Come effettuare un miglioramento sismico degli edifici esistenti

Vulnerabilità degli edifici esistenti

Il tremendo evento sismico che ha interessato in questi giorni la Turchia e la Siria, avvertito persino in Groenlandia, ha prodotto lo spostamento di circa tre metri del suolo dell'Anatolia, interessando così una popolazione di circa 23 milioni di persone, stando a quanto valutato dall'Oms.

Ciò che ha spaventato gli spettatori durante la proiezione dei servizi giornalistici, alcuni dei quali anche in diretta, è stata la vulnerabilità di tantissimi edifici, che sono venuti giù con una frequenza spaventosa.

Vedere edifici modernamente costruiti (almeno in apparenza), crollare con fenomeni implosivi molto diffusi, fa rabbrividire la maggior parte degli spettatori.
Molti si chiederanno fino a che punto un moderno edificio possa reggere a sollecitazioni eccezionali come quelle verificatesi durante il sisma in oggetto.


Se confrontiamo le spaventose somme necessarie per poter ricostruire quanto è andato distrutto durante l'evento sismico, oltre all'incommensurabile valore delle perdite umane, con quanto occorre spendere per costruire seriamente in sicurezza, si resta senza parole.

Risparmiare sulle armature, nella realizzazione di un edificio in cemento armato, o sulla qualità del calcestruzzo, è una pratica assurda che sicuramente sarà responsabile di tristi eventi.

Dunque chi fa più danni, un evento naturale come il terremoto o l'uomo con il suo comportamento inadeguato ad affrontare tale evento?

Valutazione della pericolosità sismica

Per rispondere a tali domande, occorre tener presente due fattori caratterizzanti l'evento di cui si discute, e cioè la violenza insolita dell'evento sismico e a mio avviso la scarsa qualità dal punto di vista strutturale degli edifici collassati.

Un edificio in cemento armato o ancor meglio in acciaio, se progettato e costruito secondo le moderne tecniche antisismiche, con materiali certificati, è capace di far fronte anche a eventi sismici di grande potenza.


Lo studio delle caratteristiche orografiche del suolo, prima di edificare, è fondamentale per assicurare a una costruzione il giusto grado di sicurezza.

Nazioni come il Giappone, dove gli eventi sismici sono frequenti e anche molto violenti, sono riuscite a realizzare edifici moderni con strutture tali da smorzare l'onda sismica, riducendone così l'accelerazione, evitando in tal modo il collasso strutturale.

La mancanza di un serio piano di prevenzione in campo sismico, unitamente alla scarsità dei controlli in corso d'opera di tali opere, costituisce una specie di bomba innescata, pronta a esplodere alla prima occasione.

Migliorare le condizioni di sicurezza degli edifici

La sicurezza delle costruzioni ha da sempre impegnato tecnici, imprese e apparati di governo, nel ricercare le soluzioni più adeguate, per garantire sempre maggiore sicurezza nelle diverse condizioni in cui un edificio può trovarsi.

Lo scenario principale in cui tali studi hanno riposto più attenzione, riguarda la sicurezza degli edifici esistenti, specialmente in coincidenza di eventi naturali come i terremoti.


Le normative vigenti, prevedono fondamentalmente tre diversi tipi di interventi a salvaguardia della sicurezza statica degli edifici, e precisamente:

• adeguamento sismico;
  
  
• miglioramento sismico;
  
  
• riparazioni localizzate.
  
  

Gli interventi di adeguamento sismico, hanno la finalità di conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle normative vigenti in tema di costruzioni antisismiche, generalmente sono caratterizzati da procedure molto invasive ed onerose dal punto di vista economico.

Miglioramento sismico cosa dicono le norme vigenti

Gli interventi di miglioramento sismico hanno come obiettivo, l'aumento del livello di sicurezza della struttura esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalla norma specifica in materia di costruzioni antisismiche.

Per tal motivo, risultano meno invasivi degli interventi di adeguamento antisismico, oltre ad essere meno onerosi economicamente.


Infine, gli interventi di riparazione o localizzati, sono quelli che interessano elementi strutturali isolati, la cui riparazione e conseguente rafforzamento contribuisce al miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.


Le vigenti norme in materia, contenute nel D.M. 17/01/2018 e Circolare 7/2019 prevedono per i primi due interventi sopradescritti il collaudo statico, mentre per gli interventi localizzati la dichiarazione di regolare esecuzione resa dal direttore dei lavori.

Cosa verificare prima di attuare un progetto di miglioramento sismico

Rispetto alle normative precedenti, le norme tecniche attuali, hanno introdotto un nuovo concetto, alla base del calcolo relativo alla sicurezza statica di un edificio, ossia il rapporto tra l'azione sismica sopportabile dalla struttura e quella che si utilizzerebbe nel dover progettare una costruzione ex novo.

Tale innovazione normativa, impone uno studio più accurato circa l'intervento da dover attuare, per poter migliorare le condizioni di sicurezza statica di un edificio esistente.

Pertanto, per poter effettuare un progetto di miglioramento, è necessario valutare che tipo di azione sismica è capace di sopportare la costruzione nello stato di fatto in cui si trova, per poi poterlo comparare a quella che riuscirebbe a sopportare dopo l'intervento di miglioramento effettuato.

Quali interventi per migliorare la struttura

Dopo aver esposto in maniera semplificata anche per chi non è un addetto ai lavori, il concetto di miglioramento sismico, elenco di seguito quali sono gli interventi più frequenti con i quali è possibile migliorare le condizioni di sicurezza statica di un edificio, facendo le dovute distinzioni in relazione alle diverse tipologie costruttive.


