Contropareti e nicchie nascoste in muri portanti: la diagnostica riscrive il progetto di adeguamento sismico

La diagnostica strutturale pre-progettuale è il passaggio che determina l'affidabilità di un intervento di adeguamento sismico su edifici storici in muratura portante. Nel caso della scuola primaria Cosimo Bertacchi di Condove (TO), un edificio liberty degli anni '20, le indagini termografiche e radioscopiche hanno smentito lo studio preliminare: i muri di spina ritenuti portanti nascondevano nicchie occultate da contropareti, riducendone drasticamente la capacità resistente. Questo ha imposto un nuovo modello FEM e un intervento esteso a tutti i maschi murari con reti in fibra di vetro GFRP da 30mm, per raggiungere un indice di prestazione sismico di 0,80.

Diagnostica strutturale: perché il modello ipotizzato può differire dalla muratura reale

L’adeguamento sismico di un edificio storico presenta sempre elementi di complessità e trappole in cui può cadere il progettista, anche il più solerte. Il ruolo della diagnostica non è solo un obbligo di normativa; è una vera e propria analisi preliminare del fabbricato, volta non soltanto a definire i parametri meccanici dei materiali in uso ma, soprattutto, a scoprire lo stato reale delle strutture portanti, le patologie evidenti e quelle nascoste che, se non investigate, possono condurre la progettazione strutturale decisamente fuori strada.

L'edificio e lo studio preliminare: un indice di prestazione sismico sotto i limiti di normativa

La scuola primaria Cosimo Bertacchi di Condove (TO) è un complesso scolastico eretto negli anni ’20 del secolo XX° ed è composto, nella sua facciata principale prospicente la piazza Martiri della Libertà, da un pregevole esempio di architettura liberty (figura 1).

L’amministrazione civica, volendo dare un restyling completo all’edificio, decise qualche anno addietro di far eseguire uno studio e una progettazione tesa alla riqualificazione energetica, funzionale e sismica del plesso scolastico. La progettazione integrale dell’intervento venne affidata a un RTP con a capo la Progeco Engineering srl.

In questo articolo ci concentreremo principalmente sulle indagini e sulle elaborazioni che vennero eseguite per l’adeguamento sismico della struttura.

Struttura portante: pianta a H, murature miste e orizzontamenti eterogenei

Dal punto di vista strutturale l’edificio si presentava con una pianta doppiamente simmetrica (simile a una H rovesciata) inscrivibile in un rettangolo di 50x19m e un volume suddiviso su 3 livelli, di cui uno interrato e due fuori terra. Le strutture portanti verticali erano tutte in muratura portante senza pilastrate in calcestruzzo. In particolare le murature del livello interrato presentavano inserti di pietrame su ricorsi di laterizio, mentre i livelli superiori erano composti da laterizi pieni e stilature di malta.

Gli orizzontamenti si presentavano decisamente più variegati: volte a botte lungo i corridoi principali, volte a vela e arcature nel piano interrato e poi, ai livelli superiori, un caleidoscopio di strutture composte da putrelle metalliche e tavelloni, solai in latero/cls, voltine. A livello del piano sottotetto, oltre la travatura principale in legno massello, erano presenti molteplici rinforzi metallici composti da binari ferroviari, traversine e materiale rotabile in generale.

La varietà dei solai e la conformazione delle strutture portanti del tetto, suggerivano che si trattasse di opere (riparatorie) realizzate nell’immediato dopoguerra adoperando quanto a disposizione in un contesto post-bellico.

Lo studio del 2013: intervento previsto sul 30% dei maschi murari

Uno studio condotto in anni precedenti (figura 2) e finalizzato alla valutazione della sicurezza del plesso, dichiarava un indice di prestazione sismico inferiore ai limiti di normativa, ma adeguabile con interventi su circa il 30% dei maschi murari. Lo studio era stato ricavato sulla base delle planimetrie dell’epoca e, soprattutto, utilizzando i parametri meccanici della tabella ministeriale in conformità al livello LC2.

La nuova campagna diagnostica: prove di carico, durometriche e indagini termografiche

La progettazione generale e integrata di riqualificazione energetica e strutturale e, soprattutto, l’evoluzione normativa con l’entrata in vigore del DM 17/01/2018, richiedevano la necessità di far eseguire una serie di prove e indagini fisiche sulle strutture.

Prove di carico sui solai, prove durometriche per la definizione delle resistenze delle putrelle metalliche, prove specifiche per la definizione della resistenza della malta di stilatura, radioscopie e analisi termografiche per la ricerca di impianti e opere occulte.

