Strutture prefabbricate ed industriali: soluzioni a minima invasività per la mitigazione del rischio sismico

Riduzione del rischio sismico nelle attività produttive

La sicurezza degli edifici industriali è regolata dal D.Lgs. 81/2008, che obbliga le aziende a valutare e gestire i rischi presenti nei luoghi di lavoro, inclusi quelli legati agli eventi sismici.

È quindi richiesta un’accurata analisi delle vulnerabilità strutturali e l’eventuale pianificazione di interventi per la riduzione del rischio sismico nelle attività produttive.

La gestione del rischio non si limita alla valutazione iniziale, ma include un monitoraggio costante e la manutenzione preventiva. Questo approccio proattivo protegge i lavoratori, garantisce la continuità operativa e previene sanzioni legali.

Molto spesso però per questi edifici è estremamente difficile programmare e gestire interventi antisismici, a causa dell’invasività delle opere che interrompono la produzione o l’erogazione del servizio.

Edifici adibiti ad uso commerciale, industriale o scolastico (es. palestre di scuole) presentano normalmente strutture “prefabbricate” che prevedono l’assemblaggio in sito di componenti preformati in officina.

Nelle zone a bassa sismicità e in generale prima che gli eventi del 2012 rendessero tristemente noto la loro vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche, le strutture prefabbricate nascono come assemblati di elementi verticali e orizzontali semplicemente appoggiati (resistenza allo sfilamento per solo attrito).

La primaria vulnerabilità che si riscontra è quindi l’assenza di vincolo tra macroelementi come ad esempio trave-pilastro, trave-elementi di copertura o pannelli-trave.

Realizzati i vincoli a cerniera (o verificata l’efficacia del vincolo esistente) il comportamento dinamico della struttura è a “pendolo inverso” e il pilastro è una mensola soggetta a sforzo assiale e azione orizzontale legata all’accelerazione sismica.

Risolta la vulnerabilità connessa al vincolo di connessione, la vulnerabilità della struttura spesso coincide con la crisi a pressoflessione del componente strutturale pilastro che nasce scarsamente armato perché progettato per i soli carichi verticali.

Più raramente la crisi si osserva anche per azioni taglianti evidenziandosi soprattutto per elementi che, per effetto dell’interruzione dei pannelli perimetrali, possono presentare una concentrazione delle azioni taglianti. Difficilmente si riscontrano crisi nelle strutture orizzontali che nascono già progettate per i carichi di progetto, fatto salvo per i casi di cambiamento di destinazione d’uso.

La riduzione del rischio sismico nelle strutture prefabbricate quindi deve necessariamente prevedere:

1. La verifica delle connessioni e interventi volti alla realizzazione dei vincoli se inefficaci
2. La verifica degli elementi pilastri e travi e interventi volti all’innalzamento della capacità resistente degli elementi sottodimensionati.

Intervenire però su queste strutture non è mai un problema di banale soluzione a causa dei vincoli impiantistici o dovuti alla presenza di macchinari spesso in adiacenza agli elementi su cui è necessario intervenire la cui rimozione o allontanamento risulterebbe assolutamente antieconomica.

Partendo da quelle che sono le “linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici” si analizzeranno le possibili soluzioni con la tecnologia CAM® che si distingue per minima invasività, ridotta interferenza con gli impianti e i macchinari e minime tempistiche per l’esecuzione.

Vincolo trave-pilastro nelle strutture prefabbricate

La connessione assente tra macroelementi determina cinematismi di collasso della struttura per perdita dell’appoggio. È quindi fondamentale verificare che le azioni da trasmettere siano in grado di essere “portate” dai sistemi di connessione se questi sono presenti; in alternativa esse sono da impiegare nel dimensionamento del vincolo da realizzare.

Spesso il sistema più semplice per ripristinare il vincolo inefficace è quello di impiegare carpenteria metallica preforata e connessa agli elementi strutturali attraverso perni inghisati; in alternativa possono realizzarsi interventi di connessione mediante fune di collegamento o con inserimento di dissipatori ma il principio base della posa è sempre prevedere la connessione estremale attraverso carpenterie inghisate agli elementi strutturali da collegare.

Tali soluzioni sono state e sono largamente impiegate, pur tuttavia possono presentarsi situazioni in cui il loro impiego possa essere limitato.

In primo luogo, la carpenteria metallica (per azioni in gioco di una certa rilevanza) potrebbe avere grandi dimensioni e potrebbe essere pesante ed ingombrante. In seconda istanza la posizione dei perni e quindi dei fori deve essere accuratamente studiata prima della cantierizzazione. La carpenteria metallica deve essere preforata e l’inghisaggio dei perni dovrebbe interferire al minimo con le armature preesistenti.

