Sismabonus 110%: interventi antiribaltamento con sistema OLYMPUS SAFE SISMA JOINT®

Gli interventi per la prevenzione dei fenomeni di ribaltamento fuori dal piano delle tamponature esterne di strutture intelaiate in calcestruzzo armato, costituiscono un presidio antisismico, fondamentale nei progetti di miglioramento sismico nell’ambito degli interventi Sismabonus.

Come specificato nell’Allegato A delle Linee Guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni (DM 65 del 7/03/2017) i presidi antiribaltamento sono un intervento fondamentale per ottenere il miglioramento di una classe di rischio sismico.

Il sistema OLYMPUS SAFE 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.

Il sistema OLYMPUS SAFE SISMA JOINT® è stato gia scelto da oltre 500 cantieri in tutta Italia.

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®.

NORMATIVE DI RIFERIMENTO:

• 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.

Applicazione di presidi antiribaltamento delle tamponature esterne degli edifici

Negli edifici esistenti le tamponature si presentano non collegate al telaio circostante cioè libere in sommità e alle estremità laterali. È possibile dunque schematizzare l’elemento bidimensionale tamponatura come una trave a mensola soggetta al carico sismico orizzontale. Il meccanismo di collasso prevede la rotazione rigida del pannello di tamponatura attorno alla cerniera orizzontale alla base, formatasi a causa di sollecitazioni fuori piano. 

La metodologia di verifica più appropriata a questo caso è la verifica del cinematismo per ribaltamento semplice della parete, che consiste nel confronto tra il momento ribaltante dovuto alle azioni sismiche ortogonali al piano e il momento stabilizzante dovuto ai pesi gravanti sul tamponamento. In seguito alla solidarizzazione della tamponatura al telaio circostante, nel pannello potrà dunque instaurarsi una nuova tipologia di meccanismo di collasso, del tipo illustrato nella figura sottostante:

Il tamponamento può essere dunque schematizzato come una trave appoggiata alla base e in sommità su cui agisce la forza sismica orizzontale e la cui sezione più sollecitata a flessione risulta essere quella di mezzeria. Per eseguire la verifica a pressoflessione di quest’ultima, bisogna calcolarne la resistenza flessionale con la formula relativa alla muratura portante e confrontarla con la sollecitazione dovuta al carico sismico orizzontale. 

La trattazione del comportamento ad arco e la relativa formula di verifica della resistenza viene fornita al §6.3.2 dell’EC6:

Dove:

• q_{lat d} è la resistenza laterale di progetto per unità di area di tamponature;
• f_d è la resistenza a compressione di progetto della tamponatura nella direzione della spinta dell’arco;
• l_a è la lunghezza o altezza del muro tra gli appoggi in grado di resistere alla spinta dell’arco, nel nostro caso l’altezza;
• t è lo spessore del muro.

Con questa schematizzazione, anziché confrontare il momento agente con quello resistente, risulta più immediato verificare che la resistenza laterale di progetto, qlat d, risulti maggiore della forza agente distribuita sulla superficie del muro Fa/(l∙h).

Inoltre, per tenere conto del degrado della resistenza fuori piano in funzione dello spostamento nel piano, è necessario effettuare prove combinate nel piano e fuori piano al fine di calibrare un coefficiente di riduzione, β_a, da utilizzare nella precedente formulazione:

dove, β_a, è appunto un coefficiente riduttivo che considera il danneggiamento nel piano della tamponatura.

Rispetto alla formulazione per pressoflessione presente nelle NTC2018, questo approccio è in grado di descrivere il comportamento fuori piano di una tamponatura esistente collegata al telaio circostante in modo più realistico. 

Nonostante ciò, in questa sede non verrà seguita la seconda metodologia di verifica di espulsione delle tamponature in quanto, per le tamponature esistenti risulterebbe particolarmente oneroso stimare il valore della resistenza a compressione di progetto della tamponatura nella direzione della spinta dell’arco, fd, ed il valore del coefficiente riduttivo che considera il danneggiamento accumulato nel piano dalla stessa, βa.

Il calcolo della domanda sismica può essere eseguito come suggerito al §7.2.3 delle Norme Tecniche

Fa=(Sa Wa )/qa 

• Fa è la forza sismica orizzontale distribuita o agente nel centro di massa dell’elemento non strutturale, nella direzione più sfavorevole, risultante delle forze distribuite proporzionali alla massa;
• Sa è l’accelerazione massima, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento non strutturale subisce durante il sisma e corrisponde allo stato limite in esame (v. §3.2.1);
• Wa è il peso dell’elemento; 
• qa è il fattore di comportamento dell’elemento.

Sostanzialmente, in alternativa all’utilizzo di specifici spettri di risposta di piano e nell’ipotesi di andamento delle accelerazioni strutturali linearmente crescenti con l’altezza, l’accelerazione massima Sa (Ta ) può essere determinata attraverso la seguente espressione:

Figura 1 - Circolare n.7 del 2019: Espressione [C.7.2.11]

La verifica del cinematismo per ribaltamento semplice della parete consiste nel confronto tra il momento ribaltante, MR, dovuto alla forza sismica ortogonale al piano e il momento stabilizzante, MS, dovuto alla forza peso gravante sul tamponamento.

La verifica di ribaltamento semplice della tamponatura risulta ovviamente soddisfatta nel caso in cui sia verificata la seguente disuguaglianza:

MR ≥ MS

Le verifiche sono riportate nella relazione di calcolo.

Nel caso in cui la verifica di ribaltamento semplice della tamponatura non risulta soddisfatta, è necessario eseguire un intervento di solidarizzazione della tamponatura alla cornice strutturale.

Al paragrafo 4.1 delle “Linee guida per riparazione e rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni” vengono presentati gli interventi di collegamento delle tamponature alla cornice strutturale finalizzati ad evitare il ribaltamento delle stesse. Tali interventi sono riconducibili sostanzialmente all’utilizzo di materiali fibrorinforzati o di piatti e angolari metallici.

Com’è ovvio, in questa sede si prevede l’impiego di materiali fibrorinforzati, in particolare, di strisce di rete perimetrali con sistema FRCM. 

Nell’immagine sottostante si riporta il sistema Olympus denominato “OLY-SAFE ANTI-ESPULSIONE: Solidarizzazione Tamponature”.

Come già in precedenza anticipato, in seguito alla solidarizzazione della tamponatura al telaio circostante, nel pannello potrà instaurarsi un meccanismo di collasso del tipo arco a tre cerniere a causa dell’attingimento della capacità flessionale nella sezione di mezzeria.

In questa sede si propone l’esecuzione della verifica di espulsione della tamponatura secondo la “Metodologia basata sulla verifica a pressoflessione” della sezione più sollecitata della stessa. 

La tamponatura viene sostanzialmente schematizzata come una trave appoggiata alla base e in sommità su cui agisce la forza sismica orizzontale, Fa. 

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Il software gratuito per calcolare il tuo intervento ed il relativo costo

Per effettuare le verifiche necessarie agli interventi di miglioramento sismico sopra descritte, OLYMPUS ha ingegnerizzato un software per il dimensionamento strutturale degli interventi di consolidamento dei nodi in c.a. con fibre di carbonio FRP e degli interventi di antiribaltamento delle tamponature esterne con sistemi di consolidamento FRCM “OLYMPUS SISMABONUS APP” scaricabile gratuitamente al link. 

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