La classificazione sismica dei nuovi edifici

La recente introduzione di sgravi fiscali legati al Sismabonus ha introdotto la necessità di valutare non solo la classificazione sismica di un fabbricato esistente ma anche quella di uno nuovo, operazione non sempre semplice ma gestibile comodamente con software adatti.

sismicità in Italia

Cos’è la classificazione sismica del fabbricato

Già molti anni fa è parso evidente che in Italia, a seguito dei periodici sismi distruttivi e dei successivi, costosi, interventi di ricostruzione, non ci fosse la consapevolezza, da parte dei proprietari degli immobili, del loro grado di sicurezza sismica. Nel 2013 la Associazione ISI, Ingegneria Sismica Italiana, abbraccia l’idea del prof. Calvi di dare una vera e propria classificazione della sicurezza sismica alla stregua di quanto il legislatore aveva già proposto, con successo, tramite la classificazione energetica.

Tutto ciò si è concretizzato nel Sisma Bonus, ovvero un sistema di sgravi fiscali per interventi di riduzione del rischio sismico dei fabbricati, definito dal D.M. n.58 del 28 febbraio 2017 e successivamente corretto con il D.M. n.65 del 20 marzo 2017 che introduce, nell’Allegato A, "Linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni".

AGGIONAMENTO DELLE LINEE GUIDA SULLA CLASSIFICAZIONE DEL RISCHIO SISMICO

Sismabonus: nuove linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni
Col decreto n. 24 del 9/1/2020 il MIT ha modificato la norma sulla classificazione del rischio sismico delle costruzioni e l’attestazione dell’efficacia degli interventi

Come si calcola la classe di rischio sismico

La classe di rischio sismico di un edificio è definita da otto fasce che vanno dalla più bassa con la lettera G, alla più alta, definita con A+ e la sua determinazione può avvenire con due metodi: semplificato o convenzionale. 

Il metodo semplificato si basa su valutazioni indicative relativamente a soli edifici in muratura attraverso l’uso di tabelle qualificative.

Il metodo convenzionale, invece, si basa sulla determinazione dell’indicatore di rischio sismico definito dalle Norme Tecniche ed è da intendersi come il metodo di riferimento.

I parametri da considerare con quest’ultimo metodo sono due: un parametro di sicurezza strutturale, chiamato Indice di sicurezza (IS-V) e un parametro economico chiamato Perdita annua media attesa (PAM). Attraverso ognuno di essi si perviene ad una classe, la minore delle quali definisce la classificazione dell’edificio.

PER APPROFONDIRE

Classificazione del rischio sismico: perché considerare due indici?

Il parametro IS-V era già stato definito anni prima con la Ordinanza della Protezione Civile n.3316 del 2004 (poi OPCM 3431 del 2005 e successive). La sua definizione e calcolo è da ricondursi a diversi testi normativi ed è piuttosto complessa. Nella sostanza si tratta comunque del minor rapporto tra la capacità offerta dall’edificio e la domanda richiesta dal sisma di progetto per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV). Ciò può essere espresso in vari modi ma qui si richiede il rapporto in termini di Peak Ground Acceleration (PGA). In altre parole si tratta del rapporto tra l’accelerazione che l’edificio è in grado di sopportare al raggiungimento di un meccanismo di rottura definito per lo SLV e la corrispondente domanda.

Il parametro PAM invece valuta l’importo per riparare i danni prodotti dall’evento sismico durante la vita della costruzione in percentuale del Costo di ricostruzione (CR). Per determinarlo si deve integrare una curva in un grafico in cui i punti della spezzata sono funzione delle perdite economiche provocate da eventi che portano al raggiungimento di uno stato limite della struttura. Il grafico è espresso in funzione di λ, frequenza media annua di superamento dello stato limite.

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Alla fine la classe dipenderà da alcune fasce presenti nella tabella seguente.

tabella per l'individuazione della classe di rischio sismico

Intervenendo strutturalmente nell’edificio è possibile migliorarne le caratteristiche in modo da farne aumentare la capacità di resistenza al sisma.

La differenza di classificazione tra lo stato di fatto e lo stato di progetto può comportare la possibilità di accesso a quello che viene appunto chiamato Sismabonus, ovvero ad uno sgravo fiscale sui costi di intervento.
Il calcolo di questi parametri può risultare complicato da svolgere manualmente per cui ci si affida spesso ad un software, che potrebbe essere anche un banale foglio di calcolo sviluppato autonomamente dal tecnico strutturale. 

Il caso degli edifici nuovi

Nella pratica professionale è possibile incontrare diversi casi particolari.

