La riqualificazione sismica degli edifici prefabbricati: strategie d'intervento

Il tema dello stato del patrimonio edilizio italiano è centrale per l’intera economia nazionale e ci sono ottime prospettive di sviluppo di tale comparto per le risorse destinate da appositi strumenti legislativi.

La classificazione sismica del territorio italiano ha consentito di costruire senza l’adozione di specifici provvedimenti antisismici in vaste zone del Paese. La risposta strutturale delle costruzioni prefabbricate si è dimostrata adeguata nelle zone in cui erano adottati criteri antisismici di costruzione, mentre non lo è stato dove questi non erano prescritti.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni dedicano uno specifico capitolo alle Costruzioni Esistenti nel quale sono indicati i criteri di intervento sulle strutture. Non è, invece, definito in modo chiaro quali siano le tipologie di edifici, realizzati prima dell’entrata in vigore delle norme sismiche, per le quali sia obbligatorio intervenire per aumentarne il livello di sicurezza.

Gli interventi di riqualificazione sismica di edifici prefabbricati monopiano sono ormai consolidati, mentre non sono sempre di facile soluzione e necessitano della definizione di una apposita strategia di intervento, quelli su edifici più complessi.

La riqualificazione del patrimonio edilizio italiano

Il tema dello stato di conservazione del patrimonio edilizio italiano e del suo efficientamento è un tema centrale, non solo per l’industria delle costruzioni, ma per l’intera Società italiana sia in termini economici sia sociali.

L’Osservatorio congiunturale sull’industria delle costruzioni del febbraio 2021 (1), curato dalla Direzione Affari Economici, Finanza e Centro Studi dell’Ance, mostra per il 2020 un importante ridimensionamento degli investimenti in costruzioni di circa il 10% rispetto all’anno precedente che vede, per la prima volta dopo oltre un decennio, un decremento anche degli interventi sul patrimonio edilizio esistente.

Sono due le cause indicate per l’andamento di questo comparto: la prima, l’inattività dei cantieri dovuta all’emergenza sanitaria e la seconda determinata dallo stato di attesa da parte di tutti gli operatori per l’effettivo decollo degli interventi legati al Superbonus 110%.

Il comparto degli interventi sugli edifici esistenti è stato quello che, in presenza della grande crisi che ha visto il ridimensionamento degli investimenti nel settore delle costruzioni dal 2008 al 2018 di circa il 40%, ha incrementato il proprio valore del 20% rappresentando oltre i 2/3 del valore delle costruzioni residenziali: andamento, questo, comune a tutte le Nazioni Europee caratterizzate da un’economia matura.

C’è anche da considerare che “l’Osservatorio” non enuclea gli interventi di manutenzione sugli edifici esistenti per le opere infrastrutturali e per le costruzioni non residenziali che, a loro volta, sono oggetto di importanti interventi di riqualificazione. Tra l’altro gli edifici non residenziali, tra i quali gli edifici industriali, commerciali e per il terziario sono prevalentemente realizzati con strutture prefabbricate di cui si occupa questa discussione.

Fig.1 - Tratta da Centro Studi ANCE - Osservatorio congiunturale sull'industria delle costruzioni 2018

Pur se per l’anno passato è stato registrato un rallentamento, per tutte le misure di sostegno in atto è prevista, già dal 2021, una ripresa significativa di questo comparto che è stato nel passato e lo sarà ancora di più in futuro, quello con maggiori possibilità di sviluppo.

Di seguito è riportato integralmente un paragrafo tratto da ”Osservatorio congiunturale sull’industria delle costruzioni del febbraio 2018” (2) che, in occasione dell’emanazione nella legge finanziaria del così detto Sismabonus, fa un focus sul tema della sicu- rezza antisismica:

Il miglioramento sismico degli edifici: il Sismabonus

«Accanto all’obsolescenza delle prestazioni energetiche degli edifici, emerge con forza il tema della sicurezza del patrimonio immobiliare italiano, soprattutto con riferimento al rischio sismico che caratterizza la maggior parte del territorio italiano. Basti considerare che dal 1944 al 2013 in Italia i terremoti hanno provocato danni per circa 188 miliardi di euro (2,7 miliardi l’anno). Solo per il terremoto del Centro Italia la protezione civile ha stimato danni per oltre 23 miliardi di euro.

Si tratta di risorse che potrebbero essere più efficacemente spese in prevenzione piuttosto che in ricostruzione (per non considerare l’incalcolabile valore delle vite umane perse in molti eventi).

