I sistemi di dissipazione come interventi strutturali non invasivi: l’“ECOSCUOLA” di Oliveto Citra (SA)

La dissipazione strutturale mediante interventi esterni non invasivi è una tecnica avanzata per migliorare le prestazioni sismiche degli edifici senza alterarne significativamente la funzionalità. Questo approccio prevede l’installazione di dispositivi dissipativi, come smorzatori viscosi, isteretici o a pendolo, applicati alle facciate o agli elementi di collegamento tra struttura e sistemi di rinforzo esterni. Tali dispositivi assorbono e dissipano l’energia sismica, riducendo le sollecitazioni sugli elementi portanti esistenti e limitando i danni in caso di terremoto. Gli interventi possono includere l’inserimento di controventi dissipativi o telai aggiuntivi in acciaio ancorati alle fondazioni, migliorando la sicurezza senza compromettere l’uso degli spazi interni.

Il complesso scolastico ad alto risparmio energetico di Oliveto Citra, definito “Ecoscuola”, è un complesso caratterizzato da 5 blocchi strutturali, realizzati in epoche differenti.

Il complesso scolastico, oggetto di un’attenta analisi atta ad individuare il livello complessivo di sicurezza statica, presenta 3 blocchi già realizzati e 2 blocchi da edificare e progettare.

L’idea progettuale, per le strutture esistenti, è quella di prevedere degli interventi di miglioramento principalmente attraverso l’inserimento di controventi esterni in grado di fornire una dissipazione supplementare di energia del tipo viscoeltastico.

Per le strutture di nuova edificazione, invece, il progetto prevede la realizzazione di strutture intelaiate in cemento armato in entrambe le direzioni, con fondazioni indirette su pali, e con controventi esterni in acciaio in grado di fornire una dissipazione supplementare di energia, al fine di migliorare la risposta sismica trasversale in occorrenza della domanda sismica valutata per lo Stato Limite di Collasso – SLC.

 

INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SISMICO – SISTEMI DI DISSIPAZIONE SISMICA

Nel caso della Ecoscuola di Oliveto Citra, le strutture già esistenti, ricadono nella tipologia delle “strutture a telaio” come riportato al punto 7.4.3.1 delle N.T.C./18. I pilastri sono a sezione rettangolare (di dimensione 40×50) nei primi due livelli, mentre nell’ultimo livello subiscono lungo il lato lungo una rastremazione di 10cm (40×40). Le travi, con distribuzione di sezioni simile per tutti gli impalcati, presentano dimensioni 30×50, 30×60, 60×24 e 80×24 cm.

Il progetto di miglioramento sismico consiste in:

– introduzione di un sistema di controvento di supporto ai telai, realizzato con pareti sismiche fondate su micropali;

– introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controvento dissipative;

– ripristino della corretta funzionalità dei giunti sismici.

Gli interventi in progetto non modificano sostanzialmente l’attuale distribuzione delle masse, delle rigidezze e delle resistenze anche in considerazione degli elementi non strutturali presenti quali le tamponature esterne e le tramezzature interne. Tali interventi, mitigando le principali cause di fragilità e vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche, consentono di assicurare all’edificio un incremento sostanziale delle prestazioni rispetto alle azioni sismiche previste dalla norma per il sito.

Nello specifico, i dispositivi di dissipazione sono progettati con una bassa soglia di plasticizzazione in modo da non modificare la riposta statica e sismica dell’edificio in occorrenza di eventi sismici di debole intensità e, pertanto, la struttura è stata progettata per rispondere, in ogni caso, alla domanda sismica di progetto senza la presenza di dissipatori supplementari.

Nel caso specifico di Oliveto Citra, nei telai trasversali di testata dei blocchi edilizi preesistenti, sono stati inseriti controventi esterni a K inversa con dissipatori isteretici del tipo UFP (U-shape Flexural Plate). L’obiettivo del sistema di dissipazione previsto è quello di fornire una dissipazione supplementare di energia al fine di migliorare la risposta sismica trasversale in occorrenza della domanda sismica valutata per lo Stato Limite di Collasso – massima domanda sismica.

Descrizione dei controventi sismici

La strategia di dissipazione prevista è attuata mediante controventi sismici dissipativi disposti in corrispondenza dei lati corti dell’edificio.

