Esempio di progetto "Sismabonus 110%" con sistema Olympus Sisma Joint®

OLYMPUS ha ingegnerizzato e brevettato un sistema di consolidamento strutturale OLYMPUS SISMA JOINT® n. di presentazione brevetto 202021000004007 che consente il miglioramento sismico di edifici esistenti in linea con le NTC 2018 mediante l’utilizzo di materiali compositi innovativi AFRP e CFRP certificati CVT 00002472019 presso il CSLLPP  lavorando solo sull’involucro esterno delle strutture.

Vantaggi

• Rinforzo degli edifici senza accesso all’interno delle unità abitative
• Rapidità di applicazione
• Aumento di resistenza e duttilità
• Assenza di variazioni di peso e geometria della struttura
• Assenza di variazioni di massa e rigidezza degli elementi strutturali
• Compatibile con i sistemi di efficientamento energetico 

Si riporta di seguito un caso studio relativo ad uno degli oltre cento progetti di miglioramento realizzati con il sistema SISMA JOINT®.

Il caso di un intervento di miglioramento sismico rientrante nel Sismabonus 110%

Normative di riferimento

Di seguito si elencano le normative di riferimento utilizzate nel caso studio:

• D.M. 17.01.2018: "Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni"
• Circolare 21.01.2019, n. 07: "Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 17.01.2018.
• CNR-DT 200 R1/2013 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati. Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie”
• CNR DT 215/2018 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica”
• D.M. n. 58 del 28.02.2017 “Sisma Bonus”;
  • Allegato A: Linee Guida per la Classificazione del Rischio Sismico delle Costruzioni;
  • Allegato B: Modello per Asseverazione;
• Commissione consultiva per il monitoraggio dell'applicazione del d.m. 28/02/2017 n. 58 e delle linee guida ad esso allegate 3/2021 quesiti esaminati – marzo 2021;

Caratteristiche generali dell’edificio oggetto d'intervento

L’edificio oggetto di studio è composto da nove piani fuori terra, con struttura portante con telai in calcestruzzo armato per un’altezza totale di circa 28,10 metri.

Si riportadi seguito la pianta dell’edificio in questione.

Operazioni preliminari per la valutazione della sicurezza e la redazione dei progetti

Rilievo

È stato effettuato il rilievo geometrico dell’intero edificio, con l’individuazione delle tipologie strutturali che lo caratterizzano.

Caratterizzazione meccanica dei materiali e livello di conoscenza

Facendo riferimento alla Tabella C8.5.IV sotto riportata il livello di conoscenza è stato acquisito in base ai rilievi, alle indagini sui dettagli strutturali e alle prove sui materiali per la  determinazione del valore del fattore di confidenza da applicare alle proprietà dei materiali. 

Tabella C8.5.IV – Livelli di conoscenza in funzione dell’informazione disponibile e conseguenti metodi di analisi ammessi e valori dei fattori di confidenza, per edifici in calcestruzzo armato o in acciaio.

La quantità e il tipo di informazioni richieste per conseguire uno dei tre livelli di conoscenza previsti, sono, a titolo esclusivamente orientativo, ulteriormente precisati nel seguito.

LC1: si intende raggiunto quando sia stata effettuata l’analisi storico-critica commisurata al livello considerato (con riferimento al § C8.5.1), la geometria della struttura sia nota in base ai disegni originali (effettuando un rilievo visivo a campione per verificare l’effettiva corrispondenza del costruito ai disegni) o a un rilievo, poiché non si dispone dei disegni costruttivi i dettagli costruttivi siano stati ricavati sulla base di un progetto simulato (con riferimento al § C8.5.2) e con indagini limitate in-situ sulle armature e sui collegamenti presenti negli elementi più importanti (i dati raccolti devono essere tali da consentire verifiche locali di resistenza), poiché non si dispone di informazioni sulle caratteristiche meccaniche dei materiali (provenienti dai disegni costruttivi o dai certificati di prova) si siano adottati i valori usuali della pratica costruttiva dell’epoca, convalidati da prove limitate in-situ sugli elementi più importanti (con riferimento al § C8.5.3); il corrispondente fattore di confidenza è FC=1,35. La valutazione della sicurezza è, in genere, eseguita mediante analisi lineare, statica o dinamica; le informazioni raccolte devono consentire la messa a punto di un modello strutturale idoneo.

