Il miglioramento sismico con le Norme Tecniche 2018

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 hanno ridefinito criteri, livelli prestazionali e responsabilità del progettista nella valutazione della sicurezza sismica degli edifici esistenti. In particolare l’introduzione del coefficiente ζE consente di quantificare in modo univoco la capacità della struttura rispetto allo spettro di progetto, fornendo un parametro oggettivo per pianificare interventi di miglioramento o adeguamento. L’articolo analizza passo-passo la determinazione di ζE, l’impostazione dei modelli di calcolo con PRO_SAP, le soglie normative per le diverse classi d’uso e le tecniche di rinforzo più efficaci, offrendo una guida operativa completa ai professionisti del settore.

Sommario dell’articolo

1. Introduzione alle NTC 2018 e al coefficiente ζE
2. Determinazione di ζE nello stato di fatto: modellazione, spettro ridotto, lettura dei risultati in PRO_SAP.
3. Strategie di miglioramento e adeguamento: isolatori, nuovi elementi, rinforzi FRP, incamiciature, interventi su muratura.
4. Valutazione dello stato di progetto: calcolo di ζE(SDP) e verifica delle soglie 0,6 / 0,8 / 1,0.
5. Focus su edifici strategici (scuole, ospedali) e implicazioni di classe d’uso.
6. Ruolo del progettista e validazione dei risultati secondo par. 10.2.1 NTC 2018.
7. Conclusioni: centralità della conoscenza del costruito e dell’integrazione tra normativa, analisi software e prove in sito.

Il coefficiente ζE

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 hanno introdotto alcune importanti novità sul miglioramento simico degli edifici esistenti. La principale novità è l’introduzione del rapporto ζE tra l’azione sismica sopportabile dalla struttura e l’azione sismica che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione.

Le strutture nuove vengono progettate per poter sopportare l’intera azione simica di progetto (ζE=1), quando invece ci si occupa di una struttura esistente il percorso da seguire è il seguente:

• determinare la quota di sisma che è in grado di sopportare lo stato di fatto  ζE (SDF), che quindi può essere minore di 1
• concepire l’intervento di miglioramento
• determinare la quota di sisma che è in grado di sopportare lo stato di progetto ζE (SDP)
• assicurarsi che  ζE (SDP) rispetti i minimi previsti dalle nuove NTC2018.

Stato di fatto ζE (SDF)

Una volta realizzato il modello strutturale, il primo passo è la determinazione della ζE (SDF).

In PRO_SAP è possibile ridurre il livello dell’azione sismica con la quale viene analizzata la struttura.

Sarà così possibile eseguire le analisi utilizzando spettro di progetto ridotto rispetto a quello previsto per le coordinate geografiche della struttura. La riduzione dell’azione agisce su ag*S, in maniera tale che:

(ag*S) ridotto=ζE *(ag*S)

Sarà sufficiente ridurre l’azione sismica fino a che le verifiche della struttura risulteranno soddisfatte.

Il parametro “livello di sicurezza” rappresenta quindi il coefficiente ζE richiesto dalle NTC 2018.

Intervento di miglioramento con PRO_SAP

Gli interventi di miglioramento e adeguamento sismico di un edificio esistente gestiti da  PRO_SAP  possono prevedere:

• sistemi di isolamento sismico e dissipazione,
• nuovi elementi resistenti,
• rinforzi degli elementi esistenti.

Per la definizione dei rinforzi, la norma prevede i seguenti modelli di capacità per il rinforzo per elementi in calcestruzzo armato:

1. Incamiciatura in CA.
2. Incamiciatura in acciaio (con angolari e calastrelli, con il metodo CAM, con il beton plaquè).
3. Fasciatura con FRP.

Per elementi in muratura, oltre alle riparazioni localizzate di parti lesionate o degradate, i possibili interventi di consolidamento prevedono:

1. Iniezioni di miscele leganti, ristilatura dei giunti.
2. Diatoni artificiali.
3. Tiranti verticali post-tesi, sistemi di tirantature diffuse e tirantini antiespulsivi.
4. Intonaco armato.
5. Placcaggio con tessuti o lamine con FRP
6. Tiranti o di cinture attorno agli edifici.

