Nuova copertura in acciaio per il Teatro Maugeri vincolata all’esistente con isolatori elastomerici: il progetto

Le strategie progettuali adottate 

Leggerezza, resistenza e facilità di posa, caratteristiche tipiche e spesso citate delle costruzioni in acciaio, trovano un’applicazione pratica e molto importante nell’intervento di sostituzione della copertura del teatro comunale Maugeri, storico edificio culturale della città acese. La struttura fu gravemente lesionata durante una tromba d’aria che coinvolse il catanese e dove Acireale risultò tra le località più colpite. Il “Cinema Teatro Maugeri”, edificato negli anni 50 in cemento armato, presentava una copertura sorretta già da strutture in acciaio in capriate reticolari pratt/mohniè, alle quali era stato appeso un controsoffitto decorativo. Durante la tromba d’aria parte della copertura del teatro si staccò subendo ingenti danni, tuttavia le vecchie capriate metalliche riuscirono a redistribuire le resistenze in modo efficace, dimostrando robustezza strutturale e impedendo il totale crollo della copertura. L’intervento di recupero avviato dal Comune di Acireale ripartì da una struttura in acciaio in grado di coprire le luci delle volte e dalla grande semplicità di posa. Gli spazi di manovra per mezzi pesanti erano infatti estremamente ridotti data la posizione in pieno centro cittadino.
La soluzione ha previsto l’utilizzo di sole 5 travi principali alveolari di tipo ACB, in acciaio altoresistenziale di qualità S460M, lunghe 25 m e poste ad interasse variabile tra 3,9 e 6,6 metri. Le travi, ciascuna delle quali ha un peso di sole 4,5 tonnellate, si caratterizzano per una curvatura imposta verso l’alto, tale da limitare gli abbassamenti in presenza di azioni verticali, ricreando la geometria tipica delle volte “a botte” a sesto ribassato.

Trasversalmente alle alveolari sono stati disposti profili secondari in travi HEA 140 posti ad interasse medio di 1,8 m, più elementi in IPE 120 e IPE 140. Per garantire al sistema strutturale adeguata rigidezza sono stati impiegati controventi concentrici a diagonale attiva. Il pacchetto di copertura è stato quindi completato con la posa di lamiere grecate curve in acciaio zincato e sottostrato d’isolamento.

Dal punto di vista sismico la nuova copertura è stata vincolata alla strutture esistenti medianti appoggi di tipo dissipativo, nello specifico isolatori elastomerici, che permettono una disconnessione tra l’elevazione e le sottostrutture. Parallelamente si è proceduto al miglioramento sismico dei solidi murari preesistenti con un sistema di calastrellatura in carpenteria metallica: angolari 50x5 e piatti in 50x5 mm in acciaio S235, con barre trasversali di diametro 16 mm. La posa in opera della copertura ha richiesto solo due mesi ed ultimati i lavori si è provveduto a sostituire i pendini che sorreggevano il controsoffitto con tirantini in acciaio zincato muniti di pretensionatore, vincolando di fatto l’elemento decorativo alle carpenterie metalliche, così come era stato pensato nel progetto originario del dopoguerra.

La risposta sismica del nuovo sistema di copertura

Comportamento in presenza di azioni sismiche

La nuova struttura metallica di copertura è stata vincolata a quelle pre-esistenti sottostanti grazie alla presenza di n.10 sistemi d’appoggio dissipativi, del tipo “isolatori elastomerici", collocati sui lati lunghi del manufatto in prossimità dei pilastri esistenti (pareti Nord e Sud) e resi solidali allo stesso, tramite blocchi puntuali in cls armato.

Tale scelta permetterà di limitare, in presenza di eventuali sollecitazioni esterne, considerevolmente le azioni orizzontali trasferite dal nuovo sistema di copertura alle predette sottostrutture. Nella fattispecie, l’isolatore sismico posto in corrispondenza della testa di ogni pilastro, si pone, quindi, come “intermediario” tra sottostrutture e nuova carpenteria metallica di copertura facendo sì che, gli effetti del terremoto, saranno filtrati all’origine, contenendone l’intensità, e non contratati con massicce opere di adeguamento sulla costruzione esistente. Si creerà, pertanto, una sconnessione orizzontale, o discontinuità, tra la struttura in elevazione (copertura) e le sottostrutture (solidi murari pre-esistenti), così da limitare la trasmissione degli spostamenti indotti. Gli appoggi dissipativi individuati in fase di progetto sono caratterizzati da isolatori sismici elastomerici con spostamento massimo pari a 150 mm, aventi le seguenti caratteristiche meccaniche: 

Inquadramento normativo e interventi sulle strutture esistenti

Pur trattandosi di sostituzione di elementi relativi alla copertura esistente (non sismo-resistenti), e avendo appurato che il peso complessivo della nuovo sistema di copertura è lievemente superiore a quello della pre-esistente, in fase di progettazione è stato appurato che sarebbe variata, comunque, la distribuzione delle azioni verticali (permanenti strutturali, permanenti non strutturali, manutenzione, neve vento, ecc..) e orizzontali (distorsioni termiche, azioni sismiche, ecc.) che la nuova copertura avrebbe trasmesso alla sottostruttura. E’ con tali presupposti che si è ritenuto, pertanto, di procedere con un intervento di miglioramento sismico dell’intera struttura teatrale, ai sensi del paragrafo 8.4 delle NTC 2008 e della Circolare n.617/2009. Ai fini della scelta dei valori del “Fattore di Confidenza” (FC), cfr. punto C8.7.2.1 della Circolare n.617 del 02/02/2009, e considerata, altresì, la campagna di indagine effettuata sulla struttura esistente, , in fase di progettazione è stato adottato il livello “LC2: Conoscenza adeguato”.

In ragione di quanto sopra-esposto, è stato previsto un intervento di “miglioramento sismico” della sottostruttura esistente in C.A., volto a incrementare “resistenza e duttilità” dei pilastri (esistenti) su cui gravano le nuove strutture metalliche in copertura, mediante realizzazione di un sistema di calastrellatura, costituito da angolari 50x5 mm e piatti 50x5 mm in acciaio S235, con barre di collegamento trasversali anch’esse in acciaio d=16 mm.

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Articolo a cura di FONDAZIONE PROMOZIONE ACCIAIO