Scuole sicure: SismaCoat, un caso concreto di adeguamento sismico dei plessi scolastici

Contesto storico e tecniche costruttive precedenti

Prima dell'entrata in vigore della Legge 1086/1971, in Italia le costruzioni in conglomerato cementizio armato non erano ancora largamente diffuse e le maestranze dell'epoca non sempre erano adeguatamente formate riguardo alla corretta messa in opera del calcestruzzo. Non esistevano protocolli rigidi per i controlli qualitativi delle costruzioni, come i prelievi di campioni in opera, e ciò ha portato alla realizzazione di edifici con strutture particolarmente vulnerabili, sia dal punto di vista della resistenza a compressione e trazione sia dell’azione sismica.
Il calcestruzzo, definito dagli antichi romani “opus caementitium”, veniva inizialmente usato in strutture a pareti portanti, meno suscettibili a difetti di qualità del materiale.

Con il passaggio ai sistemi costruttivi moderni, basati su telai in acciaio e calcestruzzo armato, la resistenza strutturale si è concentrata su elementi monodimensionali come travi e pilastri. La qualità del calcestruzzo è diventata così un fattore cruciale, richiedendo una posa in opera accurata e un controllo rigoroso, cosa che, soprattutto fino alla fine degli anni '60 in Italia, non sempre avveniva.

In molti edifici di questo periodo, costruiti senza strutturisti e maestranze adeguatamente formati, si riscontrano valori di resistenza del calcestruzzo bassi, mediamente tra i 100 e 150 kg/cm², con diversi casi che presentano valori ancora inferiori.

Cristofaro et al. hanno evidenziato come negli anni ’50/’60 le resistenze del calcestruzzo in opera fossero estremamente inferiori a quelle odierne, in uno studio che ha preso in considerazione 89 edifici costruiti tra gli anni ’50 e ’80 nel centro Italia.

Questa problematica riguarda molti edifici pubblici e privati, in taluni casi edificati anche poco dopo l'introduzione della normativa del 1971.

Ne è un esempio il plesso scolastico “Rosaspina” del Comune di Monte Colombo-Montescudo, edificato negli anni '60 con struttura a telaio in calcestruzzo armato.

Infatti, come verrà di seguito descritto in modo approfondito, le prove di trazione e compressione eseguite rispettivamente sulle armature e sui provini di calcestruzzo hanno evidenziato alcune carenze, anche nei confronti delle azioni statiche.

Il caso della scuola “Rosaspina” a Montescudo di Rimini

La scuola primaria e secondaria “Rosaspina” è stata realizzata in due fasi: l’ala sinistra e la parte centrale dell’edificio (corpo "A") sono state completate nel 1965, mentre la porzione destra (corpo "B") nel 1969. Il corpo “C”, indicato in figura, rappresenta un piccolo ampliamento realizzato nell'anno 2005.

La struttura è costituita da telai in calcestruzzo armato disposti in entrambe le direzioni, solai in laterocemento ed elementi murari di tamponamento in muratura a faccia a vista. Le fondazioni, realizzate a travi rovesce, sono state eseguite con una particolare attenzione, come dimostrato dal fatto che, sul posto, esse sono state approfondite nel terreno - di tipo sabbioso compatto, in misura considerevolmente maggiore rispetto a quanto previsto nei disegni esecutivi di progetto.

Le indagini hanno inoltre confermato che le strutture in elevazione (pilastri, travi e solai) corrispondono perfettamente ai progetti architettonici e strutturali originari, realizzati dal noto ingegnere riminese Carlo Della Biancia.

Tuttavia, nonostante la buona qualità costruttiva, i risultati dei numerosi carotaggi su travi e pilastri (ne sono stati fatti ben 28) hanno evidenziato una bassa resistenza del calcestruzzo in diverse parti della struttura, con valori di resistenza ben al di sotto non solo degli standard attuali, ma anche della resistenza prevista nel progetto originario, con un valore medio di 8,42 Mpa.

Questo ha messo in evidenza la necessità di intervenire immediatamente attraverso la realizzazione di un progetto di messa in sicurezza statica dell'intero complesso scolastico.

