A cura di: Ing. Domenico Franco Testa, Ing. Massimo Di Girolamo

In seguito agli eventi sismici che hanno colpito, con particolare violenza, l’Emilia Romagna il 20 e 29 maggio 2012, sono drammaticamente emerse tutte le criticità degli edifici in c.a. prefabbricati non concepiti con criteri antisimici. In particolare si è osservato che la maggior parte dei danni riscontrati su questa tipologia di edifici, comunemente detti “capannoni industriali”, sono dipesi principalmente dalla presenza di alcune gravi carenze strutturali quali:

• mancanza di collegamenti efficaci tra i vari elementi strutturali
• non adeguato vincolamento dei pannelli di tamponatura

Il D.L. 74 del 6 giugno 2012, convertito in legge n. 122 del 1 agosto 2012, emanato in seguito agli eventi sismici del 20 e 29 maggio 2012 per disciplinare la ricostruzione post-sisma, ha stabilito, in particolare, le modalità per la messa in sicurezza degli edifici prefabbricati mediante interventi volti all’eliminazione delle vulnerabilità presenti e, quando necessario, al miglioramento sismico al fine di raggiungere un grado di sicurezza sismica pari ad almeno il 60% di quello richiesto per un edificio di nuova costruzione.

L’intervento che qui si descrive risponde proprio all’esigenza di cui sopra e riguarda un immobile sito nel comune di San Pietro in Casale (BO) per cui è stato effettuato contestualmente un intervento di rimozione delle carenze strutturali e di miglioramento sismico, conseguendo un grado sicurezza sismica superiore al 60% di quello richiesto per un edificio di nuova costruzione.

L’edificio e le sue criticità prima dell’intervento

L’edificio monopiano in oggetto ha pianta rettangolare con dimensioni di 20,62 m in direzione trasversale e di 40,82 m in quella longitudinale. L’altezza interna dell’edificio è pari a 6,00 m mentre l’altezza esterna minima (gronda) e massima (colmo), misurate da quota marciapiede, sono rispettivamente di 7,31 m e di 8,30 m. La copertura è a doppia falda, entrambe con pendenze del 10%, con linea di colmo in direzione longitudinale.

Le fondazioni sono di tipo superficiale costituite da plinti a bicchiere prefabbricati in cemento armato connessi, mediante armature, a solette di sottofondazione in c.a. gettate in opera.

La struttura portante in elevazione è composta da n.5 telai trasversali ad una campata costituiti da pilastri prefabbricati in c.a. Le travi sono semplicemente appoggiate sulla testa dei pilastri che presentano una cavità per l’alloggiamento delle stesse. I telai sono posti ad interasse di 10,03 m e non sono connessi tra loro. Oltre ai pilastri dei telai, sono presenti altri cinque pilastri, in corrispondenza delle aperture e delle testate, con funzione di sostegno dei pannelli di tamponamento. La copertura è costituita da tegoli prefabbricati in c.a.p. di sezione a doppio T (lastre binervate). I tegoli, le cui nervature sono semplicemente appoggiate sulle travi, sono lateralmente accostati senza connessione tra loro. Le tamponature sono costituite da pannelli orizzontali prefabbricati in c.a. alleggeriti aventi spessori da 20 cm, con 8 cm di polistirolo interno e nervature perimetrali ed intermedie.

A seguito del rilievo strutturale sono state riscontrate le seguenti carenze e vulnerabilità: l’assenza di collegamenti tra pilastri e travi in grado di impedire il ribaltamento e/o la caduta di queste ultime in caso di evento sismico; l’assenza di collegamenti tra travi e tegoli in grado di impedire il ribaltamento e/o la caduta di questi ultimi in caso di evento sismico; la non adeguata connessione dei pannelli prefabbricati di tamponamento ai pilastri in caso di significativi spostamenti laterali dei telai.

Il modello strutturale

La valutazione della sicurezza dell’edificio, sia nello stato esistente sia in quello post-intervento, è stata eseguita tramite analisi strutturale mediante l’impiego di un modello spaziale ad elementi finiti. Per la determinazione degli effetti dell’azione sismica è stato impiegato il metodo dell’analisi dinamica lineare secondo le modalità delle NTC 2008. Tenuto conto che la tipologia strutturale in esame è una struttura prefabbricata in c.a. sostanzialmente isostatica e non progettata con criteri antisismici, per la quale, quindi, non è possibile fare affidamento su un comportamento particolarmente duttile degli elementi strutturali, è stato assunto un valore particolarmente modesto del fattore di struttura pari a q = q0 = 1,5, in linea con quello consigliato nelle “Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici”, redatto a seguito degli eventi sismici del maggio 2012.

Nel modello i pilastri, i tegoli, le converse, le travi di collegamento a quota fondazione ed i rinforzi dei pilastri (questi ultimi due solo nel modello post-intervento) sono stati discretizzati con elementi frame. Ogni tegolo è stato definito accostando due elementi frame con sezione a T. Le travi di copertura e le nuove solette in c.a. a quota fondazione (queste ultime solo nel modello post-intervento) sono state modellate con elementi bidimensionali discretizzati con shell a geometria quadrilatera o triangolare rispettivamente a quattro o tre nodi di vertice.

La modellazione a piastra delle travi di copertura consente di rappresentare in modo più adeguato sia la distribuzione delle masse in copertura sia l’effetto fuori piano delle travi, in modo particolare sui pilastri (nella condizione esistente) o sui rinforzi in acciaio (nella condizione post-intervento). I plinti esistenti, le nuove solette e travi di fondazione (queste ultime due solo nel modello post-intervento) sono stati considerati orizzontalmente bloccati e posti su suolo elastico alla Winkler, con valore di tale coefficiente ridotti per i nuovi elementi.

Particolare del modello geometrico della struttura esistente

L’intervento di miglioramento in fondazione

Gli interventi di eliminazione delle carenze e di miglioramento sismico hanno previsto il confinamento e conseguente rinforzo della base dei pilastri a livello dei plinti di fondazione con realizzazione in opera di una soletta in c.a. da 40 cm di spessore, previa rimozione di parte della pavimentazione interna e del marciapiede esterno. Questo intervento, oltre a collegare gli elementi di fondazione alla pavimentazione esistente in calcestruzzo e tra loro, consente di vincolare orizzontalmente la testa dei plinti migliorando sia i livelli di sicurezza previsti per le verifiche geotecniche sia il grado di incastro alla base dei pilastri e dei relativi rinforzi in acciaio. Il collegamento dei nuovi elementi alla pavimentazione esistente in calcestruzzo è stato previsto mediate barre da c.a. innestate con ancorante chimico vinilestere ibrido HIT-HY 200-Rspecifico per riprese di getto con ferri d’armatura post-installati.

Realizzazione delle solette di fondazione di collegamento alla pavimentazione esistente mediante ancorante chimico vinilestere ibrido HIT-HY 200-R.

Gli interventi di miglioramento in elevazione
Il rinforzo dei pilastri è stato effettuato mediante profili in acciaio tipo UPN, disposti sui due per l’intera altezza dei pilastri e connessi a questi tramite fissaggi diffusi realizzati mediante ancorante meccanico sismico ad espansione HST (ora sostituto dalla nuova generazione HST3, ndr).
Per la realizzazione dei collegamenti dei pannelli di tamponamento ai pilastri mediante angolari per il collegamento dei tegoli alle travi con piastre in acciaio sono stati nuovamente utilizzati ancoranti meccanici sismici HST.

Un estratto dal progetto esecutivo

Gli interventi realizzati mediante l’ancorante meccanico sismico ad espansione HST (ora sostituito da HST3)

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