Tuttavia, analizzando la probabile posizione degli ancoraggi è immediato comprendere che tale soluzione abbia una elevata probabilità di intercettare l’armatura preesistente nella zona d’appoggio delle travi correndo quindi il rischio di tranciarla e di realizzare ancoraggi inefficaci.

La soluzione con tecnologia CAM^®

La soluzione con tecnologia CAM® consiste nella posa di tubolari di contrasto in corrispondenza dell’angolo trave-pilastro e legature realizzate con nastri metallici ad alta prestazione atte ad assorbire l’azione orizzontale che determinerebbe lo scivolamento della trave dalla sede d’appoggio sul pilastro. Un solo anello, realizzato con un numero adeguato di nastri sovrapposti, assorbe l’azione orizzontale per il sisma in senso longitudinale.

Nel caso di pilastro con due travi concorrenti, ciascuna legatura inclinata di un angolo a deve assorbire l’azione trasmessa dalla trave al pilastro nella direzione di verifica. Nel modello globale, esso equivale a metà del valore di taglio in testa al pilastro. Nel caso di pilastro di bordo con unica trave concorrente il valore da impiegare nella verifica è esattamente il taglio in direzione longitudinale. Nel caso di vincolo assente in direzione trasversale l’azione deve essere assorbita dal tubolare metallico, la cui piastra e la cui superficie di appoggio/contrasto è oggetto di dimensionamento.

Maggiore è la semplicità della soluzione, migliore sarà la sua cantierizzazione in situazioni in cui la presenza di impianti e macchinari irremovibili risulta sicuramente vincolante, con ovvie conseguenze sulle tempistiche realizzative.
Il principale vantaggio della soluzione risiede nell’unico foro da eseguire sulla struttura, in corrispondenza della trave, ma in posizione che può essere stabilita direttamente in cantiere e interessare la porzione di trave priva di armature preesistenti. Limitare le forature vuol altresì dire limitare le lavorazioni che creando polvere, possono interferire in maniera significativa sulle attività che si svolgono all’interno della struttura produttiva.

Guarda la soluzione CAM® per le strutture produttive

Rinforzo dei pilastri nelle strutture prefabbricate

Gli elementi pilastro che hanno comportamento a mensola per effetto della sollecitazione sismica, spesso presentano carenze in termini di armatura longitudinale.

La possibile soluzione è volta all’incrementare la capacità a (presso)flessione al piede ma va necessariamente esteso per tutta l’altezza di pilastro fino alla sezione non verificata. Più difficilmente si evidenziano carenze di armatura trasversale.

La soluzione con tecnologia CAM^®

La soluzione con tecnologia CAM® consiste nella posa di angolari pressopiegati e nastri inox ad alta prestazione in avvolgimento alla sezione.

Nella sezione di incastro, in cui è massima la sollecitazione flettente e l’angolare si interrompe, viene garantita la continuità di armatura mediante barre in acciaio B450C che vengono saldate al pressopiegato e inghisate nel nucleo di calcestruzzo, realizzando fori inclinati di circa 15° rispetto alla verticale. La lunghezza di saldatura e la lunghezza dell’inghisaggio sono dimensionati in accordo a quanto previsto nelle NTC 2018 e nell’Eurocodice2 – sezione 8.

Il principale vantaggio della soluzione risulta la minima invasività e la possibilità di intervenire senza prevedere lo smontaggio dei pannelli perimetrali, pur se questi sono in adiacenza ad una faccia del pilastro.

Può altresì procedersi tramite la realizzazione di tracce per la posa dell’angolare e forature per permettere il passaggio dei nastri.

Tale soluzione presenta lavorazioni in cantiere completamente a secco; ne conseguono velocità di posa, minima interruzione dell’attività produttiva, ridotta produzione di rifiuti e minima di polvere.

Soprattutto in presenza di impianti in adiacenza i tecnici incaricati della progettazione trovano nella soluzione CAM® la versatilità e i ridotti spessore ne consentono la posa, come ben si evince dalle immagini di lavori eseguiti su siti produttivi di una certa rilevanza.

Guarda la soluzione CAM® per le strutture produttive

Anche nel caso di strutture commerciali di grande affluenza la tecnologia è stata scelta per la ridotta interferenza: sono sufficienti piccole compartimentazioni per assicurare la fruibilità degli spazi di giorno, prevedendo in notturna le lavorazioni connesse al rinforzo strutturale.

In conclusione, la tecnologia CAM^® applicata al rinforzo delle strutture produttive interviene efficacemente in primis nello scongiurare i meccanismi primari legati al collasso per perdita di appoggio e in seconda battuta permette di applicare un rinforzo simmetrico che consente incrementi prestazionali del pilastro pur in presenza di importanti interferenze.

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