Occorre infatti precisare come tali interventi sono differenti, in relazione alle tipologie strutturali a cui sono indirizzati, specialmente per il diverso tipo di comportamento che tali tipologie strutturali denotano, in presenza di una azione sismica.

Per gli edifici in muratura, gli interventi più impiegati consistono in iniezioni di miscele leganti, unitamente a ristilatura armata dei giunti e ad applicazioni di intonaci armati.


Al fine di evitare espulsioni fuori piano dei paramenti murari, restano sempre efficaci le tirantature eseguite con catene in acciaio, eseguite in orizzontale e in verticale.

Interventi sicuri e poco invasivi

Con l'impiego delle fibre di carbonio, si realizzano delle vere e proprie fasciature di contenimento di tutta la scatola muraria, evitandone così lo smembramento in caso di sollecitazione sismica.

Quest'ultimo intervento, anche se più costoso dei soliti interventi di rafforzamento, ha il vantaggio di essere poco invasivo, consentendo così, durante l'esecuzione dei lavori la permanenza in situ degli abitanti.


Per gli edifici più moderni, realizzati con strutture intelaiate in calcestruzzo armato, è possibile intervenire sia rinforzando parti della struttura verticale come pilastri, pareti, ecc., sia parti orizzontali come travi, solai, solette a sbalzo, ecc.

Anche in questi casi la fasciatura degli elementi nodali, trave-pilastro, unitamente al consolidamento delle strutture orizzontali, consente di ottenere miglioramenti significativi della risposta strutturale in presenza di un azione sismica.

Quando si evidenziano deficit strutturali in parte della struttura, come ad esempio, un gruppo di pilastri disposti in punti differenti, è possibile procedere con delle vere e proprie incamiciature di tali strutture, mediante l'impiego di angolari e calastrelli, oltre a impiegare placcaggi delle parti strutturali.

Sicurezza un concetto da interpretare

Gli interventi descritti, possono essere impiegati separatamente o insieme, al fine di raggiungere il livello di sicurezza desiderato, in relazione alla classe di rischio a cui l'edificio su cui s'interviene appartiene.

Le norme in vigore, contenute nel D.M. 17/01/2018 e Circolare 7/2019, specificano che:

Per la combinazione sismica delle azioni, il valore di ζE può essere minore dell'unità. A meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE, a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere comunque non minore di 0,6

Da quanto previsto dalle norme, appare ad esempio come una scuola possa ritenersi sicura qualora il suo indice di sicurezza risulti essere il 60% di quello relativo ad una moderna scuola costruita con criteri antisismici.

Tale valore però, non rappresenta una certezza in termini di sicurezza complessiva dell'opera, ma indica il valore minimo a cui occorre fare riferimento.
Infatti, le stesse norme, pongono alla base di un buon intervento di miglioramento sismico, l'acquisizione di un livello di conoscenza dell'edificio su cui s'intende intervenire.

livello di conoscenza della struttura la base dell'intervento

Tale conoscenza, deve riguardare lo schema costruttivo, la verifica dei carichi di esercizio, le prove sui materiali con cui sono realizzate le strutture, ecc.

Pertanto appare evidente come il concetto di sicurezza sia molto relativo, tale constatazione è avvalorata dalle stesse norme, quando estrapolano da tale obbligo i beni culturali, a meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, cosa che sinceramente lascia molto perplessi.


Infatti è assurdo che luoghi molto frequentati proprio per essere attrattori di pubblico in virtù della loro valenza culturale, possano anche evitare di raggiungere il valore minimo di 0,6 previsto dalla stessa legge.

I motivi per cui gli edifici storici in muratura, risultano più complessi per attuarne il loro miglioramento sismico, sono differenti, tra i principali evidenzio la difficoltà ad individuare con precisione il vero schema strutturale iniziale, stante le inevitabili modifiche che tali edifici hanno spesso subito negli anni.

Studiare la struttura degli elementi più complessi

Si pensi alla difficoltà di ottenere un adeguato livello di conoscenza di una parte di edificio in muratura, inserito all'interno di un aggregato urbano, con parti interconnesse con altri edifici adiacenti.

Come appare ormai evidente, realizzare un intervento di miglioramento sismico, specialmente in vecchi edifici, rappresenta un onere non solo per chi deve sopportarne la spesa, stante la difficoltà di organizzare un cantiere che consenta di operare agevolmente, ma principalmente per il progettista, il quale per poter agire con serenità, ha bisogno di raggiungere il giusto livello di conoscenza dell'edificio.


Conoscenza molte volte mascherata, a causa di precedenti interventi effettuati, per altri scopi, si pensi ad esempio alla cattiva pratica di creare sbarramenti all'umidità di risalita, ottenuta mediante il taglio in orizzontale delle murature portanti, oppure all'eliminazione di muratura portanti dallo schema originario, ecc.

In conclusione, occorre tener presente come non basta il soddisfacimento di quell'indice sismico citato dalle norme, per garantire una adeguata sicurezza dell'edificio, occorre infatti avere la conoscenza specifica circa i materiali e le relative proprietà meccaniche, l'analisi della geometria e dei dettagli costruttivi, oltre a quella dell'eventuale presenza di un quadro fessurativo e deformativo della costruzione.

L'esperienza di colui che ha il compito di verificare tali elementi, è fondamentale per poter realmente predisporre un intervento di miglioramento sismico efficace.