Tecniche integrate di miglioramento delle prestazioni sismiche ed energetiche: descrizione e risultati

Nell’ambito del progetto di ricerca ReLUIS-DPC 2014-2018 (WP3-Task 3.3 Interventi Integrati e Sostenibili per la Riqualificazione di Edifici Esistenti) è stata messa a punto una campagna sperimentale su portali in scala al vero, con e senza tamponatura, al fine di definire metodi e tecniche per il miglioramento combinato delle prestazioni sismiche ed energetiche di edifici in c.a. progettati a soli carichi verticali.

In particolare, il programma sperimentale ha previsto la realizzazione di alcuni portali in c.a., di cui uno nudo (privo di tamponatura, BF) da usare come riferimento, uno provvisto di tamponatura tradizionale a doppia fodera in mattoni forati con intercapedine, ed uno con tamponatura più resistente e coibente al fine di valutarne l’effetto in termini di incremento delle prestazioni sismiche ed energetiche rispetto al portale con tamponatura tradizionale.

La struttura in c.a. è identica per tutti i portali ed è stata progettata come rappresentativa di strutture residenziali realizzate in Italia in assenza di regole sismiche negli anni ’70 e che, quindi, hanno un notevole deficit di protezione sismica. In questo articolo si descrive la campagna sperimentale ed i principali risultati dei test eseguiti presso il Laboratorio di Strutture dell’Università della Basilicata, con particolare riferimento al portale BF.


Gran parte del patrimonio edilizio italiano è caratterizzato sia da una ridotta protezione nei confronti delle azioni sismiche sia da un elevato deficit di efficienza termica. Entrambe le problematiche dunque impongono la necessità di definire tecniche di intervento integrate che riescano al contempo a migliorare le prestazioni sismiche e termiche.

Ai fini della progettazione integrata degli interventi e in particolare per le strutture a telaio in c.a. le pareti di tamponamento svolgono un ruolo chiave nelle prestazioni sia sismiche che termiche (Manfredi e Masi, 2018, Masi et al., 2015). Difatti, a causa della loro bassa capacità di deformazione rispetto agli elementi in c.a. del telaio, i pannelli subiscono danni già per bassi valori del drift (De Risi et al. 2018) di interpiano compromettendo la funzionalità dell’edificio. Inoltre, il danno nel piano può ridurre la capacità fuori dal piano dei pannelli fino al collasso, comportando un alto rischio per la vita delle persone oltre che ingenti perdite economiche (Manfredi e Masi, 2014).

A complicare il problema si aggiunge il fatto che le tamponature sono uno dei componenti più disperdenti in termini energetici, sia per le caratteristiche dei materiali che per le superfici in gioco (Marino et al. 2006).

Un numero limitato di ricerche sperimentali è disponibile in letteratura riguardo la valutazione della risposta di telai in c.a. provvisti di tamponatura ma che non fanno riferimento alle prestazioni energetiche (Verderame et al. 2016, De Risi et al. 2018, De Risi et al. 2019).

Per tale motivo è stata messa a punto una campagna sperimentale su portali in c.a. in scala al vero, progettati per soli carichi verticali secondo le regole tecniche degli anni ‘70 e dotati di diversi sistemi di tamponamento. Un primo portale è privo di tamponatura e funge da benchmark in termini di prestazioni sismiche, il secondo portale è dotato di tamponatura tradizionale costituita da doppia fodera di mattoni forati (12+8 cm) e serve a valutare prestazioni sismiche e termiche nello stato di fatto. Un terzo portale rappresenta la seconda tipologia anzidetta, assoggettata ad un intervento integrato di miglioramento sismico ed energetico (Marini et al. 2015).

Questo è avvenuto tramite la sostituzione dello strato esterno di tamponatura (spessore 12cm) con un blocco alveolato tipo Poroton di spessore 20 cm. Dal confronto della seconda e della terza tipologia sarà possibile valutare gli effetti dell’intervento in termini di incremento della capacità sismica e termica nonché le eventuali differenze in termini di meccanismo di danno, a causa della presenza di una tamponatura più robusta.

Nel presente lavoro sono illustrati i risultati preliminari di alcuni test sperimentali svolti sul portale in c.a. privo di tamponatura che saranno confrontati con i risultati dei test su portali tamponati.

 

Il programma sperimentale

La fase preliminare del programma sperimentale ha visto la realizzazione dei quattro portali in c.a. in scala al vero (figura 1), progettati nell’ipotesi che appartengano ad un edificio in cemento armato non antisismico, di quattro impalcati e risalente alla fine degli anni ‘70.

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FIGURA 1: Fasi realizzative dei portali in c.a.: predisposizione gabbia pilastri (a), getto (b), scasseratura (c).

 

In fase di progetto si è adottato un calcestruzzo con resistenza cilindrica fc=20MPa pari al valore mediano riscontrato per un campione di edifici degli anni ’70 con riferimento alla regione Basilicata (Masi et al., 2019).

Per quanto riguarda l’acciaio, considerando la già discreta diffusione di barre ad aderenza migliorata, è stato adottato uno di classe B450c riducendo opportunamente i quantitativi al fine di ottenere un’equivalenza con l’acciaio FeB38 normalmente adottato in quell’epoca.

Per ogni portale e in concomitanza di ogni elemento gettato (fondazioni, pilastri e travi), sono stati prelevati dei campioni di calcestruzzo (n.18 cubetti) per le prove di caratterizzazione meccanica.

 

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS - Ascoli Piceno 2019