I controventi sono realizzati mediante un macro sistemi a K inverso nelle maglie delle prime due campate dei telai trasversali di testata. I supporti son realizzati con profili scatolari a sezione circolare di diametro esterno 168mm e spessore 12,5mm. Tali supporti sono vincolati alla base mediante collari in acciaio di rivestimento e confinamento dei pilastri, realizzati con piatti saldati in acciaio di spessore 20mm. In corrispondenza del vertice dei macro-controventi a K è posizionata una piastra sagomata in acciaio su cui saranno allocate le basi dei dispositivi UFP. I collegamenti tra i supporti inclinati e le piastre inferiori e superiori sono previsti bullonati. Al di sopra dei dispositivi di dissipazione è prevista una ulteriore piastra sagomata inghisata nella travata del piano superiore. I dispositivi UFP sono bullonati alle basi inferiori e superiori mediante 2+2 bulloni M16 e contro piastra di spessoramento. In tal modo è possibile provvedere alla sostituzione degli stessi in caso di danneggiamento o degrado.

 

INTERVENTI DI NUOVA COSTRUZIONE

Gli edifici di nuova costruzione sono previsti con struttura intelaiata realizzata con pilastri, travi e solai gettati in opera e dotato di un sistema di protezione sismica in grado di dissipare energia mediante l’utilizzo di dispositivi montati in corrispondenza di controventi esterni in acciaio.

La fondazione è del tipo indiretto su pali trivellati in opera, di diametro pari a 50cm, posti al di sotto di un graticcio di travi di fondazione di sezione 80×80 collegate con travi di collegamento di sezione 30×80. La struttura in elevazione ricade nella tipologia delle “strutture a telaio” come riportato al punto 7.4.3.1 delle N.T.C./18, in cui i pilastri si sviluppano in altezza con una sezione rettangolare costante di 40x60cm, mentre le travi presentano per tutti i tre impalcati previsti sezioni rettangolari 40×50.

Descrizione dei controventi sismici

Anche nel caso di nuova costruzione, la strategia di dissipazione prevista è attuata mediante controventi sismici dissipativi disposti in corrispondenza dei lati corti dell’edificio.

In particolare, i controventi sono realizzati mediante un macro sistemi a K inverso nelle maglie delle prime due campate dei telai trasversali di testata. I supporti son realizzati con profili scatolari a sezione circolare di diametro esterno 168mm e spessore 12,5mm. Tali supporti sono vincolati alla base mediante collari in acciaio di rivestimento e confinamento dei pilastri, realizzati con piatti saldati in acciaio di spessore 20mm. In corrispondenza del vertice dei macro-controventi a K è posizionata una piastra sagomata in acciaio su cui saranno allocate le basi dei dispositivi UFP. I collegamenti tra i supporti inclinati e le piastre inferiori e superiori sono previsti bullonati. Al di sopra dei dispositivi di dissipazione è prevista una ulteriore piastra sagomata inghisata nella travata del piano superiore. I dispositivi UFP sono bullonati alle basi inferiori e superiori mediante 2+2 bulloni M16 e contro piastra di spessoramento. In tal modo è possibile provvedere alla sostituzione degli stessi in caso di danneggiamento o degrado.

 

SENSIBILIZZAZIONE DEL TERRITORIO AL RISCHIO SISMICO

L’adozione dei dispositivi di dissipazione sismica è una strategia efficace per ridurre i danni alle strutture durante un terremoto e migliorare la sicurezza delle comunità.

Interventi con l’adozione di soluzioni che prevedano dispositivi di dissipazione, come quelli realizzati sulla Ecoscuola di Oliveto Citra, sono fondamentali per sensibilizzare il territorio sulla importanza e sul ruolo che giocano questi strumenti nella mitigazione del rischio sismico.

Inoltre, promuovere la conoscenza di questi sistemi attraverso campagne di informazione, eventi educativi e dimostrazioni pratiche può aumentare la percezione del rischio sismico e incentivare interventi di adeguamento nelle costruzioni esistenti. La diffusione di una maggiore consapevolezza tra cittadini, amministrazioni e professionisti del settore contribuisce a una cultura della prevenzione, favorendo scelte più responsabili nella progettazione e nella manutenzione degli edifici per una maggiore resilienza del territorio.

 

BIBLIOGRAFIA

[1] B. Palazzo, L. Petti “Aspects of structural vibration passive control”. International Journal of MECCANICA 1997;

[2] Petti L., De Iuliis M., “A new approach to design extra-structural dissipation systems in framed structure by considering seismic demand spectra” Proceedings of Fourth World Conference on Structural Control and Monitoring 2006”;

[3] Petti L., De Iuliis M. Optimal Design of Supplemental Dampers in Framed Structures European Earthquake Engineering, Vol. n° 1, 2004.

[4] D. M. Infrastrutture Trasporti 17/01/2018 (G.U. 20/02/2018 n. 42 – Suppl. Ord. n. 8)“Aggiornamento delle Norme tecniche per le Costruzioni”.

[5] Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. (G.U. Serie Generale n. 35 del 11/02/2019 – Suppl. Ord. n. 5) Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018.

 

Guarda il video: Rischio sismico – problematiche ed opportunità – Prof. Ing. Luigi Petti