Strutture in c.a. esistenti: indagini, analisi e iter tecnico-amministrativo degli interventi di rinforzo

In questo articolo vengono analizzati in chiave critica gli aspetti principali legati alla valutazione della vulnerabilità sismica delle strutture in cemento armato esistenti, con particolare attenzione alle indagini sui materiali, alle metodologie di analisi e alla definizione degli interventi di rinforzo. Il focus è posto sull’iter tecnico-amministrativo da seguire, con riferimento specifico alla DGR Piemonte n. 10-4161, al fine di chiarire le procedure previste dalla normativa vigente.

La verifica della sicurezza delle strutture esistenti in cemento armato è un passaggio tecnico delicato, che richiede un approccio integrato tra analisi teorica, rilievo e indagine sperimentale.

Le NTC 2018, con il supporto della relativa Circolare esplicativa, offrono un riferimento normativo preciso per la definizione del piano conoscitivo e per la caratterizzazione dei materiali.

Comprendere il comportamento meccanico dei materiali, le modalità costruttive impiegate, la geometria reale e i dettagli esecutivi è fondamentale per impostare un modello strutturale coerente con la realtà dell’opera.

Il grado di approfondimento delle indagini condotte determina il cosiddetto livello di conoscenza (LC), a cui corrisponde un fattore di confidenza (FC) che influisce direttamente sulla valutazione delle resistenze. In linea generale, a un maggior numero e qualità di prove può corrispondere una riduzione degli interventi necessari, grazie alla maggiore attendibilità del modello. Tuttavia, è altrettanto vero che analisi mal calibrate o basate su dati parziali possono portare a risultati non affidabili, compromettendo la corretta interpretazione del comportamento strutturale.

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Le difficoltà che si incontrano nell’esecuzione delle indagini e nel reperimento del materiale

Il primo grande ostacolo nella valutazione della sicurezza degli edifici esistenti in cemento armato è la difficoltà nel reperire informazioni complete e affidabili sulla struttura oggetto di indagine. Molto spesso, gli archivi dell’ex Genio Civile non contengono la documentazione necessaria, creando non poche difficoltà al professionista incaricato della verifica.

Raramente si ha la fortuna di partire da una base solida, con tavole grafiche dettagliate, carpenterie e particolari costruttivi completi. Quando disponibili, questi documenti, se affiancati da indagini distruttive mirate, consentono un’analisi più veritiera e accurata. È ancora più raro imbattersi in archivi comunali completi o in progettisti dell’epoca che abbiano conservato con cura i disegni originali, spesso realizzati a china su carta lucida.

In mancanza di documentazione, alcuni tecnici ricorrono a progettazioni simulate, che rappresentano una base accettabile, a patto che siano confermate e integrate da una campagna di indagini strutturali adeguata. È evidente, però, che a un maggior numero di indagini corrisponde un incremento dei costi. Al contrario, una buona base documentale può ridurre la necessità di prove invasive, fermo restando il rispetto delle quantità minime previste dal Capitolo 8 delle NTC 2018.

Uno degli aspetti più critici nella fase di indagine è legato all’incertezza – o talvolta alla cautela eccessiva – di chi effettua le valutazioni, che tende spesso a sottostimare la qualità dei materiali o la presenza di armature, nel tentativo di ottenere un coefficiente di sicurezza più alto.

Un’altra questione rilevante riguarda i certificati dei materiali che, pur essendo talvolta allegati alle relazioni di fine lavori, non sempre sono rappresentativi. Questo vale in particolare per il calcestruzzo, che in passato veniva frequentemente confezionato direttamente in cantiere, con risultati molto variabili.

Il rapporto di fiducia tra quanto progettato e quanto realmente eseguito tende spesso a incrinarsi a causa delle discrepanze tra progetto depositato e stato di fatto, sia in termini di valori numerici ottenuti dalle prove che di dettagli costruttivi, spesso assenti o difformi.

Fortunatamente, le tecnologie oggi disponibili presenti sul mercato sono di grande supporto. Tecniche non invasive come la pacometria o il radar consentono di ottenere molte informazioni senza la necessità di interventi demolitivi, riducendo al minimo i lavori di ripristino.

La determinazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali e dei dettagli costruttivi resta comunque uno degli ostacoli principali. Non è l’unico, né il più semplice da superare, ma rappresenta un passaggio imprescindibile per una valutazione strutturale affidabile.

