Protezione sismica degli edifici scolastici: i sistemi di rinforzo in materiali compositi di MAPEI

La necessità di miglioramento e adeguamento sismico del patrimonio edilizio scolastico si fa ogni giorno più pressante in conseguenza di una migliore comprensione della “domanda” sismica sulle strutture, comprensione che deriva, purtroppo, dalle esperienze di terremoti di forte, quando non violenta, intensità, che hanno colpito l’Italia negli ultimi anni.

Il sisma di San Giuliano di Puglia nel 2002, sisma dell’Aquila nel 2009 ed il recentissimo sisma del 2012 che ha colpito l’Emilia hanno richiamato l’attenzione di tutto il mondo sul problema della sicurezza sismica delle scuole.

Cause della vulnerabilità e del rischio sismico degli edifici scolastici
Numerosi sono le ragioni per cui molti degli edifici scolastici italiani sono vulnerabili al terremoto.
Le più frequenti sono:
• l’inadeguatezza della classificazione sismica e della normativa fino al 2003,
• la configurazione architettonica,
• una progettazione ed un’esecuzione spesso carenti nei dettagli costruttivi e nei materiali,
• insufficiente manutenzione,
• le modifiche strutturali effettuate successivamente alla costruzione.

L’ampio patrimonio di edifici scolastici è stato progettato con normative precedenti a quella entrata in vigore nel 197 (Legge 64) e si trovano spesso in zone che hanno subito una riclassificazione sismica. In quest’ambito, dunque, lo studio del comportamento sotto sisma, la valutazione della vulnerabilità che se ne desume ed il progetto di opportuni interventi di miglioramento o adeguamento sismico, rappresenta uno dei temi di ricerca più attuali nell’ingegneria strutturale.
La maggior parte delle strutture esistenti, soprattutto quelle multipiano in c.a., ma non solo, possiedono irregolarità strutturali, in pianta e in elevazione.
La scarsa cura dei dettagli costruttivi, quali i nodi, particolarmente sollecitati da un sisma, non consente poi di fare affidamento sulle capacità di resistenza, deformazione e dissipazione energetica in campo post-elastico, ossia sulla duttilità.
Altra importante causa di vulnerabilità sismica degli edifici scolastici è la configurazione architettonica e strutturale.
Le funzioni che si svolgono all’interno delle scuole sono diverse e per tal motivo sono richiesti diversi tipi di ambienti (aule, laboratori, palestra, teatro, aula magna). Tali differenti funzioni, svolgendosi all’interno dello stesso edificio, fanno si che quest’ultimo presenti quasi sempre forma irregolare e/o molto articolata, sia in pianta che in elevazione. L’irregolarità di forma si traduce in irregolarità strutturale, caratteristica molto sfavorevole alle prestazioni sotto sisma, che determina concentrazioni di danno in alcune parti o singoli piani, fino a causare il collasso.

Tra le metodologie di rinforzo, tecnologicamente innovative si annoverano i sistemi di rinforzo Mapei basati sull’impiego di materiali compositi.
Forte dei suoi 18 anni di esperienza nell’ambito del miglioramento e adeguamento sismico delle strutture, Mapei mette a disposizione differenti soluzioni esclusive dedicate all’ingegneria strutturale, dalle più classiche a matrice polimerica e fibre Mapei Frp System al più moderno concetto di rinforzo basato sull’impiego di matrici inorganiche e fibre Mapei Frg System, sino alle soluzioni di rinforzo di ultimissima generazione dedicate alle strutture non portanti MapeWrap EQ System, accanto ai compositi cementizi ad elevatissime prestazioni meccaniche rappresentati dalla tecnologia Planitop HPC (High Performance micro- Concrete).

I vantaggi connessi all’impiego di tali sistemi sono:
• semplicità e velocità nella posa in opera;
• elevata durabilità;
• nessun incremento delle masse in gioco e dunque nessuna modifica delle rigidezze della struttura;
• sistemi la cui validità ed efficacia sono supportati da test sperimentali condotti presso il Dist (Dipartimento di Ingegneria Strutturale) dell’Università “Federico II” di Napoli.

Mapei FRP System
Sistema di rinforzo strutturale costituito da fibre ad alta resistenza e altissima resistenza meccanica e matrici epossidiche appositamente formulate per il ripristino, l’adeguamento statico e sismico di strutture in calcestruzzo armato, normale e precompresso, acciaio, muratura e legno. Le fibre che caratterizzano questa tipologia di compositi strutturali sono di diversa tipologia: carbonio, vetro, acciaio e basalto. Il sistema è in grado incrementare le performance delle strutture andando a migliorare la resistenza e la duttilità delle stesse.

Mapei FRG System
Sistema di rinforzo tecnologicamente innovativo, specificamente sviluppato per il rinforzo di strutture in muratura di pietra, mattoni, tufo e miste, mediante l’impiego di reti in fibra di vetro e basalto e matrici inorganiche, a base cementizia o di calce, in grado di assicurare un’ottima compatibilità chimico-fisica ed elastomeccanica con il supporto. Il sistema di rinforzo, applicato alle strutture, consente di sopperire alla carenza di resistenza a trazione della muratura andando al contempo a migliorare la resistenza e la duttilità globale. Il pacchetto di rinforzo, offre una serie di vantaggi rilevanti anche in presenza di un patrimonio edilizio di carattere storico-monumentale. Esso si pone in parallelo alle strutture esistenti, limitandosi a collaborare con queste senza sostituirle, senza indesiderate modifiche nella distribuzione delle masse e rigidezze.

