Adeguamento sismico dell’esistente

Adeguamento sismico dell'esistente: cosa fare e da dove partire

La maggior parte del patrimonio edilizio italiano è datato e quindi non è stato progettato per resistere ad azioni sismiche. Scopriamo cos'è e cosa fare per l'adeguamento sismico dell'esistente.

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Danni provocati da un terremoto (foto di Angelo_Giordano - Fonte: https://pixabay.com)


Il terremoto produce onde di vibrazione del terreno che possono dar luogo a fenomeni di tipo sussultorio e/o ondulatorio. I moti sussultori imprimono alla costruzione azioni prevalentemente verticali mentre i moti ondulatori sono più pericolosi perché si traducono in forze orizzontali applicate a ciascuno dei solai dei vari piani degli edifici, con conseguenti azioni flettenti degli elementi portanti verticali. Per valutare l’intensità del terremoto vengono impiegate due diverse scale: la scala Richter che si basa sulla determinazione della magnitudo, e la scala Mercalli che valuta il sisma in relazione ai danni provocati.

Il terribile bilancio di vite umane e di distruzioni provocato dagli eventi sismici ha reso necessario l’adozione di tutte le misure atte a salvaguardare la sicurezza delle persone e a limitare i danni alle cose. Gli studi condotti sull’argomento e le esperienze maturate consentono di realizzare strutture nuove dotate di elevata capacità di sopportare e dissipare l’azione sismica, senza che siano compromesse le funzioni fondamentali della costruzione, ma anche a procedere con l’adeguamento sismico dell’esistente.
Il problema che la tecnica e la normativa si trovano di fronte non è tanto quello di concepire strutture capaci di offrire la massima resistenza, ma piuttosto quello di commisurare le scelte progettuali al rischio sismico, tenendo anche conto delle probabilità che esso si verifichi.


Oggi più che mai, nel nostro paese il tema dell’adeguamento sismico dell’esistente rappresenta un argomento attualissimo;  l'adeguamento sismico dell'esistente comporta la modifica di strutture esistenti, per renderle più resistenti alle sollecitazioni dei terremoti, in modo che l'edificio non crolli salvando così molte vite umane.


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Macerie provocate da un terremoto. L'esperienza ha dimostrato che le costruzioni realizzate con una struttura adeguata hanno dato sufficienti garanzie in occasione di eventi sismici. (foto di Angelo_Giordano - Fonte: https://pixabay.com)

Adeguamento sismico edifici in muratura esistenti

Il problema della sicurezza delle costruzioni esistenti è di fondamentale importanza in Italia, da un lato per l’elevata vulnerabilità, soprattutto rispetto alle azioni sismiche, dall’altro per il valore storico-architettonico-artistico-ambientale di gran parte del patrimonio edilizio esistente. 

A ciò si aggiunge la notevole varietà di tipologie strutturali da cui deriva una particolare complessità delle problematiche coinvolte e una difficile standardizzazione dei metodi di verifica. La normativa individua tre categorie di intervento:
  • interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle norme
  • interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme
  • riparazioni o interventi locali che interessano elementi isolati, e che comunque comportano un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

Normativa per gli edifici in zona sismica

La normativa riguardante le costruzioni in zona sismica è costituita dalle seguenti disposizioni di legge:

  • Legge 25-11-1962 n.1684 che contiene alcune prescrizioni antisismiche e fornisce un elenco di località sismiche;
  • Legge 2-2-1974 n.64, Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche, che comprende le regole fondamentali per disciplinare il settore in base ad appositi decreti;
  • Circ. 2-11-1981 n.895, Interpretazione della normativa transitoria in materia di edilizia antisismica;
  • D.M. 16-1-1996, Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche;
  • Circ. 10-4-1997 n.64/AA.GG., Istruzioni per l'applicazione delle norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16-1-1996.

Il D.M. 16-1-1996 sostituisce il precedente Decreto Ministeriale del 24-1-1986, consentendo per la prima volta l'impiego del metodo semiprobabilistico agli stati limite nel progetto delle strutture in calcestruzzo armato e in acciaio nelle zone sismiche.

