La verifica di vulnerabilità sismica dei capannoni

Come si effettua la verifica di vulnerabilità sismica dei capannoni ad uso industriale e assimilabili?

L'analisi della vulnerabilità alle azioni sismiche è il primo passo da compiere, laddove la valutazione dei rischi non ne escluda esplicitamente la necessità. In tal senso, è del tutto evidente che l'analisi del rischio sismico potrebbe escludere la necessità di procedere con la verifica di vulnerabilità nei casi in cui si riscontrassero bassi valori degli indicatori di rischio, in funzione di "pericolosità", "vulnerabilità", "esposizione".

• PERICOLOSITÀ: il livello di pericolosità dipende dal sito in cui si trova la costruzione, in termini geografici (perché determinate aree del territorio si trovano più vicine rispetto ad altre alle zone sismo-genetiche da cui i terremoti scaturiscono in origine) e in termini di condizioni locali (perché a seconda della morfologia del territorio e delle caratteristiche del sottosuolo, l'accelerazione sismica che investe il fabbricato può sensibilmente variare).

• VULNERABILITÀ: la vulnerabilità dipende dalle caratteristiche intrinseche della costruzione. Alcune tipologie costruttive sono più vulnerabili di altre, perché non sono state progettate in origine per sopportare azioni orizzontali di tipo sismico, oppure perché la loro geometria e i materiali di cui sono costituite sono tali per cui un'azione orizzontale sismica provoca effetti più importanti.

• ESPOSIZIONE: il parametro dell'esposizione rappresenta l'insieme delle conseguenze che possono derivare dagli effetti di un crollo o di una criticità a seguito di un evento sismico; tali effetti sono più importanti laddove maggiore è il numero di persone interessate dalle conseguenze di un crollo.

In che cosa consiste la verifica di vulnerabilità sismica dei capannoni?

La verifica di vulnerabilità si concretizza nella valutazione della sicurezza sismica secondo i criteri di analisi stabiliti nelle Norme Tecniche per le Costruzioni. Non esistono scorciatoie o metodi con indici sintetici o tabellari per le analisi di questo tipo, a meno che non siano conformi a quanto previsto nelle NTC vigenti. Si tratta infatti di valutare "la sicurezza" della costruzione attraverso metodi analitici, e non semplicemente "il livello di rischio" attraverso parametri sintetici.

Si individuano il comportamento strutturale e le criticità nel caso sismico. La prima cosa da analizzare è il comportamento locale delle varie parti che compongono la struttura portante. La carenza più frequentemente riscontrata nelle verifiche di vulnerabilità dei capannoni si materializza a livello delle connessioni: l’assenza di unione meccanica tra gli elementi strutturali è tale da non consentire il corretto trasferimento delle azioni sismiche in regime dinamico.

In assenza di tali connessioni meccaniche, in particolare, per l’assorbimento delle azioni orizzontali si potrebbero sfruttare le sole forze di attrito, ma queste non garantiscono alcuna certezza di comportamento e il tutto si traduce in un elemento di forte vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche. Le strutture in queste condizioni sono fortemente sensibili ai fenomeni riconducibili alla perdita di appoggio e presentano pertanto verifiche di vulnerabilità sismica con indici molto bassi. Addirittura, in generale, non è possibile con gli strumenti a disposizione dei professionisti stabilire il livello di sicurezza in presenza dei soli vincoli ad attrito.

Tale carenza riguarda allo stesso modo sia la connessione tra elementi orizzontali e verticali (collegamento trave-pilastro) che quella tra elementi orizzontali (collegamento tegolo-trave). Anche in presenza (ad esempio) di collegamenti meccanici ad almeno uno degli estremi di una trave, i dettagli della connessione spesso sono tali da non garantire l’efficacia del sistema di unione predisposto (ad esempio a causa di copriferri eseguiti in modo tale da non garantire adeguato confinamento nel caso di utilizzo di spinotti metallici).

Anche il comportamento locale delle parti non strutturali viene analizzato: una fonte di vulnerabilità oggetto di verifica è legata ad esempio al collasso del sistema di tamponatura esterna degli edifici prefabbricati, costituita da pannelli prefabbricati in c.a. alleggeriti, collegati o alle travi di gronda o ai tegoli o ai pilastri in vario modo mediante inserti metallici.

In particolare, quindi, le principali vulnerabilità sismiche locali che si possono riscontrare in un capannone prefabbricato si possono così riassumere:

• assenza di collegamento "trave - pilastro" (travi posizionate sui pilastri in semplice appoggio, senza connessioni metalliche integrative);

• assenza di collegamento "tegolo di copertura - trave" (tegoli posizionati sulle travi in semplice appoggio, senza connessioni metalliche integrative);

• debole collegamento dei pannelli di tamponamento (collegamento dei pannelli a pilastro o a travi realizzato mediante connessioni tipo "Halfen" non idonee a trasferire in sicurezza le azioni sismiche).

Le verifiche di vulnerabilità sismica si completano a seguire con l'analisi del comportamento globale del fabbricato. E' necessario stabilire una stima delle azioni massime sopportabili dalla costruzione nel suo complesso, per valutare i livelli di sicurezza nei confronti dell'evento sismico più forte atteso nel periodo di vita utile della costruzione stessa.

<< A valle della verifica di vulnerabilità del capannone è possibile stabilire quali sono gli interventi locali e/o globali per la messa in sicurezza e l'incremento delle prestazioni della struttura e degli elementi non strutturali che costituiscono il capannone stesso >>

La progettazione degli interventi di messa in sicurezza dei capannoni prefabbricati ha lo scopo di evitare la perdita di appoggio degli elementi strutturali e di evitare danni alle connessioni esistenti tra elementi strutturali e il crollo dei pannelli di tamponamento, incrementando il livello di sicurezza in riferimento alle verifiche di vulnerabilità locali del capannone; la progettazione di interventi di rinforzo dei pilastri (ad esempio) consente invece di incrementare il livello di sicurezza sismica complessiva, secondo quanto analizzato nella verifica di vulnerabilità globale del capannone.

Le fasi della verifica di vulnerabilità

Operativamente, la "verifica di vulnerabilità sismica" dei capannoni si concretizza con la rappresentazione del rilievo, l'analisi "storico-critica" (da intendersi con la raccolta della documentazione disponibile al fine di individuare il processo e le caratteristiche costruttive non ricavabili dal rilievo), la caratterizzazione meccanica dei materiali che costituiscono l'ossatura portante, l'esame delle condizioni geotecniche, la modellazione di analisi sismica, le verifiche di resistenza in elevazione e in fondazione, la descrizione delle criticità riscontrate e degli interventi raccomandati per la riduzione della vulnerabilità agli eventi sismici.

Anche l'esame degli elementi costruttivi senza funzione strutturale (es. tamponamenti esterni, pareti divisorie interne, controsoffitti, scaffalature, ecc.) rientra nell'insieme degli aspetti che devono essere presi in considerazione nella verifica di vulnerabilità sismica di un capannone.