Ruolo degli elementi non strutturali nella vulnerabilità sismica dei fabbricati nuovi ed esistenti

Probe! rivoluziona il concetto convenzionale di tamponatura  con il sistema costruttivo innovativo PlastiBloc®

Ph.D. arch. Marco Vailati - amministratore unico Probe! S.r.l.
Dott. A. Caluisi - responsabile commerciale Probe! S.r.l.
I terremoti avvenuti di recente in territori a sismicità medio-elevata hanno evidenziato, senza eccezioni, che un aspetto cruciale per la salvaguardia delle vite umane riguarda senz’altro la prevenzione del rischio indotto dal collasso degli elementi non strutturali.
Gli studi che si sono susseguiti negli ultimi anni su questo argomento hanno mostrato che le pareti di tamponatura esterna o di ripartizione interna realizzate con mattoni di laterizio o blocchi lapidei e giunti di malta, quando sono sottoposte ad azioni nel piano, forniscono un contributo in termini di rigidezza e resistenza affatto trascurabile, diventando a tutti gli effetti parte integrante del sistema strutturale preposto a portare le azioni orizzontali.
In aggiunta a ciò, le pareti subiscono anche azioni fuori dal piano che possono indurne il ribaltamento, con conseguente elevato rischio per la salvaguardia delle vite umane; studi specifici sulla influenza reciproca tra i due meccanismi ora descritti evidenziano che un elevato danneggiamento nel piano della parete dà luogo ad una resistenza fuori piano pressoché nulla.
Per anni gli studiosi hanno perseguito la soluzione a questo particolare problema unicamente in termini di resistenza, cercando di realizzare sistemi non strutturali sempre più rigidi, capaci di opporsi alle forze sismiche grazie all’introduzione di rinforzi realizzati con materiali sia tradizionali (acciaio, calcestruzzo armato) sia innovativi (fibro-rinforzati, leghe).
Per garantire un adeguato livello di sicurezza, le normative più avanzate obbligano oggi ad eseguire le verifiche anche degli elementi non strutturali; i criteri di calcolo adottati valutano la resistenza e la rigidezza del sistema in base a quella degli elementi in laterizio e delle connessioni dei giunti di malta. Tale rigidezza risulta in genere molto grande ed è causa degli elevati valori di forza che vengono scambiati fra la struttura portante e gli elementi di tamponatura.
Le forze che si generano nel pannello murario possono essere contrastate solo ricorrendo a dimensioni ragguardevoli dei blocchi e, nel caso di azioni particolarmente elevate, ad ulteriori rinforzi, come ad esempio cordoli rompitratta o intonaci armati. Va altresì ricordato che queste strategie, seppur in grado di resistere a terremoti di elevata intensità, danno in genere luogo ad elementi di tamponatura che, in caso di terremoto, sono soggetti a danneggiamenti estesi e di entità rilevante. Non si dimentichi, infine, che siffatte tamponature alterano significativamente il comportamento dinamico dell’intera struttura portante, che può arrivare a discostarsi anche molto da quello predetto in fase di progetto con il modello numerico del telaio “nudo”. In assenza di sistemi antiribaltamento, poi, non è possibile affrancarsi dal rischio che, durante il moto sismico, porzioni anche ridotte di tamponatura possano essere espulse verso l’esterno con conseguenze facilmente immaginabili.
Nonostante l’evidente inadeguatezza dei sistemi tradizionali, il percorso scientifico finora intrapreso dagli studiosi ha raramente preso in considerazione approcci alternativi a quello dominante di realizzare elementi non strutturali sempre più resistenti. Colpisce in proposito la lettura di un saggio, pubblicato nella rivista An American Architecture [1], del grande architetto americano F.L. Wright, che commenta così l’efficacia della soluzione antisismica adottata per l’Imperial Hotel di Tokyo dopo il disastroso terremoto del 1923: “We solved the problem of the menace of the quake by concluding that rigidity couldn’t be the answer, and that flexibility and resiliency must be the answer...Why fight the quake? Why not sympathize with it and outwitit?”.Questa breve riflessione, vecchia di 80 anni ma attualissima, contiene uno dei principi fondanti dei moderni corsi di ingegneria sismica, che suggerisce come rispondere efficacemente alla vulnerabilità delle tamponature soggette agli effetti devastanti del terremoto.Come non accorgersi che la lettura del problema è la medesima? Solo la tecnologia per poterlo risolvere si è evoluta!
