Quali tecnologie possono essere impiegate per migliorare la sicurezza sismica di un edificio in cemento armato?
Oltre ai preliminari ed essenziali interventi locali, si può aumentare la resistenza complessiva del fabbricato nei confronti del terremoto intervenendo direttamente sugli elementi strutturali portanti attraverso interventi di miglioramento sismico ai sensi del par. 8.4.2. delle NTC2018.
Gli esistenti edifici in cemento armato sono stati progettati decenni fa con normative tecniche che, nella maggior parte delle regioni italiane, non contemplavano ancora il rischio sismico. Gli elementi portanti erano dimensionati solo per i carichi statici e l’unica azione orizzontale presa in considerazione era quella del vento.
Di conseguenza gli schemi di armatura di travi e pilastri non sono adeguati alle sollecitazioni di pressoflessione e taglio derivanti dall’azione sismica imposta dalle attuali NTC2018, così come non sono concepiti per soddisfare la gerarchia delle resistenze che deve assicurare la manifestazione di meccanismi di rottura duttili prima di quelli a rottura fragili per evitare il collasso di “piano soffice”.
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Valutazione sismica e tecniche di intervento per edifici esistenti in c.a.
La seconda edizione di questo volume, rivisitata integralmente e arricchita con nuovi esempi pratici, fornisce agli ingegneri strutturisti e a tutti quei professionisti che, in generale, operano nell’ambito della valutazione sismica degli edifici esistenti in cemento armato, gli strumenti necessari per effettuare in modo ancora più consapevole le opportune verifiche di sicurezza sismica secondo la normativa vigente. A tal proposito sono discusse le più appropriate strategie di modellazione/analisi strutturale in ambito non lineare sia statico (pushover) che dinamico (time-history). Vengono inoltre trattate le più diffuse tecniche di intervento per la riabilitazione delle strutture esistenti in cemento armato gettate in opera e prefabbricate, ricorrendo anche ad esempi di modellazione numerica di alcuni interventi di adeguamento/miglioramento sismico. Nel testo si fa riferimento alla versione aggiornata delle Norme Tecniche per le Costruzioni – ossia le NTC 2018 – e alla relativa circolare esplicativa (Circolare 21 gennaio 2019 n. 7). Rui Pinho Ingegnere, professore ordinario presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pavia, socio fondatore delle società Seismosoft e Mosayk, è autore di innumerevoli pubblicazioni scientifiche sul tema della valutazione del rischio sismico di strutture esistenti. Federica Bianchi Ingegnere, socio fondatore e CEO di Mosayk srl, svolge la libera professione con particolare attenzione alla valutazione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato. Roberto Nascimbene Ingegnere, professore associato presso lo IUSS Pavia, socio fondatore di Mosayk srl, ha approfondito particolarmente le tematiche della modellazione numerica avanzata nel campo dell’ingegneria civile.
Rui Pinho, Federica Bianchi, Roberto Nascimbene | Maggioli Editore 2022
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Le tecniche di miglioramento sismico
A differenza degli interventi locali, le tecniche di miglioramento sismico devono intervenire direttamente sullo scheletro strutturale e pertanto possono risultare più invasive nella fase realizzativa perché le strutture portanti devono essere messe a nudo con rimozioni di intonaco e rivestimenti, rendendo l’unità immobiliare anche parzialmente inagibile per la durata dell’intervento.
In questi ultimi anni di Superbonus110% sono entrate nel mercato diverse tipologie di “cappotti sismici” che uniscono il triplo vantaggio di coibentare, migliorare la sicurezza sismica e in più senza dover interrompere la funzionalità interna dell’abitazione perché si lavora solo all’esterno. La tecnologia del cappotto sismico prevede un cassero, che è il materiale isolante, posato in aderenza all’edificio: la cavità centrale, che è il cuore della parete sismo-resistente, è poi riempita, in opera, con un getto di calcestruzzo (Fig. 1a).
Tuttavia si tratta di soluzioni tecniche recenti la cui efficacia va valutata caso per caso e soprattutto dipende dal collegamento con l’originario scheletro strutturale dell’edificio e quindi che tipo di collaborazione strutturale si inneschi durante il terremoto, anche in relazione ad una maggior apporto di rigidezza e masse sismiche offerto dalla crosta esterna in cemento armato rispetto all’originaria configurazione dell’edificio.
Occorre infatti ricordare come per gli interventi classificati come miglioramento sismico sia obbligatoria l’analisi e la modellazione numerica dell’intero edificio, confrontando lo stato di fatto con quello di progetto. Una soluzione similare è quella degli esoscheletri esterni con profili in acciaio, che per quanto possa essere più invasiva dal punto di vista estetico (ma comunque adattabile con un opportuno progetto architettonico), risulta sicuramente più collaudata (fig. 1b).
Diversamente, le tradizionali tecniche di consolidamento dei telai in cemento armato lavorano con materiali direttamente applicati a pilastri e travi con eventuali e temporanei disagi per la funzionalità degli ambienti interni, ma con soluzioni già ampiamente collaudate e di certa valutazione numerica.
Una soluzione applicabile a pilastri in c.a. consiste nella cosiddetta “incamiciatura armata” (Fig. 2a), qualora il pilastro necessiti di un rinforzo a taglio o pressoflessione: è possibile applicare una crosta cementezia armata dello spessore di 8-10 cm con rete elettrosaldata (o con barre aggiuntive) e opportunamente collegata trasversalmente alle maglie degli altri lati. Una sorta di “cerchiatura diffusa” del pilastro.
Un’alternativa dell’incamiciatura consiste nella calastrellatura con angolari (Fig. 2b), con impatto visivo dichiarato. Tuttavia, qualora le necessità di rinforzo siano maggiori, risultano sicuramente più adattabili i moderni tessuti in materiale composito, in particolar modo per il consolidamento dei nodi. Le fasce in FRP (Fig. 2c) sono applicabili mediante incollaggio con resine epossidiche.
Nelle travi le fasce saranno applicate nelle zone di massina trazione per flessione, con applicazione intradossale e/o estradossale a seconda del diagramma di momento. Altresì potranno avvolgere il perimetro della trave nelle zone a maggior sforzo di taglio, o con passo costante lungo l’intera luce della trave qualora la carenza di armatura a taglio sia diffusa. Per i pilastri, a seconda delle necessità di sollecitazione, le fasce potranno essere applicate lungo lo sviluppo verticale per incrementare la resistenza alla pressoflessione e in orizzontale attorno al perimetro del pilastro, con un adeguato passo, per il rinforzo al taglio.
Con la medesima applicazione potranno essere usate per confinare i nodi trave-pilastro e garantire la gerarchia delle resistenze del telaio in c.a. In campo sismico le fasce in FRP hanno il vantaggio di non apportare ulteriori masse sismiche aggiuntive, come invece avviene per le altre tecniche di intervento.
Come per ogni progetto, la tecnologia di intervento scelta dovrà essere quella soluzione più compatibile con il contesto edilizio e con il livello di sicurezza sismica che si vuole raggiungere.
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