Alte prestazioni sismiche in edifici condominiali grazie al sistema SismaCoat©

Alte prestazioni sismiche in edifici condominiali grazie al sistema SismaCoat©

Fabio Iotti - Ingegnere, Reggio Emilia – Studio Tecnico Iotti 24/04/2018 3277

Il rischio sismico in Italia è elevato. È indicativo riflettere sul fatto che nel nostro paese, con una sismicità tra le più alte nel mondo, il 60% delle strutture intelaiate in c.a. sia stato costruito seguendo Normative Tecniche risalenti al 1939, senza alcun tipo di indicazione in fatto di progettazione sismica.

INTRODUZIONE

L’edilizia condominiale torna oggi ad essere al centro dell’attenzione. Grazie ai bonus fiscali concessi dal Sismabonus, questo tipo di edifici gioverà di sgravi fiscali dell’80 e 85 % nel caso in cui si migliori la classe sismica di 1 o 2 classi, rispettivamente.

Sorge però spontaneo chiedersi quale tipo di approccio seguire al fine di migliorare la resistenza sismica di un edificio intelaiato: le opzioni sul mercato sono molteplici, i costi e i risultati spesso incerti.

Tra questi, un intervento tra i più convenzionalmente usati consiste nell’elevazione di nuovi setti armati in sostituzione di tamponature esistenti, tecnica di comprovata efficacia in termini di resistenza e duttilità, che tuttavia presenta alcuni inconvenienti:

  • Difficoltà di cantierizzazione intervenendo all’interno del fabbricato (interazione con finiture, impianti, mobilio, lavori che possono interessare non solo le parti comuni ma anche le singole unità immobiliari…);
  • Forze sismiche concentrate quasi interamente nelle fondazioni dei nuovi setti, implicando costosi interventi di rinforzo delle fondazioni esistenti (mediante inserimento di pali o micropali);
  • Necessità di ricollocare utenti e attività commerciali altrove durante l’intero periodo dei lavori.

Quest’ultimo aspetto, solitamente, costituisce il problema più difficile da superare e che, quasi sempre, fa desistere il Committente dall’effettuare l’intervento.

A seguito di tali esperienze, assieme ad alcuni colleghi, abbiamo analizzato una tecnica innovativa per l'adeguamento sismico di edifici che prevede lavori completamente non invasivi perché concentrati esclusivamente sull'involucro esterno.

In sostanza, è stato ripensato il concetto di intervento, che non consiste più nell’effettuare un “rinforzo” alla struttura esistente, bensì prevede di realizzare un "esoscheletro" resistente e termo-isolante attorno all'involucro edilizio, in grado di sostenere il 100% delle azioni sismiche al posto della struttura esistente

In poche parole, si tratta di un cappotto strutturale esterno connesso alle travi/cordoli di piano ed alle tamponature esistenti, che incrementa significativamente la resistenza alle azioni orizzontali, senza entrare nella casa delle persone, evitando qualsiasi opera di demolizione.

Al fine di comprendere appieno le potenzialità e la applicabilità di tale sistema, è stato sviluppato il seguente caso studio, dove è stato effettuato anche un confronto economico dettagliato con una modalità di intervento di tipo tradizionale.

IL CASO STUDIO ANALIZZATO

Nell’ambito di una tesi di laurea magistrale sviluppata dal Dipartimento di Tecnica delle Costruzioni dell’Università di Bologna, è stato effettuato un confronto progettuale tra due soluzioni di rinforzo di seguito elencate.

Innanzitutto, è stato considerato un edificio realmente esistente, costituito da un telaio in c.a. con 4 impalcati in latero-cemento oltre ad una copertura metallica. La struttura risulta essere regolare in pianta ed in altezza. L’analisi sismica e le verifiche di sicurezza sono state effettuate secondo le NTC 2008.

Alte prestazioni sismiche in edifici condominiali grazie al sistema SismaCoat©

Fig.1: prospetti architettonici dell’edificio considerato.

L’edificio è collocato in zona sismica 1. L’analisi di vulnerabilità della struttura esistente ha evidenziato come l’indice di vulnerabilità in relazione allo SLV sia pari a 0,15 in conseguenza di un meccanismo di crisi flessionale delle pilastrate di estremità nella direzione trasversale del fabbricato. Di conseguenza, il grado di sicurezza nella situazione attuale risulta estremamente basso.

Attraverso un opportuno modello di calcolo agli elementi finiti, si è quindi valutata la fattibilità tecnica ed economica dei due diversi approcci di intervento di seguito elencati:

SOLUZIONE 1 → Creazione di un nucleo in c.a. in corrispondenza delle pareti del vano scala, con sostituzione delle tamponature esistenti.

