Il Comune di San Giacomo delle Segnate è uno dei 104 comuni colpiti dalla sequenza sismica del maggio 2012 ed ha riportato danneggiamenti molto gravi alla scuola materna, risalente agli anni Cinquanta, e alla scuola elementare, realizzata nel 1925.
Entrambi gli edifici erano infatti realizzati con sistemi costruttivi datati e con metodi progettuali che non prevedevano la protezione dalle azioni sismiche, questo è stato determinante per condurre ai danni irreparabili causati dal terremoto. Si riporta alla memoria invece come sistemi costruttivi moderni applicati con gli attuali metodi progettuali, come i sistemi in moderna muratura portante in laterizio, abbiano sopportato egregiamente le scosse sismiche [1,2,3].
In particolare, tra gli altri casi documentati, si ricorda la scuola primaria di Mortizzuolo a Mirandola [1], in sostanza epicentro delle scosse più forti registrate, la quale è stata realizzata nel 2010 in muratura armata e che ha superato indenne la sequenza sismica. Numerosi fattori sono stati presi in considerazione dai responsabili del Comune di San Giacomo delle Segnate per valutare i modi di intervento più convenienti con cui agire per poter restituire le strutture scolastiche alla comunità dato che queste rivestono un ruolo fondamentale e di riferimento per lo sviluppo e l’educazione delle future generazioni.
Innanzitutto è stata valutata la condizione in cui vertevano le scuole che sono risultate inagibili e difficilmente recuperabili dato che avrebbero richiesto un massiccio e complicato intervento strutturale che richiede una approfondita conoscenza dello stato dell’immobile, con conseguente elevato dispendio economico.
Si è considerato poi che ricorrere a soluzioni temporanee o semi-temporanee per posticipare la scelta di intervenire tra la riparazione e adeguamento dell’esistente e la ricostruzione ex-novo, conduceva da un lato al rischio di far diventare tali soluzioni permanenti e dall’altro comunque esponeva i bambini e il corpo docente a numerosi disagi. Inoltre le soluzioni temporanee, certo necessarie nel contingente per garantire il minimo del servizio, comportano comunque un’onerosità non trascurabile, che intacca i fondi stessi da utilizzare per fornire una soluzione definitiva.
Queste considerazioni hanno direzionato il Comune verso la strategia di fornire una soluzione definitiva nel più breve tempo possibile e con costi contenuti e certi, riducendo al minimo la necessità di soluzioni temporanee e procedendo con la ricostruzione ex-novo di entrambe le scuole nell’area di proprietà comunale nei pressi della scuola media inferiore (costruita negli anni Settanta che ha resistito al terremoto), a formare così un complesso scolastico completo e facilmente accessibile, posizionato accanto alle attrezzature sportive comunali.
Benché le due scuole siano parte dello stesso progetto, sono state realizzate in diversi momenti poiché finanziate secondo due diversi canali. La costruzione della scuola materna, che ospita 50 bambini, è potuta iniziare in tempi molto brevi in quanto è stata finanziata privatamente tramite una raccolta fondi del Giornale di Brescia e della Fondazione Comunità Bresciana [4].
Mentre per la scuola elementare, che accoglie 100 alunni, è stato necessario più tempo poiché, essendo stata finanziata dalla Regione Lombardia, è stato necessario seguire un iter burocratico più complesso e attendere con sufficiente certezza l’accreditamento dei fondi, che come si ricorderà erano stati predisposti all’indomani del sisma, ma erano stati successivamente bloccati e ridotti, fino a essere resi disponibili nel 2013.
Nonostante i diversi tempi di realizzazione, il progetto è stato sviluppato in modo unitario comprendendo fin da subito le due scuole, in modo da mantenere uniformità di linguaggio architettonico e coerenza dal punto di vista funzionale (fig.1).
IL PROGETTO FUNZIONALE E TECNOLOGICO
Il progetto di San Giacomo delle Segnate nasce dalla necessità di realizzare nel più breve tempo possibile un complesso scolastico moderno con caratteristiche innovative, sia per le tecnologie di realizzazione, sia per le modalità di utilizzo.
