Progettazione sismica della «casa NZEB in laterizio»

La «casa NZEB in laterizio» è il risultato di una progettazione integrata condotta da diverse competenze ingegneristiche. Si presentano gli aspetti strutturali e le verifiche sismiche eseguite con il software di calcolo ANDILWall 3

l concept della «casa NZEB in Laterizio: antisismica, sostenibile e confortevole» ha visto il coinvolgimento di più competenze che hanno collaborato alla rilettura in chiave Nearly Zero Energy Buildings di un edificio di social housing, esistente, realizzato dall’ACER di Reggio Emilia prima dell’entrata in vigore del Decreto Legislativo n.192 del 2005 in materia di efficienza energetica in edilizia.
Le valutazioni energetiche ed ambientali svolte rispettivamente dall’Università Politecnica delle Marche (con la supervisione dell’ENEA) e dall'Università di Firenze, hanno riguardato 25 stratigrafie di chiusure verticali, di cui 9 relative a pareti strutturali costituite da elementi in laterizio per muratura portante ordinaria o armata [1]. Per la progettazione strutturale dello stesso edificio, si è deciso di studiare un’unica tipologia costruttiva in muratura ordinaria, individuando come elementi resistenti i blocchi in laterizio caratterizzati dai valori dei parametri meccanici più rappresentativi (ovvero, i valori più contenuti – riportati nelle prime due righe della tab. 1), in modo che i calcoli e i corrispondenti risultati siano pienamente significativi anche per tutti gli altri prodotti della gamma presa in esame. La scelta della muratura ordinaria come sistema costruttivo moderno per tale struttura portante è motivata dal fatto che è riconosciuta come valida alternativa al telaio in cemento armato, rispetto al quale consente di accelerare notevolmente i tempi di esecuzione in cantiere, nonché evitare tutti i ponti temici generati dai pilastri ottenendo un involucro termicamente omogeneo, più facile da coibentare per i climi freddi e con elevata massa in grado di migliorare le condizioni di benessere durante la stagione calda.
Questa soluzione costruttiva può, inoltre, senz’altro garantire adeguati livelli di sicurezza e buona risposta sismica, come poi confermato dagli esiti dei terremoti emiliani del 2012 [2].
Seguendo, infatti, i principi fondamentali di progettazione e costruzione e applicando le normative tecniche di rifermento una costruzione in laterizio è assolutamente in grado di conseguire i più idonei requisiti antisismici.
La «casa nzeb» è stata quindi progettata e verificata con riferimento alla pericolosità sismica locale, attraverso analisi statiche lineari e non lineari eseguire con l’ultima release 3.1 del software di calcolo ANDILWall [3].

La progettazione strutturale
La progettazione e la costruzione di un nuovo edificio in muratura strutturale presuppone un’attenzione preliminarmente alla sua concezione e distribuzione complessiva. Le pareti portanti, gli orizzontamenti e le fondazioni devono presentare una configurazione tridimensionale che assicuri la resistenza alle azioni verticali e orizzontali (come quelle del sisma), in modo che l’organizzazione dell’intera struttura, l’interazione e il collegamento tra le sue parti possano attuare un comportamento d’insieme di tipo «scatolare» [4].
È dimostrato che connessioni efficaci tra i diversi muri e i solai/ coperture con cordoli, di adeguata sezione e armatura, e ammorsamenti lungo le intersezioni verticali favoriscono, insieme a una certa regolarità distributiva e opportuna sezione muraria nelle due direzioni principali, il raggiungimento di reali riserve di resistenza dell’edificio in muratura nei confronti dell’azione sismica, consentendone anche una progettazione estremamente semplificata che non impone lo svolgimento di alcuna analisi strutturale e/o verifica di sicurezza dettagliata.
Il vantaggio dell’utilizzo di regole di verifica più semplici, secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC – D.M. 14/01/2008 [5]), riguarda tuttavia costruzioni con specifiche condizioni di regolarità, che diventano maggiormente stringenti nel caso di azioni sismiche. Va precisato, poi, che solo per «costruzioni semplici» ricadenti nelle zone sismiche 2 (moderata pericolosità [6]), 3 (bassa pericolosità) e 4 (minima pericolosità) non c’è l’obbligo di ulteriori analisi e verifiche strutturali.
La progettazione di un edificio che non rispetti solo uno dei attributi classificanti le «costruzioni semplici» – meglio descritti a seguire – prevede invece il ricorso al calcolo esteso mediante l’applicazione dei metodi di analisi e delle verifiche di sicurezza, come disciplinato dalle NTC. Dovendo procedere a una progettazione sismica approfondita con analisi numeriche globali e verifiche locali puntuali è ragionevole, quindi, avvalersi dell’ausilio di un apposito software di calcolo strutturale, in grado di valutare nella maniera più realistica possibile le risorse di resistenza ai terremoti.
In particolar modo per gli edifici in muratura, l’affidabilità di un modello di calcolo risulta sostanzialmente legata a una valida schematizzazione del comportamento meccanico degli elementi strutturali ed alla possibilità di definirne e controllare i limiti di capacità deformativa in base ai potenziali meccanismi di rottura che possono istaurarsi. Le strutture in muratura, essendo caratterizzate da un comportamento non lineare, di fatto risultano rappresentate con maggior accuratezza attraverso un’analisi statica non lineare (cosiddetta «pushover»).
La prerogativa del software di calcolo ANDILWall sta appunto nello sfruttare la potenzialità dell’analisi statica non lineare per il dimensionamento e la verifica strutturale degli edifici in muratura, fornendo una descrizione particolarmente rigorosa del comportamento nelle condizioni ultime unitamente a una più alta probabilità di successo della verifica di sicurezza.

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Si ringrazia l’ANDIL per l’autorizzazione alla pubblicazione del articolo.

KEYWORDS Muratura, Sismica, Normativa, Calcolo, Struttura