Sopraelevazioni in legno su edifici esistenti in c.a.: opportunità e criticità sismiche

Il tema delle sopraelevazioni in legno su edifici esistenti in calcestruzzo armato è oggi al centro del dibattito sulla rigenerazione urbana e sulla sicurezza sismica. La possibilità di incrementare volumetrie con sistemi leggeri rappresenta un’opportunità, ma richiede un’attenta valutazione degli effetti strutturali indotti. Lo studio presentato da Arianna Straulino a ANIDIS 2025 affronta in modo sistematico queste criticità, analizzando il comportamento dinamico di un edificio reale. Particolare attenzione è dedicata all’influenza delle irregolarità torsionali e all’incremento della domanda sismica. La ricerca esplora inoltre soluzioni innovative basate su dispositivi dissipativi, capaci di migliorare la risposta globale della struttura. I risultati offrono spunti concreti per interventi di sopraelevazione più sicuri ed efficienti.

Nel corso di ANIDIS 2025, Arianna Straulino dell’Università degli Studi di Udine ha presentato uno studio sviluppato nell’ambito del progetto ReLUIS – DPC 2024-2026, focalizzato su un tema sempre più centrale nel panorama della riqualificazione edilizia: l’inserimento di sopraelevazioni leggere in legno su edifici esistenti in calcestruzzo armato. Il lavoro, condotto in collaborazione con un gruppo coordinato dal professor Sorace e con il contributo dell’Università degli Studi di Firenze, si inserisce nel filone di ricerca dedicato alle costruzioni civili e industriali in acciaio, legno e sistemi composti.

L’obiettivo è ambizioso ma estremamente concreto: comprendere in che misura una sopraelevazione possa alterare il comportamento sismico di una struttura esistente e verificare se sistemi innovativi di dissipazione dell’energia siano in grado di compensarne gli effetti negativi. Il tema si colloca in un contesto operativo reale, dove esigenze di densificazione urbana e sostenibilità spingono verso soluzioni leggere e reversibili, ma impongono al contempo rigorose verifiche di sicurezza.

Il caso studio e la vulnerabilità torsionale

Il caso analizzato riguarda un edificio italiano degli anni ’90, progettato per una zona a sismicità medio-bassa. La struttura, composta da due piani fuori terra con impalcati in laterocemento e telai in calcestruzzo armato, presenta una configurazione planimetrica significativa: un nucleo scale fortemente eccentrico che induce un marcato comportamento torsionale.

Le analisi, condotte tramite modello agli elementi finiti con SAP2000 e simulazioni dinamiche non lineari time history, evidenziano come allo stato di fatto la struttura mostri prestazioni soddisfacenti allo stato limite di danno, con drift contenuti entro i limiti normativi. Tuttavia, allo stato limite di salvaguardia della vita emergono criticità diffuse, in particolare nei pilastri del piano terra, dove oltre un terzo degli elementi risulta non verificato.

Questo quadro è aggravato dalla risposta torsionale: gli spostamenti interpiano risultano significativamente maggiori nelle zone opposte al nucleo, con effetti rilevanti anche sugli elementi non strutturali. Il comportamento globale suggerisce quindi una vulnerabilità non trascurabile, tipica di molte costruzioni realizzate prima dell’evoluzione normativa più recente.

La presente relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Arianna Straulino, Stefano Sorace, Naisa Hoxha e Gloria Terenzi.

Effetti della sopraelevazione in legno

L’introduzione di un piano aggiuntivo realizzato con telaio leggero in legno rappresenta una soluzione tecnicamente ed economicamente interessante, grazie al ridotto peso proprio e alla rapidità esecutiva. Nel caso analizzato, la sopraelevazione interessa le campate centrali del telaio esistente ed è completata da pannellature strutturali.

I risultati delle analisi confermano una tendenza attesa: allo stato limite di danno le verifiche restano soddisfatte, ma allo stato limite di salvaguardia della vita si osserva un peggioramento delle prestazioni. Le percentuali di elementi fuori sicurezza aumentano sensibilmente, così come il drift interpiano, che supera valori già critici nella configurazione originaria.

Questo comportamento è coerente con l’incremento delle masse e delle sollecitazioni indotto dal nuovo piano, che amplifica gli effetti dinamici e accentua le irregolarità esistenti, in particolare quelle torsionali. La sopraelevazione, pur leggera, non è quindi neutra dal punto di vista sismico e richiede strategie di compensazione.

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Dissipazione supplementare: una strategia efficace

Per mitigare tali effetti, lo studio introduce un sistema di controventi dissipativi integrati esclusivamente nella sopraelevazione in legno, basati su dispositivi fluidoviscosi pressurizzati. La configurazione prevede un posizionamento mirato nelle zone più sollecitate, in particolare lungo le direzioni associate ai maggiori spostamenti.

Il funzionamento del sistema si basa sulla capacità dei dispositivi di dissipare energia attraverso cicli isteretici, riducendo le sollecitazioni trasmesse alla struttura sottostante. I risultati numerici mostrano un miglioramento significativo: le percentuali di elementi fuori sicurezza diminuiscono rispetto al caso con sola sopraelevazione e, in alcuni casi, risultano persino inferiori rispetto allo stato di fatto.

Dal punto di vista energetico, il sistema dissipativo assorbe circa il 34% dell’energia sismica in ingresso, contribuendo in modo sostanziale alla riduzione della domanda strutturale. È interessante notare come l’efficacia dei dispositivi sia direttamente correlata agli spostamenti locali: quelli installati nelle zone più deformabili risultano maggiormente attivi, confermando la bontà dell’approccio progettuale mirato.

Verso strategie integrate di adeguamento

Le conclusioni dello studio delineano un quadro incoraggiante ma articolato. Le sopraelevazioni in legno possono rappresentare una soluzione sostenibile e tecnicamente valida, purché accompagnate da interventi capaci di controllarne gli effetti sul comportamento sismico globale. L’integrazione di sistemi dissipativi si dimostra una strategia efficace per annullare l’incremento di domanda sismica indotto dal nuovo volume.

Le prospettive di sviluppo sono altrettanto rilevanti: l’estensione dei dispositivi dissipativi anche al telaio esistente potrebbe consentire di raggiungere livelli di adeguamento sismico più elevati, limitando al contempo l’invasività degli interventi. L’idea di concentrare le modifiche su alcune maglie strutturali perimetrali apre infatti scenari applicativi compatibili con edifici in esercizio, riducendo l’impatto su funzionalità e fruibilità.

Riferimenti normativi
-UNI EN 1998-1 (Eurocodice 8) – Progettazione delle strutture per la resistenza sismica

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI ARIANNA STRAULINO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto dell'IA.

IN SINTESI
-Lo studio presentato a ANIDIS 2025 analizza l’impatto delle sopraelevazioni leggere in legno su edifici esistenti in calcestruzzo armato, con particolare attenzione al comportamento sismico.
-Il caso studio evidenzia criticità legate a irregolarità torsionali, con prestazioni già vulnerabili allo stato di fatto soprattutto allo stato limite di salvaguardia della vita.
-L’inserimento della sopraelevazione comporta un incremento delle sollecitazioni e dei drift interpiano, peggiorando le condizioni di sicurezza strutturale.
-L’adozione di controventi dissipativi con dispositivi fluidoviscosi nella sopraelevazione consente di ridurre significativamente la domanda sismica e migliorare le verifiche degli elementi strutturali.
-I risultati dimostrano che strategie integrate e poco invasive possono non solo compensare gli effetti negativi della sopraelevazione, ma anche aprire a possibili interventi di adeguamento sismico dell’esistente.