Massetti alleggeriti: un esempio di miglioramento strutturale e sismico di un edificio in c.a. gettato in opera

Il presente approfondimento tratta gli effetti sulle opere strutturali dell’utilizzo di un massetto alleggerito in alternativa a quelli tradizionali in termini di comportamento statico e sismico.

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Sostituzione del pacchetto del solaio esistente in un edificio in c.a.: uno studio sugli effetti in campo sismico

Trattasi di edificio in c.a. gettato in opera con pilastri di sezione 25x40cm, travi di sezione 25x40cm e cordoli di sezione 25x20. Il solaio è realizzato in latero cemento con altezza totale paria 20 cm di cui 4 di soletta collaborante armata con rete Φ8/20x20cm. Lo scheletro strutturale è composto da 4 telai costituiti da 3 pilastri e 3 ordini di travi, con interasse pari a 4m.

L’obiettivo dello studio è inquadrare gli effetti in campo sismico connessi con la sostituzione del pacchetto del solaio esistente di tipo tradizionale composto da:

  • Solaio in latero-cemento di altezza 16+4cm
  • Sottofondo da 600 kg/m3 con spessore 7 cm;
  • Massetto, da 2000 kg/m3 con spessore 5 cm;
  • Pavimento in gres

con uno nuovo di moderna concezione costituito dal:

  • Solaio in latero-cemento di altezza 16+4cm
  • Sottofondo denominato Isolcap 250 da 250 kg/m3 con spessore 7 cm;
  • Massetto denominato Isolcap Max 800 da 800 kg/m3 con spessore 5 cm;
  • Pavimento in gres.

La sostituzione del pacchetto del solaio interessa anche la copertura piana dove viene utilizzato lo stesso pacchetto con uno strato maggiore, da 5 cm a 8 cm di spessore medio, per il massetto al fine di realizzare le pendenze necessarie al controllo delle acque meteoriche.

Inquadramento normativo in base alla tipologia di intervento

Il presente articolo verte principalmente sulla tematica sismica, quindi, trattandosi di edificio esistente, occorre fare riferimento al capitolo 8 del Decreto Ministeriale 17.01.2018.

Non si tratta di intervento locale perché non è legato ad un singolo elemento, ma interessa tutti gli elementi strutturali dell’edificio, dalle fondazioni alle travi, passando per i solai di piano e di copertura.

Come da capitolo 8.4.2 del Decreto Ministeriale 17.01.2018, l’intervento che viene analizzato, potrebbe ricadere tra gli interventi di miglioramento sismico nel caso in cui producesse un incremento non minore di 0,1 del rapporto ςE tra l'azione sismica massima sopportabile dalla struttura e l’azione sismica massima che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione.

Sostituzione di un massetto esistente con uno più leggero: analisi delle azioni sismiche

La sostituzione del massetto esistente con uno più leggero è un intervento che permette di ridurre carichi permanenti non strutturali G2 anche in maniera sostanziale se viene utilizzato un prodotto particolarmente prestante.

Si riporta l’analisi dei carichi condotta per lo stato di fatto e per lo stato di progetto.

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Si riporta l’analisi dei carichi condotta per lo stato di progetto:

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Tenuto conto che le analisi strutturali sono condotte in combinazione sismica, come definito dal paragrafo 2.5.3 del D.M. 17.01.2018, si identificano i seguenti valori di carico omogeneamente distribuito in, impiegata per gli stati limite ultimi e di esercizio connessi all’azione sismica E:

E + G1 + G2 + P + ψ21 * Qk1 + ψ21 * Qk1 + …

STATO DI FATTO:          609 Kg/m2

STATO DI PROGETTO:    524,5 Kg/m2

Si sottolinea la riduzione dei carichi statici pari al 14% che rappresenta già un primo miglioramento per tutti gli elementi strutturali a partire dai solai, perché viene ridotto in maniera sensibile il tasso di sfruttamento dell’elemento in campo statico.

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L’analisi delle azioni sismiche di progetto viene definita a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito di costruzione e delle caratteristiche morfologiche e stratigrafiche che determinano la risposta sismica locale.

Si ricorda, infatti, che la pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A come definita al § 3.2.2), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente Se(T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR come definite nel § 3.2.1, nel periodo di riferimento VR , come definito nel § 2.4. del D.M. 17.01.2018. Si riporta di seguito quanto definito per il presente caso:

  • Categoria sottosuolo:    D
  • Categoria topografica:  T1
  • Vita nominale (VN):     50
  • Classi d’uso (Cu)          II
  • Sito: Provincia di Modena
  • Periodo di riferimento per l’azione sismica: 50

L’analisi sismica viene condotta con modellazione dinamica lineare e si riportano i risultati finali ottenuti dalle due modellazioni condotte rispettivamente per l’analisi dello stato di fatto e dello stato di progetto.

Si riportano in formato grafico i principali risultati dell’analisi in campo sismico confrontando di volta in volta quanto ottenuto nello stato di fatto che prevede il pacchetto di solaio esistente con quanto ottenuto nello stato di progetto che prevede la sostituzione del pacchetto di solaio con uno di nuova generazione con peso inferiore.

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