Le scelta delle analisi strutturali e la loro interpretazione

Dopo aver svolto una “caccia al tesoro” volta a raccogliere tutte le informazioni necessarie per una conoscenza adeguata della struttura, si procede con l’analisi numerica. Questa fase ha l’obiettivo di determinare, in primo luogo, l’indice di rischio sismico e di individuare eventuali carenze statiche.

Ricordiamo che il rischio sismico è definito come il prodotto tra pericolosità, vulnerabilità ed esposizione.

Per la valutazione strutturale esistono due approcci:

• Il metodo convenzionale, applicabile a qualsiasi tipologia costruttiva, che prevede l’analisi e la verifica della struttura attraverso i metodi ordinari.
• Il metodo semplificato, utilizzabile solo per edifici a telaio in calcestruzzo armato.

A differenza di altri contesti, anche una modellazione semplificata della struttura può portare a risultati sensibilmente diversi.

Si pensi, ad esempio, alla capacità resistente di una struttura in cemento armato valutata con un’analisi non lineare rispetto ad una lineare: i risultati possono variare in modo significativo. Oltre alle differenze numeriche, ciò può influenzare in modo sostanziale le scelte progettuali, portando a ipotizzare interventi molto più invasivi e, spesso, anche molto più costosi.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018) definiscono le procedure per la valutazione della sicurezza e il progetto di interventi su costruzioni esistenti.

In particolare, il Capitolo 8 tratta delle costruzioni esistenti e stabilisce le modalità di conoscenza, modellazione e verifica, distinguendo tra approcci di calcolo lineari e non lineari.

Uno degli aspetti fondamentali riguarda il livello di conoscenza (LC) e il numero minimo di prove sperimentali da effettuare per determinare le caratteristiche meccaniche dei materiali (cls e acciaio). Tali prove sono influenzate dal tipo di analisi impiegata:

L’analisi lineare, di tipo elastico, è l’approccio più comunemente adottato poiché risulta relativamente semplice da applicare e meno impegnativo sia dal punto di vista modellistico che per quanto riguarda il numero di prove sperimentali richieste. Tuttavia, questo tipo di analisi necessita di un fattore di confidenza (FC) più elevato, per compensare le incertezze legate alla conoscenza effettiva dei materiali e del comportamento strutturale.

Al contrario, l’analisi non lineare permette una rappresentazione più fedele della risposta della struttura, includendo fenomeni come la plasticizzazione degli elementi, la redistribuzione delle forze interne e la formazione di meccanismi di collasso. Per garantire l’attendibilità dei risultati, è però necessario disporre di un livello di conoscenza più elevato, almeno LC2, anche se è preferibile operare in condizioni di LC3.

In sintesi, l’analisi lineare richiede meno prove sperimentali, ma impone una maggiore cautela nei parametri meccanici attraverso l’uso di coefficienti penalizzanti. L’analisi non lineare, pur comportando un maggior numero di indagini e una modellazione più complessa, consente di ottenere una valutazione più precisa della capacità strutturale.

La scelta tra i due approcci dipende da diversi fattori, tra cui il grado di conoscenza della struttura esistente, le risorse disponibili e il livello di approfondimento richiesto dall’intervento.

Un’analisi strutturale lineare, come l’analisi modale, offre una valutazione dei risultati relativamente semplice e diretta, soprattutto se confrontata con metodi più complessi come l’analisi non lineare statica (pushover) o dinamica.

Basandosi su un modello elastico, l’analisi modale assume relazioni lineari tra forze e spostamenti, permettendo di ricavare frequenze proprie, forme modali e distribuzioni delle sollecitazioni in condizioni ideali. Le verifiche si effettuano confrontando direttamente le sollecitazioni ottenute con le capacità resistenti previste dalle normative.

L’analisi pushover, invece, introduce la non linearità materiale e geometrica, rendendo la modellazione più articolata.

I risultati dipendono da numerose ipotesi: distribuzione dei carichi orizzontali, definizione dei legami costitutivi, inserimento di cerniere plastiche e interpretazione della curva di capacità. Sebbene offra una stima più realistica del comportamento post-elastico della struttura, richiede una competenza tecnica più elevata e una maggiore attenzione nella validazione del modello.

In conclusione, l’analisi modale garantisce una lettura più immediata e una validazione conforme a procedure standardizzate, mentre l’analisi pushover impone un processo valutativo più complesso, fortemente legato all’esperienza e alla sensibilità del progettista.

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