Miglioramento sismico ed energetico degli edifici esistenti mediante “Cappotto Sismico”

Roberto Scotta - Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale, Università di Padova Lorenzo De Stefani - Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale, Università di Padova Alberto Stella - Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale, Università di Padova Valentina Pertile - Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale, Università di Padova 27/06/2018 3213

Prove sperimentali ed interpretazione dei risultati

Il territorio italiano è contraddistinto dalla presenza di un patrimonio edilizio esistente in larga parte caratterizzato da scarse prestazioni sia a livello sismico che termico. La persistenza di questi limiti impone quindi la necessità di definire un sistema di miglioramento integrato che permetta di incrementare la qualità  dell’edificio sotto entrambi i punti di vista. Una risposta a questa necessità viene assicurata dal Geniale Cappotto Sismico Ecosism®, un’innovativa soluzione tecnologica progettata a misura in funzione degli obiettivi di incremento delle prestazioni sismiche ed energetiche.
il cappotto sismico di Ecosism
Il Cappotto Sismico Ecosism® è un sistema integrato costituito da una lastra sottile in calcestruzzo armato gettato in opera all’interno di due strati di materiale isolante personalizzabile. Il getto e l’armatura di rinforzo, opportunamente dimensionati in fase di progetto, vengono resi solidali alla struttura esistente mediante l’inserimento di opportuni ancoraggi che, disposti a livello delle fondazioni, dei cordoli di piano ed eventualmente secondo opportuni allineamenti verticali, garantiscono la massima collaborazione tra il nuovo sistema e la struttura esistente. Il sistema viene prodotto a misura sulla base del rilievo architettonico in situ ed in funzione del progetto strutturale sviluppato dal tecnico incaricato. I pannelli del Cappotto Sismico, prodotti con un’altezza pari a quella di interpiano della struttura e già corredati delle guide per la corretta posa in opera delle armature strutturali, ricalcano fedelmente i prospetti dell’edificio (predisposizione delle forometrie in fase di produzione) e possono essere personalizzati mediante l’utilizzo di differenti tipologie di materiale isolante.
In questo lavoro viene riportato un estratto dei risultati ottenuti in seguito all’esecuzione di una prima campagna di prove sperimentali svolte dal Dipartimento ICEA dell’Università di Padova su telai campione in scala 1:1 ai quali è stato applicato il Cappotto Sismico Ecosism®. Verranno inoltre riportante alcune valutazioni analitiche relative alla resistenza, alla rigidezza e alla duttilità del nuovo sistema di miglioramento integrato.

Introduzione

La maggior parte degli edifici italiani ad uso residenziale (circa il 77%) è stato realizzato prima del 1981, quando solo il 25% circa del territorio era classificato come sismico. Questo comporta che gli edifici realizzati in zone all’epoca classificate come “non sismiche” presentino un rilevante deficit di protezione nei confronti dei terremoti.
In aggiunta, il patrimonio edilizio esistente è caratterizzato anche da un elevato deficit di isolamento termico, essenzialmente derivante dal ritardo legislativo nell'adozione di opportuni criteri di progettazione dell'isolamento termico dell'involucro edilizio. Infatti prima dell’entrata in vigore della legge n.10 del 1991, la progettazione degli edifici avveniva senza alcuna verifica della capacità di limitazione della dispersione del calore da parte delle pareti e dei solai. Inoltre la richiesta di prestazioni termiche passive è cresciuta notevolmente negli ultimi anni  in seguito al progressivo allineamento delle normative agli obbiettivi stabiliti a livello mondiale con l’accordo di Kyoto.
L'importanza sociale derivante dalla grande quantità di edifici aventi ridotta prestazione termica e sismica impone pertanto la necessità di definire tecniche di intervento che mirino alla riduzione della vulnerabilità sismica ed all’incremento dell’efficienza energetica nell'ambito di un approccio integrato.
Ad oggi esistono diverse tecniche per l’adeguamento sismico degli edifici, specifiche per le diverse tipologie strutturali (ElGawady et al. 2004), (Priestly e Seible 1995). Sono inoltre presenti tecnologie per la riqualificazione dell’involucro ed il contenimento delle dispersioni termiche (Zhenjun et al. 2012). Ciononostante è sempre più sentita l’esigenza di identificare e sviluppare sistemi di retrofitting integrato (Feroldi et al. 2014)  che agiscano contemporaneamente sui due problemi. La soluzione descritta nel presente lavoro rientra in quest’ultima casistica e viene qui presa in considerazione essenzialmente per gli aspetti strutturali.

Descrizione del sistema

Il Cappotto Sismico Ecosism® consiste in un sistema di rivestimento delle facciate esterne degli edifici avente funzione sia strutturale che di isolamento termico.
Tale sistema è composto da un cassero a rimanere costituito da due strati di materiale isolante personalizzabili, distanziati a formare un’intercapedine in cui viene realizzata in opera una parete strutturale in calcestruzzo armato.
 
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Uno dei principali vantaggi della tecnologia è la sua auto-portanza in fase di getto della parete: la maglia tridimensionale metallica di fili in acciaio zincato, tipica del sistema costruttivo Ecosism®, permette infatti di realizzare in opera il getto della parete senza la necessità di dover contrastare la spinta del getto con eventuali opere accessorie.
Il collegamento strutturale tra la “nuova epidermide antisismica” e la struttura portante esistente avviene mediante una serie connettori installati nei cordoli e nelle travi di piano. In corrispondenza di questi elementi, lo strato di materiale isolante interno a contatto con la parete viene preventivamente rimosso, realizzando così una nervatura orizzontale di spessore maggiorato (Figura 1). Il sistema consente inoltre di realizzare, se necessario, delle nervature verticali e orizzontali che permettono di irrigidire la parete.
 
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Le nuove pareti sottili in c.a. così realizzate, costituiscono un sistema che lavora in parallelo agli elementi resistenti della struttura esistente.

Lo spessore della lastra e la quantità di armatura vengono determinate in funzione delle azioni orizzontali previste e della capacità della struttura esistente di resistere ad esse. Per la conformazione del sistema, in fase di dimensionamento e verifica, si assume che le azioni verticali statiche rimangano affidate alla struttura esistente, mentre le azioni orizzontali vengono ripartite in funzione della rigidezza tra la nuova struttura e quella esistente.
 
La presenza di nervature orizzontali e verticali delimita dei campi costituiti da lastre di spessore ridotto in calcestruzzo armato e consente di inibire fenomeni di instabilità fuori piano delle lastre stesse (Pertile et al. 2017).
Per caratterizzare il comportamento del sistema Cappotto Sismico ECOSISM® è stata realizzata una prima campagna di prove sperimentali, i cui risultati vengono esposti nel seguito.

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