Adeguamento antisismico: gli interventi per la sicurezza degli edifici

01/09/2016 - Il problema della vulnerabilità del patrimonio edilizio italiano e la necessità della sua messa in sicurezza è stato un argomento molto discusso nell’ultimo periodo a seguito del terremoto che ha colpito il Centro Italia.
 
L’Italia, infatti, da un lato è interessata da una consistente pericolosità sismica, dall’altro lato è caratterizzata da un patrimonio edilizio vetusto e di conseguenza non capace di resistere alle sollecitazioni sismiche.
 

Antisismica: la situazione immobiliare italiana

Per quanto riguarda il rischio sismico, il Consiglio Nazionale Ingegneri evidenzia come oltre 21,5 milioni di persone abitino in aree del paese esposte a rischio sismico molto o abbastanza elevato (zone 1 e 2) e altri 19 milioni risiedono, invece, nei comuni classificati in zona 3.
 
Anche se gli eventi sismici non sono prevedibili né evitabili, è possibile, però, pianificare un’azione di contenimento dei danni da essi derivanti, soprattutto rendendo le strutture colpite dal terremoto capaci di resistere senza provocare danni alle persone.
 
Lo stock immobiliare italiano, secondo gli ultimi dati del censimento 2011, si compone di oltre 29 milioni di abitazioni per 60 milioni di residenti; di queste, 10 milioni circa sono costruite nelle zone sismiche più a rischio: 1,4 milioni sono ubicate nella zona 1 e circa 9 milioni in zona 2. Sono invece 8,5 milioni le abitazioni collocate in zona 3 e 9,4 milioni, infine, in zona 4. Per questa ragione le abitazioni residenziali italiane si presentano potenzialmente bisognose di interventi.
 

Adeguamento antisismico: le prescrizioni normative

Per la progettazione di un nuovo edificio e per l’adeguamento sismico di un edificio esistente bisogna rifarsi al DM 14 gennaio 2008 (NTC08) che definisce i principi per il progetto, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni e affronta anche il delicato problema delle costruzioni esistenti.
 
Solo gli edifici pre-esistenti con valore strategico, all'entrata in vigore della norma, devono rispettare i livelli di sicurezza previsti;l'ordinanza del PCM 3274/2003, che riclassifica l’intero territorio nazionale in quattro zone a diversa pericolosità, introduce anche l’obbligo per gli enti proprietari di procedere alla verifica sismica degli edifici strategici e di quelli rilevanti per finalità di protezione civile. Tra questi ultimi rientrano anche le scuole.
 
Le NTC08 definiscono i tre diversi tipi di intervento che possono essere effettuati:
- interventi di adeguamento, atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle NTC;
- interventi di miglioramento, atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle NTC;
- riparazioni o interventi locali, che interessino elementi isolati e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.
 
Viene inoltre prescritta la valutazione sismica dell’edificio esistente e, se necessario, l’adeguamento nei casi di:
- sopraelevazione o ampliamento;
- variazioni di classe e/o destinazione d’uso con incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10% (obbligo di verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, con variazioni del carico superiori al 20%);
- interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente.
 
Con le attuali norme è obbligatorio provvedere alla valutazione sismica degli edifici strategici ma non è obbligatorio per tutti gli altri edifici esistenti se non sono previsti i succitati interventi edilizi. Di conseguenza l’adeguamento sismico della maggior parte delle strutture a carattere privato rimane su base volontaria e, al massimo, incentivato da bonus fiscali.
 
Dal 2014 il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici è al lavoro per aggiornare le NTC del 2008. Le nuove norme affronteranno ancora il problema degli edifici esistenti: la bozza in fase di valutazione infatti contiene criteri differenti (e meno stringenti) per l’esistente rispetto al nuovo. Ciò è dovuto al fatto che applicare all’esistente le norme antisismiche che valgono per il nuovo avrebbe creato obblighi troppo onerosi o materialmente inapplicabili.  È stata scelta l’opzione di differenziare tali obblighi, riservando alle nuove costruzioni gli standard più elevati.
 

Interventi antisismici

Gli interventi per adeguare (o in alcuni casi migliorare) sismicamente un edificio, variano in base a parametri come il tipo di costruzione (monopiano o pluriplano), il tipo di struttura portante (muratura, c.a, legno), le fondazioni su cui poggia l’edificio, la zona sismica in cui l’edificio ricade e più in generale il contesto nel quale l’edificio è inserito.
 
Inoltre la scelta del migliore intervento di adeguamento sismico deve essere effettuata da un tecnico competente sulla base di indagini diagnostiche e prove in laboratorio.
 
Tuttavia è possibile fornire una carrellata di azioni basilari e prodotti utilizzabili per le principali strutture esistenti sul territorio: strutture in muratura portante; strutture intelaiate in c.a; strutture intelaiate in legno.
 