  1. Progettazione in classe di duttilità “B”;
  2. Fattore di comportamento q = 3;
  3. Progettazione secondo le verifiche di resistenza per le pareti duttili contenute nel §7.4 delle NTC 2008.

SOLUZIONE 2 → Realizzazione di un cappotto strutturale esterno (sistema SismaCoat©)

  1. Comportamento strutturale non dissipativo: q = 1;
  2. Armatura diffusa con barre ϕ10 sia orizzontali che verticali a passo costante. Locali aggiunte nelle zone più sollecitate.
  3. Progettazione degli ancoraggi con le tamponature esistenti e con le travi di interpiano per assicurare una corretta trasmissione delle forze orizzontali.
  4. Materiale considerato in campo elastico lineare anche per sisma di progetto allo SLV.

Alte prestazioni sismiche in edifici condominiali grazie al sistema SismaCoat© 

Fig.2: Modellazione FEM della Soluzione 1 (a sinistra) e della Soluzione 2 (a destra)

SINTESI DEI RISULTATI OTTENUTI

Dal confronto dello stato tensionale in fondazione emerge la necessità di fondazioni profonde nella soluzione con il vano interno (Soluzione 1), atte a contrastare un incremento di sforzo assiale in condizioni sismiche di 400 tonnellate per ogni lato dei setti. Invece, utilizzando la tecnica Sismacoat (soluzione 2) l’incremento degli sforzi assiali nel nuovo involucro si attesta intorno ai 2 MPa, pertanto, risultano sufficienti cordoli di fondazione superficiali per trasferire efficacemente le pressioni al terreno di fondazione.

Inoltre, l’armatura dei solai e di alcune travi necessita di adeguate aggiunte a livello dell’intersezione con il nuovo nucleo in c.a. a causa di sforzi concentrati piuttosto elevati. (Fig. 3). Ciò non avviene utilizzando la tecnica Sismacoat (soluzione 2), dove i solai esistenti intervengono in quanto “diaframmi orizzontali rigidi”, senza concentrazioni localizzate di sollecitazioni.

Diagramma delle tensioni in un impalcato [MPa] nel caso della soluzione con il nucleo interno in c.a.

Fig.3: Diagramma delle tensioni in un impalcato [MPa] nel caso della soluzione con il nucleo interno in c.a.

Infine, è stato eseguito un computo speditivo per le due soluzioni. Il raffronto economico ha evidenziato come i costi diretti siano confrontabili, mentre i costi indiretti sono nulli per la soluzione ©SismaCoat (vedasi tabella seguente). Si noti come nel confronto economico effettuato non si sia tenuto conto delle detrazioni fiscali; è evidente che, mentre la soluzione 1 beneficerebbe solamente del Sismabonus, la soluzione 2 goda di una doppia detrazione (sismabonus + ecobonus) con ulteriori incentivi previsti nel caso di edifici condominiali.

Alte prestazioni sismiche in edifici condominiali grazie al sistema SismaCoat©

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE 

Da questo lavoro è emerso come il sistema ©SismaCoat sia una soluzione strutturale fruibile ed economicamente competitiva nel caso di edifici intelaiati a pianta regolare. Inoltre, è importante segnalare come la comparazione economica effettuata abbia riguardato due distinte modalità di intervento, ciascuna caratterizzata dal raggiungimento di livelli di sicurezza differenti: infatti, il livello di sicurezza raggiunto adottando la tecnica Sismacoat (soluzione 2) è molto superiore a quello conseguibile attraverso l’intervento di tipo convenzionale, il quale prevede la realizzazione di setti interni in c.a. (soluzione 1), poiché le primo caso la progettazione viene effettuata come “struttura a comportamento non dissipativo”. Ciò significa che, nel caso di sisma di forte intensità, le strutture dell’edificio rimangono in campo elastico lineare e gli spostamenti risultano essere estremamente ridotti, consentendo di proteggere l’edificio ed il suo contenuto da eventuali danni agli elementi non strutturali ed agli impianti. Ciò non accade per la struttura progettata secondo la soluzione 1, poiché progettata come “struttura dissipativa” e, pertanto, con l’obiettivo minimo di salvaguardare la vita degli occupanti (SLV).

Infine, bisogna evidenziare come, grazie alle NTC 2018, la progettazione non dissipativa, come quella utilizzabile adottando la tecnica Sismacoat, potrà contare su di un fattore di comportamento fino a q = 1,5 rendendo ulteriormente vantaggioso, in termini di impegni di verifica, questa tipologia di approccio progettuale, che a mio parere è oggi molto promettente.

 maggiori info su >>> www.sismacoat.it