Messa in sicurezza di capannoni industriali: modellazione per lo studio di fattibilità

Analisi dinamica non lineare per lo studio di fattibilità di interventi di messa in sicurezza di capannoni industriali

Introduzione

Ogni sisma che colpisce un territorio con effetti distruttivi, ovviamente, lascia nella memoria delle persone un ricordo indelebile e, per chi purtroppo lo ha vissuto in prima persona, la vita cambia… per sempre.
Il territorio, inteso come insieme terreno-struttura, risponde alla propagazione delle onde sismiche, in un modo caratteristico, in relazione alla stratigrafia profonda dei suoli e della qualità del costruito in superficie, ed è forse per questo, che ogni sisma sembra anche essere dotato di una specificità che lo rende differente da tutti gli altri.
Gli eventi sismici del 20 e 29 maggio 2012, che hanno duramente colpito una vasta area dell’Emilia Romagna, saranno ricordati certamente per i danni enormi provocati ad un gran numero di abitazioni civili, ma anche per gli enormi danni che hanno subito:
• il “secolare” patrimonio artistico esistente, che sembrava essere in grado di superare ogni prova che il tempo poteva inventarsi;
• una particolare tipologia costruttiva, più comunemente e genericamente nota come capannoni industriali, molto diffusa nelle zone, perchè di vocazione tipicamente produttiva.
Gli elevati valori delle accelerazioni al suolo (soprattutto quelle della componente verticale), registrate nelle zone epicentrali ed in tutto l’areale colpito, hanno messo in evidenza l’estrema vulnerabilità proprio della tipologia costruttiva dei capannoni industriali e, più precisamente, di quelli costruiti con elementi prefabbricati in C.A.
Questi ultimi sono stati interessati da collassi strutturali talmente estesi e, per certi versi, anche assurdi, che, molte aziende private e/o anche molte Amministrazioni pubbliche, benché fossero lontane dalle zone danneggiate, hanno cercato di intervenire immediatamente, negli edifici di propria competenza ed aventi i connotati tipici dei capannoni industriali, per eliminare e/o correggerne gli elementi di vulnerabilità intrinseci, così da scongiurare il ripetersi dei crolli osservati.
La necessità e la volontà di intervento, per salvare i capannoni industriali non crollati, era così forte, che subito dopo gli eventi sismici del 20 e 29 maggio 2012, si è assistito, in poco tempo, ad un fiorire di proposte e soluzioni “correttive”, a supporto dell’attività dei tecnici coinvolti nella progettazione degli interventi di messa in sicurezza.
Molte delle soluzioni proposte, però, a prima vista non risultavano facilmente applicabili in modo esteso ed in ogni contesto, ed altre modificavano, poco o tanto, lo schema statico originario della struttura, con conseguenze difficilmente prevedibili a priori, in mancanza di un’analisi strutturale adeguata.
Oltretutto le soluzioni “correttive” proposte non stimolano l’ingegnere a ricercare una soluzione con effetti controllabili, ma ad accettare la conservazione di uno schema statico globale, che si è rivelato inefficace, mediante soluzioni non analizzate nello specifico contesto in cui devono essere applicate.
Nel presente documento vengono presentati i risultati di uno studio specifico, finalizzato alla definizione della fattibilità di un intervento di messa in sicurezza, relativo ad una struttura prefabbricata in C.A. realmente esistente. Tale documento non deve essere inteso quindi come “la soluzione”, anche perché l’intervento di progetto è ancora in corso di affinamento, ma piuttosto come un contributo alla comprensione di un comportamento strutturale tutt’altro che semplice (e con aspetti che attualmente sono ancora oggetto di studio del mondo accademico) e come esempio di come l’analisi dinamica non lineare possa essere d’aiuto nella definizione di una scala di priorità di interventi.

Descrizione della struttura
La struttura prefabbricata che verrà analizzata, è una palestra di una scuola superiore esistente in provincia di Parma.
Poiché la struttura è l’unica disponibile nella zona, viene sfruttata notevolmente, sia durante l’orario scolastico che al di fuori degli orari di lezione ed anche nei weekend.
L’edificio è stato progettato e realizzato nei primi anni ’80, in un territorio per il quale non era previsto il rispetto di particolari obblighi normativi in materia di progettazione sismica.
La struttura portante dell’edificio è piuttosto semplice: ha una pianta rettangolare ed è costituita in pratica da 6 portali posti ad interasse 7,4 m, composti ciascuno da pilastri e travi in CAP di 22 m circa di lunghezza. Non esiste attualmente nessuna trave di collegamento reciproco tra i singoli portali.

Dalla Relazione di Calcolo delle strutture portanti della palestra, si evince che i pilastri hanno una sezione di 50x50 e sono stati pre-confezionati con CLS di classe di resistenza C25/30, mentre le travi in CAP sono state realizzate con CLS di classe C45/55 ed hanno un’altezza di 1,3 m con sezione tipica ad “I”.
La copertura della palestra è realizzata con tegoli alveolari dello spessore di 14-15 cm semplicemente appoggiati sulle travi in CAP; le armature dei tegoli alveolari non sono note.

Perimetralmente, l’edificio è delimitato da pannelli di tamponamento in C.A., sempre prefabbricati, che sono fissati, per mezzo di angolari metallici, direttamente:
• ai tegoli alveolari di copertura, sui lati lunghi della palestra;
• alle travi in CAP, sui lati corti della palestra.

I pilastri si appoggiano al terreno mediante plinti a bicchiere realizzati in opera, con base quadrata di dimensioni 2,0x2.0 m. Al di sotto della base del plinto è presente un getto abbastanza spesso (circa 30 cm) di CLS magro, per cui la base di appoggio del plinto sul terreno, può essere considerata, ottimisticamente, di dimensioni 2,4x2.4 m.
La quota di appoggio delle travi in CAP sui pilastri, è di circa 7,65 m, misurata a partire dal collare del plinto di fondazione.
I pannelli di tamponamento, alti circa 9 m e con uno spessore massimo di 26 cm, si appoggiano su di una trave porta pannelli realizzata in C.A. di dimensioni 30x42, al di sotto della quale è stato previsto un getto di CLS magro, che porta la larghezza di contatto con il terreno fino a 75 cm.

Nell’articolo completo:

• Elementi di criticità intrinsechi nella struttura esistente
• Intervento di Progetto
• Logica e tecnica di modellazione
• Ricerca dei segnali accelerometrici
• Analisi numeriche e modalità di verifica dei risultati
• Risultati
• Conclusioni