Tecnologia Planitop HPC (High Performance micro-Concrete)
Esclusivo sistema di rinforzo costituito dai micro-calcestruzzi caratterizzati da elevatissime prestazioni meccaniche a compressione accanto alla elevata capacità di assorbimento di energia di frattura ed elevata duttilità. Si tratta di un calcestruzzo fibrorinforzato, ad elevato contenuto percentuale di fibre di acciaio, il quale, sfruttando lo sforzo residuo di trazione consente di aumentare la capacità portante complessiva della struttura e migliorarne la duttilità. Aspetti fondamentali in zona sismica. Questa tecnologia si sviluppa in una speciale formula Planitop HPC con Fibre HPC concepita per il rinforzo mediante incamiciatura a basso spessore (1,5 – 3 cm) di strutture portanti (travi, pilastri, nodi) che si pone accanto a Planitop HPC Floor sviluppato per il rinforzo estradossale mediante la realizzazione di cappe armate a basso spessore (1,5 -2,5 cm) in completa assenza di armatura di solai in c.a., latero-cemento e legno.

MapeWrap EQ System
Sviluppato per il presidio sismico di partizioni secondarie quali tamponature, tramezzature e controsoffittature, MapeWrap EQ System è concepito come una “seismic wallpaper”, una carta da parati antisismica, che una volta applicata, in caso di sisma, consente di aumentare il tempo di evacuazione dagli edifici. Lavorando come una sorta di air-bag, evita il collasso o il ribaltamento fuori dal piano dei tamponamenti, permettendo così di abbandonare l’edificio senza particolari rischi. MapeWrap EQ Adhesive permette di fissare saldamente a parete MapeWrap EQ Net, che in caso di evento sismico, permette di distribuire l’energia di impatto del terremoto su tutta la superficie dell’intera parete aiutando così ad assorbire l’energia ed a prevenire la concentrazione di sforzi in punti quali telai di porte e finestre.
Il sistema aderisce perfettamente ai supporti intonacati purché solidi e compatti e conferisce un’elevata duttilità determinando una ripartizione più uniforme delle sollecitazioni dinamiche.
Sistema di rinforzo brevettato a livello mondiale.

Sistema certificato:
EC1 - a bassissima emissione di sostanze organiche volatili
Classificazione di reazione al fuoco: B s1 d0

La messa in Sicurezza del Liceo Ginnasio Dante Alighieri di Gorizia
Proprio per la sua particolare tecnologia, il sistema MapeWrap EQ System è stato utilizzato per mettere in sicurezza il Liceo Ginnasio Dante Alighieri di Gorizia.

Nell’ottica di una riqualificazione rispettosa delle norme antisismiche, l’Assistenza Tecnica Mapei ha ritenuto necessario intervenire sulla parte dell’edificio realizzata in tempi più recenti, per un problema di sfondellamento dei solai. Nel caso specifico l’impiego di MAPEWRAP EQ SYSTEM aveva la funzione di connettere efficacemente i vari pannelli in muratura (superficie totale 750 m2) con il telaio in calcestruzzo armato.
Per evitare un eventuale ribaltamento in caso di sisma e aumentare il tempo di evacuazione della struttura in caso di terremoto, durante l’intervento si è proceduto ad assicurare tutto il tamponamento rispetto all’interfaccia fra la muratura e il telaio in calcestruzzo armato.
Inizialmente dal solaio è stata rimossa la finitura superficiale sino a raggiungere l’intonaco, che doveva presentarsi meccanicamente resistente e privo di parti danneggiate.

Di seguito sulle superfici oggetto dell’intervento è stato applicato a rullo il primo strato di MAPEWRAP EQ ADHESIVE, adesivo monocomponente all’acqua a base di dispersione poliuretanica a bassissime emisiioni di sostanze organiche volatili (VOC).

Dopo questa operazione lungo ogni singola superficie è stata posizionata l’armatura bidirezionale in fibra di vetro apprettata MAPEWRAP EQ NET.

Scheda tecnica
Liceo Classico Dante Alighieri Gorizia
Anno di costruzione: 1629 il nucleo originale, gli anni 70 il resto dell’edificio
Anno di intervento: 2014
Intervento Mapei: fornitura di prodotti per la messa in sicurezza secondo le norme antisismiche della muratura
Progettista: ing. Mariano Del Piccolo
Committente: arch. Lara Carlot/Provincia di Gorizia – Direzione Lavorie Mobilità
Direttore lavori: geom. Stefano Morandin
Impresa esecutrice: S.E.I. Società Edile Isontina, Monfalcone (GO)
Impresa di posa: Tecnomalte, Portogruaro (VE)
Rivenditore Mapei: Edil Casa Macuzzi, Gorizia
Coordinamento Mapei: Giuseppe Melcangi, Paolo Baldon, Claudio Azzena, Ivan Carlon, Renato Pasqualato (Mapei SpA)
Prodotti Mapei Rinforzo delle strutture murarie: Mapewrap EQ Net, Mapewrap EQAdhesive;
Finitura: Malech, Planitop 210

Per maggiori informazioni sui prodotti consultare il sito www.mapei.it