Sopraelevazione e adeguamento di un edificio residenziale in cemento armato

Pubblichiamo di seguito il resoconto e la descrizione di un intervento di sopraelevazione e adeguamento edificio residenziale in cemento armato a cura di Fondazione Promozione Acciaio.

L’intervento di ristrutturazione edilizia di un edificio esistente della zona urbana residenziale del comune di Faenza (RA) ha compreso una sopraelevazione dell’attuale lastrico solare con un piano, adibito ad attico, in acciaio e vetro, e l’installazione di un ascensore esterno per l’abbattimento delle barriere architettoniche del primo e secondo livello.

Dal punto di vista strutturale, la realizzazione di una sopraelevazione ha determinato la necessità di un adeguamento sismico del fabbricato esistente in c.a., realizzando interventi atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle attuali Norme Tecniche. Tuttavia la possibilità di intervento è stata limitata dalla necessità di evitare interventi strutturali invasivi nei locali interni, che risultavano abitati e recentemente ristrutturati e arredati.

In tale contesto è stata quindi elaborata e sviluppata una soluzione innovativa che prevede la realizzazione della sopraelevazione di un piano mediante l’interposizione di un sistema di isolatori sismici alla sommità dell’edificio esistente, sfruttando le caratteristiche di leggerezza e resistenza dell’acciaio per la realizzazione delle nuove strutture. La nuova sopraelevazione, “tarata” opportunamente in termini di massa, limita il movimento sismico del telaio inferiore, creando una sorta di sistema “Tuned Mass Damper (TMD) abitato”.

La conformazione planimetrica dell’edificio nel suo complesso è pressoché quadrata, caratterizzata da dimensioni in pianta di circa 16,5×16,4 m, costituita da un piano seminterrato e due piani fuori terra, per uno sviluppo in elevazione di h=8,5 m dalla quota +0.

La struttura portante è costituita da un telaio spaziale costituito da travi e pilastri in c.a., e da pareti in c.a. per il piano seminterrato e per il vano scala.

Sopraelevazione e adeguamento

L’intervento

L’intervento ha previsto la realizzazione di una sopraelevazione del fabbricato esistente in c.a. mediante la nuova costruzione di telaio in acciaio S275 e vetro ad uso civile-abitazione, di altezza netta pari a circa 3,7 m.

La realizzazione degli interventi di sopraelevazione ha richiesto la demolizione del solaio di copertura a falde originale, costituito da un ulteriore solaio realizzato in muretti e tavelloni, e il consolidamento delle travi in c.a. esistenti di sottotetto, mediante cordoli e plinti armati di appoggio delle nuove strutture in acciaio.

Per quanto riguarda la realizzazione della sopraelevazione, in corrispondenza della sommità dei pilastri in c.a. sono stati installati isolatori in gomma ad alta dissipazione di energia (High Damping Rubber Bearings, HDRB).

Gli HDRB sono stati imbullonati a piastre metalliche esterne che consentono il fissaggio alle strutture adiacenti mediante barre e iniezioni di resine epossidiche. La funzione principale degli isolatori sismici è quella di abbattere l’azione sismica riducendo le forze orizzontali che sollecitano la struttura in caso di terremoto.

Sopra gli isolatori è stato posizionato un grigliato in acciaio composto da travi HEA 200 e HEA 140, in sommità alle quali sono a loro volta collegati i pilastri in tubolari di sez 160x6mm, atti a sostenere una copertura formata da travi principali in profili Ipe 270 e secondarie in profili IPE 160, e pannelli coibentati in lamiera grecata. Il telaio è stato controventato mediante barre tonde Φ24.

I pilastri d’angolo e perimetrali esistenti in c.a. sono stati rinforzati mediante incamiciature in c.a. ancorate esternamente alle strutture esistenti tramite barre innestate con resine epossidiche. Tale intervento ha permesso di conseguire l’aumento della capacità portante verticale e della resistenza a flessione e taglio della struttura.

Sopraelevazione e adeguamento

Le fasi in cui si è sviluppato l’intervento

– Demolizione coperto e rilievo dell’impalcato di sottotetto
– Montaggio impalcature esterne
– Realizzazione consolidamenti esterni dei pilastri mediante camicie in c.a.
– Rinforzo cordolo di copertura e realizzazione di cordoli armati rinforzati
– Posizionamento delle contropiastre e getto dei cordoli in c.a.
– Posizionamento degli isolatori
– Montaggio della struttura in acciaio

L’intervento di adeguamento descritto è risultato in un compromesso ragionevole tra costi, tempi e strategie strutturali conformi al d.m. 14 gennaio 2008, per le seguenti motivazioni:
– la proposta sviluppata risulta meno invasiva in termini di interventi necessari sulle strutture esistenti interne, riducendo contestualmente i tempi di intervento e il disagio per gli abitanti del fabbricato;
– a fronte di un maggiore costo iniziale per la posa in opera di isolatori sismici e di un limitato costo di manutenzione futuro, si riducono i costi di intervento di adeguamento delle strutture esistenti;
– le caratteristiche di resistenza e leggerezza dell’acciaio hanno permesso di limitare in maniera significativa l’incremento di peso della struttura;
– dal punto di vista numerico, le analisi svolte hanno evidenziato che, pur non incrementando significativamente il periodo proprio della costruzione esistente, le sollecitazioni (taglio e momento flettente) sugli elementi strutturali resistenti, in particolare i pilastri, vengono ridotti del 30% circa rispetto alla soluzione convenzionale, a parità di interventi sull’esistente, limitando quindi la massima forza orizzontale trasmessa alla struttura.

 

Committente: Roberta Bandini; privati
Progetto architettonico e Direzione lavori: Arch. Roberta Bandini e Arch. Gabriele Lelli – studio Lelli & Associati Architettura
Progetto strutturale e Direzione lavori: Ing. Marco Peroni – studio Marco Peroni Ingegneria
Costruttore metallico: METAL SERVICE srl, FIP Industriale spa (fornitura isolatori elastometrici).


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