Archivio dei rinforzi

Stato di progetto ζE (SDP)

PRO_SAP  consente la valutazione delle carenze ante operam, un’anteprima dell’incremento di resistenza e duttilità conseguibile con ciascun rinforzo, e simultaneamente la verifica della situazione post-operam; la procedura è automatizzata e consente infatti di verificare con un unico modello di calcolo sia lo stato di fatto che lo stato di progetto.

In maniera analoga a quanto visto in precedenza sarà quindi possibile realizzare il modello dello stato di progetto post-intervento e determinare il parametro ζE (SDP), cioè la quota di sisma che è in grado di sopportare l’edificio a valle del miglioramento, in altre parole il moltiplicatore di ag*S per il quale tutte le verifiche risultano soddisfatte.

La normativa

Le NTC 2018  per la prima volta quantificano l’entità del miglioramento sismico:

• per scuole ed edifici di classe IV (ad esempio ospedali) ζE (SDP) ≥ 0.6, in altre parole devono sopportare almeno il 60% dell’azione sismica che si utilizzerebbe per il progetto di una nuova costruzione;
• per strutture di classe II e III (escluse le scuole) ζE (SDP) – ζE (SDF) ≥ 0.1, quando si interviene su un edificio ordinario l’incremento di sollecitazione sopportata deve essere almeno del 10%;
• se si impiegano isolatori sismici ζE(SDP) =1, ovvero la struttura deve poter sopportare l’azione sismica che si utilizzerebbe per il progetto di una nuova costruzione.

Anche per l’adeguamento sismico ci sono novità: non è sempre obbligatorio arrivare a ζE(SDP) = 1, infatti se si intende apportare variazioni di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali verticali in fondazione superiori al 10%, oppure apportare modifiche di classe d’uso che conducano a costruzioni di classe III ad uso scolastico o di classe IV, si può assumere ζE (SDP) ≥ 0.8.

La centralità del progettista

Le norme forniscono diverse tipologie di analisi: statica o dinamica, lineare o non lineare. Data la complessità dei modelli strutturali e le molte combinazioni dei carichi sismici da tenere in conto è quasi inevitabile ricorrere ad un software di calcolo strutturale per la determinazione del parametro ζE.

Rimane sempre centrale il ruolo del progettista che deve partire dalla conoscenza del fabbricato e in special modo dei materiali: la normativa da la possibilità di utilizzare tabelle con i parametri meccanici tipici utilizzati all’epoca della costruzione, ma è sicuramente opportuna una accurata conoscenza dei materiali oltre che delle geometrie, ottenuta anche con prove in sito.

È molto importante che il software di calcolo consenta al progettista di poter scegliere tra tutte le tecnologie previste dalla normativa e che risponda ad esigenze normative di validazione dei codici: le formulazioni implementate devono essere documentate per la fase di giudizio motivato di accettabilità dei risultati.

Il progettista deve infatti controllare che i risultati forniti dal software di calcolo coincidano con i calcoli, anche di larga massima, che la normativa prescrive per il “giudizio motivato di accettabilità dei risultati” [Par. 10.2.1, NTC 2018].

Questo contributo di Gennj Venturini, ingegnere strutturista con consolidata esperienza nella riabilitazione sismica delle costruzioni esistenti, arricchisce la nostra banca dati di contenuti altamente tecnico-professionali. La chiarezza espositiva, l’aderenza puntuale alle prescrizioni delle NTC 2018 e il costante riferimento a procedure di calcolo verificabili rendono l’articolo un valido strumento operativo per progettisti, RUP e tecnici della Pubblica Amministrazione. L’approccio pragmatico, basato su casi studio reali e su software certificati, garantisce inoltre elevata affidabilità delle soluzioni proposte e facilita il giudizio motivato di accettabilità dei risultati richiesto dalla norma. Conferma, quindi, l’impegno di Ingenio nel promuovere cultura ingegneristica solida e aggiornata.

La redazione di Ingenio