Termografie e radioscopie: cosa hanno rivelato sui muri di spina

Le analisi radioscopiche e termografiche, in particolare, si rivelarono straordinariamente utili perché portarono alla luce un quadro strutturale macroscopicamente diverso da quello previsto nello studio precedente. La precedente modellazione FEM prevedeva l’esistenza di muri di spina poderosi e idonei a sostenere le grandi azioni sismiche dovute alle masse partecipate, nello specifico i setti segnati in rosso in figura 3.

Nicchie occultate da contropareti: lo scarto tra progetto ipotizzato e stato reale

In realtà, questi setti risultarono tutt’altro che poderosi poiché le termografie portarono alla luce la presenza di un numero significativo di nicchie occultate da contropareti (figura 7). In particolare, la spina principale parallela al corridoio, presentava lo stesso numero di aperture coordinate con le finestrature di facciata di cui, solo le porte di accesso alle singole classi erano fisicamente visibili.

Il nuovo modello FEM e la scelta di consolidamento con reti in fibra di vetro GFRP

Il nuovo progetto richiese la composizione di un nuovo modello FEM completamente rivisto alla luce delle informazioni reperite. Il solutore Dolmen® e il post processore per le murature furono impiegati per la definizione dello stato delle strutture portanti (figura 9).

L’analisi mostrava uno scenario peggiorativo rispetto al precedente studio. La debolezza della spina centrale, unitamente alle nuove nicchie nei setti divisori tra le aule, andavano ad accrescere i deficit di resistenza che si riverberavano, per ovvia redistribuzione degli sforzi, anche sui due corpi più esterni.

Dal modello FEM allo scenario peggiorativo: obiettivo indice di prestazione sismico 0,80

L’intervento di consolidamento strutturale si rese molto più ampio delle valutazioni preliminari del 2013 e si estese alla totalità dei maschi murari e delle fasce di piano al fine di raggiungere l’indice di prestazione sismico 0,80.

Reti GFRP da 30mm o nuova struttura irrigidente? Il confronto che ha guidato la scelta

La tipologia d’intervento scelto fu quello di disporre reti in fibra di vetro (GRFP) sulle pareti dei maschi murari con la sola esclusione della facciata vincolata sulla piazza dei Martiri.

La soluzione scelta venne adottata principalmente per rispondere a due fattori.

Il primo, per la facile integrazione con le necessità dell’istituto scolastico. L’intervento con le reti in GRFP si attua infatti con bassi spessori (30mm) e questo permette di mantenere gli spazi degli ambienti pressoché inalterati.

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FAQ TECNICHE - Diagnostica strutturale e termografia per l'adeguamento sismico di una scuola 

Perché la diagnostica è fondamentale nella valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti?

La diagnostica consente di conoscere le reali caratteristiche strutturali dell'edificio, andando oltre le informazioni desumibili dai disegni originali o dalle sole verifiche teoriche. Attraverso prove e indagini mirate è possibile individuare criticità nascoste, variazioni costruttive e patologie che possono influire in modo significativo sul comportamento sismico della struttura e, di conseguenza, sulle scelte progettuali.

Quali informazioni hanno fornito le indagini diagnostiche nel caso della scuola di Condove?

Le analisi termografiche e radioscopiche hanno evidenziato la presenza di numerose nicchie e aperture occultate all'interno di alcune murature considerate portanti nei modelli precedenti. Questa scoperta ha modificato radicalmente la percezione della capacità resistente dell'edificio, dimostrando che alcuni setti murari erano molto meno efficaci di quanto ipotizzato nelle valutazioni iniziali.

In che modo i risultati delle indagini hanno influenzato il progetto di adeguamento sismico?

Le nuove informazioni raccolte hanno reso necessario sviluppare un modello strutturale completamente aggiornato. Le verifiche hanno evidenziato livelli di vulnerabilità maggiori rispetto a quelli stimati nello studio precedente, portando a estendere gli interventi di consolidamento alla quasi totalità dei maschi murari e delle fasce di piano per raggiungere gli obiettivi di sicurezza prefissati.

Perché è stata scelta una soluzione di consolidamento diffuso con reti in fibra di vetro?

La tecnica con reti in fibra di vetro è stata scelta perché consente di incrementare la capacità resistente delle murature con spessori ridotti e limitato impatto sugli spazi scolastici. Inoltre, il consolidamento diffuso dell'esistente permette di mantenere sostanzialmente invariata la distribuzione delle rigidezze dell'edificio, riducendo il rischio di effetti indesiderati che possono derivare dall'inserimento di nuove strutture irrigidenti.