Per la struttura in oggetto, in base alla Tabella C8.5.I e alle informazioni raccolte nelle indagini visive, possiamo assumere un Livello di Conoscenza LC1 con Fattore di Confidenza 1.35.  

Analisi dei carichi

Carichi non sismici

L’analisi dei carichi verticali, per l’esecuzione delle verifiche tecniche, è stata condotta considerando le “Norme Tecniche per le Costruzioni” di cui al D.M. 17 gennaio 2018, e precisamente: 

Carichi Permanenti

Azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo, quali quelli relativi a tamponature esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti, intonaci ed altro. Tali carichi, valutati sulla base delle dimensioni effettive delle opere e dei pesi per unità di volume dei materiali, sono quelli riportati nelle tabelle a seguire. Per la scelta dei coefficienti di combinazione per i diversi stati limite il DM 2018 suddivide tale categoria in carichi permanenti strutturali e carichi permanenti non strutturali (portati).

Sovraccarichi Accidentali

I sovraccarichi variabili sono stati valutati nel rispetto della Tab. 3.1.II del DM 2018.

Sovraccarico accidentale: 2,00 KN/m²

Per la valutazione delle azioni agenti sui singoli pilastri si sono valutati i pesi statici dovuti al peso dello scheletro in c.a., al peso della tamponatura ed al peso degli impalcati, utilizzando in via precauzionale l’approccio delle aree di influenza.

Si è quindi valutato lo sforzo normale in testa a ciascun pilastro come somma dei seguenti contributi:

G_pil = g_cls x b_c x h_c x H_interpiano x n_piani

G_t = g_cls x b_t x h_t x Dimensioni area di influenza x n_piani

G_sol = (G_k+Q_k) x A_infl x n_piani

G_tampl x L_tamp x n_piani

Assumendo indicativamente i seguenti valori:

• G_k = 5 kN/m²
• Q_k = 2 kN/m²
• G_tamp = 5 kN/m

Carico sismico

Trattandosi di costruzioni il cui uso prevede normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali: la Vita Nominale è ≥ 50 anni secondo il par. 2.4.1 del DM 17 /01/2018. La classe d’uso è la II secondo il par.  2.4.2 del DM 17 /01/2018.

Il Coefficiente d’Uso è Cu = 1.00 e la VR = VN * Cu = 50 anni, par. 2.4.3 NTC 2018.

Le Coordinate Geografiche del sito sono:

I parametri spettrali sono riportati nelle figure seguenti. 

Combinazioni di carico

Essendo l’edificio in oggetto in Classe II vengono di seguito riportate solo verifiche allo SLU e SLV.

La combinazione delle azioni allo Stato Limite Ultimo è stata implementata nel rispetto di quanto previsto al par. 2.5.3 delle DM 17/01/2018.

Per cui si sono applicate le seguenti combinazione delle azioni:

Combinazione fondamentale (SLU):

dove:

G₁ è il peso proprio di tutti gli elementi strutturali;

G₂ è il peso proprio di tutti gli elementi non strutturali;

Q_k è il valore caratteristico delle azioni variabili;

γ_Gi γ_Qj sono i coefficienti parziali di sicurezza per i carichi che nel rispetto della Tab. 2.6.I presi secondo l’Approccio 2 del par. 2.6.1 del D.M: 17/01/2018.

Ψ_0j, Ψ_1j, Ψ_2j, sono i coefficienti di combinazione delle azioni variabili Q_k, e i valori sono forniti dalla tab. 2.5.I del DM 17/01/2018.

La combinazione di carico sismica è quella del par. 2.5.3 del D.M. 17/01/2018:

G₁ + G₂ +E+ ∑ _j Ψ_2j Q_kj 

Dove E è l’azione sismica di progetto allo stato limite considerato SLV.

Intervento di riparazione o locale

Come chiarito dalla Commissione consultiva per il monitoraggio dell'applicazione del d.m. 28/02/2017 n. 58 e delle linee guida ad esso allegate 3/2021 quesiti esaminati – marzo 2021:

Quesito 1.

