Sopraelevazione e sisma. E' sempre obbligatorio l'adeguamento sismico?

Sopraelevazione e sisma. È sempre obbligatorio l’adeguamento sismico?

Sopraelevazione e sisma

La progettazione dell’intervento di adeguamento, in caso di sopraelevazione, presenta un’enorme complessità. Sono molti gli aspetti da valutare prima di procedere, in quanto la modifica del comportamento strutturale dell’edificio può gravemente minare la sicurezza ed in particolar modo se si parla dell’accoppiata sopraelevazione e sisma.

Quali sono gli interventi di adeguamento sismico, oltre la sopraelevazione

La norma fa ricadere nella categoria di adeguamento tutti quegli interventi che implicano una sensibile modifica del comportamento strutturale di una costruzione.

Si riporta integralmente la definizione che la norma affida alla categoria di “Interventi di adeguamento” definiti al §8.4.3 delle Norme Tecniche per le Costruzioni.

L’intervento di adeguamento della costruzione è obbligatorio quando si intenda:

a) sopraelevare la costruzione;

b) ampliare la costruzione mediante opere ad essa strutturalmente connesse e tali da alterarne significativamente la risposta;

c) apportare variazioni di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali verticali in fondazione superiori al 10%, valutati secondo la combinazione caratteristica di cui alla equazione 2.5.2 del §2.5.3, includendo i soli carichi gravitazionali.

Resta comunque fermo l’obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano porzioni limitate della costruzione;

d) effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un sistema strutturale diverso dal precedente; nel caso degli edifici, effettuare interventi strutturali che trasformano il sistema strutturale mediante l’impiego di nuovi elementi verticali portanti su cui grava almeno il 50% dei carichi gravitazionali complessivi riferiti ai singoli piani;

e) apportare modifiche di classe d’uso che conducano a costruzioni di classe III ad uso scolastico o di classe IV. In ogni caso, il progetto dovrà essere riferito all’intera costruzione e dovrà riportare le verifiche dell’intera struttura post-intervento, secondo le indicazioni del presente capitolo.

Nei casi a), b) e d), per la verifica della struttura, si deve avere ζE ≥ 1,0. Nei casi c) ed e) si può assumere ζE ≥ 0,80. Resta comunque fermo l’obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano porzioni limitate della costruzione. Una variazione dell’altezza dell’edificio dovuta alla realizzazione di cordoli sommitali o a variazioni della copertura che non comportino incrementi di superficie abitabile, non è considerato ampliamento*, ai sensi della condizione a). In tal caso non è necessario procedere all’adeguamento, salvo che non ricorrano una o più delle condizioni di cui agli altri precedenti punti”.

(*) presumibilmente è un refuso presente nella norma, da leggersi con sopraelevazione

Le situazioni incluse nell’elenco sopra citato rendono quindi necessario che il tecnico incaricato, a seguito delle fasi di rilievo e di indagine, verifichi l’intera unità strutturale su cui si va ad intervenire, proponendo degli interventi tali da rendere tutti i coefficienti di sicurezza sismici almeno unitari. Questa è la principale differenza rispetto agli interventi di miglioramento che richiedono un incremento del coefficiente di sicurezza sismico rispetto alla condizione ante operam, senza però raggiungere un obbiettivo minimo prefissato.

Nel caso di interventi di adeguamento, la norma, solo in caso di variazione di classe e/o destinazione d’uso, concede al progettista di raggiungere il coefficiente di sicurezza sismico almeno pari a 0,80. Questo “sconto” sul coefficiente di sicurezza e principalmente legato alla volontà, da parte del normatore, di evitare interventi sovrabbondanti nei casi di modifica di destinazione o classe d’uso.

La scelta, da parte del normatore, di incrementare il livello di sicurezza sismica attesa a seguito di modificazioni architettoniche importanti rappresenta un tentativo di limitare (soprattutto in zone con medio-alto rischio sismico) alcuni tipi di intervento che hanno spesso causato in passato problematiche evidenti al patrimonio edilizio. Nel caso in cui, tuttavia, tali tipologie di intervento siano ritenute necessarie, il tecnico avrà l’onere di garantire particolari livelli di sicurezza, attraverso l’adeguamento sismico.

Quando è obbligatorio l’adeguamento sismico in caso di sopraelevazione?

