1 Introduzione
1.1Premessa
Qualsiasi struttura Ăš sottoposta, durante il periodo che va dalla sua realizzazione alla demolizione, a un insieme di azioni, siano queste interne o esterne, statiche o ambientali, che portano a un progressivo degrado della stessa in modo piĂč o meno visibile. Indipendentemente dallo stato di conservazione, succede poi frequentemente che nel corso della sua vita la struttura cambi destinazione dâuso, oppure cambino i livelli di sicurezza per essa previsti dalle norme. In entrambi i casi cambiano le prestazioni a essa richieste.
Scopo di questo lavoro Ăš cercare di fornire un quadro ampio, per quanto possibile, dei problemi connessi al risanamento e allâadeguamento statico delle strutture. CiĂČ comporta necessariamente la comprensione dello schema resistente della struttura, lâanalisi dello stato di danneggiamento sia in termini di livello di danno, sia in termini di cause che lâhanno prodotto, e infine la definizione delle modalitĂ di intervento atte a riportare la struttura al livello di sicurezza previsto dalle norme vigenti.
1.2Tipologia delle strutture che possono essere interessate da un intervento di risanamento o adeguamento statico
Il problema del risanamento o adeguamento statico interessa praticamente tutte le tipologie strutturali. Esso interessa per esempio:
âedifici di civile abitazione
âedifici per uffici, scuole e in genere a uso pubblico
âedifici commerciali
âedifici monumentali
âcapannoni industriali e agricoli
âparcheggi interrati o in elevazione
âponti e viadotti
âmuri di sostegno, gallerie, e altre opere legate alla viabilitĂ .
Dal punto di vista strutturale ciascuna di queste tipologie differisce dalle altre per tipo e/o intensitĂ del carico. Risulta quindi evidente che nel prosieguo non sarĂ possibile indagare tutti i tipi di strutture esistenti. La scelta effettuata consiste nel trattare prevalentemente il caso di edifici (di civile abitazione; per uffici, scuole e in genere edifici a uso pubblico), sia perchĂ© sono le strutture di gran lunga piĂč frequenti, sia perchĂ© sono quelle per le quali piĂč spesso si richiede il cambiamento di destinazione dâuso, oppure un incremento volumetrico.
1.3Cause che portano alla necessitĂ di un intervento di adeguamento statico o risanamento
Le possibili cause che richiedono un intervento di adeguamento statico o risanamento si possono suddividere nei seguenti sottogruppi:
âvariazione della destinazione dâuso, in quanto tale intervento crea sulle strutture portanti dei sovraccarichi non previsti nelle precedenti fasi di progettazione e realizzazione dellâopera (figura 1.1). Per esempio questo adeguamento risulta necessario nel caso in cui si decida di trasformare una caserma, con carico variabile pari a 3 kN/m2 (da D.M. 16/1/1996), in una palestra che presenta un carico variabile di 5 kN/m2
âinnalzamento dellâedificio nel caso si abbia la necessitĂ di un aumento volumetrico che comporta un conseguente aumento degli sforzi che puĂČ risultare dannoso (figure 1.2-1.3)
âtrasformazione dellâassetto statico dovuto a una scelta relativa a un cambiamento strutturale ma non a una variazione della destinazione dâuso (figura 1.5). Per esempio si puĂČ scegliere, per vari motivi, di aumentare lo spazio libero di un piano creando un ammezzato (figura 1.5) o eliminando uno o piĂč pilastri
Figura 1.1 Capannoni industriali trasformati in unitĂ residenziali.
Figura 1.2 Edificio innalzato di due piani.
Figura 1.3 Sopralzo del blocco delle aule Sud al Politecnico di Milano.
Figura 1.4 Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Strutturale. Incremento della superficie calpestabile ottenuto creando un ammezzato appeso a travi in acciaio infisse nei maschi murari.
âadeguamento antisismico disciplinato da quanto previsto dallâO.P.C.M. 3274 del 2003 che ha reso tutto il territorio nazionale soggetto a rischio sismico e, di conseguenza, ha portato a progettare tutti i nuovi edifici secondo quanto indicato dallâordinanza stessa e a definire le tipologie di intervento di adeguamento statico per quelli giĂ esistenti
âdanneggiamento della struttura che, come si vedrĂ nel paragrafo 1.4.4, puĂČ essere dovuto a molteplici fattori e prevede tecniche di risanamento adeguate che saranno affrontate nei capitoli successivi.
Figura 1.5 Politecnico di Milano. Collegamento tra la palazzina Lerici e il corpo di fabbrica centrale del Dipartimento di Ingegneria Strutturale.