Il primo si può incontrare quando nella valutazione dello stato di fatto un edificio non sia verificato nemmeno per i carichi verticali. In questo caso si arriverebbe ad una vulnerabilità sismica pari a zero. Con questi presupposti il parametro PAM non è calcolabile e si può presupporre cha cada nell’ultima fascia.

Un secondo caso particolare si riscontra quando il tempo di ritorno calcolato è inferiore ai 30 anni, che corrisponde al minimo fornito dalle tabelle delle NTC 2018. In questo caso i valori di accelerazione necessari si devono calcolare con un metodo particolare, ovvero mediante una regressione di potenza secondo quanto proposto da RELUIS in un documento del dicembre 2008. 

Un eclatante caso particolare si può incontrare nel caso di demolizione e ricostruzione. La norma infatti consente di accedere a Sismabonus anche in questo caso ed è sempre necessario dimostrare il passaggio di più classi, calcolando la classificazione per lo stato di progetto costituito da una nuova edificazione. Se il fabbricato è nuovo sembra non abbia senso calcolare gli indicatori di rischio, calcolati normalmente per l'esistente.

Cosa prevede la norma nel caso di demolizione e ricostruzione 

In questo caso la norma dà una indicazione sommaria nelle linee guida del DM 27/02/2017 indicando in questo caso il raggiungimento della classe B: “A titolo indicativo, una costruzione con periodo di riferimento Vr pari a 50 anni, le cui prestazioni siano puntualmente pari ai minimi di quelle richieste dalle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni per un edificio di nuova costruzione ha un valore PAM che la colloca in Classe B […]. A titolo indicativo, una costruzione la cui capacità, in termini di accelerazione di picco al suolo associata allo SLV pari a quella richiesta dalle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni per un edificio di nuova costruzione e caratterizzato dalla medesima classe d'uso e vita nominale, ha un valore IS-V che lo colloca in classe A".

Ciò non pare sufficiente per giustificare una classificazione nei casi più generali o se la classe B non fosse sufficiente per ottenere Sismabonus. Come si può calcolare quindi?

Partendo da una struttura nuova, e quindi verificata in tutte le sue membrature, si dovrebbe aumentare l’accelerazione di riferimento Ag/g e riverificare la struttura con un processo iterativo fintantoché non si raggiunge una non-verifica. Ciò significa che il valore di Ag/g di capacità corrisponde a quello dello step precedente con tutta la struttura ancora verificata. In pratica IS-V sarà uguale a:

IPGA,SLV * 100 = ( PGAc/PGArif )     dove    PGAc = (Ag/g)c *Ss*St

Ciò dovrà essere calcolato sia per SLV che per SLD che per gli altri stati limite, arrivando alla classe per IS-V.
La classe PAM sarà l'area sottesa al grafico che porta in ascissa l'inverso del tempo di ritorno di capacità per ogni stato limite e in ordinata il CR%.
Eseguire queste operazioni manualmente non è difficile per un ingegnere ma richiede del tempo e, come ogni processo manuale, appare esposto a rischio di errori.

Determinazione della classificazione con il software Sismicad

Sismicad è un software di calcolo che ha lo scopo di analizzare e verificare secondo normativa tecnica una struttura, producendo elaborati grafici esecutivi.

In tema di classificazione sismica tratta solamente il “Metodo convenzionale” che è adottabile per qualsiasi edificio, prevedendo il calcolo degli indicatori di rischio sismico ed i parametri IS-V e PAM.

Una volta effettuata l’analisi di un edificio esistente con i metodi consueti, Sismicad determina automaticamente la classificazione sismica senza il bisogno di alcuna interazione con l’utente. E’ necessario eseguire il comando Verifica >> Verifica sismica globale che genera una relazione riepilogativa: elabora le informazioni prodotte dai vari verificatori riunendole in un unico documento di sintesi che esprime per ogni elemento di verifica (travata, pilastrata, pannello parete, palificata, ecc…) sia lo stato di verifica in termini di coefficienti di sicurezza minimi che di indicatori di rischio sismico minimi per i vari stati di sollecitazione.

classificazione-sismicad.jpg

Con un doppio click sulla verifica di un qualsiasi elemento esistente presenta l’elaborato di verifica in cui compare la voce di riepilogo. I risultati della classificazione compaiono nella parte finale di questo documento.
A partire da Sismicad 12.15 è possibile richiedere la valutazione degli indicatori di rischio per diversi meccanismi di collasso anche per membrature di nuova edificazione secondo DM 17.01.2018. 

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In pratica è possibile determinare automaticamente la classificazione sismica del fabbricato nuovo attraverso un processo rapido e sicuro, risolvendo il classico problema di valutazione del Sismabonus in caso di interventi di demolizione e ricostruzione.