Ricostruzione di tre edifici isolati alla base a L’Aquila

Gli edifici sono composti da 5 piani fuori terra di cui il piano terra adibito a garage ed i restanti 4 suddivisi in 8 unità abitative di uguale dimensione ed organizzazione interna, mentre nel piano sottotetto trovano posto le cantine. Nello stato di fatto la concezione strutturale originaria vedeva la contemporanea presenza di sistemi di controvento a parete ed a telaio, mentre per la loro ricostruzione si è adottato un sistema di protezione sismico del tipo isolamento alla base. Che consente di raggiungere elevati livelli prestazionali in condizioni statiche e sismiche ed una più flessibile distribuzione degli spazi abitativi con indubbi vantaggi, a parità di costo di costruzione, sui costi futuri di gestione e manutenzione.

Spaccato Assonometrico con individuazione del Piano di isolamento

L’edificio è stato realizzato con struttura dotata di isolamento alla base, prevedendo:

• sovrastruttura realizzata con struttura portante intelaiata in c.a. gettata in opera;
• interfaccia di isolamento realizzata per mezzo di isolatori elastomerici;
• sottostruttura realizzata con fondazione diretta a platea e colonne di supporto degli isolatori in c.a.

ORIZZONTAMENTI

L’orizzontamento posto in corrispondenza del primo piano di calpestio della sovra-struttura (Piano di isolamento) è realizzato per mezzo di una piastra in c.a. di spessore 40 cm. Il secondo orizzontamento (primo piano ad uso abitazione) è invece realizzato in lastre tralicciate ad armatura lenta 4+16+4 cm, mentre i restanti impalcati sono previsti realizzati con solai laterocemento e soletta di completamento per uno spessore complessivo di 20+4 cm. I solai di calpestio in corrispondenza del vano scala sono previsti realizzati con solette piene in c.a. gettate in opera di spessore 24 cm.

SOVRASTRUTTURA

La sovrastruttura si compone di telai in c.a. costituiti da pilastri a sezione rettangolare e prevalentemente di dimensioni pari a 40×50 cm, travi perimetrali intradossate 30×50 cm e travi a spessore di solaio di larghezza variabile.

INTERFACCIA DI ISOLAMENTO

L’isolamento dell’edificio verrà realizzato tramite isolatori elastomerici disposti all’intradosso delprimo solaio di calpestio della struttura in elevazione e supportati da colonne in c.a. a sezione quadrata di 85x85cm. Al fine di consentire il ricentraggio, la rimozione e/o la sostituzione degli isolatori per mezzo di martinetti idraulici, sono previsti elementi di ringrosso dei pilastri per mezzo di pareti in c.a. spessore 40 cm. Il sistema di isolamento è costituito da isolatori elastomerici disposti in pianta secondo lo schema seguente.

CRITERI DELL’ISOLAMENTO SISMICO ALLA BASE

L’isolamento alla base è una tecnologia innovativa di protezione sismica che consente di scindere il moto sismico dell’edificio in elevazione da quello del terreno di fondazione (§7.10 D.M.2008). Ciò si ottiene realizzando un livello caratterizzato da una bassa rigidezza trasversale che consente di innalzare i periodi fondamentali di vibrazione e, quindi, portare l’edificio nel campo delle minori accelerazioni spettrali. In particolare, per realizzare l’isolamento è prevista una discontinuità strutturale (interfaccia di isolamento) lungo l’altezza della costruzione tale da consentire ampi spostamenti orizzontali relativi tra la parte superiore (sovrastruttura) e quella inferiore (sottostruttura) della costruzione stessa nelle direzioni orizzontali [01],[02],[03],[04],[05],[06].

Il collegamento tra la sovrastruttura e la sottostruttura è realizzato mediante isolatori, ovvero speciali apparecchi di appoggio caratterizzati da una bassa rigidezza nei confronti degli spostamenti orizzontali ed elevata rigidezza nei confronti di quelli verticali. La strategia di protezione sismica adottata consente di disaccoppiare il moto della sovrastruttura da quello della sottostruttura in modo tale da concentrare le deformazioni della sovrastruttura essenzialmente in corrispondenza del piano di isolamento. In tal modo, durante l’evento sismico la sovrastruttura si comporta come un corpo rigido che oscilla sul livello di isolamento.