1.4Valutazione dello stato di fatto
La valutazione dello stato dellâopera Ăš il primo passo fondamentale per poter avere un approccio adeguato e giungere a corrette scelte progettuali. Successivamente, chiarito lo stato di fatto dellâedificio, si determinano i primi interventi di emergenza e, in seguito, il progetto finale di risanamento o adeguamento.
1.4.1Comportamento meccanico dei materiali costituenti la struttura
Gli edifici presenti sul territorio nazionale risultano costruiti con i seguenti materiali:
âmuratura, che fornisce la struttura portante della maggior parte delle costruzioni antecedenti il 1950
âcalcestruzzo armato, il quale costituisce lâossatura portante della quasi totalitĂ delle nuove costruzioni
âacciaio, che caratterizza alcuni edifici pubblici oppure adibiti a uffici, nonchĂ© grandi capannoni industriali
âlegno, molto utilizzato in passato come ossatura portante di tetti e solai, ma attualmente utilizzato prevalentemente per la realizzazione di tetti o coperture di grande luce (per esempio di sale convegni, piscine, palestre).
Ă dunque evidente che pur riducendo il numero delle tipologie strutturali oggetto di analisi, la gamma dei materiali impiegati Ăš molto ampia e variegata.
1.4.2Tecniche costruttive adottate nella realizzazione della struttura
Per poter valutare la gravitĂ del dissesto (se esiste) e sviluppare un intervento adeguato Ăš necessario individuare chiaramente e mettere a nudo la struttura portante dellâedificio. Se Ăš vero che negli ultimi decenni la maggior parte delle costruzioni vengono realizzate con intelaiature in calcestruzzo armato o in acciaio, Ăš altrettanto vero che quasi tutte quelle precedenti, indubbiamente piĂč interessate da interventi di messa in sicurezza, sono state invece realizzate con strutture scatolari in muratura. Per quanto riguarda il calcestruzzo armato (c.a.) si possono distinguere due tipologie: le strutture a telai e le strutture a pareti.
Una classificazione piĂč generale di queste strutture edilizie puĂČ essere basata sul tipo di elementi che ne costituiscono lo scheletro portante [38]. La distinzione fondamentale Ăš riferita a tre tipi di sottostrutture piane che costituiscono lâorganismo tridimensionale: telai, pareti, nuclei scale e/o ascensori. La combinazione dei diversi tipi di sottostrutture e le caratteristiche di ciascuna sottostruttura piana determinano la vulnerabilitĂ dellâedificio e la sua propensione a danneggiarsi secondo precisi meccanismi. In Italia la tipologia strutturale largamente prevalente Ăš quella costituita da telai in c.a., eventualmente combinati con nuclei ascensore. Le strutture intelaiate si caratterizzano, innanzitutto, per la presenza di telai in unâunica direzione o in entrambe le direzioni per il tipo di travi (a spessore o emergenti). Ă inoltre necessario valutare attentamente la presenza di elementi fortemente irrigidenti, quali nuclei per ascensore o corpi scala realizzati con robuste travi a ginocchio. La loro presenza in posizione eccentrica determina forti effetti torsionali, in presenza di azioni orizzontali, che incrementano sensibilmente la vulnerabilitĂ dellâedificio. Nelle strutture intelaiate, le tamponature e le tramezzature in muratura, normalmente considerate elementi non strutturali, meritano una particolare attenzione per le loro forti interazioni che possono avere con la struttura in c.a., interazioni tali da determinare modifiche sostanziali del comportamento dellâedificio. Da un lato, esse possono significativamente accrescere la resistenza sismica della costruzione se robuste e ben disposte geometricamente, o, al contrario, favorire lo sviluppo di meccanismi di collasso se disposte irregolarmente; dallâaltro esse rappresentano gli elementi costruttivi che per primi vengono danneggiati, determinando situazioni in cui Ăš indispensabile intervenire.
Nelle strutture a pareti, invece, oltre alle caratteristiche geometriche delle singole pareti (spessore, presenza e regolaritĂ delle aperture), la loro disposizione in pianta secondo una sola o entrambe le direzioni ortogonali possono influire sensibilmente sulla risposta sismica . Nelle strutture a pareti in c.a. il ruolo svolto dagli altri elementi strutturali non Ăš di cruciale importanza, grazie alla rigidezza e resistenza intrinseche delle pareti che determinano una minore interazione con le parti non strutturali e una loro maggior protezione. Per quanto riguarda le murature portanti esse vengono contraddistinte in base alla qualitĂ (riferita, in termini generali, alle caratteristiche della malta, soprattutto, e mattoni o pietre) e al tipo di apparecchio murario. Una particolare attenzione Ăš rivolta alla presenza di catene, tiranti o cordoli, in grado di svolgere unâefficace azione di collegamento e contenimento del sistema murario e ridurne la vulnerabilitĂ . Nelle foto successive si mostrano le fasi di realizza...