In Italia gli edifici in cemento armato rappresentano all’incirca il 50% del patrimonio edilizio urbano ed una consistente parte di questi è stata realizzata negli anni che vanno dall’immediato secondo dopoguerra alla fine del ’60, con normative che non fornivano particolari prescrizioni antisismiche [1.1]. Il quadro normativo di riferimento, di per sé molto articolato e complesso, è comunque dominato dal R.D. 2229 / ’39, relativamente alle strutture in c.a. nel periodo suddetto. Tipicamente, gli elementi strutturali venivano progettati e predisposti tenendo conto soltanto dei carichi verticali, senza alcun riferimento all’azione di forze orizzontali; anche del vento non si teneva conto, se non per edifici più alti di trenta metri. Ciò portava alla realizzazione di sistemi resistenti piuttosto deformabili, ma privi delle necessarie capacità duttili.
L’emanazione delle “nuove” norme per la progettazione in zona sismica sia a livello europeo ed internazionale (Eurocodice 8, Fema 356), sia a livello nazionale (Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri 3431 e le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 14/01/2008), che richiedono agli edifici esistenti di fornire livelli di sicurezza nei confronti dell’azione sismica decisamente superiori rispetto alle vecchie normative, ha messo in evidenza la necessità di effettuare un controllo globale della vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio esistente.
In tale contesto appare evidente l’importanza che oggi assume la ricerca nella definizione di tecniche e strategie d’intervento in relazione al tema dell’adeguamento sismico degli edifici esistenti in cemento armato.
Il presente lavoro si propone di condurre un’analisi comparativa di alcune
possibili strategie di adeguamento sismico di costruzioni esistenti in c.a.,
attraverso l’applicazione ad un caso studio appositamente progettato secondo le prescrizioni del R.D. 2229/1939 e gli schemi strutturali della pratica costruttiva del tempo. Tale procedura è peraltro contemplata nelle attuali normative, in cui si suggerisce il metodo del progetto simulato in accordo alle norme dell’epoca nel caso di intervento su un edificio esistente di cui si abbiano insufficienti o inesistenti informazioni di dettaglio strutturale. Il caso studio è stato contestualizzato in zona classificata “non sismica” dalla normativa ante anni ’70 e riclassificata come zona 2 (ad alto rischio) dalla O.P.C.M. n° 3519 del 28/04/2006, D. el. G.R.T. n° 431 del 19/06/2006.
Nel capitolo II sono state analizzate le varie tecniche e strategie di adeguamento e miglioramento sismico che rappresentano lo stato dell’arte dei sistemi di intervento antisismico sugli edifici esistenti in cemento armato. Relativamente alle strategie, intendendo con ciò gli approcci base che possono essere seguiti per ottenere un certo livello di prestazione antisismica, sono state introdotte due grandi categorie: strategie volte alla riduzione della domanda di prestazione e strategie volte all’aumento della capacità di prestazione in termini di deformazione. Relativamente alle tecniche di intervento, sono state considerate sia quelle di miglioramento locale che quelle globali e sia quelle appartenenti a strategie tradizionali che innovative. Tutte queste sono state schedate in due categorie in funzione dell’entità dell’intervento: locali o globali. Tale classificazione risulta particolarmente agevole perché l’analisi sismica preliminare condotta sull’edificio è in grado di fornire informazioni sulla caratterizzazione e dislocazione dei punti di crisi all’interno della maglia strutturale. Dunque, se l’analisi ha identificato carenze di capacità deformativa in pochi ed isolati
elementi, potrebbe essere utile far ricorso ad una tecnica di intervento locale; viceversa, se sono state messe in luce una quantità maggiore di carenze in varie parti dell’edificio, probabilmente risulta più conveniente adottare una tecnica di intervento globale.