La Commissione europea ha più volte sottolineato l’assoluta necessità di investire nella prevenzione dei rischi al fine di preservare le capacità di sviluppo economico e sociale degli Stati membri dell’Unione, evidenziando che è molto più efficace attuare programmi di prevenzione piuttosto che dover sopportare i costi dell’inerzia.

Secondo la Commissione, infatti, ogni euro speso in prevenzione permette di ridurre di almeno 4 euro le spese legate all’emergenza, alla ricostruzione e al risarcimento dei danni provocati dalle calamità naturali.

L’Italia, inoltre, risulta il maggiore beneficiario del fondo di solidarietà dell’Unione con circa 2,5 miliardi di euro ottenuti, pari alla metà dell’importo totale erogato ai 28 Paesi europei negli ultimi 15 anni (5 miliardi di euro).

Attualmente il tema della riqualificazione del patrimonio immobiliare italiano è al centro dell’azione del Governo, che nell’ultima Legge di Bilancio ha previsto, tra l’altro, importanti incentivi fiscali per il consolidamento statico degli edifici, accanto a quelli per l’efficientamento energetico».

È inoltre significativa in questo senso l’apertura fornita da parte delle Norme Tecniche che, nel loro aggiornamento del 2018 proprio al capitolo 8 dedicato agli edifici esistenti, hanno codificato l’utilizzo dei materiali “non convenzionali” consentendone l’impiego e riconoscendo lo sforzo in termini di ricerca e di approfondimenti tecnici di molti enti universitari e di aziende specializzate.

L’altro aspetto sul quale occorre fare una riflessione riguarda la diffusione della cultura della riqualificazione: intervenire su un edificio esistente prevede una metodologia di approccio diversa rispetto a quella della progettazione di nuovi edifici. Attualmente, pur in presenza di una cultura tecnica vasta e approfondita sull’argomento, sono ancora isolati i corsi universitari che si occupano in modo specifico di questo comparto anche se, come discusso, rappresenta oggi il principale dell’industria delle costruzioni.

La classificazione sismica del territorio italiano, implicazioni costruttive

In un interessante articolo dei colleghi Di Tolve e Manzoni (3) è riportata l’evoluzione della classificazione sismica del territorio italiano a partire dal Regio Decreto del 1909 che, per la prima volta, indica come sismica la zona a cavallo dello Stretto dopo il disastroso terremoto di Messina del 1908.

La mappatura viene di volta in volta aggiornata a seguito di tragici accadimenti sismici fino al 1984 quando assume la conformazione di seguito indicata e che rimarrà in vigore fino al 2003. La classificazione lascia ampie zone dell’Italia Centro -Settentrionale esenti dall’applicazione delle prescrizioni valide per le zone sismiche

I provvedimenti del 2003 sono assunti con carattere di urgenza – non sarà, infatti, una norma tecnica emanata dal Ministero dei Lavori Pubblici a modificare la classificazione sismica, ma un’ordinanza della Presidenza del Consiglio - anch’essi emanati a seguito di un tragico evento sismico: quello del crollo della scuola di San Giuliano di Puglia del novembre 2002.

L’Ordinanza 3274 del 2003, che conteneva la nuova mappatura, ha lasciato discrezionalità di applicazione alle regioni.

L’applicazione delle norme sismiche non è stata resa cogente in Piemonte, Lombardia e Veneto per gli edifici non strategici e rilevanti delle zone 4.

Fig.2 - Tratta da P. Di Tolve, M. Manzoni – Precast 2013 Ri- qualificazione di edifici industriali a seguito degli eventi sismici del 20 e 29 maggio 2012

Solo le Norme Tecniche per le Costruzioni emanate nel gennaio 2008 hanno previsto l’obbligatorietà dell’adozione dei criteri antisismici su tutto il territorio nazionale ma anch’esse, di proroga in proroga, entreranno in vigore solo nel luglio del 2009 dopo un altro evento sismico, quello de L’Aquila dell’aprile dello stesso anno.

La classificazione sismica del sito implica l’adozione di provvedimenti esecutivi e progettuali indipendenti dallo specifico dimensionamento strutturale riguardo alla realizzazione delle fondazioni, alla dimensione e percentuale minima di armatura dei pilastri e di altri dettagli costruttivi.