Il progetto è caratterizzato da una forte interdisciplinarità e integrazione delle varie componenti, punta a garantire la migliore prestazione energetica dell’edificio come equilibrio tra involucro (parti opache e trasparenti) e impianti, presta molta attenzione alla ricerca di soluzioni sostenibili in termini di confort ambientale e di qualità dei materiali, e si basa sull’ottimizzazione e razionalizzazione funzionale, tecnologica e architettonica.
La scelta della muratura armata per l’impianto strutturale come elemento cardine del progetto si è rivelata la soluzione ideale, perfettamente in linea con gli obiettivi progettuali grazie alle caratteristiche e ai vantaggi di questo sistema costruttivo. La muratura armata è infatti il sistema ideale nella costruzione di edifici antisismici, come nei numerosi edifici oggetto di ricognizione post-terremoto in Emilia.
Inoltre, la muratura armata è stata scelta per i tempi rapidi di realizzazione, il risparmio sui costi di costruzione, la semplice manutenibilità, l’elevata durabilità ed ecosostenibilità, l’impareggiabile prestazione di reazione e resistenza al fuoco, le ottime prestazioni di isolamento acustico (grazie alla sua massa), l’annullamento dei ponti termici, l’elevato benessere e comfort abitativo garantito dalle sue naturali proprietà termo-igrometriche e di traspirabilità. Tutte proprietà queste, determinanti per le costruzioni in genere, ancor di più per un edificio scolastico.
L’involucro è stato quindi sviluppato a partire dalle murature portanti armate, sulle quali si aprono le superfici vetrate posizionate in modo da ottenere ottimali condizioni di aeroilluminazione naturale e realizzando una stratigrafia dell’involucro stesso caratterizzata da elevato isolamento termico e massa inerziale per abbattere i consumi energetici sia in inverno, sia in estate.
In sintonia con l’involucro sono stati scelti dei sistemi impiantistici moderni e innovativi, dagli impianti di riscaldamento a pavimento a bassa temperatura alimentati da un sistema con pompa di calore, utilizzabile anche per il raffrescamento estivo, ai pannelli solari e fotovoltaici posizionati sulla copertura.
A nord è stata posizionata la scuola materna caratterizzata da una forma a C, tale da creare uno spazio aperto protetto (fig.2). Un lato della C viene poi allungato a ospitare la centrale termica e a costituire le aule didattiche della scuola elementare che si affacciano verso est sul giardino interno (fig.3).
Il corpo ruotato verso ovest, allineandosi così con il confine del lotto, ospita i servizi e gli spazi complementari della scuola elementare e crea uno spazio di distribuzione rastremato con l’ala delle aule. Per la scuola materna si è privilegiata una forma compatta, cercando di ridurre gli spazi di collegamento, ottimizzando così anche i costi di costruzione e gestione.
La materna ha il suo accesso autonomo all’estremità nord-est che porta nell’ingresso, con funzione anche di spogliatoio, da cui si possono raggiungere le aule per le attività ordinate che si affacciano sul giardino interno protetto, oltre che i servizi e le aule adibite a dormitorio e mensa, con piccola cucina. La scuola elementare è dotata di accesso da sud che conduce allo spazio centrale di ingresso e di distribuzione, dal quale parte anche il collegamento chiuso e coperto che collega la nuova scuola con le medie già presenti.
Lo spazio di ingresso conduce a destra alle aule dell’elementare e a sinistra al corpo servizi: cucina, refettorio, servizi igienici, aula insegnanti e aula interciclo separate da un piccolo patio. La cucina inoltre è dotata di un accesso carrabile indipendente verso sud.
Il linguaggio architettonico definisce chiaramente la tipologia degli spazi tramite la distribuzione delle aperture sulle pareti verticali e in funzione della copertura: le aule didattiche infatti sono caratterizzate da aperture a tutta altezza e da copertura inclinata, mentre gli spazi per i servizi presentano aperture orizzontali e tetto piano (fig.4). Attenzione è stata posta anche all’utilizzo del colore degli ambienti interni, in modo da identificare la diversa destinazione degli spazi. In particolare, nella materna è stata scelta una tonalità chiara delle pareti, del pavimento e del soffitto così da risultare neutra e per questo ideale come base per l’utilizzo delle superficie per le attività dei bambini, identificando le diverse destinazioni d’uso degli spazi con macchie di colori caldi, come tonalità di giallo, arancione e fragola, nelle aule per le attività dei bambini, e di colori freddi, come tonalità tenui di azzurro e verde per il dormitorio e mensa.
