Autore: Ing. Francesco Conigliaro
Relatore: ing. Pietro Paterlini, prof. Alberto Franchi
Azienda: Paterlini Costruzioni S.p.A.
Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a. 2016-2017
La corretta progettazione sismica di edifici industriali è fondamentale, non soli ai fini della salvaguardia della vita umana, ma anche nell’ottica di preservare la continuità delle attività svolte all’interno dell’edificio. Si riporta, a titolo d’esempio, il caso della progettazione sismica di un edificio industriale sito nel Comune di Roncadelle (BS), adibito allo stoccaggio ed alla movimentazione di barre trafilate in ottone.
L’edificio presenta dimensioni in pianta di 120m x 83.60m ed un’altezza al colmo di circa 18m. La progettazione è stata svolta secondo le cogenti NTC 2008 svolgendo analisi numeriche di tipo lineare. In particolare, per le strutture in elevazione, è stata eseguita un’analisi dinamica lineare con spettro di risposta al fine di calcolare gli effetti delle azioni sismiche. Chiaramente per il fattore di struttura q si è osservato quanto indicato nel paragrafo 7.3.1 delle stesse NTC 2008. Tale valore, da utilizzare per ciascuna direzione della azione sismica, dipende dalla tipologia strutturale, dal suo grado di iperstaticità e dai criteri di progettazione adottati.
Le strutture in elevazione del capannone sono realizzate con pilastri e travi in calcestruzzo armato prefabbricato. Le fondazioni dell’edificio sono realizzate con plinti in calcestruzzo di spessore circa 1.00m. I plinti sono tra loro collegati da trevi rovesce attraverso le quali è stato possibile ridurre gli spostamenti differenziali degli elementi in elevazione. Tali verifiche deformative sono state svolte rifacendosi al paragrafo 7.2.5 delle NTC 2008. Al fine di ottimizzare il dimensionamento e le armature delle strutture fondazionali sono state analisi numeriche tenendo conto della rigidezza del terreno.
Inoltre, si è tenuto conto dell’interazione dell’edificio con le costruzioni interne ad esso. In particolare, per il magazzino meccanizzato ubicato all’interno del capannone, si è optato per strutture in elevazione in carpenteria metallica e fondazione a platea. Quest’ultima, per esigenze tecniche legate all’operatività del magazzino automatizzato, non potrà subire cedimenti differenziali maggiori di 5mm per metro di lunghezza. In ragione di ciò, anche sulla scorta della forte eterogeneità dei terreni di fondazione e della presenza di inclusioni di materiale altamente deformabile, si è ricorso ad un intervento di consolidamento attraverso la realizzazione di pali in jet grouting.
All’interno del capannone era altresì presente una vasca di laminazione delle acque di prima pioggia. Le strutture interrate di tale vasca sono state adeguate sismicamente anche per esigenze logistiche poiché, secondo il nuovo layout dell’edificio industriale, l’estradosso della vasca sarà adibito al transito di veicoli pesanti. L’intervento di adeguamento è caratterizzato dall’inserimento di due nuove file di pilastri in modo da diminuire la luce netta tra gli appoggi e garantire una maggiore ripartizione del carico assiale, trasmesso dal transito veicolare di un mezzo con massa a pieno carico pari a 46 ton.
Per ridurre i tempi di realizzazione e contenere i costi, si è optato per un solaio di tipo bidirezionale a lastre tralicciate, avente spessore complessivo strutturale di circa 30cm.
Con il Decreto n.3685 del 21 Ottobre 2003 la Protezione Civile ha indicato, tra gli edifici strategici, le Centrali Telefoniche la cui funzionalità, durante un evento sismico, deve essere garantita anche per gestire eventuali emergenze.
In Italia, alcuni complessi di edifici adibiti a Centrale telefonica sono ubicati in zone classificate sismiche solo di recente, come ad esempio la Centrale Telecom di Milano, sita nel Comune di Milano inquadrato in zona sismica 3 solo dal 2015 (precedentemente, il Comune era classificato in zona 4).
Inoltre, la progettazione e l’esecuzione degli edifici in c.a. caratterizzanti suddetta Centrale furono svolte intorno alla metà degli anni ’70, pertanto in assenza di una specifica norma sismica contenente le disposizioni prestazionali (Stati Limite) e prescrittive (specie nei riguardi delle armature trasversali e del loro posizionamento negli elementi sismo-resistenti) contenute nelle attuali Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC 2008).
Per l’adeguamento sismico di tali edifici in c.a. della Centrale è stato necessario condurre un’analisi di vulnerabilità per la quale sono stati eseguiti, sia un accurato rilievo delle strutture (per confermare quanto presente negli originali elaborati grafici di progetto), sia una esaustiva campagna di prove distruttive e non distruttive sui materiali, giungendo così ad un idoneo Livello di Conoscenza (come indicato nella circolare esplicativa n.617/2009).
Sulla basa delle informazioni ottenute dal rilievo e dalla campagna di prove è stato implementato un modello ad elementi finiti della configurazione “as built” ed applicato il sisma di norma attraverso lo spettro di sito, individuando così gli elementi strutturali che non soddisfacevano positivamente le verifiche di sicurezza secondo NTC 2008.
Solo in questo modo, identificando i punti di maggiore criticità strutturale, è stato possibile scegliere le più idonee tipologie di intervento per adeguare le strutture a telaio le quali, tra l’altro, mostravano “non regolarità” sia in altezza che in pianta.
Le analisi strutturali riguardanti la configurazione iniziale (“as built”) e quella di adeguamento sono state svolte attraverso una “response spectrum analysis”, individuando i valori delle frequenze dei primi 50 modi di vibrare (con le relative deformate modali) raggiungendo una percentuale di massa eccitata, nelle due direzioni principali, maggiore dell’85%, come richiesto dalle NTC 2008.