Il progetto dell’intervento di adeguamento o miglioramento sismico deve comprendere per tutte le tipologie costruttive i seguenti punti:
  • verifica della struttura prima dell’intervento con identificazione delle carenze e del livello di azione sismica;
  • scelta motivata del tipo di intervento;
  • scelta delle tecniche e/o dei materiali;
  • dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi;
  • analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura post-intervento;
  • verifica della struttura post-intervento con determinazione del livello di azione sismica.


Zone sismiche

La legge prevede una suddivisione del territorio nazionale in zone sismiche in funzione del prevedibile grado d'intensità dei terremoti, da misurarsi in base alla scala Mercalli, distinguendo tre classi di sismicità: bassa, media, elevata.
I comuni ricadenti in ciascuna zona sono stati individuati con appositi decreti. Gli edifici costruiti nelle zone sismiche devono rispettare una serie di prescrizioni riguardanti i seguenti argomenti:

  • criteri generali tecnico-costruttivi per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo degli edifici in muratura, nonchè per il loro consolidamento;
  • carichi e sovraccarichi da assumere in funzione della destinazione delle opere;
  • criteri generali per la verifica della sicurezza;
  • indagini sui terreni e sulle rocce e sulla stabilità dei pendii;
  • prescrizioni tecniche per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno e di fondazione;
  • protezione delle costruzioni dagli incendi.


Prescrizioni per le costruzioni antisismiche

Per le costruzioni antisismiche occorre tener conto delle prescrizioni riguardanti:

  • altezza massima degli edifici correlata al sistema costruttivo adottato e al grado di sismicità della zona, nonchè alle larghezze stradali;
  • le distanze minime consentite tra gli edifici e le modalità di giunzione tra edifici contigui;
  • le azioni sismiche orizzontali e verticali da considerare nel dimensionamento degli elementi delle costruzioni e delle loro giunzioni;
  • il dimensionamento e la verifica delle diverse parti delle costruzioni;
  • le tipologie costruttive per le fondazioni e le parti in elevazione.
I criteri fondamentali adottati per la verifica degli edifici in zona sismica sono i seguenti:
  1. la struttura dell'edificio deve essere in grado di sopportare in regime elastico, cioè senza deformazioni e rotture, due terremoti di uguale intensità che avvengano in un periodo corrispondente a quello di vita dell'edificio (in genere 50 anni). Il tempo che intercorre tra due eventi sismici di uguale intensità è definito tempo di ritorno;
  2. la struttura dell'edificio deve essere in grado di superare in regime plastico, cioè subendo deformazioni e rotture parziali, ma senza crolli, un terremoto di intensità più elevata di quello sopra citato, che abbia un tempo di ritorno molto maggiore (per esempio 100 anni).
Nella normativa tecnica vigente i due criteri sono compresi in un'unica procedura di verifica.

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Faglia sull'asfalto dopo una scossa di terremoto
(foto di Angelo_Giordano - Fonte: https://pixabay.com)


Tipi di struttura

Le costruzioni antisismiche possono essere realizzate con i seguenti tipi di struttura:

  • struttura in muratura ordinaria o in muratura armata;
  • struttura intelaiata in calcestruzzo armato normale o precompresso, in acciaio oppure realizzata con sistemi basati su entrambi i materiali;
  • struttura a pannelli portanti di calcestruzzo armato oppure in muratura armata, realizzati in opera oppure prefabbricati;
  • struttura in legname.

In generale, sono da preferire le configurazioni plani-volumetriche dotate di momenti d'inerzia non troppo diversi rispetto alle direzioni lungo le quali si possono trasmettere le onde sismiche: è quindi consigliabile evitare le soluzioni con piante asimmetriche. In caso di piante molto articolate è necessario suddividere l'edificio in corpi di fabbrica, interponendo giunti opportunamente dimensionati per evitare che si trasmettano sollecitazioni.