IL PROGETTO STRUTTURALE
I fabbricati destinati a essere impiegati come scuole vanno progettati per raggiungere livelli di sicurezza maggiori rispetto alle costruzioni a uso residenziale, in considerazione del fatto che sono luoghi con alti livelli di affollamento. Perciò il sistema strutturale deve fornire prestazioni maggiori in linea con l’elevato livello di sicurezza che è necessario garantire.
Secondo la classificazione delle vigenti normative [5], le scuole sono costruzioni suscettibili di affollamento significativo dunque rientrano nella classe d’uso III (CU = 1.5) e se non sono considerate di importanza strategica, hanno una vita nominale VN di almeno 50 anni, questo comporta un periodo di riferimento VR = 75 anni, più alto rispetto alle costruzioni a uso residenziale (VR = 50 anni) e dunque vengono dimensionate con accelerazioni di progetto maggiori, per garantire appunto un livello di sicurezza più elevato.
Inoltre per le costruzioni con classe d’uso III è richiesto di verificare anche lo Stato Limite di Operatività (che corrisponde all’81% di probabilità di superamento in 75 anni), per evitare di imbattersi in temporanee non operatività della costruzione, come riportato al §7.3.7.2 delle NTC 2008.
Il Comune di San Giacomo delle Segnate ricade in zona sismica 3 e il lotto in cui è stato edificato il nuovo complesso scolastico può essere assimilato a terreni di categoria C, con una superficie topografica di categoria T1. L’accelerazione di picco del terreno è ag∙S = 0.124∙1.5 = 0.186 g di aggancio dello spettro allo Stato Limite di Vita (10% di probabilità di superamento in 75 anni) a cui poi applicare il fattore di struttura q = 2.3 per costruzioni in muratura armata a un piano, non regolari in piano e in altezza, secondo quanto indicato al §7.8.1.3 e al §7.3.1 delle NTC 2008.
L’irregolarità in pianta della costruzione e le diverse fasi realizzative hanno suggerito al progettista di disporre due giunti sismici uno tra scuola materna e centrale tecnica, l’altro tra cucina e refettorio, utili a garantire il migliore funzionamento strutturale in presenza di azioni sismiche (fig.5). Il progetto strutturale è stato sviluppato con analisi lineari statiche e dinamiche, impiegando modelli a elementi finiti che comprendevano tutti gli elementi strutturali adottati.
La struttura è costituita da: fondazioni a travi rovesce in calcestruzzo armato gettato in opera con livello di imposta a -1.20 m con strutture verticali costituite dalla muratura armata di spessore 30 cm con altezze variabili tra 3.0 m e 4.5 m, a seconda dell’imposta della copertura che è costituita da lastre predalles quando è piana e da travi in legno quando è inclinata a una falda, con luci che variano dai 3.0 m ai 7.2 m.
La muratura armata è stata realizzata impiegando:
– blocchi in laterizio alleggerito in pasta di 30 cm di spessore;
– malta a prestazione garantita M10 disposta nei giunti orizzontali e verticali e utilizzata anche per il riempimento dei vani verticali che ospitano le barre di armatura verticale;
– barre di armatura ad aderenza migliorata di acciaio B450C, di diametro φ 6 per le armature orizzontali (disposte ogni 2 corsi) e φ16 per quelle verticali.
In questo caso le chiamate per le armature verticali sono state predisposte prima del getto della fondazione e conglobate in esso, tecnica questa alternativa rispetto alla realizzazione dell’ancoraggio chimico delle barre a calcestruzzo indurito. La distribuzione delle armature verticali della muratura armata che costituisce l’impianto strutturale delle scuole è apprezzabile in figura 6.
