Intervento di retrofit strutturale mediante l’utilizzo di dissipatori sismici nella Sede Comunale di Bastia Umbra

Il progetto di retrofit strutturale volto al consolidamento statico e sismico del Palazzo Comunale di Bastia Umbra (PG) si è basato su una tecnologia avanzata di protezione sismica che ha previsto l'inserimento di un sistema di controventamento integrato da dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers).

Adeguamento statico e sismico della Sede Comunale di Bastia Umbra: la struttura pre-intervento

La sede centrale del Palazzo Comunale che si affaccia sulla piazza centrale della cittadina (P.zza Cavour), ad una delle estremità della via principale, è stata progettata e realizzata tra la fine degli anni ’50 e all’inizio degli anni ’60 del Novecento. 

L’edificio ha struttura portante mista, realizzata con muratura di mattoni pieni e pietrame calcareo sul perimetro e con una serie di telai interni in c.a.

L’edificio è costituito da un piano seminterrato e da tre piani in elevazione che, procedendo dal basso verso l’alto, sono caratterizzati da una progressiva rastremazione delle sezioni dei pilastri e dello spessore della muratura perimetrale; i solai sono tutti in laterocemento.
Le fondazioni, anch’esse di tipo misto, sono in mattoni pieni per i paramenti murari ed a plinti in c.a. alla base dei pilastri. 
La copertura, del tipo a padiglione, è composta da travi principali in c.a. e campi di solaio in laterocemento.

Indagini sui materiali e analisi preliminari

L’analisi dei risultati delle prove meccaniche condotte sul conglomerato cementizio armato, che hanno evidenziato valori di resistenza meccanica molto bassi e disomogenei, e i risultati degli studi di vulnerabilità sismica effettuati, hanno indotto l’amministrazione comunale a dichiarare l’inagibilità dell’edificio in quanto non in grado di rispettare i requisiti di sicurezza sia in termini di resistenza ai carichi verticali (permanenti e accidentali) che orizzontali (azioni sismiche).

Strategia generale di progetto volto al consolidamento statico e sismico dell'edificio

Il progetto prevede una serie di interventi organici volti al miglioramento delle prestazioni dell’edificio nel suo complesso: infatti, oltre all’aspetto strutturale oggetto del presente approfondimento, è stata posta attenzione anche all’efficienza energetica ed alla qualità della vita al suo interno (comfort indoor), all’aggiornamento delle distribuzioni interne ed alla fruibilità di soggetti con ridotta capacità motoria.

Non da ultimo è stata riservata particolare cura alla percezione dell’aspetto esterno dell’edificio, cercando di renderlo consono alla funzione civica posseduta ed al suo inserimento nel contesto urbano storico. Il progetto prevede un approccio conservativo nei confronti delle caratteristiche architettoniche del manufatto: si ritiene infatti che, pur risalendo l’epoca di costruzione ex-novo solamente agli anni ‘50, l’aspetto non ordinario dell’edificio risulti ormai storicizzato e fortemente caratterizzante del tessuto edilizio del centro storico di Bastia Umbra, essendo immediatamente individuabile e riconoscibile da vari punti di visuale.

Anche l’intervento di consolidamento statico e sismico risulta pertanto affetto da tale vincolo, quantomeno con riguardo agli elementi caratterizzanti ed essenziali dell’aspetto esterno del fabbricato. L’obiettivo viene conseguito ricorrendo ad una strategia di intervento di natura “non convenzionale”, basata sull’aumento della performance dell’organismo strutturale (nel caso in oggetto misto muratura-telai in c.a.) incrementandone la duttilità globale.

Il progetto di retrofit strutturale della Sede Comunale di Piazza Cavour, Bastia Umbra (PG)

Come detto in precedenza le numerose campagne di indagine conoscitiva condotte sui materiali hanno evidenziato l’inadeguatezza della capacità degli elementi strutturali nei confronti anche delle sole azioni dovute ai carichi statici; le verifiche di vulnerabilità inoltre hanno dimostrato notevoli carenze dal punto di vista del comportamento sismico.

Il progetto preliminare

Il progetto preliminare messo a disposizione dall’amministrazione comunale prevedeva una serie di opere atte a mitigare le criticità riscontrate realizzando l’adeguamento statico ed il miglioramento sismico tramite un approccio di tipo tradizionale (o convenzionale), in base al quale tutti gli elementi strutturali divenivano sistematicamente oggetto di intervento in modo diffuso oltre che a volte indiscriminato ed invasivo.