“Interventi di riparazione o locali”

La commissione ha convenuto sulla necessità di eliminare ogni forma di incertezza sulla tipologia degli interventi strutturali ammissibili al beneficio fiscale -superbonus 110%- di cui all’art 119 del decreto legge 34/2020, come convertito con legge 77/2020 e s.m.i….la Commissione ritiene che gli “interventi di riparazione o locali”, di cui al p.to 8.4 del DM 17 gennaio 2018, con le precisazioni sotto riportate, rientrino a pieno titolo tra quelli disciplinati dal richiamato art. 16 bis, comma 1, lett. i) del DPR  17/1986 e, pertanto, siano conformi al comma 4 dell’art. 119 del decreto legge 34/2020. A questo proposito appare opportuno richiamare qui le parti delle sopra menzionate norme tecniche e relativa circolare riguardanti tale fattispecie di interventi.
In particolare, le norme tecniche (D.M. 17 gennaio 2018), specificano al par. 8.4.1 che “Gli interventi di questo tipo riguarderanno singole parti e/o elementi della struttura e interesseranno porzioni limitate della costruzione. Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati e documentare che, rispetto alla configurazione precedente al danno, non siano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme e che gli interventi comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. La relazione di cui al par. 8.2, che in questi casi potrà essere limitata alle sole parti interessate dall’intervento ed a quelle con esse interagenti, dovrà documentare le carenze strutturali riscontrate, risolte…”

La Circolare 7/2019 al par. C8.4.1 precisa che “rientrano in questa tipologia tutti gli interventi di riparazione, rafforzamento o sostituzione di singoli elementi strutturali ( travi, architravi, porzioni di solaio, pilastri, pannelli murari ) o parti di essi, non adeguati alla funzione strutturale che debbono svolgere, a condizione che l’intervento non cambi significativamente il comportamento globale della struttura, soprattutto ai fini della resistenza alle azioni sismiche, a causa di una variazione non trascurabile di rigidezza o di peso.

Gli interventi sugli elementi in calcestruzzo armato sono:

• Rinforzo dei pannelli di nodo a taglio con applicazione di tessuto quadriassiale in fibra di carbonio;
• Rinforzo dei pannelli di nodo per l’azione generata dalla tamponatura con applicazione di tessuto uniassiale in fibra di aramide.

Interventi di questo tipo rientrano nella tipologia degli interventi locali o riparazione come specificato al par. C8.4.1 della Circolare 07/2019.

L’allegato A alle “Linee Guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni” DM 64 del 7 marzo 2017, specifica che “Nel caso di valutazioni finalizzate all’esecuzione di interventi sugli edifici volti alla riduzione del rischio, è consentito l’impiego del metodo semplificato, nei soli casi in cui si adottino interventi di rafforzamento locale; in tal caso è ammesso il passaggio di una sola Classe di Rischio...…L'entità degli interventi deve essere tale da non produrre sostanziali modifiche al comportamento della struttura nel suo insieme e da consentire quindi l'inquadramento come interventi locali, con riferimento alle murature.”

Interventi progettati per il miglioramento di una classe sismica ai sensi delle linee guida DM 65 del 7/03/2017

Per gli edifici in calcestruzzo armato è prevista la possibilità di ritenere valido il passaggio alla Classe di Rischio immediatamente superiore, eseguendo solamente interventi locali di rafforzamento ed anche in assenza di una preventiva attribuzione della Classe di Rischio. Gli interventi previsti sono:

• Confinamento dei nodi perimetrali non confinati dell’edificio
• Applicazione di presidi antiribaltamento delle tamponature, compiute su tutte le tamponature perimetrali presenti sulle facciate;
• Ripristino elementi degradati in cls

L’obiettivo di un intervento di rinforzo su nodi trave-pilastro è quello di prevenire i meccanismi fragili legati alla rottura per taglio della regione nodale.

I nodi che presentano le maggiori criticità dal punto di vista del comportamento sismico sono quelli esterni, in particolare i nodi d'angolo, data la mancanza di confinamento su almeno una faccia, alla spinta non equilibrata dei tamponamenti. 

L’azione di taglio esercitata dalla tamponatura può causare fessurazione diagonale del pannello nodale, oppure una lesione orizzontale in testa al pilastro inferiore come rappresentato in figura. 

I dettagli dell'intervento nell'articolo integrale contenuto nel PDF scaricabile in fondo all'articolo

Al fine di progettare gli interventi come quello descritto in questo esempio OLYMPUS mette a disposizione di tutti i tecnici interessati i software di calcolo ed i particolari costruttivi dei suoi interventi sia in formato “dwg “ che in formato “pdf”.

Tutta la documentazione tecnica offerta da OLYMPUS può essere scaricata gratuitamente sul sito