EFFICIENZA ENERGETICA: INVOLUCRO E IMPIANTI
Uno degli obiettivi principali del progetto consisteva nel contenere al massimo i costi di gestione in termini di consumi energetici e di manutenzione del costruito, controllando comunque il conseguente aggravio dei costi di realizzazione.
L’equilibrio tra costi di gestione e costi di costruzione è stato ricercato e individuato nel corretto dialogo tra le proprietà dell’involucro e degli impianti.
L’involucro è stato realizzato con soluzioni molto prestanti per le chiusure verticali e orizzontali e per gli infissi, in modo da contenere le dispersioni termiche e garantire elevata inerzia termica, riducendo così la richiesta di climatizzazione invernale ed estiva a carico degli impianti, senza sconfinare nell’iperisolamento che, oltre a comportare un aggravio dei costi di costruzione, conduce alla creazione di ambienti interni di difficile gestione e poco salubri. Tutto ciò ha permesso di raggiunge la classe energetica A. La figura 7 mostra le principali caratteristiche dell’involucro che risponde alle esigenze sopra esposte e in particolare, per quanto riguarda le chiusure opache, fornisce anche un ottimo apporto di isolamento acustico di facciata grazie alla massa della muratura, sfruttata anche nelle murature portanti di separazione tra le aule.
I dettagli costruttivi ribadiscono il carattere interdisciplinare del progetto, evidenziando le scelte adottate per soddisfare le esigenze che una costruzione manifesta: come la griglia frangisole per ottimizzare l’ombreggiatura delle aperture vetrate, le contropareti per accelerare e semplificare la posa degli impianti, i pannelli fonoassorbenti su alcune pareti e controssoffitti per evitare problemi di riverbero. L’impianto centralizzato che serve l’intero complesso scolastico è posizionato nel locale tecnico tra le due scuole ed è costituito da pompa di calore con sistema di condensazione remoto posto sulla copertura del vano tecnico, integrata da caldaia a condensazione.
La pompa di calore, essendo a inversione di ciclo, produce i fluidi termovettori per il riscaldamento invernale di entrambe le scuole e per il raffrescamento estivo previsto per la sola materna tramite terminali costituiti da pannelli radianti a pavimento. Lo stesso impianto composto da pompa di calore in combinazione con la caldaia a condensazione produce anche l’acqua calda sanitaria per il gruppo servizi e per il circuito dei radiatori nella cucina.
Le pompe di circolazione dei fluidi termovettori e di carico degli accumuli termici sono posizionati nella stessa centrale tecnologica della pompa di calore e caldaia a condensazione. Per la materna, il controllo dell’umidità necessario in regime di raffrescamento estivo è assicurato da deumidificatori posizionati nei controsoffitti. Inoltre il complesso è servito da un impianto di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore ad alta efficienza che assicura un costante e regolare rinnovo dell’aria interna. Infine sulla copertura delle scuole sono stati installati due impianti fotovoltaici per autoconsumo da 7kW e 12 kW.
BILANCIO ECONOMICO E TEMPI DI ESECUZIONE
Come per tutti gli interventi edilizi e come ben conosce ogni figura della filiera edile (progettista, imprenditore, amministratore, ecc.), al di là dei contenuti tecnici che pure sono irrinunciabili, è necessario confrontarsi con il bilancio economico e con le tempistiche di realizzazione.
Per il complesso scolastico in esame entrambi questi aspetti erano ancora più importanti e determinanti per l’amministrazione in quanto vincolati ai fondi disponibili e alla necessità di accogliere i bambini nelle nuove strutture, per evitare altre spese per soluzioni provvisorie e ulteriori disagi.
I costi e i tempi di realizzazione contenuti e certi rappresentano due punti di forza dell’intervento descritto.
In particolare, la scuola materna è stata realizzata per prima in soli 5 mesi con costi estremamente contenuti (tab.1), soprattutto considerando il livello qualitativo in termini di materiali, soluzioni tecnologiche e impianti messi in opera. In questa vi entra gran parte del costo della centrale tecnologica per gli impianti che è stata necessariamente realizzata con la prima scuola costruita nonostante fosse poi destinata a entrambe.