La scelta della tecnologia SismaCoat per la messa in sicurezza della scuola

A seguito dei risultati delle indagini conoscitive condotte, dunque, il Comune di Montescudo-Montecolombo ha deciso di intraprendere repentinamente i lavori di messa in sicurezza della scuola.

Inoltre, grazie ad un finanziamento di circa 2 milioni di euro ottenuto tramite il PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza), si è manifestata anche l'esigenza di attuare un progetto di ampliamento e sopraelevazione.

Inizialmente, date le carenze statiche riscontrate nelle strutture portanti, si era valutata l'opzione della demolizione e ricostruzione dell'edificio, che tuttavia avrebbe comportato un costo complessivo stimato pari a circa 6 milioni di euro. Successivamente, la scelta è ricaduta sull'uso della tecnologia SismaCoat, una soluzione più economica e compatibile con le risorse disponibili, come verrà descritto di seguito.

La tecnologia SismaCoat

SismaCoat è una tecnologia brevettata che consente di adeguare sismicamente edifici esistenti, attraverso la costruzione di una struttura scatolare esterna in conglomerato cementizio debolmente armato.

Tale nuova struttura, grazie alla sua elevata rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali, è capace di “scaricare" il sistema strutturale esistente dalla quasi totalità delle sollecitazioni sismiche orizzontali.

In questo modo, le travi e i pilastri esistenti vengono a svolgere unicamente la funzione di sostegno dei carichi statici (quelli già considerati originariamente in fase di progettazione), mentre le forze sismiche (considerate nelle rispettive componenti orizzontali e verticali) vengono assorbite dalla nuova struttura scatolare in calcestruzzo armato, rendendo così la struttura esistente un unico grande elemento sismico secondario.

Tale strategia ha reso possibile l'attuazione dell'intervento di ampliamento e sopraelevazione della scuola: le strutture esistenti sono state rinforzate nei confronti delle sole azioni verticali, mentre un nuovo sistema resistente alle azioni orizzontali è stato identificato nella struttura esterna Sismacoat.

Scopri tutto sulla tecnologia SismaCoat

Dettagli dell’intervento

L’intervento presso la scuola Rosaspina ha incluso numerose operazioni volte a consolidare la struttura esistente e a garantire la sicurezza sismica. Nello specifico:

• Consolidamento dei pilastri attraverso la cerchiatura degli stessi mediante calastrelli in acciaio;
• Messa in sicurezza delle travate interne tramite inserimento di puntelli rompitratta a loro volta appoggiati sulle sottostanti travi di fondazione, allo scopo di “spezzare” le campate e conseguentemente diminuire le sollecitazioni entro valori accettabili;
• Rinforzi a taglio su alcune travate esistenti laddove sono emerse carenze nelle armature trasversali;
• Inserimento di ritegni antiribaltamento dei muri divisori interni, in conformità al cap. 7.2.3 delle NTC 2018;
• Alleggerimento delle coperture, attraverso la rimozione del manto esistente in cotto e la sostituzione di una doppia guaina riflettente;
• Realizzazione del nuovo sistema resistente alle azioni orizzontali Sismacoat.

Il cuore dell’intervento è costituito dall'impiego della tecnologia SismaCoat, volto ad eliminare le sollecitazioni sismiche sulla struttura esistente.

La posa del sistema si concentra esclusivamente sulle facciate esterne: dopo aver fissato appositi profili metallici laminati a freddo “steel frame” mediante opportuni inghisaggi meccanici, si sono posate le armature diffuse e le connessioni, dimensionate in fase di progetto, per la corretta trasmissione delle azioni orizzontali; poi sono stati posizionati i pannelli isolanti-cassero per permettere il getto del calcestruzzo.

Una volta completato il getto, i pannelli rimangono adesi alla struttura, costituendone anche l’isolamento termico.

La parete SismaCoat realizzata presso la scuola Rosaspina è caratterizzata da 15/18 cm di calcestruzzo armato e 16 cm di cappotto termico in lana di roccia, in modo di garantire non solo la resistenza sismica, ma anche l’efficienza energetica dell’edificio, in conformità con le norme di sicurezza antincendio.

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