Come valutare la sicurezza sismica di un edificio?

Cosa prevedono le NTC 2018

Le NTC2018 dedicano il capitolo 8 alla valutazione della sicurezza e degli interventi sulle strutture esistenti, che dovrà tener conto dei seguenti aspetti della costruzione:

• «essa riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione;
• in essa possono essere insiti, ma non palesi, difetti di impostazione e di realizzazione;
• essa può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti;
• le sue strutture possono presentare degrado e/o modifiche significative, rispetto alla situazione originaria.»

Le resistenze di calcolo

Per arrivare a calcolare un indice di vulnerabilità sismica, il tecnico strutturista necessita di approfondire la reale resistenza dei materiali, lo schema delle armature nel caso di edifici in cemento armato, la presenza o assenza di collegamenti efficaci tra le murature portanti, un preciso rilievo geometrico delle strutture. Non tutto può essere rilevabile visivamente o tramite puntuali rimozioni di intonaco.

La stima delle resistenze dei materiali e il preciso rilievo delle armature richiedono tecniche diagnostiche, alcune non distruttive o parzialmente distruttive. Il valore della resistenza a compressione e a taglio di muratura e calcestruzzo sono parametri fondamentali da inserire nel modello di calcolo, e la loro stima influisce sul risultato della valutazione della sicurezza.

La normativa tecnica, mediante la seguente formula delle resistenze di calcolo:

f_d = f_m/ (FC •ϒ_m)

premia un livello di conoscenza maggiore con un fattore di confidenza FC, il cui valore decresce da 1,35 per un livello di conoscenza base LC1, a 1,2 per un livello di conoscenza esteso LC2, fino a 1 per un livello di conoscenza esaustivo LC3. Minore è il livello di conoscenza, maggiore sarà il fattore di confidenza FC che penalizzerà la stima dei parametri di resistenza, restituendo valori di sicurezza sismica sottostimati e conseguenti lavori di miglioramento sismico più costosi ed invasivi.

I test semi-distruttivi

La stima delle resistenze potrà essere svolta tramite i seguenti test semi-distruttivi :

• estrazione di carote dagli elementi portanti in c.a. per essere testate a compressione in laboratorio (Figg.1-2);
• estrazione di tasselli inseriti negli elementi in c.a. per stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo – pull-out (Fig.3);
• estrazione di barre d’armatura per esser testate a trazione in laboratorio e certificarne la resistenza (Fig.4);
• martinetti piatti per la stima della resistenza a compressione e modulo elastico delle murature portanti (Fig.5),
• martinetto orizzontale per la stima della resistenza a taglio della muratura – shove test (Fig.6).

Tecniche non distruttive

È consigliabile affiancare anche tecniche non distruttive, i cui valori qualitativi saranno correlati e tarati con quelli quantitativi offerti dai test più distruttivi. Per esempio, è possibile stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo con lo sclerometro insieme agli ultrasuoni mediante metodo Sonreb (Figg.7-8), o identificare la posizione delle armature mediante il pacometro (Fig.9). Così come è possibile indagare la qualità della tessitura muraria mediante endoscopie (Fig.10) o prove soniche (Fig.11), e stimare le prestazioni meccaniche delle malte con test penetrometrici (Fig.12).

Conclusioni

I risultati numerici e qualitativi emersi dalla fase conoscitiva implementano la modellazione dell’intero scheletro strutturale dell’edificio seguita mediante software di calcolo, da cui emergerà un indice di sicurezza ζ_Ε come rapporto tra azione orizzontale massima sopportabile dalla struttura esistente (capacità) e azione sismica di progetto per una nuova costruzione (domanda).

Per edifici di nuova costruzione ζ_E = 1, mentre per le strutture esistenti risulta inferiore all’unità ma con considerevoli margini di crescita se ad un maggiore onere economico investito nella iniziale fase di conoscenza, corrisponde una progettazione dell’intervento di miglioramento sismico più economico ed efficace (Fig.13).