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SICUREZZA DELLE COSTRUZIONI DI EMERGENZA: IL
CASO DEL COMPLESSO OSPEDALIERO ANCONA SUD
Gli ospedali sono particolari strutture che in caso di terremoto e altre
calamità naturali, devono rimanere operative per la gestione delle
emergenze, diventando dei veri e propri poli di riferimento per cittadini e
soccorritori delle zone colpite.
In riferimento alle NTC2008, tali costruzioni appartengono alla categoria
IV: “Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche
con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità”.
Per quanto concerne l’isolamento strutturale, in virtù del recente sciame
sismico che nel 2016 ha colpito il centro Italia, si riporta di seguito un
estratto della tesi di laurea dal titolo “Analisi delle oscillazioni delle
strutture e sistemi di dissipazione dell’energia sismica”, che analizza il
progetto del futuro ospedale di Camerano (Ancona Sud), in zona sismica
con rischio medio-alto.
NUOVO COMPLESSO OSPEDALIERO ANCONA SUD
Il “Nuovo Complesso Ospedaliero Ancona Sud” sorgerà nel comune di
Camerano, in provincia di Ancona, e sarà la nuova sede dell’INRCA,
“Istituto Nazionale di Riposo e Cura degli Anziani”. L’affidamento
dell’appalto ha subito una vicenda giudiziaria e burocratica tortuosa,
partendo dal primo bando del 2011, con un susseguirsi di incarichi e
sospensioni tra più imprese esecutrici. Attraverso questa aspra diatriba
legale e giudiziaria, la data di consegna è slittata dal 2015 al 2018.
Personalmente, ho avuto il piacere di ottenere la collaborazione della
SALC. ICS, impresa fondata da Claudio Salini, che ha ottenuto
provvisoriamente l’incarico d’appalto nell’estate del 2014, per un totale di
52.658.541,64 euro.
LA STRUTTURA
L’edificio in questione è costituito da 1 livello interrato e 4 livelli fuori
terra, con una dimensione in pianta di 127m x 130m circa. Il piano
dell’interrato si trova a quota -3,82m dal piano campagna (+38,18 s.l.m.),
mentre l’altezza massima fuori terra della costruzione è circa 21,32m.
Figura 1 – Planimetria dell’intervento
Figura 2 – Progetto 3D della struttura
Al piano terra sono predisposti i locali tecnici, i magazzini, l’archivio, gli
spogliatoi, la mensa, un locale di culto, un aula didattica, la morgue e dei
locali commerciali.
I piani fuori terra compongono la piastra dell’ospedale, la zona a maggior
carico. Essa infatti contiene i laboratori diagnostici, le sale operatorie, le
degenze, studi medici e zone destinate alla ricerca.
Il piano interrato è un piano tecnico in quanto si colloca il sistema di
isolamento costituito dagli isolatori e dagli smorzatori viscosi che
garantiscono l’operatività dell’edificio in caso di eventi sismici.
L’inserimento di questo piano tecnico consente di eseguire l’ordinaria
manutenzione su tali elementi senza interferire con l’attività normale
dell’ospedale.
In sommità dell’edificio è prevista la realizzazione di un’elisuperficie per
le attività di pronto soccorso. L’elisuperficie, agibile 24 ore al giorno, sarà
di forma quadrata con lato di 23,40 metri e realizzata in modo da essere
idonea alla partenza ed approdo esclusivo di elicotteri di dimensione
massima di 18 metri e peso lordo massimo di 6000kg.
ANALISI SISMICA
Per quanto concerne l’analisi sismica del sito in oggetto e della costruzione
che vi sorgerà, introduciamo il Decreto Ministeriale 14/01/2008 che ha
adeguato le normative italiane alle più recenti ed innovative
regolamentazioni europee in materia di costruzioni, gli Eurocodici
Strutturali, introducendo inoltre i principi di vita nominale e classe d'uso
dell’opera.
La vita nominale di un'opera strutturale è intesa come il numero di anni
nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, deve
poter essere utilizzata per lo scopo al quale è destinata.
L’Ospedale di Camerano appartiene alla Tipologia 3, grandi opere, per le
quali la vita nominale è:
𝑉𝑛 ≥ 100 𝑎𝑛𝑛𝑖
La classe d’uso dell’opera individua il grado di prestazione atteso dalla
struttura in presenza di azione sismica, in riferimento alle conseguenze di
un'interruzione di operatività o di un eventuale collasso.
Nella fase di progetto questo concetto si traduce nell’applicazione di
azioni tanto più gravose, quanto più la struttura risulta importante in
termini di sicurezza collettiva e pubblico interesse.
La Normativa suddivide gli edifici in quattro categorie e le strutture
dell’Ospedale si allineano alla Classe IV:
“Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con
riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità”.