Il capitolo III introduce il caso studio e presenta una veloce ricognizione dello stato dell’arte della progettazione delle strutture in c.a. degli anni ’50 e ’60. Tale studio è stato finalizzato ad acquisire le conoscenze necessarie per progettare un “edificio campione”, il più possibile rappresentativo della pratica costruttiva dell’epoca per le strutture in cemento armato. L’attenzione maggiore è chiaramente rivolta all’analisi delle prescrizioni normative del R.D. 2229 / ’39 e dei manuali dell’epoca, che sono state alla base del progetto simulato condotto. Il capitolo IV contiene la valutazione delle prestazioni sismiche del caso studio, condotta ai sensi del D.M. 14/01/2008, attraverso un’analisi dinamica modale con spettro di risposta e fattore di struttura q=1.5. Poiché l’analisi risulta largamente insoddisfatta per più fattori tra loro collegati, viene messa in evidenza la necessità di un intervento di adeguamento sismico. Questa situazione è purtroppo molto comune per questa classe di edifici, che peraltro risultano in numero cospicuo su tutto il territorio nazionale.
Il capitolo V contiene l’analisi comparativa di alcune possibili strategie di adeguamento sismico di costruzioni esistenti in c.a. Per verificare l’efficacia delle diverse tecniche di adeguamento è stata messa a punto una metodologia
semplificata per l’analisi comparativa delle prestazioni di ogni tecnica in termini
di rigidezza, resistenza e duttilità. Sono state selezionate alcune tecniche di intervento globale che riescono a conseguire l’obiettivo dell’adeguamento secondo strategie diverse: due soluzioni volte alla riduzione della domanda di prestazione attraverso l’incremento della rigidezza; due soluzioni volte alla riduzione della domanda di prestazione attraverso l’incremento della rigidezza e la tecnica della dissipazione di energia. Il primo intervento (soluzione A1), consiste nell’inserimento di setti in c.a. e mira essenzialmente ad incrementare la
rigidezza-resistenza dell’edificio, lasciando sostanzialmente invariata la duttilità. Sulla stessa filosofia è costruito il secondo intervento (soluzione A2), che consiste nell’installazione di un sistema di controventi agenti in campo elastico. Sono state testate un totale di quattro disposizioni, che seguono logiche strutturali diverse. Le altre due soluzioni sono volte alla riduzione della domanda sismica attraverso l’installazione di controventi dissipativi. Nella soluzione A3 si utilizzano i BRB come sistema dissipativo, mentre nella A4 si sfrutta un sistema di controventi
eccentrici in acciaio. In questo contesto è stata studiata una metodologia
progettuale di pratica applicazione per la progettazione dei controventi dissipativi, che ha permesso di effettuare un confronto diretto con i risultati ottenuti dall’analisi lineare semplificata delle altre tecniche. E’ stata effettuata dapprima una comparazione fra le varie soluzioni appartenenti alla stessa tecnica di adeguamento e per ognuna è stata selezionata l’alternativa “migliore”; queste sono state successivamente confrontate fra loro: dapprima le soluzioni volte alla riduzione della domanda di prestazione attraverso l’incremento della rigidezza e successivamente quelle volte alla riduzione della domanda di prestazione attraverso l’incremento della rigidezza e la tecnica della dissipazione di energia. Il capitolo VI contiene l’analisi statica non lineare (secondo D.M.14/01/2008) eseguita sulle due soluzioni che hanno fornito la migliore prestazione a seguito dell’analisi semplificata: controventi concentrici agenti in campo elastico, controventi eccentrici dissipativi. Particolarmente significativo risulta il confronto fra due soluzioni che sono l’applicazione di una tecnica simile e di cui, la soluzione con controventi concentrici agenti in campo elastico rappresenta la “tradizione” e quella con controventi dissipativi la “contemporaneità”. Tale analisi ha permesso di valutare l’effettivo comportamento della struttura a plasticizzazioni avvenute ed ha consentito di effettuare considerazioni di confronto non solo fra le tecniche considerate, ma anche fra le procedure di analisi utilizzate.
Il capitolo VII illustra le considerazioni conclusive, mettendo in evidenza i vantaggi e gli svantaggi riscontrati per ogni soluzione adottata. I dati raccolti hanno permesso non solo di effettuare l’analisi comparativa delle varie tecniche di adeguamento selezionate e delle singole strategie di intervento, ma anche di confrontare fra loro due metodologie di analisi profondamente diverse quali l’analisi statica lineare e l’analisi statica non lineare.
Note
[1.1] Vona M., Masi A.: Resistenza sismica in telai in c.a. progettati con il
R.D. 2229/39, XI Congresso Nazionale “L’Ingegneria Sismica in Italia”, Genova,
