Recupero e rifunzionalizzazione di un edificio ex-ospedaliero. Utilizzo di materiali FRCM per il rinforzo sismico

The thesis has as its main goals the mechanical characterization of innovative cement-based composites and the design of the connected seismic retrofitting solutions, employed in the improvement/upgrading of existing structures. The practical application focused on the refurbishment of a brick masonry building located within the old hospital area of Lecco, now home to the Politecnico di Milano local campus. The building renewal was obtained by means of a complete re-functionalization, carried out through the design of new spaces open to both the university and the local community, so as to establish a solid connection between these two entities, which, to date, appear to be almost independent. The refurbishment project consists of: - a preliminary analysis of the context, comprising territorial, urban and socio-economic considerations; - a detailed study of the existing building, focusing on geometry, materials and stratigraphy of the main elements; - the architectural design, dealing with the interaction between occupants and functions, expressed through representations in plan, section and elevation, as well as in drawings highlighting the extent of demolishing/new construction interventions; - mandatory codes and technological checks, resulting in the selection of appropriate building systems and energy strategies, aimed at guaranteeing remarkable efficiency levels. The suggested interventions - including superelevations, live loads changes and modifications of the existing walls - imposed the quantification of the safety level inherent with the new structural system. For this reason, an assessment of the seismic vulnerability was carried out, both through simplified analyses and finite element models. The increase in the seismic performance offered by Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) composites was finally explored, on the basis of the mechanical characterization results coming from a wide experimental campaign that dealt with the optimization of the composites and the evaluation of the adhesion mechanisms.

L’elaborato di tesi si pone come obiettivi principali la caratterizzazione meccanica di sistemi innovativi di rinforzo a matrice cementizia e la progettazione di interventi di miglioramento/adeguamento sismico su strutture esistenti. L'applicazione pratica ha previsto la riqualificazione di un edificio in muratura appartenente al vecchio complesso ospedaliero della città di Lecco, oggi sede del polo territoriale del Politecnico di Milano. Il recupero consiste nella rifunzionalizzazione del fabbricato, operata attraverso la creazione di nuovi spazi a servizio dell’università e della comunità cittadina, in modo da instaurare un collegamento tra queste due entità, che ad oggi risultano pressoché indipendenti. Il progetto di recupero si compone di: - un’iniziale analisi del contesto, con inquadramento a livello territoriale, urbanistico e socio-economico; - uno studio dettagliato sullo stato di fatto relativamente a geometrie, materiali e stratigrafie degli elementi tecnologici; - il progetto architettonico, con studio delle funzioni e delle utenze tramite rappresentazioni in pianta, sezione e prospetto, oltre che un confronto esistente/recupero attraverso le planimetrie che evidenziano il demolito/costruito; - le verifiche normative e tecnologiche, sintetizzate nella selezione di opportune strategie impiantistiche ed energetiche, tali da garantire elevati livelli di efficienza. Gli interventi architettonici ipotizzati - comprendenti sopralzi, variazioni di destinazioni d’uso e modifiche delle pareti esistenti - hanno imposto la quantificazione del livello di sicurezza del nuovo organismo strutturale. Per questo motivo è stata effettuata una valutazione della vulnerabilità sismica, sia attraverso analisi semplificate che modelli agli elementi finiti. L’incremento di prestazioni offerto da un intonaco armato in calcestruzzo tessile FRCM (Fabric Reinforced Cementitious Matrix) è stato infine esplorato, sulla scorta dei risultati ottenuti nell’ambito di un’ampia campagna sperimentale finalizzata all’ottimizzazione dei materiali costituenti (reti e matrici) e alla valutazione dei meccanismi di aderenza.