L’approfondimento di indagine eseguito nel corso della progettazione definitiva ha confermato di fatto tutte le criticità e le vulnerabilità riscontrate in sede preliminare, sia quelle dovute alla scadente qualità del conglomerato cementizio, sia che quelle legate al comportamento deficitario in fase sismica. La struttura, d’altra parte, ultimata all’inizio degli anni ’60, è stata progettata e realizzata senza i concetti del “capacity design” e della “gerarchia delle resistenze”, mettendo in opera dettagli costruttivi che garantiscono poche o nulle risorse di duttilità. 

Nel caso in esame, una strategia di adeguamento sismico di natura tradizionale o “convenzionale” imporrebbe un intervento molto invasivo e dall’esito incerto, lasciando comunque dubbi in merito alla bontà dei risultati conseguiti anche solo a causa della mancanza di garanzie riguardo al comportamento omogeneo tra parti dell’edificio caratterizzate da sensibili differenze meccanico-strutturali. Nel progetto preliminare era infatti prevista non solo l’incamiciatura di tutte le travi e di tutti i pilastri -necessaria viste le scadenti caratteristiche meccaniche dei materiali- ma anche il placcaggio armato di tutti i setti murari, iniezioni di miscela e l’irrigidimento di tutti gli impalcati.

Il progetto definitivo ed esecutivo

Nel progetto definitivo ed esecutivo al contrario si è deciso di cambiare strategia, ritenendo più opportuno individuare interventi mirati in grado di garantire non solo il raggiungimento dell’adeguamento statico ma anche capaci di incrementare sensibilmente la duttilità globale della struttura al punto tale da raggiungere anche la soglia di adeguamento sismico. Tale approccio ha permesso di intervenire solo su opportune maglie strutturali evitando invasive opere di consolidamento in genere previste per le murature. La tecnologia avanzata di protezione sismica, costituita da un sistema di controventamento integrato da dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers), consentito in questo caso di conseguire gli elevati livelli di protezione sismica previsti dalle NTC 2008 (fino al raggiungimento dell’adeguamento sismico) mediante limitati interventi sulle strutture esistenti e ridotte interferenze con gli aspetti funzionali ed architettonici. 

È previsto l’utilizzo di 36 dispositivi posizionati sui 3 livelli in elevazione: a piano terra verranno utilizzati elementi con soglia plastica maggiore (F1 = 417KN - TIPO A) rispetto a quella di cui sono dotati i dispositivi al 1° ed al 2° piano (F1 = 239KN - TIPO B); entrambi dovranno garantire lo spostamento di progetto pari a ± 15 mm. I dispositivi sono inseriti in sistemi di controventamento disposti lungo le 2 direzioni principali del fabbricato.

Gli interventi finalizzati all’adeguamento statico sono:

1. Adeguamento delle strutture di fondazione mediante platea in c.a. H=80 cm e cordoli di collegamento;
2. Ringrosso di tutti i pilastri in c.a. esistenti; considerata la scadente qualità del conglomerato cementizio l’obiettivo dell’intervento è la completa sostituzione della struttura portante verticale con sezioni scatolari con spessore minimo pari a 20 cm;
3. Inserimento di travi di acciaio (UPN, HEA) in accoppiamento a tutte le travi in c.a. esistenti; anche in questo caso l’obiettivo è la completa sostituzione delle strutture portanti orizzontali.

 
Interventi per l’adeguamento statico - Adeguamento strutture di fondazione

Interventi per l’adeguamento statico - Ringrosso di tutti i pilastri in c.a. esistenti

Interventi per l’adeguamento statico - Inserimento di travi di acciaio in accoppiamento a tutte le travi in c.a. esistenti

Gli interventi finalizzati all’adeguamento sismico sono:

1. Inserimento di pareti in c.a. s=40 cm nel piano seminterrato in corrispondenza delle strutture di controvento dell’elevazione;
2. Inserimento di controventi in acciaio nei telai in c.a. al piano terra, al piano 1° ed al piano 2°; in questo modo viene esaltato il ruolo sismo resistente della struttura interna in c.a. che, da elemento “debole”, passa al ruolo di struttura controventante in grado di alleggerire il carico sismico sulle pareti perimetrali;
3. Inserimento nei controventi di dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers);
4. Demolizione vecchia copertura pesante e sua sostituzione con struttura leggera in acciaio e legno lamellare.

Interventi per l’adeguamento sismico - Inserimento pareti in c.a. e controventi in acciaio, inserimento nei controventi di dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita

 
Interventi per l’adeguamento sismico - Demolizione e sostituzione della copertura esistente

Il cantiere

Il cantiere attualmente è work in progress; gli interventi di adeguamento strutturale sono stati completati, si sta procedendo con l’installazione degli impianti e con le opere di finitura.

Documentazione fotografica interventi strutturali