In un paese a rischio sismico come l’Italia è importante valutare una riqualificazione antisismica secondo parametri specifici per non incorrere eventi spiacevoli come problemi strutturali e crolli.
Parlare di efficienza energetica, di risparmio energetico, di comfort indoor senza porre l’attenzione alla qualità strutturale del nostro patrimonio edilizio e al suo grado di sicurezza nei confronti degli eventi naturali (sisma, trombe d’aria, ecc.) risulta un “non senso”.
L’aspetto della riqualificazione antisismica, spesso dimenticato o sottovalutato dai non addetti al settore, è più presente in quei professionisti della filiera edilizia (geometri, architetti, ingegneri ma anche artigiani e imprese) che operano con professionalità e coscienza per realizzare, riqualificare, risanare gli edifici sparsi sul territorio nazionale. Nonostante ciò, risulta non semplice coordinare la progettazione e soprattutto la realizzazione degli interventi sull’esistente, integrando aspetti termici e acustici con quelli a valenza strutturale e quindi di sicurezza passiva.
Grande influenza ha infatti la particolarità del nostro tessuto urbano e la complessità e varietà costruttiva degli edifici esistenti. In ogni zona o regione d’Italia si trovano tecniche costruttive e consistenze edilizie di differente genere, qualità e sicurezza. I motivi sono molteplici e spaziano dalla cultura locale alle materie prime reperibili in loco (tipo di pietra, legname, argille, ecc.), alla ricchezza o povertà economica delle popolazioni che hanno vissuto il territorio (case rurali o palazzi signorili, edifici storici in muratura o recenti a telaio in c.a.) oltre alla conformazione geografica del territorio stesso (pianura o zona montana).
Anche gli eventi calamitosi, che nel tempo hanno colpito il territorio, hanno profondamente modificato lo stesso, in seguito ai crolli e alle ricostruzioni effettuate dall’uomo con tecniche differenti in relazione alle conoscenze del tempo. Ogni oggetto ha quindi una sua particolarità costruttiva e storica che deve essere attentamente analizzata e vagliata dal professionista accorto, colui che si occupa di riqualificare l’esistente in senso energetico e strutturale.
Il percorso della conoscenza per la riqualificazione antisismica
Ogni progetto e/o proposta progettuale deve svilupparsi seguendo un percorso obbligato che passa attraverso una conoscenza approfondita dell’opera per poter operare con tecniche e metodologie appropriate e a costi contenuti.
Il primo passo che un progettista coscienzioso deve fare per la riqualificazione antisismica, è quello di reperire, catalogare e analizzare tutte le fonti storiche scritte o orali sulla storia del fabbricato oggetto dell’intervento. È infatti molto importante conoscere la genesi del fabbricato, la sua evoluzione nel tempo ed eventuali accadimenti che ne abbiamo modificato la struttura o danneggiato in parte o totalmente l’edificio. Dal periodo storico di edificazione si possono infatti stimare le tecniche costruttive con conseguenti informazioni sulla qualità strutturale del fabbricato e quindi anche sulle prestazioni termiche dell’involucro.
La sequenza di accrescimento dell’edificio (possibili sopraelevazioni, ampliamenti) o le modificazioni apportate dall’uomo (cambi di destinazione d’uso, nuove aperture o modificazioni/chiusura di esistenti), forniscono ulteriori informazioni sullo stato complessivo. Ad esempio si possono rilevare punti critici per scarso ammorsamento tra murature originarie e nuove ad esse addossate e vulnerabilità per irregolarità nella disposizione degli impalcati tra porzioni adiacenti (piani sfalsati). Anche la conoscenza di eventi naturali o causati dall’uomo (terremoti, trombe d’aria, incendi, ecc.) che hanno colpito l’edificio, sono essenziali affinché il progettista possa farsi un quadro generale sulla consistenza dell’oggetto dell’intervento di riqualificazione antisismica.
A questo punto, come anche indicato in normativa tecnica (Norme Tecniche sulle Costruzioni – NTC 2008), è necessario corredare le informazioni con un rilievo geometrico del fabbricato (completo di prospetti, sezioni e piante) integrato da un rilievo strutturale, cioè da un rilievo finalizzato a individuare l’ossatura portante del fabbricato. Spesso, soprattutto per gli edifici costruiti dopo l’introduzione della legge nr. 1086 (che definisce l’obbligatorietà di un calcolo strutturale e un conseguente deposito dei disegni costruttivi strutturali, del calcolo e della pratica di collaudo), è possibile reperire negli appositi uffici tecnici comunali o del Genio Civile, una documentazione utile al progettista. Tale documentazione deve però essere attentamente vagliata e verificata in quanto frequentemente, in fase di cantiere, possono essere state apportate modifiche al progetto originario senza aggiornare di conseguenza la pratica depositata. Ne risultano quindi difformità importanti che possono portare a errate valutazioni sul grado di sicurezza e di portanza dell’edificio.
