Sismica | Controlli | Rinforzi Strutturali
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Interventi di messa in sicurezza di solai soggetti a sisma

Il presente articolo si riferisce alle misure urgenti per la messa in sicurezza dei solai a seguito di eventi sismici. Le tipologie trattate riguardano i solai con intradosso orizzontale escludendo quindi gli elementi a volta. Gli interventi di messa in sicurezza dei solai non riguardano esclusivamente i momenti successivi ad un terremoto in quanto sempre con maggiore frequenza nella vita professionale siamo chiamati ad interventi su edifici abbandonati. Tuttavia, dalle lezioni apprese in area sisma si possono fornire indicazioni sui metodi di intervento, sulle indagini visive e strumentali da condurre e sulle attenzioni in fase di progettazioni di interventi su edifici esistenti. L’articolo, quindi farà riferimento a quanto si esegue in area sisma per trarre spunto per procedure di indagine e di intervento su tali elementi.

Sicurezza degli operatori: primo passo

Trovarsi di fronte ad un edificio di cui non si conosce lo stato di manutenzione o di danneggiamento richiede sempre attenzione nelle modalità di accesso ai luoghi.

In primo luogo, è bene avere una conoscenza adeguata del manufatto, il suo periodo di costruzione, la sua tecnica costruttiva presunta, la “classe d’uso” del manufatto.
Oggi abbiamo endoscopi per permetterci di visionare stanze senza aprire le porte e droni per accertarci di non mettere in pericolo noi stessi o la squadra di operatori.

Si raccomanda quindi di precedere sempre ad ispezioni visive con tali strumenti per accertarsi della condizione di degrado/danneggiamento e quindi di poter approntare le necessarie procedure di accesso in sicurezza.


Valutazione del danno dell’edificio investito dal sisma

Al fine di fornire indicazioni codificate sulle tipologie di danno si farà riferimento a quanto riportato nel testo “Manuale per la compilazione della scheda di 1° livello” che illustra le modalità di compilazione delle schede Aedes e a questo si rimanda in caso di dubbi.

Per chiarezza esplicativa si riporta di seguito la tabella riepilogativa della stima di danneggiamento degli elementi di solaio.

  • D1 danno leggero: è un danno che non cambia in modo significativo la resistenza della struttura e non pregiudica la sicurezza degli occupanti a causa di possibili cadute di elementi non strutturali
  • D2, D3 danno medio-grave: è un danno che potrebbe cambiare in modo significativo la resistenza della struttura, senza che però venga avvicinato palesemente il limite del crollo parziale di elementi strutturali principali
  • D4, D5 danno gravissimo: è un danno che modifica in modo evidente la resistenza della struttura portandola vicino al limite del crollo parziale o totale di elementi strutturali principali. Stato descritto da danni superiori ai precedenti, incluso il collasso.

Risulta evidente che in questo testo tratteremo tutti i casi che riguardano i danneggiamenti D2, D3 per i quali sono richiesti interventi di messa in sicurezza che consentano di ripristinare l’uso dei locali o quanto meno delle parti di unità strutturale non interessati dai segni di danneggiamento. Si deve inoltre considerare che elementi di solaio molto danneggiati possono comportare la modifica della risposta sismica attesa di muratura anche di tipo II a tessitura regolare e di buona qualità.

Nel caso di edifici in muratura si raccomanda anche di osservare i danneggiamenti in corrispondenza dei sovraluce di aperture in quanto in presenza di solai in legno o in putrelle il crollo della parte muraria avrebbe conseguenze significative sulla stabilità dei solai. In tali casi è sempre necessario procedere alla sbadacchiatura (vedasi schede STOP-SA) delle aperture per evitare danni maggiori in caso di ulteriore scossa.

Dal punto di vista del giudizio, oltre agli aspetti percepibili a vista, oggi abbiamo la possibilità di accertarci anche con strumentazioni diffuse quali termocamere, utilissime per determinare la posizione dei travetti di solaio ed eventuali interventi eseguiti nel corso del tempo, ipotizzare la gravità di fessurazioni.

Nel corso delle discussioni all’interno di IPE Milano abbiamo anche provato a fornire un “valore” al danneggiamento partendo dalle esperienze delle analisi rapide visive previste negli Stati Uniti. Come avviene in vari ambiti i paesi anglosassoni utilizzano valori numerici codificati per semplificare il giudizio sulla gravità del danno.

Provate sul campo tali scale hanno dimostrato la loro efficacia in tema di indirizzare meglio il tecnico verso la stima del danneggiamento. In tale articolo saranno citati solo come utile riferimento di paragone fra i metodi di giudizio.


Quali indagini eseguire?

Durante le analisi di danneggiamento è importante comprendere il flusso degli sforzi negli elementi e nella struttura per comprendere quanto il danno D2, D3 possa influire sull’unità strutturale. Proprio a causa del ruolo svolto nella distribuzione degli sforzi nella struttura, un danneggiamento che possa concentrare gli sforzi su elementi non danneggiati dal primo fenomeno può portare al collasso di elementi inaspettati in caso di ripetizione del fenomeno.

