Seismic Academy 2015: lo stato dell'arte dell'ingegneria sismica | Ingegneri.info

Seismic Academy 2015: lo stato dell’arte dell’ingegneria sismica

Il Convegno Nazionale organizzato da Hilti ha fatto il punto sullo stato della ricerca in ambito strutturale e non strutturale, con un focus speciale sulle esperienze di contrasto sismico sul territorio nazionale

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Arrivato alla sua terza edizione il Convegno “Seismic Academy”, organizzato da Hilti, giunge a Pavia nella cornice dell’Almo Collegio Borromeo, il collegio di merito più antico d’Italia, tuttora in attività. I lavori sono iniziati alle 10.30, previa registrazione dei partecipanti, con il benvenuto del moderatore, ing. Casasagrande responsabile per Hilti per la parte non strutturale, ed i saluti del Presidente e Amministratore Delegato di Hilti Italia, Joaquim Sardà.

Non è forse un caso la cornice della città di Pavia, sede anche del centro di ricerca internazionale di ingegneria sismica, Fondazione Eucentre (partner di Hilti ed ente senza fine di lucro nato per promuovere e sviluppare la ricerca e la formazione nel campo della riduzione del rischio con sede a Pavia).
Tra gli altri partner di Hilti vi era l’Università degli Studi di Pavia, il Politecnico di Milano e l’Ordine degli Ingegneri di Pavia (l’evento è stato valutato utile al conferimento di 6 CFP).

In virtù della paternship siglata con Eucentre, si è anche tenuta il 30 ottobre una visita alla Fondazione Eucentre, per scoprire le principali aree di ricerca, il progetto nato grazie alla collaborazione con Hilti e il laboratorio, cuore pulsante della ricerca, dove saranno illustrate nella pratica le attività di simulazione e le funzionalità delle apparecchiature.

Il primo a dare il via agli interventi tecnici è stato il prof. Gian Michele Calvi (IUSS Pavia), la cui presentazione è stata introduttiva ed ha anticipato quelli che poi sono stati gli aspetti critici della progettazione e l’evoluzione che questa sta subendo in favore di un’edilizia che richiede sempre più figure professionali specifiche, ma al contempo coordinate tra loro.

È forse proprio il termine coordinazione quello che racchiude e sintetizza al meglio le tematiche affrontate durante la terza edizione di Seismic Academy: non esiste più la figura del progettista unico, ma esistono diversi progettisti, che devono coordinarsi, al fine di rispettare gli standard che la loro materia impone, ma al contempo siano coerenti e si intersechino correttamente con gli altri ambiti progettuali.

L’ordine degli interventi ha scandito i passi che idealmente dovrebbe seguire l’iter progettuale. Si è partito, appunto, con l’intervento del prof. Calvi che ha dapprima svolto una breve rassegna di come la percezione e lo studio del terremoto è cambiato negli anni, fino ad arrivare ai nodi cruciali: pericolosità, esposizione, vulnerabilità ma soprattutto le prestazioni che deve garantire una struttura post evento sismico. La salvaguardia delle vite umane certo, ma la fruibilità degli spazi cosiddetti strategici occorre sia tutelata (è stato fatto da diversi relatori l’esempio saliente dell’ospedale: strutturalmente deve essere integro, ma al contempo gli impianti che gli conferiscono il ruolo sociale devono poter operare in completa sicurezza).

Altro aspetto, ripreso sia dal professor Roberto Nascimbene (di Eucentre) che dal prof. André Filiatrault (Buffalo University), riguarda l’entità del danno: dall’osservazione dei danni post terremoto, ad esempio L’Aquila e Emilia Romagna, sono stati riscontrati sì danni corrispondenti alle strutture, nel senso stretto del termini, ma anche danni indotti alle strutture ad esempio dalle scorte presenti nei capannoni industriali (il ribaltamento fuori piano di una parete di un capannone a causa delle scorte in esso depositate) o i cosiddetti danni collaterali indotti dal sisma, quali ad esempio quelli agli impianti (acqua, gas, ossigeno negli ospedali), all’economia (la chiusura di un capannone, ad esempio, comporta la sua inattività e quindi una perdita di introiti).

Durante i sopralluoghi post-sisma de L’Aquila, dal gruppo di lavoro, coordinato dal prof. Stefano Grimaz, sono nate le linee di indirizzo per la riduzione della vulnerabilità sismica dell’impiantistica antincendio (emanate con Lettera Circolare M.I. n. 4621 del 16 aprile 2014, del gruppo di lavoro fa parte il relatore prof. Grimaz) utili come strumento per la lettura e valutazione dell’esistente e la ricerca delle soluzioni per soddisfare i requisiti di sicurezza.
Tali linee guida sono state poi direttamente testate ed applicate durante l’evento sismico dell’Emilia avvenuto nel mese seguente all’uscita del documento.