Si opereranno quindi dei sondaggi mirati sia mediante parziale demolizione di intonaci o tramezzature che utilizzando tecniche moderne, quali strumenti a ultrasuoni e sonde endoscopiche. Si prediligeranno ovviamente quei sistemi meno invasivi non disdegnando però alcune tecniche approfondite qualora espressamente necessarie.
Anche le caratteristiche meccaniche dei materiali (muratura, cemento armato, armature, ecc.), dovranno essere definite mediante indagini appropriate sia di tipo distruttivo che non distruttivo. Le prime, quali ad esempio prove soniche e sclerometriche (Sonreb), pacometri (per rilevare la presenza di armature metalliche nei c.a.), prove di carico, ecc., possono essere numerose ed estese a tutto l’edificio, mentre quelle invasive quali carotaggi, prelievo di armature, martinetti piatti (per le murature) e altre ancora, verranno definite con attenzione per non pregiudicare l’integrità dell’edificio.
Tutta la campagna di rilievo e indagine consente quindi di definire un livello di conoscenza tra quelli definiti da normativa e conseguentemente applicare dei coefficienti (detti fattori di confidenza) alle formulazioni di calcolo applicate dal progettista strutturale.
La vulnerabilità ed il grado di sicurezza degli edifici: perché è importante riqualificare gli edifici
Ogni edificio, quindi, possiede una capacità di risposta ovvero di resistere agli eventi sismici, che dipende dalle tecniche costruttive, dalle caratteristiche dei materiali, dalla forma, dalla qualità esecutiva e dal grado di manutenzione a cui viene sottoposto nel tempo. Il professionista deve valutare tutti questi aspetti e individuare il livello massimo di azioni che l’edificio è in grado di sopportare. In realtà, in base a quanto indicato in normativa, non si ha un unico livello. Vengono infatti definiti gli “Stati Limite” differenziati tra quelli di esercizio e quelli ultimi.
Per Stati Limite di Esercizio (SLE) si intendono quelli in cui l’edificio subisce modificazioni che possono essere sia reversibili che irreversibili (per esempio: apertura di fessurazioni) con possibili danneggiamenti parziali e con spostamenti o deformazioni che possono limitare il funzionamento anche degli impianti. Si definiscono quindi due livelli di SLE:
Stato Limite di Operatività (SLO) quella situazione limite in cui l’evento sismico è di intensità tale da non pregiudicare la funzionalità prevista per l’edificio. Ci possono essere delle piccole lesioni ma che non pregiudicano la fruibilità degli spazi e il funzionamento di tutta l’impiantistica.
Stato Limite di Danno (SLD) quella situazione limite in cui l’evento sismico è di intensità tale da generare dei danni visibili ma facilmente riparabili. Vi saranno quindi rotture agli impianti e agli elementi secondari che potranno però essere ripristinati nella loro funzionalità con interventi puntuali e limitati. Non viene pregiudicata la capacità di resistenza e rigidezza nei confronti della azioni verticali e orizzontali.
Per Stati Limite Ultimi (SLU) si intendono quelli in cui le modificazioni sono di tipo irreversibile e prossimi al collasso della struttura. Tra questi vi sono perdite di equilibrio di porzioni di fabbricato, deformazioni o spostamenti eccessivi per l’utilizzo previsto, instabilità globale, ecc.. In particolare si definiscono i seguenti due livelli:
Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) quella situazione limite in cui l’evento sismico è di intensità tale da generare danni importanti agli impianti, ai componenti non strutturali e alle strutture stesse con possibili parziali crolli. L’edificio, al termine dell’evento, manterrà ancora una capacità portante ai carichi verticali mentre avrà ridotto la sua rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali. Il fabbricato, quindi, non sarà agibile ma avrà consentito agli occupanti di abbandonare la struttura.
Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC) quella situazione limite in cui l’evento sismico è di intensità tale da generare danni rilevanti con decadimento della capacità portante complessiva ma al limite del collasso dell’intera struttura. L’edificio conserverà ancora un margine di sicurezza nei confronti della azioni verticali e una esigua capacità di assorbire ulteriori azioni sismiche. L’obiettivo è quello di preservare dal collasso la struttura in funzione dell’abbandono dell’edificio da parte degli occupanti. Il grado di resistenza del fabbricato risulta però compromesso e molto probabilmente non è in grado di sopportare ulteriori scosse anche se di intensità minore di quella appena subita.
La normativa per la riqualificazione degli edifici
La normativa prevede, come riportata nello specchietto seguente, per ogni stato limite una probabilità di superamento dell’intensità sismica di progetto nel periodo di riferimento (ovvero di vita) del fabbricato. Esplicitando la formula in maniera differente, si ottengono i cosiddetti tempi di ritorno (TR), che corrispondono al periodo di tempo all’interno del quale è presumibile che accada l’evento considerato. Questo significa che, ragionando in termini statistici, si presume diminuisca la probabilità di accadimento dell’evento stesso nell’arco temporale considerato mano a mano che aumenta lo stato limite.
La suddivisione delle azioni sismiche di progetto in gradi crescenti di danneggiamento e collasso, consente di ottimizzare i costi e quindi il grado di sicurezza dell’edificio in relazione alla sua destinazione d’uso. Edifici strategici e pubblici quali caserme, scuole, ecc. prevedono infatti una vita di riferimento maggiore e quindi richiedono un grado di sicurezza più elevato.
| TR (anni) | |||
| edifici residenziali | edifici strategici | ||
| SLE
(stato limite di esercizio) |
Stato Limite di Operatività (SLO) (PVR 81%) | 30 | 90 |
| Stato Limite di Danno (SLD) (PVR 63%) | 50 | 150 | |
| SLU
(stato limite ultimo) |
Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) (PVR 10%) | 475 | 1425 |
| Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC) (PVR 5%) | 975 | 2475 | |
Una corretta progettazione, quindi, deve obbligatoriamente valutare il comportamento globale e locale del fabbricato e individuare il livello massimo di azione che è in grado di sopportare ai vari stati limite. Analizzando i nodi e i punti critici che determinano il raggiungimento dello stato limite corrispondente, si possono progettare gli interventi adeguati di rinforzo e riqualificazione per migliorare o adeguare sismicamente l’edificio.
Rinforzo murature perimetrali di tamponamento ed efficientamento energetico.
In seguito al terremoto dell’Aquila del 2009 si è posta l’attenzione del mondo scientifico e della ricerca sulla problematica dei tamponamenti degli edifici multipiano con ossatura portante in telaio di c.a. I maggiori danneggiamenti dei condomini della periferia dell’Aquila, come anche delle cittadine dell’Emilia Romagna colpite dal terremoto del 2012, sono dovuti al danneggiamento delle tamponature esterne. L’effetto combinato infatti dell’azione nel piano (per sollecitazioni indotte dal telaio che si deforma sotto effetto del sisma) e fuori piano (per la massa del tamponamento soggetto all’azione sismica), porta a degradare la muratura con conseguente crollo.
In particolare si sono riscontrati crolli sui paramenti a doppio strato dove lo strato esterno risultava completamente scollegato da quello interno e a cui era interposto l’isolante. Questa soluzione, ottima dal punto di vista termico, non garantisce una staticità della parete, in particolare su edifici pluripiano dove la snellezza diventa eccessiva.
Un primo esempio di integrazione tra aspetti strutturali ed energetici
Nella realizzazione del nuovo risulta fondamentale dimensionare i collegamenti tra i due paramenti in maniera accorta o valutare soluzioni differenti di composizione del tamponamento esterno.
Nel caso di intervento sull’esistente, è possibile progettare l’applicazione esterna di una rete, distribuita su tutto il prospetto ed adeguatamente rinforzata e risvoltata in presenza delle forometrie, per aumentarne la resistenza alle azioni nel piano ma soprattutto per impedirne il crollo fuori piano. La forte adesività della malta di calce nella quale viene annegata la rete in fibra di vetro consente di garantire un corretto aggrappo anche in presenza di intonaci esistenti che devono comunque essere trattati ed eventualmente rimossi nei punti “scatolati”.
Inoltre si possono ottenere spessori limitati (dell’ordine del centimetro) con ottima traspirabilità. Successivamente è possibile applicare un ulteriore strato di isolamento a cappotto con le tecniche certificate dalle norme di settore e riportate sul manuale CORTEXA.
A cura di: Ing. Roberto Calliari
Articolo tratto dalla Rivista CasaClima_DueGradi
| E-Business