Nel caso delle strutture isolate alla base, alla sovrastruttura non sono richieste particolari capacità dissipative e, quindi, il progetto della stessa è stato condotto con riferimento ai particolari costruttivi della zona 4 con deroga, per le strutture in c.a., a quanto previsto al §7.4.6, D.M.2008 “Dettagli Costruttivi” ovvero alle limitazioni geometriche e di armatura. Ai fini delle verifiche allo stato limite SLV si è assunto, a vantaggio di sicurezza, un coefficiente di struttura q=1 (§7.10.6.2.1 D.M.2008). Per quanto attiene la sottostruttura, considerata che la stessa deve comportarsi come un corpo rigido è prevista progettata per rimanere in campo elastico. Ai fini delle verifiche allo stato limite SLV si assume, pertanto, un coefficiente di struttura q=1,0 (§7.10.6.2.1 D.M.2008).

Il sistema di isolamento, costituito dai dispositivi di isolamento, per il ruolo critico che svolge, richiede un’affidabilità superiore. A tal proposito sono condotte verifiche in campo elastico anche agli stati limite SLV e SLC. In definitiva, in accordo a quanto previsto al punto 7.10.6 del D.M.2008, gli stati limite rispetto ai quali è necessario effettuare le verifiche sono:

Il livello di protezione richiesto per la sottostruttura e per le fondazioni nei confronti dello SLD è da ritenersi conseguito nel caso in cui sono soddisfatte le verifiche nei confronti dello SLV. Per quanto attiene le verifiche allo SLD della sovrastruttura, le stesse sono effettuate controllando che gli spostamenti di interpiano siano inferiori ai 2/3 dei limiti indicati per lo SLD al §7.3.7.2, D.M.2008 per le strutture ordinarie. A tal proposito si rimanda al §2.6 della presente relazione di calcolo. I dispositivi scelti per l’isolamento della costruzione oggetto di verifica presentano caratteristiche meccaniche e dinamiche tali da consentirne una modellazione lineare equivalente. In particolare, i dispositivi presentano uno smorzamento lineare equivalente inferiore al 15% e le caratteristiche di rigidezza sono tali da permetterne la modellazione per mezzo di elementi elastici (§7.10.5.2 D.M.2008).

Ciò consente di costruire, ai fini delle verifiche, modelli lineari della struttura nel suo complesso. Per i dispositivi adottati, il rapporto tra la rigidezza verticale e quella equivalente orizzontale risulta superiore a 800. Ciò consente di trascurare, nella modellazione della struttura, la deformabilità verticale degli isolatori e quindi, nelle analisi dinamiche lineari condotte, di non portare in conto la componente verticale dell’azione sismica (§7.10.5.3.2 D.M.2008).

Le strutture del piano di posa degli isolatori e quelle del piano da cui spicca la sovrastruttura sono previste dimensionate in modo da assicurare un comportamento rigido nel loro piano. A tal proposito, per quanto attiene il primo livello isolato, lo stesso è realizzato da un solaio rigido costituito da una soletta in c.a. Le strutture di supporto sono invece realizzate da pilastri, dimensionati in modo da contenere in condizioni sismiche gli spostamenti orizzontali alla sommità degli stessi entro 1/20 degli spostamenti relativi al sistema di isolamento (§7.10.4.3 NTC/2008). Il valore massimo dello spostamento orizzontale in sommità dei pilastri della sottostruttura in SLC risulta infatti pari a 0,18 cm, pertanto, considerato che gli spostamenti degli isolatori variano da 22,4 a 29,7 cm, gli spostamenti in sommità dei pilastri sono ampiamente contenuti entro 1/20 degli spostamenti del sistema di isolamento.

BIBLIOGRAFIA

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• Legge 05 Novembre 1971 n.1086
• Legge 02 Febbraio 1974 n.64
• Norme Tecniche per le Costruzioni – D.M. 14-01-2008
• Circolare 02 febbraio 2009, n. 617 C.S.LL.PP
• DPR 6 Giugno 2001 N. 380
• http://www.fipindustriale.it/