Per le costruzioni prefabbricate, inoltre, c’è un aspetto specifico molto importante che riguarda la realizzazione dei giunti e delle unioni. Il Decreto 3 Dicembre 1987 del Ministero dei Lavori Pubblici: «Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle co- struzioni prefabbricate» (Pubblicato in Gazzetta nel maggio 1988) (4) dedicava il paragrafo 2.4 a unioni e giunti fornendo le seguenti indicazioni:

2.4. Unioni e giunti

«Per «unioni» si intendono collegamenti tra parti strutturali atti alla trasmissione di sollecitazioni. Per «giunti» si intendono spazi tra parti strutturali atti a consentire ad essi spostamenti mutui senza trasmissione di sollecitazioni. Le unioni devono essere progettate in maniera tale da garantire la trasmissione degli sforzi previsti. In generale si richiede che la trasmissione degli sforzi sia tempestivamente attivata, senza cioè che avvengano assestamenti preventivi non espressamente previsti in progetto».

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2.4.1. Appoggi

«Gli appoggi vanno calcolati tenendo conto delle condizioni peggiori, determinate dalla combinazione delle tolleranze di produzione e di montaggio. Gli appoggi devono essere tali da soddisfare le condizioni di resistenza dell’elemento appoggiato, dell’eventuale apparecchio di appoggio e del sostegno, tenendo conto delle variazioni termiche, della deformabilità delle strutture e dei fenomeni lenti. Per elementi di solaio o simili deve essere garantita una profondità dell’appoggio, a posa avvenuta, non inferiore a 3 cm se è prevista in opera la formazione della continuità dell’unione, e non inferiore a 5 cm se definitivo. Per appoggi discontinui (nervature, denti) i valori precedenti vanno raddoppiati.

Per le travi, la profondità minima dell’appoggio definitivo deve essere non inferiore a 8 cm + l/300, con la luce netta della trave. Tutti i valori di cui sopra sono da considerarsi al netto di tolleranze e deformazioni strutturali. In zona sismica non sono consentiti appoggi nei quali la trasmissione di forze orizzontali sia affidata al solo attrito. Appoggi di questo tipo sono consentiti ove non venga messa in conto la capacità di trasmettere azioni orizzontali; l’appoggio deve consentire spostamenti relativi secondo quanto previsto dalle norme sismiche».

La norma sul prefabbricato dell’87 codifica quanto era nella prassi progettuale e costruttiva, prescrivendo l’inserimento dei vincoli che trasmettono azioni orizzontali tra gli elementi prefabbricati nelle sole zone sismiche e lasciando, in tutte le altre zone, la possibilità di trasmissione degli sforzi orizzontali tramite l’attrito.

Fig.3 Giunzioni per attrito

La vulnerabilità sismica delle strutture prefabbricate

La vulnerabilità di alcune strutture prefabbricate è stata messa in luce dagli eventi sismici del 2012 in Emilia, mentre, per la stessa tipologia di strutture, il terremoto dell’Aquila del 2009 non aveva avuto gli stessi effetti.

Come discusso precedentemente (e come visivamente evidenziato nella Fig. 2) la mappatura sismica nazionale ha adottato la classificazione sismica delle zone del Centro Italia molti anni prima rispetto a quelle del Nord e questo ha comportato un evidente diverso comportamento delle strutture anche della stessa tipologia come evidente dal confronto delle Figg. 4 e 5

Fig.4 - (SX) Edificio industriale L'Aquila 2009 / Fig.5 - (DX) Zona industriale Emilia 2012

Sono stati gli eventi sismici dell’Emilia del 2012 che hanno spinto a fare una profonda riflessione sulla vulnerabilità degli edifici prefabbricati. In quell’occasione c’è stata una vera e propria mobilitazione da parte dei tecnici del settore che ha prodotto un importante documento imprescindibile per chi vuole studiare questa problematica.

Già nel corso dello stesso 2012 un folto gruppo di Tecnici appartenenti a diversi Enti ha prodotto le “Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici” (5).

Le immagini riportate nell'allegato (Figg. 6-10) sono ricavate da questo documento e mostrano le principali cause di dissesto di questa tipologia strutturale.

Il maggior numero di dissesti si è realizzato (Fig. 6) per la perdita di appoggio degli elementi strutturali per la mancanza delle connessioni senza che fosse neanche mobilitata la sezione al piede del pilastro. Solo in pochi casi, quando non si è realizzata la perdita degli appoggi, si è arrivati alla formazione della cerniera plastica al piede del pilastro (Fig. 9).

..... Prosegui la lettura nel PDF in ALLEGATO

L'articolo continua documentando i danni riportati dagli edifici industriali in seguito al terremoto dell'Emilia del 2012, come il collasso di elementi di tamponamento e strutturali e la perdita di stabilità delle scaffalature.

Il documento prende in esame anche le prescrizioni per gli interventi sugli edifici esistenti trattate nel capitolo 8 delle NTC 2018 e analizza i lavori di riqualificazione sismica su edifici prefabbricati indicando gli aspetti su cui intervenire e le relative contromisure da adottare.