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Il terremoto del 2012 in Emilia ha messo in evidenza la vulnerabilità delle strutture prefabbricate che, in zone classificate come a rischio sismico solo di recente, sono per lo più costruite senza criteri antisismici. In particolare si è assistito al collasso o al grave danneggiamento di questi edifici a causa della mancanza di connessioni strutturali tra le travi e i pilastri e tra questi e gli elementi di copertura. Analizziamo alcune modalità di collasso più frequenti che si sono riscontrate.

• La perdita di appoggio delle strutture orizzontali degli elementi di supporto è stata una delle cause più frequenti di danneggiamento degli edifici prefabbricati ed è avvenuta o per mancanza di elementi di connessione oppure, se in presenza di un perno di collegamento, per crisi del calcestruzzo, per espulsione del copriferro e dello spinotto.

• In presenza di travi principali alte è possibile che in prossimità degli appoggi si inneschi un meccanismo di rotazione che può portare la perdita di equilibrio della trave.

• L’assenza di diaframmi di piano di rigidezza sufficienti per assicurare una distribuzione uniforme delle forze orizzontali ai vari elementi resistenti verticali può portare ad un funzionamento disordinato della struttura.

• In base all’epoca di costruzione dell’edificio, il pannello di tamponamento può essere realizzato in muratura, per gli edifici meno recenti, o in pannelli prefabbricati in calcestruzzo per quelli costruiti negli ultimi 40 anni.Le modalità di collasso possono interessare il solo pannello di rivestimento, se questo è collegato alla struttura principale mediante squadrette non adeguatamente dimensionate a sopportare azioni orizzontali, oppure anche l’intera struttura, nel caso di pannelli ammorsati alla struttura che riescono a funzionare come elementi di controvento, portando in alcuni casi al cedimento del pilastro corto (o pilastro tozzo).

• Negli edifici monopiano gli elementi verticali hanno il compito di sopportare sia le azioni verticali sia quelle orizzontali e sono calcolati considerando uno schema statico a mensola incastra. In alcuni casi, a causa delle forze orizzontali, è stato possibile notare la perdita di verticalità a causa della rotazione rigida al piede dovuta o alla rotazione dell’elemento di fondazione oppure al danneggiamento della struttura in calcestruzzo armato posta a sostegno del pilastro (bicchieri, plinti, ecc…).In altri casi si è notato che il problema principale di questi elementi strutturali è la formazione di una cerniera plastica alla base dei pilastri. In presenza di grandi deformazioni, di azioni di tipo ciclico e in assenza di un adeguato numero di staffe nelle zone critiche dissipative, si raggiunge precocemente il cedimento per instabilità delle barre compresse che porta ad una riduzione della duttilità della sezione e quindi della struttura.

Il progetto di Ricerca e Sviluppo Enea si pone come obiettivo la codifica di una metodologia di lavoro completa, che va dall’analisi, alla progettazione e all’esecuzione di interventi di rinforzo sismico proprio su edifici prefabbricati esistenti. La valutazione della sicurezza finalizzata al calcolo dell’indice di vulnerabilità sismica è un processo complesso, e comprende le seguenti fasi principali: ricerca della documentazione originale di progetto, analisi storico critica, indagini diagnostiche sui materiali esistenti, creazione del modello di calcolo, analisi e verifica degli elementi strutturali.

In particolare la fase conoscitiva del fabbricato rappresenta uno step fondamentale per consentire un’analisi accurata e affidabile del problema, questa molte volte viene sottovalutata dai progettisti. La mancanza di informazioni si traduce in uno spreco di risorse economiche e finanziarie causato dalla necessità di intervenire in modo più diffuso e impattante, anche a causa dei fattori di sicurezza maggiori che è necessario adottare.

Anche la tipologia di analisi adottata gioca un ruolo fondamentale ai fini della definizione dell’intervento di rinforzo e nel calcolo dell’indice di sicurezza.

Il processo adottato prevede l’impiego di tecnologie all’avanguardia, e può essere suddiviso nei seguenti passi fondamentali:

• Rilievo: Tecnologia integrata Laser-Scan 3D. Conoscenza della geometria, precisione, restituzione digitale in BIM;
• Diagnosi: Indagini materiali, Identificazione Dinamica. Conoscenza dei dettagli per analisi;
• Analisi: Valutazione sicurezza sismica ed efficienza energetica (as-built). Individuazione criticità e Indicatori di rischio;
• Intervento: progettazione e messa in opera degli interventi di miglioramento/adeguamento sismico.

Il caso studio, consultabile online, prevede l’applicazione del protocollo ad un edificio con struttura prefabbricata, risalente al 1998. Il fabbricato è di proprietà delle Fonderie Ariotti, storica attività produttiva del comune di Adro.