Si parla ormai da molti anni in Italia di sicurezza strutturale e rischio sismico del patrimonio costruito esistente, e in tale ambito, l’interesse delle discipline dell’ingegneria civile e dell’architettura si è tradizionalmente focalizzato sull’edilizia di valore storico e monumentale. In tempi relativamente recenti, tuttavia, l’attenzione si è estesa più in generale all’intero patrimonio abitativo esistente, anche in cemento armato, il cui progressivo invecchiamento evidenzia sempre più l’inadeguatezza agli attuali requisiti prestazionali strutturali, oltre che funzionali ed energetici.
Alle politiche di mitigazione dei rischi promosse dalle amministrazioni negli ultimi decenni si affiancano oggi gli obiettivi di sviluppo sostenibile ed economia circolare al centro delle politiche europee all’orizzonte del 2030. Per perseguire tali obiettivi nel settore dell’edilizia, una opzione chiave a cui si guarda nel nostro Paese è il riuso estensivo del patrimonio edilizio diffuso: sfruttare le strutture già esistenti e ridurre il consumo di suolo è infatti una strategia chiave per salvaguardare il paesaggio urbano e naturale e ottimizzare le risorse naturali, energetiche ed economiche.
Sicurezza strutturale e sismica: le strategie d’intervento
Con riferimento all’aspetto della sicurezza strutturale e sismica, le strategie di intervento indicate dalle attuali normative tecniche possono essere classificate secondo due criteri principali:
1) incremento della capacità degli edifici;
2) riduzione della domanda sismica.
La prima strategia è definita convenzionale, e punta a incrementare le prestazioni strutturali in termini delle sue tre componenti fondamentali: rigidezza, resistenza e duttilità. La seconda strategia, definita non convenzionale, è piuttosto orientata a modificare completamente le caratteristiche della risposta della struttura al sisma.
Dalla tecniche tradizionali ai materiali compositi
Nell’ambito delle strategie convenzionali, il ventaglio di tecniche e materiali disponibili è estremamente ampio e spazia da approcci tradizionali e ben consolidati a soluzioni innovative frutto della recente ricerca scientifica. Per edifici in cemento armato, gli interventi tradizionali includono le riparazioni localizzate su elementi strutturali con aumento di sezione, le incamiciature in calcestruzzo o acciaio, i rivestimenti con reti in acciaio e le iniezioni con resine epossidiche. Per gli edifici in muratura, possono essere citati i metodi di «cuci-scuci», l’inserimento di cerchiature o cordoli, di tiranti metallici, le iniezioni armate o di miscele leganti e rivestimenti con intonaci armati.
Tra le tecnologie recenti, negli ultimi anni si sono ampiamente diffusi gli interventi con materiali compositi caratterizzati da elevata resistenza a trazione e alle aggressioni ambientali, tra cui si citano i ben noti Frp (Fiber Reinforced Polymers) e Frcm. Più complessa è l’applicazione del sistema di cerchiaggio attivo Cam, che prevede un impacchettamento di porzioni di edificio con nastri in acciaio inox pretesi, passanti attraverso gli elementi resistenti. In questo largo ventaglio di opzioni, vanno ricordati infine gli interventi con inserimento di controventi in acciaio, che permettono di raggiungere livelli elevati di sicurezza e gradevolezza estetica.
Controllo passivo delle vibrazioni
Una delle più diffuse strategie non convenzionali di intervento è quella del controllo passivo delle vibrazioni, solitamente realizzato con l’impiego di dispositivi di isolamento alla base o di dissipazione energetica. Vari sono i materiali e tecnologie impiegati in tali dispositivi, ma in sostanza gli isolatori, posizionati tra sovrastruttura e fondazioni, modificano il comportamento dinamico della struttura riducendo l’energia in ingresso, mentre i dissipatori, opportunamente distribuiti nella sovrastruttura, lavorano assorbendo l’energia sismica in ingresso e riducendo i danneggiamenti strutturali.
La scelta della soluzione da implementare viene valutata caso per caso tenendo conto dell’efficacia, costo, e invasività degli interventi (incluse le interruzioni d’uso o limitazioni di funzionalità). Quest’ultimo aspetto rappresenta probabilmente l’ostacolo maggiore che ha impedito, a oggi, la diffusione degli interventi di adeguamento sismico sugli edifici esistenti residenziali, nonostante le politiche di incentivazione avviate nel settore.
È proprio in questa direzione che si sta muovendo recentemente la comunità scientifica, puntando allo sviluppo di sistemi di adeguamento sismico installabili dall’esterno (in modo da evitare riduzioni di funzionalità e uso nelle fasi di intervento), a basso costo, bassa manutenzione, facilità di integrazione con approcci di riqualificazione architettonica, funzionale ed energetica.
La dissipazione dell’energia è affidata al meccanismo di scorrimento attritivo sui piani verticali dei rocking wall e alla dissipazione isteretica dei connettori in acciaio, attivati dalle oscillazioni rigide dei muri. Al termine dell’evento sismico, grazie al meccanismo auto-ricentrante, i muri tornano nella posizione iniziale con danneggiamenti trascurabili, mentre i dissipatori in acciaio avranno dissipato l’energia sismica mostrando elevate deformazioni e, grazie alla loro economicità e accessibilità, potranno essere sostituiti con dei nuovi elementi.
di Sergio Ruggieri (Politecnico di Bari), Giuseppina Uva (Politecnico di Bari), Siro Casolo (Politecnico di Milano) – da YouBuild n.19
RIFERIMENTI
• Caraglia V. (2015) Modellazione ed analisi numerica di sistemi di adeguamento sismico non invasivi per l’edilizia residenziale esistente. Tesi di Laurea, Politecnico di Bari, Relatori Proff. G. Uva, D. Raffaele.
• Ruggieri S. (2015) Strategie di adeguamento sismico di edifici scolastici con strutture dissipative esterne. Tesi di Laurea, Politecnico di Bari, Relatori Proff. G. Uva, D. Raffaele.
• Parisi N., Ruggiero F. (2015) Renew urban. Edifici ad energia positiva nella rigenerazione delle periferie urbane. Editore: Arti Grafiche Favia.
• Priestley, M. N. (1996). The PRESSS program— current status and proposed plans. PCI journal, 4(2), 22-40.
• S. Sritharan, S. Aaleti, D. J. Thomas (2007) Seismic Analysis and Design of Precast Concrete JointedWall Systems; ISUERI- Ames Report ERI-07404.