È bene quindi indagare sempre la presenza di interventi eseguiti su uniche campate di solaio: interventi su elementi singoli rinforzati e non su altri limitrofi, in particolare in caso di aggregati edilizi, possono portare in caso di cedimento di un solaio a gravi perdite di stabilità degli elementi verticali per similare concentrazione degli sforzi.

Sull’importanza di elementi non adeguatamente rigidi si può anche considerare quanto prevede il metodo indicato nel testo “Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazard” edito da FEMA.

Figura 1 - Rapid Visual Screening, FEMA
Rapid Visual Screening, FEMA.

A tal proposito si vuole richiamare l’attenzione in merito alle modalità di intervento che potrebbero essere state eseguite sui solai, magari inquadrate come “interventi locali”, ma che possono peggiorare il comportamento dell’edificio, ovvero possono portare ad interventi che inficiano interventi successivi a causa della variazione dei carichi nel solaio.
Si deve considerare infatti che nelle NTC 2018 viene riportato un vincolo sulle variazioni dei carichi verticali in fondazione del 10% per definire la casistica in cui si possa evitare di ricorre all’adeguamento sismico, mentre nulla si dice in merito ai limiti di variazione di carico sul singolo solaio in quanto si ritiene bastino le verifiche di portata del solaio. Vedremo che anche questo parametro è importante nella definizione degli interventi da approntare.

Nel caso di edifici con strutture in c.a. è importante indagare le zone di interazione fra nuclei irrigidenti e solai, cercando di individuare i segni premonitori di eventuale superamento delle capacità di trasmissione delle forze orizzontali fra solaio e nuclei rigidi.


Qual è la relazione fra solai e sistemi sismo-resistenti?

Per quanto riguarda gli edifici dotati di sistema sismo-resistente si deve notare che in anni recenti si sono osservati fenomeni di danneggiamento grave (figura sopra, Kam et al. 2011) o di crolli dovuti all’inadeguatezza del vincolo fra gli elementi di solaio e il nucleo a pareti (figura sotto). Le indagini dei due crolli portarono a concludere nel caso neozelandese ad una mancanza di ingegnerizzazione del processo mentre nel caso dell’incidente a Miami furono carenze in fase di esecuzione. Questo a testimonianza che l’insidia può annidarsi in tutte le fasi del processo edilizio.

Figura 2 - Crollo dell’edificio della televisione, terremoto di Christchurch, febbraio 2011
Crollo dell’edificio della televisione, terremoto di Christchurch, febbraio 2011.
Figura 3 - Miami crollo edificio, giugno 2011
Miami crollo edificio, giugno 2011.


Interventi di messa in sicurezza per i solai

In caso di danni gravi si può intervenire in tre modalità fondamentali:

  • Interventi che creino una nuova struttura di sostegno dal piano di fondazione al solaio oggetto di cedimento;
  • Interventi che consentano di ridistribuire i carichi del solaio danneggiato alle strutture verticali senza interessare tutti i piani sottostanti il piano interessato dal fenomeno;
  • Interventi che ripristinino eventuali forometrie realizzate successivamente alla realizzazione del solaio e che hanno portato a concentrazione degli sforzi.

I primi due metodi di intervento sono con medesime distinzioni previste dal manuale STOP dei VVF in cui si illustrano le modalità di intervento.

Figura 4 - estratto scheda STOP SB
Estratto scheda STOP SB.

Come per la costruzione, tutti gli interventi di rinforzo o ripristino devono partire da terra e salire.
Per quanto attiene la terza tipologia sono da ricondursi alle trasformazioni degli aggregati con realizzazione di nuove scale, nuove connessioni, ovvero a rimuovere parti di solaio per realizzare dei doppi volumi. In tutti questi casi è importante comprendere se tale modifica abbia comportato una concentrazione degli sforzi in parti della muratura per evitare che eventi successivi possano comportare danneggiamenti severi. 

È quindi importante eventualmente intervenire con modalità del tutto simili a quanto si farebbe per il rinforzo di aperture in elementi di muratura portante.

Mancanza di vincolo

Nel caso in cui si rilevi una muratura di buona qualità, ma vincoli insufficienti fra solai e muratura con scorrimento reciproco degli elementi è possibile eseguire in primo luogo degli interventi a stampella (schede STOP-CP) ovvero interventi di tirantatura (STOP-TA). Se lo stato di degrado è tale da garantire un lasso di intervento maggiore, è possibile intervenire con catene e/o collegamenti.

Figura 5 - Interventi in Civitella del Tronto - 2017
Interventi in Civitella del Tronto - 2017.
Figura 6 - Tirantature in acciaio - Civitella del Tronto 2017
Tirantature in acciaio - Civitella del Tronto 2017.

Ovviamente in fase di emergenza non sempre si riescono ad eseguire interventi ottimizzati, ma si deve considerare la disponibilità di materiali e squadre in grado di intervenire.
Discorso diverso nel caso si intervenga su edifici ammalorati, nel caso in cui è possibile progettare interventi con maggiore attenzione.

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