INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO STRUTTURALE, DIREZIONE DEI LAVORI E VERIFICA DI RESISTENZA AL FUOCO PER IL TEATRO EBE STIGNANI DI IMOLA.

TECNICO INCARICATO: Prof. Ing. Andrea Benedetti
SERVIZIO DI INGEGNERIA ESPLETATO
Categoria S.04, strutture.
Interventi di consolidamento strutturale, verifica di resistenza al fuoco, direzione dei lavori.
Complessivo importo lavori pari a €447,000 IVA esclusa.

NATURA PRESTAZIONI EFFETTUATE
Si sono progettati degli interventi di consolidamento del teatro Ebe Stignani (Fig.1-2-3-4), dopo aver valutato i seguenti temi:
-valutazione dello stato disollecitazione statica dell’edificio con l’aumento di carico accidentale;
-valutazione dello stato disollecitazione sismica dell’edificio nello stato di progetto.
Si è eseguita la verifica diresistenza al fuoco (certificazione degli elementi strutturali con RE90).
Si è effettuata la direzione dei lavori durante lo sviluppo del cantiere.

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA
Attraverso il programma Straus7Release2.3.3 è stato realizzato un modello tridimensionale completo dell’edificio (Fig.6).
In particolare, sono stati utilizzati elementi tipo plate a tre e quattro nodi per modellare le pareti murarie adotando mesh di passo opportuno.
Le volte dei palchi, costituendo dei padiglioni, sono state modellate con degli archi incrociati lungo le diagonali dei palchi stessi, costituite da elementi beam in muratura di rigidezza equivalente; quelle dei corridoi, che sono di tipo a botte, sono state invece modellate con archi paralleli equidistanti (Fig.5).
Tutte le parete sono state vincolate alla base attraverso incastri.

METODO DIANALISI
Per determinare le sollecitazioni si è adottata un’analisi dinamica modale di tipo lineare conspettro di risposta.
Di fatto sono stati considerati 200 modi di vibrare, riuscendo ad eccitare l’85% dellamassa in entrambe le direzioni XeY.
La combinazione dei modi, al fine di calcolare sollecitazioni e spostamenti complessivi, è stata e eguita adottando una combinazione quadratica tipo CQC e avendo rispettato la condizione secondo cui il periodo di vibrazione differisce di ameno il 10% da tutti gli altri.

Figura 4:Planimetria edi

INTERVENTI DI RINFORZO E CONSOLIDAMENTO
Le aree del teatro sulle quali si sono effettuati gli interventi sono:

-corridoi del primo ordine di palchi e palchi di testa al termine dei corridoi (Fig.7);
-corridoi del secondo ordine di palchi e palchi di testa al termine dei corridoi (Fig.8);
- corridoi del terzo ordine di palchi e palchi di testa al termine dei corridoi (Fig.9);
- galleria (Fig.10-15);
- volta del servizio bar (Fig.14).
Si sono inoltre eseguiti interventi di consolidamento quali:
-consolidamento dei parapetti dei palchi (Fig.11);
-Consolidamento della copertura dell’abside (Fig.12).

Nella progettazione strutturale si è prestata particolare attenzione alla conservazione del bene architettonico : per questo motivo come materiale di rinforzo si è utilizzato il KIMISTEEL 1500, tessuto di armatura unidirezionale in filamenti di acciaio al carbonio ad alta resistenza, con supporto a base di calce.
Il KIMISTEEL 1500 (Fig.16-17-18); unisce i vantaggi dei materiali compositi (possiede infatti un altissimo rapporto resistenza/peso) a caratteristiche positive tipicamente riscontrabili nell’acciaio, quali:

-elevata resistenza a trazione e a taglio;
-elevata resistenza alle alte temperature;
-facilità di lavorazione e ridotta sensibilità ad urti accidentali durante le operazioni di lavorazioni;
-possibilità di ancoraggio e pretensionamento.

L’uso dei filamenti di acciaio al carbonio ha consentito di non modificare il carattere storico-artistico dell’opera architettonica e contemporaneamente di attuare un intervento caratterizzato da reversibilità e riconoscibilità, offrendo elevate prestazioni meccaniche senza tuttavia ricorrere all’intaccamento di
materiali e le strutture esistenti.

Nel rinforzo della galleria, unitamente all’utilizzo della fibra in filamenti di acciaio al carbonio, si è inserita una serie di travi radiali in c.a. a sezione variabile, che seguono la geometria del voltino, in corrispondenza delle pareti degli impalcati sottostanti. Ad esse le travi sono state appoggiate senza caricare i voltini
esistenti, dai quali vengono distanziate nella fase di getto interponendo uno strato di polistirolo (Fig.12).
Nel consolidamento della copertura dell’abside sono state inserite travi in legno appoggiate alla parete perimetrale (su cui si è realizzato un cordolo di muratura armata) e ad esse collegate tramite bolzoni e ancoraggi chimici (Fig.13).

AUMENTO DI RESISTENZA DELLA MURATURA
L’efficacia del miglioramento delle prestazioni della struttura è proporzionale all’aumento di resistenza
conferita alla muratura.
Tale miglioramento è numericamente dimostrato poichè il rapporto della capacità flessionale delle volte su
cui si è effettuato il consolidamento rispetto a quella precedente all’intervento, è superiore all’unità. Per
dimostrare l’entità del miglioramento, si cita il caso dei corridoi al primo ordine di palchi, in quanto per essi
si è adottato il rinforzo con fibre in filamenti di acciaio in minor quantità: si è dimostrato che in tale caso, il
rapporto fra le capacità flessionali è pari a 2,85 dunque nettamente superiore all’unità. Nei piani superiori
l’entità del miglioramento sarà crescente con l’aumento della fibra impiegata.
Inoltre, precedentemente alla realizzazione del progetto , la resistenza allo sfondamento dei mattoni
costituenti la volta era offerta esclusivamente dalla geometria a botte e dal legame dei laterizi con la malta.
Dall’esecuzione dei lavori, oltre alla malta, a legare i mattoni contribuiscono anche le fibre, in quanto per lo
sfondamento della volta esse dovrebbero essere delaminate per pull-out, realizzando uno strappo dal
supporto.

VERIFICA DI RESISTENZA AL FUOCO
Sono state esaminate le verifiche di resistenza al fuoco degli elementi strutturali oggetto di miglioramento per uno stato di incendio equivalente a R90.
Lo sviluppo della temperatura è stato definito secondo la curva ISO834 mentre le resistenze dei materiali ad alta temperatura sono state assunte in accordo ai vigenti Eurocodici, come di seguito specificato:

-variazione di resistenza e modulo della malta in accordo a EN 1992: 1-2;
-variazione di resistenza e modulo del mattone in accordo a EN 1996: 1-2;
-distribuzione di temperatura calcolata con le ipotesi di EN 1991: 1-2;
-effetto dell’espansione termica e della viscosità valutate combinando i dati dei differenti materiali.

Si sono analizzate strutture verticali e orizzontali.
Delle strutture orizzontali, si è determinata la resistenza al fuoco di:

-volte dei corridoi e dei palchi che sono state rinforzate con tessuto di micro-trefoli d’acciaio;
-volta a botte su servizio bar.

Delle strutture verticali si è analizzato:

-colonne del loggione realizzate con tubi d’acciaio riempiti di malta ad alta resistenza;
-parapetti dei palchi rinforzi con corrimano in legno e tessuto in acciaio.