Interventi sulle costruzioni esistenti, interventi di adeguamento sismico

L’adeguamento sismico dell’esistente, è obbligatorio per chiunque intenda:
  • sopraelevare la costruzione;
  • ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione;
  • apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10%. 
  • quando si fa un intervento di ristrutturazione con interventi volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portano ad un organismo edilizio diverso dal precedente.
La riparazione e il rafforzamento degli edifici danneggiati da un evento sismico comportano problemi estremamente complessi, che in genere richiedono soluzioni e accorgimenti specifici per ciascun tipo di costruzione e per ciascuna situazione di danneggiamento.

1) Per ripristinare la funzione degli elementi in muratura possono essere adottate le seguenti modalità:

  • applicazione di tiranti orizzontali e verticali;
  • iniezione di malte cementizie semplici o additivate;
  • applicazione di reti metalliche elettrosaldate;
  • inserimento di pilastrini in cemento armato;
  • chiusura di nicchie o di aperture presenti nelle murature;
  • realizzazione di telai al contorno delle aperture;
  • inserimento di nuovi setti di muratura armata.


2) Nel caso di strutture di calcestruzzo armato, oltre che a un intervento di rafforzamento e di adeguamento di tutto il complesso della struttura, si può ricorrere ai seguenti accorgimenti, relativi ai singoli elementi:

  • iniezione di malte cementizie additivate;
  • ripristino ocalizzato con conglomerati, previa spalmatura di adesivo;
  • ripristino e rinforzo con barre di armatura metallica;
  • applicazione di un'armatura aggiuntiva di piastre e lamiere d'acciaio;
  • cerchiatura di elementi con staffe di vario tipo o con profilati saldati.

3) Il rafforzamento delle costruzioni in acciaio non richiede accorgimenti particolari, se non quelli comunemente adottati nei lavori di carpenteria metallica. Resta da segnalare la necessità di considerare attentamente gli effetti prodotti dal sisma, allo scopo di accertare la presenza di instabilità delle membrature, di deformazioni delle giunzioni oppure di coazioni interne, molto insidiose in quanto poco appariscenti.


San Francisco in California è abituata a realizzare edifici che resistono bene ai danni provocati dai terremoti
(foto di 12019 - Fonte: https://pixabay.com)

Conclusioni

Il nostro bel paese, l'Italia, è un paese estremamente fragile e ad altissimo rischio sismico. Il problema che tre quarti del nostro patrimonio edilizio pubblico e privato non risponde minimamente ai criteri sismici (come per esempio avviene in altri paesi come il Giappone leader in questo settore) e questo dimostra che appena avviene una scossa di terremoto (molto basse se confrontate a quelle che avvengono in Giappone o in altri paesi) gli edifici crollano e le persone purtroppo muoiono. Purtroppo, per quanto si stiano facendo studi a riguardo, non siamo ancora in grado di prevedere il momento in cui avverrà e l'intensità del terremoto ma possiamo individuare attraverso una mappa nazionale le zone più o meno sismiche e per quanto riguarda i nuovi edifici realizzarli con i criteri sismici e per gli edifici esistenti fare interventi di adeguamento sismico. Ovviamente la procedura ha dei costi e pochi lo fanno ma dovremmo adeguare tutto il paese e attuare incentivi statali e detrazioni per chi fa opere di adeguamento sismico.

Ad oggi non c'è una normativa precisa e non è obbligatorio l’adeguamento sismico degli edifici esistenti se non in caso di interventi di ristrutturazione importante con modifiche di parti strutturali, oppure in caso di nuove costruzioni anche se le zone sismiche dovrebbero essere aggiornate e adeguate ai giorni nostri. E’ anche obbligatorio verificare edifici e infrastrutture definiti strategici, cioè quelli che in caso di calamità naturale devono restare in piedi per consentire di gestire le emergenze e assicurare il ricovero delle persone, come stadi, prefetture, ospedali, scuole. 
Per i beni storici, e gli edifici strategici, tra i quali sono inclusi anche i beni culturali, come biblioteche o musei, le norme consentono, un intervento di “miglioramento” antisismico, più soft rispetto all’adeguamento sismico. Possibilità che viene incontro ai numerosi casi in cui intervenire su un immobile storico significherebbe snaturarlo. Ma anche questa possibilità è obbligatoria solo in caso di manutenzione straordinaria.



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