Edifici esistenti in cemento armato: approcci secondo le NTC 2008

Per “costruzioni esistenti” si intendono le opere strutturali che hanno la struttura realizzata alla data della redazione della valutazione della sicurezza e/o del progetto di un intervento per cui occorre valutare il livello di sicurezza in modo da poter intervenire con eventuali miglioramenti o adeguamenti in ottica di prevenzione sismica. Tali edifici sono stati progettati rispettando pratiche progettuali e normative ben diverse da quelle attuali e, in generale, non rispettano i nuovi concetti di duttilità e di gerarchia delle resistenze. L’adeguamento antisismico è un tema particolarmente importante, poiché gran parte del patrimonio edilizio nazionale è stato progettato senza tenere conto delle azioni sismiche; la nuova classificazione del territorio italiano ha, infatti, reso sismiche molte zone che prima non lo erano.Le verifiche dovranno stabilire i provvedimenti da applicare al fine di ottemperare alle richieste di sicurezza previste dalle attuali normative, le NTC 2008, che prevedono che, rispetto alle strutture nuove, si tenga conto anche dei seguenti aspetti:• possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione;
• la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti;
• le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria.

Le NTC 2008 indicano, al paragrafo 8.3, che la valutazione della sicurezza di un edificio esistente deve permettere di stabilire se l’uso della costruzione possa continuare senza interventi, se l’uso debba essere modificato (prevedendo un eventuale declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso) e se sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante.

Per effettuare le verifiche di sicurezza è necessario conoscere la geometria dell’opera, ricavabile a partire da disegni costruttivi originali, da un progetto simulato o da un rilievo, e le caratteristiche meccaniche dei materiali, ricavabili con prove di tipo distruttivo o con prove di tipo non distruttivo. È necessario, inoltre, conoscere la sismicità dell’area e la destinazione d’uso.

L’affidabilità e la completezza delle informazioni ricavabili sono affette da un maggiore grado di incertezza rispetto a quelle riguardanti le nuove strutture, nello stesso tempo però non ci sono effetti probabilistici.
La Norma [Cap. 8.7.2] richiede di individuare i “livelli di conoscenza” di geometria, dettagli costruttivi, materiali, … e di utilizzare opportuni fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti di sicurezza.
In base al livello di conoscenza acquisito, la circolare delle NTC 08 definisce dei livelli di conoscenza per stabilire i valori medi dei parametri meccanici ed i conseguenti fattori di confidenza:
- LC1: verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi e sulle proprietà dei materiali
- LC2: verifiche in situ estese ed esaustive su dettagli costruttivi e estese sulle proprietà dei materiali
- LC3: verifiche in situ estese ed esaustive su dettagli costruttivi e proprietà dei materiali

Al fine di acquisire informazioni sono previste delle verifiche visive in situ, dei prelievi di materiale (ad esempio calcestruzzo, barre d’acciaio,…) e delle prove distruttive in laboratorio; il numero di indagini dipende dal livello di conoscenza che si vuole raggiungere.
Per quanto riguarda i materiali è conveniente avere un’ampia statistica di prove in modo da poterne valutare con sufficiente approssimazione le caratteristiche meccaniche; si valuteranno le proprietà medie dei materiali e non quelle caratteristiche.

Tra le prove per valutare la resistenza del calcestruzzo si hanno i carotaggi, gli ultrasuoni, l’utilizzo dello sclerometro o del pacometro, la prova a trazione,…
I carotaggi, grazie all'assenza di vibrazioni, permettono di accertare le proprietà meccaniche del calcestruzzo riducendo al minimo il disturbo alle strutture. E' una tecnica di indagine versatile che può essere impiegata su diversi elementi strutturali quali pilastri, travi, fondazioni, pavimentazioni industriali, pareti e setti.
Gli esami a ultrasuoni consentono di determinare le caratteristiche dei manufatti in calcestruzzo: uniformità, cavità, crepe, danni causati dal fuoco e dal gelo, resistenza e modulo di elasticità.
Lo sclerometro è uno strumento per il controllo non distruttivo; tramite una tabella di conversione si determina il valore della resistenza alla compressione in base alla velocità del rimbalzo misurata dall'apparecchio.
Il pacometro è uno strumento digitale che permette di rilevare la presenza, la direzione e il diametro delle barre di armatura e permette inoltre la misura dello spessore del copriferro e l'interferro dei tondini.
La prova a trazione è una prova distruttiva che consiste nell’applicare ad un provino di dimensioni e forma stabilite uno sforzo di trazione gradatamente crescente fino a provocarne la rottura in modo da valutarne la resistenza.

Si distinguono due casi a seconda del quantitativo di armatura presente: un primo caso in cui si ha una struttura con un quantitativo di armatura maggiore del minimo dell’attuale Normativa e con particolari costruttivi adeguati, per cui è garantita una duttilità significativa ed è quindi possibile adottare un fattore di struttura q di un’analoga costruzione nuova (se si era progettato con la circolare 10/4/1997). Un secondo caso nel quale si ha una struttura con armatura minore del minimo di Normativa o con particolari costruttivi inadeguati (molto più comune); si dovrà imporre un fattore di struttura compreso tra 1,5 e 3 e si avrà che la struttura non è duttile quanto richiederebbe la Normativa per strutture nuove. Si può scegliere un fattore di struttura q pari a 1,5 e non eseguire valutazioni più precise oppure, se si vuole un q maggiore, occorre motivare la scelta.

Il capitolo 7 delle NTC 08 indica i massimi valori di q_o relativi alle diverse tipologie e alle due classi di duttilità considerate.

Le verifiche di duttilità si possono effettuare controllando che la duttilità di curvatura µ? nelle zone critiche risulti:

dove T1 è il periodo proprio fondamentale della struttura.
Quando la struttura è inadeguata alle azioni previste dalle NTC 08 si possono applicare rinforzi che ne migliorano il comportamento; una possibile soluzione consiste nel creare nuovi elementi resistenti al sisma e nel declassare gli elementi esistenti alla portanza del solo carico verticale (saranno così elementi secondari).
I nuovi elementi resistenti al sisma potranno essere setti in cemento armato che hanno il vantaggio di avere un’elevata rigidezza e un’alta capacità resistente. Gli svantaggi dei setti sono dovuti al fatto che possono avere una rottura di tipo fragile a taglio e che presentano una duttilità inferiore al telaio trave/pilastro; di conseguenza si dovrà adottare un fattore di struttura con un valore inferiore. Infine possono presentarsi problematiche architettoniche dovute all’ingombro di tali elementi aggiuntivi.

Al fine di ottenere un comportamento adeguato della struttura è necessario disporre i setti in c.a. quanto più possibile distribuiti sul perimetro dell’edificio, in modo da evitare un’eccessiva deformabilità a torsione. Nella progettazione di questi elementi strutturali un valido strumento di valutazione è la costruzione dell’ellissi delle rigidezze che consente di capire l’equilibrio delle rigidezze nelle varie direzioni, l’eccentricità tra baricentro delle masse e centro delle rigidezze.
Sugli elementi secondari è necessario, invece, verificare che riescano a sopportare i carichi verticali seguendo la deformazione della struttura per effetto dei carichi sismici.
In alternativa alla costruzione di nuovi setti si possono applicare dei rinforzi locali realizzati con fibre; i vantaggi di questo tipo di intervento sono una maggiore durabilità del materiale rispetto agli interventi in acciai tradizionali, la leggerezza e la possibilità di ottimizzare le proprietà meccaniche del materiale; di contro l’applicazione delle fibre richiede manodopera specializzata.

Per maggiori informazioni visitate il sito