CONDOMINIO "VIA PIAVE" - Isolamento sismico alla base di un edificio per civile abitazione in L'Aquila

Premessa. La presente relazione tecnica illustrativa si riferisce al progetto per il miglioramento sismico di un edificio per civile abitazione danneggiato a seguito degli eventi sismici del 6 Aprile 2009 e classificato con esito di agibilità E.

1 Stato attuale.Il complesso residenziale oggetto del presente intervento, denominato “Condominio Via Piave”, è una costruzione situata ai margini del centro storico di L’Aquila, che, pur non risultando vincolata, presenta elementi architettonici e decorativi di pregio. La costruzione è costituita da due edifici realizzati in adiacenza; il primo, in muratura portante, risale agli anni ’30; il secondo, con struttura portante intelaiata in cemento armato, risale agli anni ‘50; l’intero complesso presenta decorazioni a stucco sia interne che esterne di derivazione neogotica. La costruzione presenta numerosi balconi e logge con finiture di pregio ed un giardino recintato che affaccia su via D’Annunzio e su Via Piave.

Prospetto su Via Piave

L’edificio è composto da tre livelli, uno parzialmente interrato e gli altri completamente fuori terra. Il giunto tra i due edifici è allo stato attuale di pochi centimetri.

Individuazione schematica delle zone maggiormente danneggiate della struttura, con evidenziato il comportamento torsionale che ne è stata la principale causa.

La struttura in muratura presenta una pareti in blocchi lapidei con buona tessitura al piano interrato ed in mattoni pieni ai piani più alti; le murature hanno uno spessore medio di circa 60 cm al piano interrato e di circa 45 cm ai piani superiori. In corrispondenza degli incroci tra le murature e in corrispondenza delle aperture sono stati realizzati pilastrini in calcestruzzo, armati con barre lisce in acciaio; sono presenti inoltre collegamenti in cemento armato sia livello di piano (cordoli) che al di sopra delle aperture (architravi). La struttura di fatto si configura come una muratura armata con armature concentrate, realizzata tuttavia con materiali di scadenti proprietà meccaniche; si rileva perciò una fabbrica muraria ben concepita, sebbene realizzata con prodotti dei scarsa resistenza.

Fessurazioni del calcestruzzo ed espulsione del copriferro (sinistra); martellamento delle strutture per assenza di adeguato giunto sismico destra).

La struttura in cemento armato è costituita da 10 pilastri di sezione 40×40cm a tutti e tre i livelli; le travi di fondazione hanno un’altezza di 70 cm e larghezze variabili; le travi in elevazione presentano sezione 40×45cm sul lato lungo e 35×45cm sul lato corto; le travi interne sono invece realizzate a spessore con sezione 45×25cm. Il solaio è in laterocemento, di spessore totale 25 cm. Le tamponature esterne dell’edificio in cemento armato sono costituite da forati in doppia fodera con intercapedine interna.

Lesioni da taglio sulla muratura (sinistra); parte in c.a, espulsione tamponatura.

2 Analisi del danno.I danneggiamenti di tipo strutturale riguardano in maniera più significativa la parte in muratura, nella quale si rilevano lesioni riconducibili a soli meccanismi del II ordine (taglio e pressoflessione complanari), mentre non si rilevano dissesti riconducibili a meccanismi del I ordine (ribaltamento o pressoflessione ortogonale); tale osservazione fa ritenere pertanto efficaci i cordoli di piano presenti ed il sistema di “pseudo muratura armata” con cui è stato realizzato l’edificio; Sono presenti evidenti lesioni diagonali su alcuni maschi murari non si rilavano invece danneggiamenti sulle fasce di piano, che sono di fatto delle tamponatura, data la presenza di fatto di cerchiature in calcestruzzo armato, costituite da pilastrini ai lati delle aperture, dal cordolo superiormente e dall’architrave inferiormente. Danneggiamenti significativi riguardano invece la zona di contatto tra i due edifici, dove l’assenza di un adeguato giunto sismico ha causato il martellamento delle strutture.Danneggiamenti non strutturali si rilevano invece nella parte in cemento armato, in particolare con l’espulsione delle tamponature, realizzate in doppia fodera con intercapedine interna, per ribaltamento verso l’esterno. La principale causa dei dissesti si ritiene sia l’ampliamento in cemento armato, in quanto la mancanza di un adeguato giunto sismico tra le due costruzioni, peraltro saturato in più punti da opere di finitura in muratura, ha di fatto creato un vincolo monolatero a sola compressione tra i due edifici; tutto ciò ha determinato quindi un sostanziale accoppiamento della risposta strutturale dei due edifici, imponendo forti eccentricità al complesso strutturale, con il conseguente stravolgimento del comportamento dei singoli manufatti e con dannosi effetti di martellamento tra gli stessi.