La norma prevede l’obbligo di adeguamento sismico in caso di sopraelevazione della costruzione. Vi è solo un caso che permette al progettista di rimanere nella categoria di “intervento locale”: quando la sopraelevazione è legata esclusivamente alla realizzazione di cordoli sommitali. Questa particolare deroga è presumibilmente dettata dal fatto che l’aumento (se pur lieve) di altezza, e quindi di azione sismica, viene ampiamente compensato dagli effetti benefici che una cordolatura sommitale fornisce a una struttura in muratura.

Va comunque inteso che le scelte del progettista debbano corrispondere a quanto indicato dalla normativa: è infatti chiaro che per cordolo si intende una struttura in materiale tensoresistente (acciaio, calcestruzzo armato o legno) che deve comunque presentare una altezza ragionevole in relazione dell’espletamento del proprio compito: garantire un efficace collegamento tra strutture verticali e orizzontali e, conseguentemente, il comportamento scatolare di una struttura in muratura.

Sopraelevazione

Fig.1_Schematizzazione di un ampliamento di superficie abitabile a seguito di sopraelevazione

Il cordolo non dovrà gravare con un aumento eccessivo di carico sulle strutture esistenti, progettate e calcolate secondo condizioni dettate dalla scelta dei materiali dell’epoca a cui fa riferimento la costruzione.

Oltre alla specifica sopra citata, la norma fornisce un ulteriore chiarimento: se la sopraelevazione della copertura comporta un aumento della superficie abitabile (a livello del sottotetto), l’intervento edilizio ricade automaticamente in “intervento di adeguamento” (Figura 1). Questo punto è interessante in quanto la variazione di destinazione d’uso dell’ultimo livello comporta un aumento dei carichi variabili e la modifica della relativa Categoria (da Categoria H a Categoria A, ai sensi della Tabella 2.5.I delle Norme Tecniche).

In questo modo si ha un incremento della massa sismica proprio in corrispondenza dell’ultimo impalcato che quindi causerà un incremento non trascurabile delle azioni orizzontali a carico della sottostante struttura.

Sopraelevazione e sisma: cosa può comportare un intervento sbagliato?

Analizziamo ora in dettaglio le ragioni per cui la realizzazione di un sopralzo può comportare un peggioramento del comportamento strutturale di un fabbricato.

L’abbinata sopraelevazione e sisma, in una costruzione ha un’implicazione molto semplice: l’aumento dell’altezza della costruzione. Essendo l’azione sismica una forza di massa, un aumento dell’altezza della costruzione si accompagna solitamente anche ad un incremento della massa; conseguentemente l’azione sismica risulterà (quasi) sempre maggiore rispetto alla configurazione originaria.

Un altro aspetto tutt’altro che marginale è l’amplificazione delle sollecitazioni scaturite da un evento sismico, legata all’incremento della quota di applicazione delle masse aggiuntive.

Per meglio comprendere questo aspetto, è possibile assimilare una costruzione ad un oscillatore dotato di più masse collocate in corrispondenza degli impalcati e delle chiusure (Figura 2). La variazione dell’altezza comporta un incremento della sollecitazione flettente alla base dell’oscillatore legata all’aumento del braccio di momento.

Sopraelevazione e sisma

Fig.2_Schematizzazione dell’incremento di sollecitazioni sismiche a seguito di un’ ipotetica sopraelevazione

È possibile trovare facilmente riscontro di quanto detto andando ad analizzare i danni legati ad eventi sismici di edifici precedentemente soggetti a intervento di sopraelevazione.

Nell’immagine di copertina si riporta, ad esempio, il danneggiamento di un edificio a seguito della scossa sismica, datata 24 agosto 2016, che ha colpito il Centro Italia. Nel caso proposto, si osservano danni sulle murature dei due livelli inferiori favoriti da uno scellerato intervento di sopralzo, presumibilmente ascrivibile agli anni ’70-80.

I maschi murari dei livelli inferiori, oltre ad avere risentito dell’incremento di carico verticale legato al sopralzo, hanno subito l’aumento delle azioni taglianti e flettenti. Tutto ciò, combinato alla scarsa qualità muraria dei livelli inferiori, ha comportato gravi fessurazioni diagonali che hanno reso ovviamente inagibile il fabbricato.

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La progettazione strutturale su edifici esistenti

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