Come abbiamo già accennato, gli ospedali sono particolari strutture che in
caso di terremoto devono rimanere operative per la gestione delle
emergenze (il terremoto stesso sarà causa di emergenza nella zona in
oggetto).
Il Comune di Camerano, nelle Marche, è situato in zona II : zona a rischio
sismico medio-alto.
Figura 3 – Rischio sismico nelle zone limitrofe
ISOLAMENTO SISMICO
Vista l’importanza dell’opera e la notevole sismicità del sito in oggetto, le
scelte progettuali sono state indirizzate verso una soluzione strutturale che
contemplasse le più moderne tecniche di protezione sismica.
Nella fattispecie è prevista l’installazione di isolatori sismici nel livello
interrato dell’edificio, associati ad un sistema di assorbimento di energia
costituito da smorzatori viscosi, che consentono la riduzione dei carichi
sismici agenti sulla sovrastruttura, a beneficio di una maggior salvaguardia
degli occupanti dell’edificio.
L’abbattimento del livello di accelerazioni, inoltre, garantisce una
protezione delle delicate e costose strumentazioni medicali, che possono
quindi non essere compromesse a seguito di un evento sismico, garantendo
le funzionalità strategiche dell’opera.
L’efficacia dei sistemi di isolamento sismico alla base quale protezione
passiva degli edifici strategici soggetti a terremoti di intensità medio-alta
è legata principalmente alle loro proprietà meccaniche.
Il progetto prevede l’istallazione di 279 isolatori a doppia curvatura posti
all’intradosso del solaio del piano terra e di 20 dissipatori collocati nel
piano interrato.
Nella seguente figura possiamo osservare la disposizione delle differenti
tipologie di dispositivi nell’interfaccia d’isolamento della struttura.
Figura 4 – Isolatori e Dissipatori previsti nel progetto
La scelta progettuale e strutturale è quella di affiancare, al sistema degli
isolatori, l’installazione di dissipatori viscosi aventi lo scopo di mitigare
gli effetti del sisma mediante un efficace dissipazione dell’energia cinetica
che questo trasmette.
La presenza simultanea di isolatori sismici e dissipatori associa la capacità
dei primi di separare la risposta alle azioni verticali da quella alle azioni
orizzontali, con quella dei dissipatori di “governare” attivamente la
risposta del sistema strutturale.
L’utilizzo dei dissipatori consente pertanto di “imporre” la risposta
dinamica della struttura modificandone il periodo fondamentale in modo
di ottenere una riduzione considerevole del valore dell’accelerazione
indotta nella sovrastruttura, riduzione ottenuta assorbendo una aliquota di
energia del sisma che viene tramutata in calore.
L’imposizione della risposta dinamica alla struttura ottenuta con i
dissipatori associati ad isolatori a pendolo inverso e doppia curvatura, con
raggio di 4000 mm e coefficiente di attrito efficace µ = 1%.
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Con questo utilizzo combinato di isolatori e dissipatori, si è provato
con specifici test che lo spostamento medio degli isolatori, in funzione
di un terremoto di progetto, risulta essere pari a 233.35 mm, nettamente
inferiore al valore che si sarebbe ottenuto con il semplice isolamento,
pari a circa 350 mm.
-
Il sistema con isolatori e smorzatori porta ad avere una dissipazione
dell’azione sismica di circa il 25 %.
-
Il sistema con i soli isolatori porta ad avere una dissipazione
dell’azione sismica che può essere stimata intorno al 6,5%.
Lo sviluppo del calcolo ha permesso di definire quattro tipologie di
isolatori ed una tipologia di dissipatore prodotti dalla FIP Industriale
S.p.A. che risultano essere:
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Isolatore a scorrimento a doppia superfice curva FIP-D XL 740/500
(4000)
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Isolatore a scorrimento a doppia superfice curva FIP-D XL 1100/500
(4000)
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Isolatore a scorrimento a doppia superfice curva FIP-D XL 1550/500
(4000)
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Isolatore a scorrimento a doppia superfice curva FIP-D XL 2450/500
(4000)
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Dissipatore viscoso OTP 220/500
I risultati della modellazione evidenziano che gli spostamenti massimi
calcolati risultano inferiori a 250 mm e che pertanto è possibile ridurre le
dimensioni dei giunti portandoli a 250 mm in luogo dei 350 mm previsti
nel progetto esecutivo posto a base di gara così come è possibile ridurre la
corsa degli isolatori a: ±250 𝑚.
BIBLIOGRAFIA
[1] www.fipindustriale.it
[2] Contatti privati con il Geom. Lanciotti Pietro della società ICS Grandi
Lavori SPA