Edifici in aggregato e valutazione della sicurezza sismica: quale impegno per il progettista?

La progettazione di un intervento di messa in sicurezza di un aggregato edilizio o semplicemente di una unità abitativa facente parte di un aggregato edilizio, risulta spesso professionalmente più impegnativa rispetto al caso di un edificio singolo. Propedeutica è la valutazione attenta di geometrie e materiali da utilizzare strategicamente anche con l’utilizzo di un software di calcolo strutturale. Di seguito si propone un’analisi firmata dall’Ing. Luigi Nulli, sul tema, appunto, degli edifici in aggregato e la relativa valutazione della sicurezza sismica.

Gli eventi sismici che si sono verificati nel nostro paese negli ultimi anni hanno evidenziato la vulnerabilità del costruito e in particolare del costruito nei centri storici. La frequenza dei fenomeni sismici, i danni sociali ed economici conseguenti e le difficoltà della ricostruzione testimoniata dai tempi richiesti per la stessa sono motivi alla base dei recenti provvedimenti governativi che vanno sotto il nome di Sismabonus 110%.

Il patrimonio edilizio italiano: come si è evoluto nel tempo?

I centri storici del nostro Paese sono il risultato di uno sviluppo edilizio frutto di processi di accrescimento nel tempo delle città, connessi alla evoluzione socio economica della società. Alle costruzioni originarie sono state nel tempo applicate modifiche per le normali necessità del vivere civile, quali sopraelevazioni, ampliamenti, demolizioni e ricostruzioni parziali conseguenti ad accorpamenti o divisioni di unità abitative.

Per quanto riguarda i materiali, i centri storici, che datano centinaia di anni, sono stati costruiti originariamente con strutture verticali in muratura e orizzontamenti in muratura o legno. Solo modifiche o ristrutturazioni apportate a partire dal XX secolo hanno comportato l’impiego di cemento armato e acciaio soprattutto per il rinforzo degli orizzontamenti con l’inserimento di cordoli e la sostituzione di solai in legno con solai in laterizio accoppiato a travi in acciaio e più frequentemente a travetti in cemento armato ma anche per la realizzazione di nuovi collegamenti interni (vani scala e ascensori).

Messa in sicurezza di edifici in aggregato e difficoltà del progettista

Per il professionista che si accinge a progettare un intervento di messa in sicurezza di un aggregato edilizio o di una sua porzione molte sono le difficoltà che si presentano rispetto al caso di un edificio singolo.

Una prima difficoltà può consistere nella individuazione delle unità da considerare accorpate per la definizione dell’aggregato. Solitamente un aggregato è delimitato da spazi liberi come strade, piazze o cortili ma può essere delimitato anche da giunti di costruzione o da collegamenti con edifici vicini realizzati da strutture di modesta importanza quali archi o porticati.

Una volta definito l’insieme di edifici che costituiscono l’aggregato, l’individuazione del comportamento strutturale non può prescindere da un rilievo che individui non solo geometria e materiali degli elementi strutturali (pareti, orizzontamenti, coperture, scale), ma anche dettagli. Fra questi:

• il grado di ammorsamento delle murature negli incroci;
• l’eventuale sfalsamento delle pareti rispetto alle pareti del piano sottostante;
• la presenza di nicchie o canne fumarie;
• la tessitura degli orizzontamenti;
• il grado rigidezza nel piano degli stessi.

La difficoltà del rilevo geometrico insita nella complessità degli edifici da rilevare può essere aggravata da difficoltà legate alla accessibilità degli spazi sia fisica che legata alla irreperibilità dei proprietari. Tutti i dati rilevati vanno ovviamente riportati in piante, prospetti e sezioni.