Consolidamento delle murature

Alcuni interventi per il consolidamento delle murature sono, a seconda delle circostanze: cerchiature, cuciture metalliche, riduzione delle spinte di archi e volte, riduzione della eccessiva deformabilità dei solai, interventi in copertura, incremento della resistenza nei maschi murari, rinforzo mediante reticolo cementato, inserimento di paretine armate, interventi in fondazione, giunti sismici, ecc.
 
Tra i prodotti per il consolidamento delle murature attraverso iniezioni c’è Inietta & Consolida di TECNORED che garantisce una distribuzione diffusa dei leganti idraulici sferoidali ad alta resistenza coadiuvati dalle speciali resine acriliche reticolanti che risolvono le problematiche di adesività anche in presenza di polveri.
 

Un altro esempio è offerto da RASCOflex di RASCOR un sistema di consolidamento sotto pressione con resina ad iniezione in grado di penetrare e di saturare pori, cavillature e capillarità dove a processo di presa avvenuto si polimerizzano in un prodotto neutro ed elastico.


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Supporti ed ancoraggi per strutture in cemento armato

Anche nel caso di adeguamento di un edificio in cemento armato è necessario fare delle analisi preliminari che considerino la geometria dell’edificio, le caratteristiche dei materiali, le condizioni di conservazione, la destinazione d’uso ecc.
 
In un edificio si può agire localmente, intervenendo sul singolo elemento strutturale (pilastro, trave ecc) oppure a livello globale. Tra gli interventi a livello locale c’è l’incremento di sezione dell’elemento strutturale e l’aumento delle armature, il confinamento con profilati metallici o il confinamento con FRP.
 
Si può intervenire anche sulla globalità della struttura attraverso l’inserimento di controventi metallici, l’inserimento di pareti sismo resistenti, l’isolamento alla base e la dissipazione supplementare dell’energia.
 
Tra i supporti per il rinforzo strutturale ci sono Elementi di rinforzo di XELLA ITALIA - YTONG che vengono utilizzati anche per ottenere i necessari irrigidimenti strutturali.

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Schöck Italia
AS Schöler + Bolte Italia
 

Consolidamento solai e strutture in legno

Anche per l’adeguamento sismico di strutture in legno, una volta valutato il contesto nel quale si opera, si può pensare a sistemi per l’irrigidimento attraverso dei sistemi controventati o sistemi di consolidamento di travi e solai. 
 
Per il consolidamento dei solai di legno si può optare per SISTEMA TRALICCIO LPR® E CONNETTORE FLAP di PETER COX che si può posare direttamente sulle tavole in corrispondenza delle travi da rinforzare e garantisce deformazioni contenute entro 1/500 della luce.
 

Tra i metodi per il consolidamento strutturale di elementi in legno mediante incollaggio di nuove protesi c’è MAPEWOOD GEL 120 di MAPEI un adesivo epossidico di media viscosità, per il riempimento dei fori realizzati nelle strutture in legno da ripristinare come travi, pilastri, capriate e nella protesi allo scopo di ancorare barre o piastre di collegamento.
 

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MAPEI
HECO ITALIA EFG
PETER COX
Volteco
Kimia
 

Connettori per solai 

Esistono tipologie d’interventi che possono andare bene, con le dovute caratterizzazioni, su più strutture, come succede, ad esempio, per le opere di rinforzo strutturale sui solai attraverso l'utilizzo dei connettori grazie ai quali è possibile sovrapporre alla struttura esistente una sottile soletta, generalmente di calcestruzzo con rete elettrosaldata, connessa al solaio esistente.
 
Un esempio è Connettore CTF di TECNARIA con struttura portante in acciaio ed il soprastante getto in calcestruzzo, opportunamente collegati a mezzo di connettori, garantiscono una buona risposta statica.
 

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TECNARIA
Laterlite
TECNORED
HECO ITALIA EFG
 

Materiali compositi per consolidamento (FRP)

Tra i nuovi materiali capaci di una buona resistenza sismica e una bassa invasività vi sono i materiali fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP), in particolare i rinforzi in fibra di vetro e in fibra di carbonio.
 
I vantaggi degli FRP sono svariati: elevate prestazioni meccaniche di resistenza, sagomabilità e adattabilità di forma, durabilità nel tempo (ad esempio la fibra di carbonio non subisce trasformazioni chimiche nel tempo come il calcestruzzo e non è soggetto a processi di ossidazione), leggerezza e bassissima invasività e velocità di posa in opera. Per questo usando FRP è possibile intervenire “chirurgicamente” sugli edifici esistenti, senza sgomberarli e senza produrre disagi per i fruitori.
 
