Intervento di miglioramento sismico in un fabbricato produttivo

Inquadramento dell'edificio prefabbricato e esigenze del Committente

Il fabbricato produttivo, modellato e analizzato con il software MIDAS GEN si trova nell’area del “cratere” interessato dal sisma emiliano del maggio 2012; l’immobile è stato realizzato in più fasi temporali, mantenendo autonomia strutturale tra le varie parti; si espone a seguire l’intervento di miglioramento sismico sulla parte di più recente realizzazione.

Strategia d’intervento con continuità di esercizio

La Proprietà richiedeva di procedere con la massima tempestività agli interventi necessari per tutelare le maestranze, definendo le modalità e un calendario dei lavori compatibili con il mantenimento dell’attività produttiva presente nell’immobile.

La richiesta della Proprietà escludeva impostazioni progettuali che comportassero interventi diffusi e contemporanei che avrebbero richiesto la piena disponibilità degli spazi, mentre invece si rendeva necessario individuare modalità d’intervento che potessero realizzarsi indipendentemente, per sottocantieri e ogni volta con limitata sottrazione di spazi all’attività in essere.

Reperiti grazie alla diligente conservazione del Committente gli elaborati di progetto delle strutture prefabbricate, circostanza fortunata dato che l’archivio comunale aveva scaffalature ribaltate e risultava inagibile e inaccessibile, si procedeva a riscontri dimensionali e verifiche della presenza conforme delle armature metalliche nei pilastri, principalmente ricorrendo a diffusi rilievi con pacometro.

La prima fase d’intervento ha previsto il posizionamento di piastre metalliche tra i componenti prefabbricati; questa operazione rispondeva alle esigenze primarie di sicurezza, escludendo possibili movimenti reciproci tra i componenti, oltretutto essendo premessa indispensabile alla successiva modellazione che assume l’ipotesi di elementi reciprocamente vincolati; causa l’urgenza dovuta alle scosse che si ripetevano continuamente, queste operazioni di progetto sono state eseguite speditivamente dimensionando le piastre per aree di influenza e seguendo procedimenti di calcolo semplificati.

Procedendo per limitati sottocantieri e privilegiando connessioni con impiego di tasselli chimici, si completavano le operazioni nell’intero immobile in circa 4 settimane senza interruzione dell’attività produttiva; sicuramente si sono avuti disagi legati alla maggiore presenza di polvere ed al rumore, ma sono state rasserenate non poco le Maestranze che hanno proseguito il lavoro pur con la sequenza sismica in atto.

Modellazione: assunzioni, vincoli e spettro

La modellazione con elementi beam cercava di riprodurre in modo quanto più conforme possibile la struttura reale, tanto nelle sezioni dei componenti che nei disassamenti degli stessi rispetto all’unifilare; in questo modo si intendeva conseguire una più corretta distribuzione di masse e rigidezze della struttura.

Mediante il comando beam and release veniva attribuito il vincolo di cerniera tra i componenti in elevazione, mentre con il comando point spring support veniva attribuita una rigidezza assiale e rotazionale finite ai plinti di fondazione (queste calcolate a parte sulla base della caratterizzazione del terreno di fondazione e dell’area di impronta dei plinti).

Definiti i carichi unitari e lo spettro elastico della località, erano attribuiti i carichi di pertinenza agli elementi; imposto un fattore di comportamento pari a 1,5, veniva lanciata l’analisi dinamica modale, ottenendo frequenze e masse partecipanti per i modi richiesti (n°5 per ciascuna delle 2 direzioni principali).

Era riconosciuta una buona regolarità del modello che già nei primi tre modi raccoglieva masse partecipanti superiori al 95% e restituiva configurazioni deformate convincenti.

L’analisi del modello rappresentante la condizione iniziale del fabbricato si concludeva con la definizione delle combinazioni di carico statiche e sismiche e con il riconoscimento degli elementi oltremodo sollecitati (nel caso specifico veniva richiesta agli elementi una capacità pari al 60% di quella richiesta a un fabbricato nuovo con medesime caratteristiche e ubicazione).

Globalmente il modello evidenziava la presenza di modi principali roto-traslazionali che corrispondevano al comportamento prevalente del fabbricato soggetto all’azione del sisma.

Le mappe tensionali e di deformazione degli elementi, associate alle relative combinazioni di carico, indicavano l’orientamento da seguire per i più opportuni interventi di miglioramento, che nel caso specifico erano individuati in opere di controventamento secondo le due direzioni principali del fabbricato; i controventi, limitando gli spostamenti e assorbendo parte del tagliante sismico, avrebbero ridotto le sollecitazioni in tutti i pilastri; un ulteriore intervento di incamiciatura dei pilastri disposti agli angoli della costruzione, avrebbe ridotto i gravosi effetti locali del moto rotazionale.

A questo punto si predisponeva un nuovo modello che veniva dotato di controventi metallici a croce e di pilastri d’angolo con incamiciatura metallica; i brevissimi tempi di elaborazione richiesti, una volta definita la normativa di riferimento, consentivano di procedere al dimensionamento per tentativi delle nuove parti metalliche, sia quanto al posizionamento che alle sezioni.

Si giungeva rapidamente a una soluzione finale, che prevedeva controventi disposti tra pilastri interni in posizioni compatibili con la movimentazione dell’attività e un sistema di controvento esterno dove invece gli ingombri non costituivano ostacolo.

Il software offre varie possibilità di indagine, tra queste con il comando reactions forces-moments la sommatoria delle azioni al piede dei pilastri, grazie alla quale si determina la risultante delle azioni orizzontali (tagliante al piede) che può essere rapportata alla risultante delle azioni verticali, ottenendo indirettamente un valore medio per il fabbricato di a/g.

Le azioni al piede dei pilastri hanno consentito la verifica di compatibilità delle fondazioni esistenti per le combinazioni di carico statiche e sismiche, in particolare per queste ultime è stato possibile riconoscere azioni di sollevamento che richiedevano connessioni e masse di ancoraggio adeguate (situazione presente per il sistema di controvento esterno).

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