L’individuazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali

Al rilevo geometrico è fondamentale affiancare le indagini per la individuazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali. Data la possibile grande varietà di murature diverse il costo per la esecuzione sistematica di indagini distruttive può risultare improponibile. Occorre allora attribuire alle varie murature classificate visivamente caratteristiche desunte da conoscenze sulle caratteristiche dei materiali utilizzati nelle diverse epoche storiche limitando le tradizionali indagini distruttive a situazioni in cui la capacità portante di alcuni elementi strutturali rivesta particolare importanza ai fini di una corretta modellazione. Per un controllo delle caratteristiche attribuite ai vari materiali murari utile riferimento può essere fatto alle tabelle C8.5.I e C8.5.II della circolare 21/01/2019, n.7/C.S.LL.PP.

Ai fini dell’individuazione del comportamento strutturale, il rilievo può opportunamente essere affiancato da un’analisi storica dell’evoluzione dei vari edifici nel tempo. Ad esempio, sia la possibile distinzione tra elementi originari ed elementi realizzati in tempi successivi per completare l’occupazione degli spazi disponibili, sia eventuali sopraelevazioni avvenute in tempi successivi alla costruzione originaria consentono di ipotizzare discontinuità strutturali e di materiali.

Lo stato fessurativo

Nel caso in cui l’intervento riguardi un aggregato interessato da un evento sismico, è importante un esame dello stato fessurativo per valutare eventuali meccanismi di danno indotti sia localmente che globalmente.

Come noto, le modalità di collasso degli edifici in muratura sono classificate in meccanismi di 1° modo che riguardano il comportamento fuori piano delle pareti nei quali il collasso avviene per perdita dell’equilibrio e meccanismi di 2° modo che riguardano il comportamento nel piano delle pareti nei quali il collasso avviene per rottura del materiale.

Le analisi dei meccanismi di 1° modo per gli edifici in aggregato non differiscono sostanzialmente rispetto a quelle svolte per edifici singoli sia nelle modalità di esecuzione che nel livello di affidabilità.

Per i meccanismi di 2° modo è ipotizzabile una analisi con modellazione unitaria dell’intero aggregato che può essere svolta con l’utilizzo di un software tridimensionale che tratti la non linearità della muratura. Questo approccio è consigliabile solo in casi di aggregati di poche unità con caratteristiche di semplicità e regolarità. In caso contrario nella pratica i risultati possono risultare poco realistici per vari motivi: complessità dell’organismo strutturale, eterogeneità di tipologie costruttive dovuta alla evoluzione nel tempo del fabbricato, difficoltà di modellare in modo aderente alla realtà comportamenti fondamentali per la affidabilità della soluzione quali le rigidezze dei diaframmi di piano e le connessioni verticali tra elementi murari.

Edifici in aggregato e NTC 2018

Per questi motivi al §8.7.1 delle NTC 2018, si segnala che per fabbricati in aggregato non è generalmente possibile effettuare un’analisi globale estesa a tutti gli immobili contigui. In questi casi l’analisi può essere limitata ad una porzione più o meno estesa dell’aggregato. Secondo la norma, deve essere individuata dal progettista l’unità strutturale (US) oggetto di studio, evidenziando le azioni che su di essa possono derivare dalle unità strutturali contigue. La norma propone, inoltre, metodologie di analisi semplificate diverse per le unità strutturali interne e per quelle di testata o di angolo. La semplificazione consiste nell’analizzare un piano alla volta della unità strutturale trascurando la variazione della forza assiale nei maschi murari dovuta all’effetto dell’azione sismica. In ogni caso, affrontare l’analisi dell’intera unità con un software strutturale adeguato può essere preferibile per la semplicità procedurale, la possibilità di evitare errori grossolani e, comunque, per un approccio a favore di sicurezza.

Per saperne di più consulta questo link.

Conclusioni

In conclusione, la messa in sicurezza di edifici in aggregato comporta per il progettista un impegno decisamente superiore rispetto al caso di edifici isolati. Le metodologie semplificate proposte dalla norma per la analisi dei meccanismi di 2° modo richiedono valutazioni qualitative del progettista che, proprio perché qualitative, comportano ulteriori assunzioni di responsabilità esposte a possibili contestazioni.

Autore: Ing. Luigi Nulli

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