Edifici prefabbricati: rinforzo con incamiciatura in acciaio nell’ambito di un’analisi lineare

ESEMPIO DI CALCOLO CON IL PROGRAMMA NAMIRIAL CMP.

Recupero del patrimonio edilizio
L’Italia è un paese contraddistinto da un ricchissimo patrimonio immobiliare. Oltre agli edifici storici e monumentali, vanta una vasta gamma di fabbricati civili ed industriali di cui gli eventi sismici verificatisi negli anni scorsi hanno messo in risalto le vulnerabilità: solo di recente, infatti, la normativa ha classificato come “zone sismiche” numerosi comuni che precedentemente non lo erano e in cui, storicamente, si è sempre proceduto al dimensionamento delle strutture senza considerare l’effetto del terremoto. Ciò ha comportato, oltre a nuove procedure nella redazione dei progetti, un interesse particolare per il rinforzo degli edifici esistenti, non adeguati a sostenere gli effetti di un evento sismico come quello previsto dalla normativa. La loro diffusione è peraltro così vasta che sarebbe impossibile pensare ad una loro demolizione o dismessa.
Una tipologia di struttura dimostratasi particolarmente vulnerabile a queste problematiche è quella in c.a. prefabbricata. In effetti, nonostante questi edifici fossero stati progettati in maniera conforme alle normative allora vigenti, oggi mostrano una serie di carenze tali da renderli particolarmente vulnerabili agli effetti delle azioni sismiche.
Volendo riassumerle brevemente, le problematiche principali riscontrate nei capannoni a struttura in c.a. prefabbricato sono:
- insufficienti armature, longitudinali o trasversali, dei pilastri;
- carenze nei collegamenti tra i vari elementi (travi-pilastri; tegoli-travi);
- distacco dei pannelli di tamponamento.
Le tecniche di intervento finalizzate alla risoluzione di queste criticità sono molteplici ed ampliamente documentate in letteratura.
In questo documento verrà illustrato un esempio di calcolo di un rinforzo di pilastri, con riferimento al progetto di miglioramento sismico di un capannone in c.a. prefabbricato, redatto utilizzando il programma di calcolo Namirial CMP. La tecnica di rinforzo scelta per i pilastri è l’incamiciatura in acciaio.

In accordo con quanto ammesso dalle vigenti normative, si è scelto di eseguire lo studio della struttura utilizzando un’analisi dinamica modale, in ambito elastico lineare e con fattore di struttura q.

Riferimenti normativi
Le normative cui si farà riferimento in seguito sono il DM 14 gennaio 2008 - “Norme tecniche per le costruzioni” (di seguito NTC 2008) e la Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 “Istruzioni per l’applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008” - (di seguito Circ. 617). Le metodologie di calcolo previste per le strutture esistenti sono diverse:
- analisi statica lineare con spettro elastico;
- analisi statica lineare con fattore q;
- analisi dinamica modale lineare con spettro elastico o con fattore q;
- analisi statica non lineare;
- analisi dinamica non lineare.

Come già precedentemente anticipato, in questa sede si affronterà il solo caso dell’analisi dinamica modale lineare con fattore q. Al § C8.7.2.4, la Circ. 617 dà chiare indicazioni sulle modalità con cui procedere alle verifiche in caso analisi statica (e dinamica) lineare con fattore di struttura:

“Nel caso di uso del fattore di struttura, tutti gli elementi strutturali duttili devono soddisfare la condizione che la sollecitazione indotta dall’azione sismica ridotta sia inferiore o uguale alla corrispondente resistenza. Tutti gli elementi strutturali "fragili" devono, invece, soddisfare la condizione che la sollecitazione indotta dall'azione sismica ridotta per q = 1,5 sia inferiore o uguale alla corrispondente resistenza. Per il calcolo della resistenza di elementi/meccanismi duttili o fragili, si impiegano le proprietà dei materiali esistenti direttamente ottenute da prove in sito e da eventuali informazioni aggiuntive, divise per i fattori di confidenza. Per i materiali nuovi o aggiunti si impiegano le proprietà nominali.”

La strada seguita nell’esecuzione delle verifiche del progetto sarà proprio quella descritta dalla norma, nonostante il fatto che nella tabella riepilogativa C8.4 della Circ. 617 (di seguito riportata) non sia chiaramente evidenziata la differenza tra analisi in campo elastico e con fattore di struttura maggiore di 1.

Tale differenza compare invece nella corrispondente tabella 4.3 dell’Eurocodice 8 parte 3.

Le verifiche sono svolte esclusivamente con riferimento agli SLU.

Rinforzo dei pilastri di un capannone in c.a. prefabbricato mediante incamiciatura in acciaio
Il fabbricato in oggetto è un capannone industriale monopiano, ubicato nella provincia di Reggio Emilia. La struttura ha una pianta pressoché rettangolare ed è costituita da due edifici principali con copertura a quota +7.20 m; tra essi è presente un corpo di collegamento caratterizzato da un’altezza inferiore (quota +4.10 m). L’immagine seguente illustra brevemente le caratteristiche geometriche del modello di calcolo utilizzato:

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