La scuola elementare è stata realizzata in soli 9 mesi anche in questo caso con costi estremamente contenuti, considerando che oltre alle soluzioni tecniche di elevata qualità scelte, comprende anche la struttura della cucina che serve anche la scuola materna e la vicina scuola media.
È rilevante inoltre soffermarsi sui dati di costi e tempi per portare a compimento la struttura grezza, intendendo per grezza lo stato di avanzamento che comprende materiali e attività per realizzare gli scavi, i calcestruzzi, i vespai, le murature, i solai e tetti. Questi dati infatti forniscono informazioni dirette riguardo il sistema di muratura armata adottato, rispetto ai valori degli stessi dati sul complesso finito in cui vengono conteggiati anche gli impianti e le finiture. Infatti i costi per la realizzazione delle opere edili al grezzo per le due scuole sono mediamente di 400 €/m2 che significa sostanzialmente il 30% del costo complessivo dell’opera.
La spesa dunque per realizzare la struttura al grezzo, ossia quella parte del fabbricato che rimane generalmente immutata per molte decine d’anni, incide sul costo totale dell’opera meno di un terzo, questo grazie anche alla tecnica costruttiva di muratura armata adottata, che inoltre non richiede opere di manutenzione.
Riguardo alle tempistiche, queste si abbassano sostanzialmente attestandosi ad appena 2 mesi per entrambe le scuole, vale a dire meno della metà del tempo di realizzazione complessivo per la scuola materna e circa un quarto per l’elementare.
Le tempistiche per la realizzazione del grezzo, risultate anche più contenute delle aspettative, hanno stupito gli stessi responsabili del procedimento per il Comune di San Giacomo delle Segnate, che non si aspettavano tempi così brevi per un sistema da realizzare in cantiere come la muratura armata. Il progetto è stato dunque una soddisfazione per i progettisti, per l’amministrazione e soprattutto per i bambini che sono potuti entrare in scuole tecnologicamente avanzate in tempi rapidi, senza dover trascorrere lunghi anni in soluzioni provvisorie.
Scheda tecnica
Oggetto: Ricostruzione scuola elementare e materna
Località: San Giacomo delle Segnate (Mn)
Committente: Comune di San Giacomo delle Segnate
Rup: dott. Armando Laurati
Progetto architettonico: arch. Samantha Olocotino, arch. Riccardo Salà
con arch. Daniela Gabutti e arch. Francesco Caprini
Progetto strutturale: ing. Luciano Battù
Progetto impiantistico: ing. Nerino Valentini, ing. Alberto Chiarini
Progetto Impianti elettrici: per. ind. Gianni Andreani
Coordinamento sicurezza: arch. Marco Caprini
Impresa di costruzione: Scattolini e Foroncelli (elementare); Costruzioni Edili Baraldini Quirino spa (materna)
Si ringrazia l’Arch. Samantha Olocotino per aver messo a disposizione il materiale e per la collaborazione in fase di stesura dell’articolo.
Si ringrazia il Dott. Armando Laurati per la disponibilità e supporto.
Flavio Mosele
Ing. PhD, Consorzio Poroton Italia
Bibliografia
[1] Mosele F., Risposta sismica delle murature Poroton al terremoto in Emilia del maggio 2012, Murature Oggi, 110 (2012) 11-29.
[2] S. Bracchi, F. da Porto, A. Galasco, F. Graziotti, D. Liberatore, L. Liberatore, G. Magenes, M. Mandirola, C.F Manzini, R. Masiani, P. Morandi, M. Palmieri, A. Penna, A. Rosti, M. Rota, L. Sorrentino, M. Tondelli, Comportamento degli edifici in muratura nella sequenza sismica del 2012 in Emilia, Progettazione Sismica, 3–2012 (2012) 141-161.
[3] A. Di Fusco, F. Mosele, Ricognizione post-sisma maggio 2012: Gli edifici moderni in laterizio in Emilia, Costruire in Laterizio, 152 (2013) 52-60.
[4] Giornale di Brescia, 7 settembre 2013, link: http://www.giornaledibrescia.it/in-citta/sangiacomo- ecco-la-nuova-scuola-brixia-fidelis-1.1762734
[5] D.M 14/01/2008, Norme Tecniche per le Costruzioni.
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