Per rinforzare le murature c’è RI-STRUTTURA di FIBRE NET una rete di rinforzo strutturale in fibra di vetro ad elevata resistenza chimica grazie a resine termoindurenti; la tecnica utilizzata è quella dell’intonaco armato”, utilizzando reti in FRP, e viene resa solidale alle murature con elementi di connessione, anch’essi in FRP, distribuiti uniformemente sulla superficie.  
 

Tra le reti di rinforzo in fibra di vetro c’è RÖFIX SismaProtect di RÖFIX costituito da una speciale rete caratterizzata da un’alta resistenza in tutte le direzioni con un’elevatissima capacità di dissipazione dell’energia sismica, grazie alle diverse composizioni delle fibre che assorbono in modo graduale l’azione del sisma.
 

Tra le fibre sintetiche di rinforzo per calcestruzzo c’è RUREDIL X FIBER 19 di RUREDIL una fibra sintetica strutturale, progettata per migliorare la durabilità e le proprietà dei conglomerati cementizi destinati a realizzare massetti, sottofondi e manufatti prefabbricati e realizzati a getto, con calcestruzzi a consistenza umida o estrusi.
 

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Dispositivi antisismici, isolatori, dissipatori 

Per rendere la struttura più rigida e meno vulnerabile all’azione sismica spesso si punta alla creazione di vincoli efficaci tra i diversi componenti che possano anche contrastare la rotazione torsionale delle travi alte e delle capriate (attraverso un blocco alla trave che potrebbe ribaltare).
 
Un esempio è offerto da SICURLINK di FIP INDUSTRIALE un sistema composto da una coppia di bielle incernierate, disposte ad arco, che si collegano a spinotti orizzontali simulanti le cerniere che permette quindi di trasferire azioni taglianti.
 

I dissipatori di energia sono dispositivi che dissipano gran parte dell’energia trasmessa alla struttura durante il sisma, riducendo così le sollecitazioni negli elementi strutturali; generalmente si impiegano nei punti in cui il sisma causa spostamenti relativi tra due elementi strutturali, come tra i piani in un edificio.
 
Un esempio sono i dissipatori sismici di FIP INDUSTRIALE, adatti ad ogni tipo di struttura, sia in fase di costruzione che di adeguamento sismico. I dissipatori di tipo BRAD sono particolarmente adatti ad essere utilizzati come controventi dissipativi in edifici; in questo caso infatti la dissipazione avviene quando il dispositivo è sottoposto a cicli alterni di trazione e compressione.


Fondamentali per resistere ai terremoti anche gli isolatori sismici che si posizionano tra le fondazioni e le strutture in elevazione per disaccoppiare le frequenze del sisma dalle frequenze della struttura in elevazione ed evitare l'insorgere di fenomeni di risonanza.  Utilizzando gli isolatori sismici la struttura rimane in campo elastico anche durante terremoti violenti e conserva integre le capacità dissipative di energia offerte dalla duttilità.
 
Un esempio di isolatore sismico è offerto da FIP | Isolatore sismico costituito da 3 elementi d’acciaio sovrapposti: una base concava superiormente, opportunamente sagomata in modo da ottenere il periodo di oscillazione desiderato; una rotula centrale, convessa s i a inferiormente che superiormente; infine un terzo elemento che si accoppia con la sottostante rotula, consentendo le rotazioni. Al fine di controllare l’attrito opposto al movimento dalle superfici di scorrimento e rotazione, vengono utilizzati opportuni materiali termoplastici.

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Seriana Edilizia
 

Giunti strutturali

Per evitare un danneggiamento sismico di due zone adiacenti si ricorre all’utilizzo di giunti strutturali che permettono l'interruzione della continuità di un'opera.
 
Un esempio è Giunto antisismico di SO.C.E.T. che nel corso di un evento sismico si oppone all'oscillazione di elementi strutturali contigui garantendone l'uso in condizioni di sicurezza e continuità del piano di calpestio dell'elemento metallico con un pianale in lamiera striata collegata all'elemento metallico.
 

Un altro esempio è JOINTEC GW di PROFILITEC, un giunto strutturale a tenuta con struttura in acciaio massiccio ad alto tenore e gomma antivibrante.
 

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Consolidamento geotecnico 

Al di là degli eventi sismici, nelle NTC08 si legge che "il progetto del consolidamento geotecnico deve essere sviluppato unitariamente con quello strutturale, ovvero gli interventi che si reputano necessari per migliorare il terreno o per rinforzare le fondazioni devono essere concepiti congiuntamente al risanamento della struttura in elevazione".
 
Uno dei metodi per il consolidamento di una struttura esistente consiste nel miglioramento e rinforzo dei terreni di fondazione.
 

Per approfondire consulta il Focus sul consolidamento dei terreni