La sicurezza nei confronti del terremoto deve essere affrontata in termini sia strutturali che non strutturali e quest’ordine è stato proprio quello seguito nello svolgimento del convegno: dapprima una rassegna dei metodi di consolidamento e rinforzo degli edifici esistenti in cemento armato (intervento del prof. Marco Di Prisco, del Politecnico di Milano), in muratura (intervento della prof. Beatrice Belletti, Università di Parma) e prefabbricati, per poi concentrare l’attenzione sugli elementi non strutturali, che per quanto il nome accomuni diverse tipologie, il loro comportamento durante l’azione sismica è totalmente differente. A chiusura l’esame critico, fatto dall’ing. Corbo in merito al d.m. del 3 agosto 2015 corrispondente al nuovo codice di prevenzione incendi.

Elementi strutturali
La struttura in elevazione, se in cemento armato, deve rispettare la gerarchia delle resistenze, ma non meno importante il ruolo delle fondazioni al fine di scongiurare eventuali cedimenti fondali.  Tra le tecniche, illustrate dal prof. Di Prisco, vi sono ad esempio l’inserimento di micropali, l’allargamento fondale, l’affiancamento di cordoli armati alla fondazione esistenti (metodo di consolidamento adottato a S. Andrea Mornico), resi coerenti mediante la post-tensione (tenuta che dovrà essere garantita nel tempo). Ovviamente la scelta dell’intervento deve essere sempre subordinata alla conoscenza del sito di intervento (indagine ad esempio mediante georadar).

Per quanto concerne invece gli elementi strutturali in elevazione, è possibile procedere al confinamento mediante incamiciatura o attraverso l’applicazione di FRP (come talvolta eseguito agli estradossi delle volte e degli archi in muratura); sulla scia di questo metodo, il Politecnico di Milano, sta indagando il comportamento delle architravi negli edifici in cemento armato. Solitamente, queste risultano debolmente armate e un loro possibile consolidamento può avvenire proprio mediante una fasciatura ad U con ad esempio fibre di vetro (Texile Reinforced Concrete), che deve garantire sì resistenza, ma anche collaborare e quindi creare un mutuo scambio di sollecitazione tra il calcestruzzo e lo strato TRC.

Per quanto concerne invece gli edifici murari, sono stati riprese le tipologie di meccanismo (locali e globali) a cui può essere soggetta la costruzione cercando, durante l’operazione di consolidamento, di mirare al cosiddetto comportamento scatolare. Tale risposta può essere raggiunta lavorando ed intervenendo adeguatamente sui collegamenti tra gli elementi strutturali e non, e andando a verificare le ipotesi effettuate in sede di progettazione (ad esempio, ipotesi di solaio rigido).

Infine, per gli elementi prefabbricati è stata fatta una rassegna dei danni riscontrati durante gli ultimi terremoti, in particolare quello che ha coinvolto l’Emilia Romagna il 20 e 29 maggio 2012, ed ha sottolineato come i collegamenti giochino un ruolo chiave nell’agibilità del capannone ma anche come la geometria in elevazione possa inficiare sulla quota parte di massa partecipante durante il sisma.
Molti capannoni industriali danneggiati in Emilia erano stati costruiti prima delle NTC08 (in cui è previsto che il lato sia almeno 1/10 dell’altezza) ed i pilastri avevano una sezione snella, non solo i danni a volte potevano essere attribuiti e causati da parti non propriamente strutturali come ad esempio il carroponte.

Elementi non strutturali
Le parti non strutturali, per quanto non siano portanti, costituiscono quindi elementi che non possono essere sottovalutati perché una costruzione sia dichiarata operativa; le parti non strutturali corrispondono al 62% negli uffici, al 70% negli alberghi e al 48% negli ospedali (presentazione prof. Filiatrault). Durante il terremoto di Northridge (14 gennaio 1994) le strutture ospedaliere avevano resistito, ma i locali si erano allagati a causa delle rotture delle tubazioni: la costruzione fu quindi dichiarata inagibile, nonostante l’integrità strutturale.
Fonti di danno non strutturale, possono essere quindi l’ancoraggio delle luci, i giunti delle tubazioni degli impianti (durante il terremoto, si verifica il cosiddetto “effetto schiaccianoci” cit. prof. Grimaz) e le fughe di gas. In merito agli impianti, quelli connessi alla vulnerabilità sismica possono essere ad esempio quello idrico antincendio, gli sprinkler a umido o a secco, gli impianti fissi con estinguenti gassosi (presentazione prof. Grimaz).
Il dimensionamento degli elementi non strutturali è preso in considerazione dalle attuali NTC08 al §7.2.3 “Criteri di progettazione di elementi strutturali “secondari” ed elementi non strutturali” e la forza sismica sollecitante è calcolata in funzione del peso dell’elemento, della sua altezza e dell’accelerazione massima (Sa), adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento strutturale subisce durante il sisma e corrisponde allo stato limite in esame.

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Infine, ultimo ma non meno importante il ruolo nel contesto strutturale da attribuire alle vetrate: di fatto una loro rottura può provocare un danno sia materiale che di vita umana. Il tema affrontato dall’ing. Lori (Permasteelisa SpA) ha evidenziato come di fatto lo stack joint deve accomodare il massimo spostamento indotto dal sisma nelle due direzioni, verticale e tangenziale (molto pericoloso), senza produrre traslazioni nei pannelli e consentendo però una deformazione telaio-vetro. Il dimensionamento della facciata al sisma deve però trovare un giusto compromesso con le azioni ordinarie che quotidianamente investono la facciata (vento e precipitazioni)

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