L’idea chiave della tecnologia su cui Probe!, azienda che si occupa della ricerca di soluzioni innovative per l’edilizia, da anni concentra le proprie energie si basa proprio sul concetto antitetico a quello della resistenza/rigidezza, ovvero la flessibilità: non a caso quest’ultima è espressa come inverso della prima! Grazie ad un sistema cedevole di connessione tra i blocchi di laterizio, costituito da giunti in plastica riciclata termoformata e montati a secco, la parete è in grado di deformarsi in relazione all’intensità e alla distribuzione delle forze sismiche senza subire danneggiamenti significativi, anche per azioni agli Stati Limite Ultimi.
Poiché il terremoto agisce sulla struttura imponendo degli spostamenti, mentre i blocchi di laterizio sono sostanzialmente indeformabili, si è pensato che il sistema parete potesse essere realizzato come un insieme di blocchi separati da “carrelli”, i quali realizzino piani di scorrimento preferenziali dove si concentrano gli spostamenti di interpiano, lasciando intatti i blocchi stessi.
In questo modo la meccanica convenzionale del sistema resistente è profondamente modificata; la parete si comporta infatti come un sistema in serie costituito da blocchi rigidi, i laterizi, e da molle elastiche a rigidezza controllata, i giunti di plastica.
Questi giunti orizzontali, disposti all’interfaccia tra i blocchi in sostituzione di quelli tradizionali in malta, diventano così luogo di concentrazione degli spostamenti di interpiano, mantenendo in perfetto stato di operatività i blocchi di laterizio, che in questo modo possono agevolmente scorrere nei due versi.
Adottando il moderno linguaggio della progettazione strutturale, si potrebbe affermare che l’approccio perseguito nella soluzione del problema è di tipo capacitivo, ossia si è evitato il collasso degli elementi fragili, i laterizi, aumentando la duttilità degli elementi deformabili, i giunti.
Tale approccio innovativo trova i primi sviluppi in alcuni studi individuali condotti nei primi anni del 2000 dal dott. Caluisi, che ha riversato il proprio know-how nella Probe!, condividendolo con altri soci esperti di ingegneria sismica. Al gruppo va il merito di aver migliorato l’idea originaria fino al punto di giungere, nel 2013, ad una apprezzatissima applicazione in un importante cantiere all’interno della città universitaria della Sapienza di Roma.
Per anni la Probe! ha operato per vincere talune ritrosie incontrate in ambienti tecnico-scientifici, tradizionalmente arroccati sulle soluzioni convenzionali volte ad incrementare la resistenza dei pannelli murari. Finalmente, dopo quasi 15 anni, la continua ed insistente attività di diffusione effettuata da Probe! di un nuovo modo di pensare e di una strategia innovativa, volta ad incrementare la deformabilità dei pannelli murari piuttosto che la loro resistenza, ha trovato un autorevole seguito: due importanti Università Italiane, quelle di Padova e di Pavia, si sono convinte della bontà dell’approccio innovativo suggerito dal nostro lavoro, avviando i primi studi su tamponature dotate di sistemi antisismici che consentono di concentrare le deformazioni in oggetti sacrificabili. Tali contributi sono stati sviluppati nell’ambito del progetto Europeo INSYSME cui partecipa anche l’ANDIL (Associazione Nazionale Degli Industriali dei Laterizi), la stessa associazione che nel 2010 tentò di istituire una collaborazione con ENEA per lo sviluppo di un "sistema fortemente innovativo, con importanti componenti di competitività", il cui inventore era il dott. Caluisi stesso. 
Finalmente la filosofia introdotta per la prima volta sul mercato da Probe! trova un importante riconoscimento anche a livello di istituzioni accademiche ed è facile immaginare che presto assumerà dimensioni europee visti i partner coinvolti nel progetto INSYSME.
L'auspicio di Probe! è quello di vedere moltiplicati nel nostro Paese gli sforzi per diffondere una strategia ed una tecnologia innovativa – di cui Probe! detiene a pieno titolo la paternità – che consentiranno di realizzare tamponature e tramezzature veramente antisismiche con l’obiettivo di rendere sempre più sicure le costruzioni moderne e di adeguare agli attuali standard di sicurezza antisismica i fabbricati più vecchi.

 

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