Esploso degli interventi previsti per l’isolamento alla base della struttura

2 Strategia dell’ Isolamento.La progettazione di un adeguamento/miglioramento sismico di un edificio esistente si differenzia ovviamente in maniera sostanziale rispetto all’approccio progettuale della costruzione di un edificio ex-novo. Per una struttura nuova si stabiliscono le prestazioni del sistema, ad esempio periodo e smorzamento, e poi si progetta la nuova struttura di elevazione in modo che i suoi elementi strutturali siano in grado di resistere alle sollecitazioni. Nel caso di una struttura esistente, invece, volendo evitare interventi di rafforzamento (ovvero limitare) si determina innanzitutto la capacità resistente della struttura rispetto alle azioni orizzontali, per poi calibrare le caratteristiche del sistema d’isolamento, con l’obiettivo di limitare la domanda al di sotto la capacità, ossia limitare le forze sismiche agenti sulla struttura a valori inferiori a quelle resistenti. In altre parole si progetta la DOMANDA (isolatore) affinché sia tale da essere minore della CAPACITA’ (caratteristica dell’edificio).

Modello di calcolo adottato

E’ evidente il totale ribaltamento di approccio rispetto ad un intervento “tradizionale”, la cui progettazione parte dalla definizione dalla domanda, per poi dimensionare gli interventi in modo da fornire agli elementi strutturali esistenti quella capacità, di resistenza duttilità, in grado di soddisfare la domanda stessa.

Sezione 1-1

Analisi dello stato di progetto. Le analisi relative allo stato attuale sono state eseguite sull’intera struttura, modellando la sottostruttura, il sistema di isolamento e la sovrastruttura. La modellazione di travi, pilastri e cordoli in calcestruzzo è stata eseguita mediante elementi monodimensionali; la modellazione delle pareti in muratura e della platea di fondazione è stata invece svolta mediante opportuni elementi bidimensionali.

Sezione 2-2

3 Progetto Strutturale.La strategia progettuale adottata ai fini dell’adeguamento/miglioramento sismico del complesso è stata quella dell’isolamento sismico alla base. Tale tecnica prevede la realizzazione, al piede dell’edificio fuori terra, di una discontinuità strutturale che permetta ampi spostamenti orizzontali relativi tra la sottostruttura e la sovrastruttura; mediante l’inserimento di dispositivi di appoggio a bassa rigidezza orizzontale, detti isolatori sismici, è quindi possibile disaccoppiare il comportamento della sovrastruttura da quello della sottostruttura, ai fini delle oscillazioni orizzontali.

Impalcato di fondazione

Tale procedimento permette quindi di contenere l’entità delle forze d’inerzia sismiche agenti sulla sovrastruttura, riducendo al contempo sia le sollecitazioni indotte negli elementi che gli spostamenti differenziali di interpiano; notevoli benefici sono inoltre ottenuti sul fronte dell’abbattimento delle brusche oscillazioni tipiche degli eventi sismici, permettendo una elevata protezione del contenuto (riduzione del rischio di ribaltamento degli arredi, di caduta di oggetti, riduzione della percezione della scossa da parte degli occupanti dell’edificio).

Fasi esecutive: Demolizioni e 1° fase di scavo (sinistra), esecuzione 1° plinto di fondazione (destra)

La ridotta rigidezza dei dispositivi utilizzati comporta altresì valori inevitabilmente alti degli spostamenti nel piano isolato alla base dell’edificio; per tale ragione è stato necessario provvedere opportune opere ausiliarie nel piano interrato e nel piano immediatamente al di sopra degli isolatori per permettere liberamente tale scorrimento.

Fasi esecutive: Posizionamento struttura metallica e presa in carico pilastro mediante martinetti (sinistra); ringrosso trave esistente con predisposta dima superiore di ancoraggio isolatore (destra)

L’adozione della strategia dell’isolamento sismico alla base è stata ritenuta la più idonea in quanto si è riusciti a limitare la zona di intervento strutturale solamente ai livelli più bassi dell’edificio, nel quale gli interventi risultavano comunque imprescindibili; la realizzazione di interventi diffusi nella sovrastruttura sarebbe infatti risultata sicuramente più invasiva ed onerosa. La necessità di eseguire l’isolamento sismico dell’edificio al piede del fabbricato ha comportato la necessità di realizzare un nuovo sistema di fondazione al di sotto delle travi di fondazione esistenti, predisponendo un piano di appoggio per i dispositivi; nella zona dell’edificio realizzata in muratura portante si è inoltre dovuto realizzare un reticolo di travi a sostegno delle pareti soprastanti, al fine di trasferire efficacemente le sollecitazioni ai dispositivi di appoggio. Al fine di permettere l’esecuzione in sicurezza delle nuove fondazioni al di sotto della struttura in cemento armato ed eliminare la probabilità di cedimenti differenziali, si è prevista la realizzazione, nella zona adiacente alle prime fasi di scavo, di una coppia di micropali con foro di diametro 160mm, armati con armatura tubolare Ø88.9mm e spessore 6mm.

Fasi esecutive: Inserimento e serraggio isolatore elastomerico (sinistra); smontaggio struttura metallica, esecuzione platea e solaio in acciaio (destra)

E’ stato infine realizzato un nuovo solaio di calpestio al piano terra a struttura mista acciaio-calcestruzzo, che costituisce di fatto un collegamento membranale rigido al di sopra degli isolatori.