Mettere in sicurezza i capannoni prefabbricati significa prima di tutto eliminarne le principali vulnerabilità locali creando collegamenti strutturali efficaci tra gli elementi. A tale scopo è possibile adottare diverse tipologie di connessioni, la cui scelta incide direttamente sulle successive prestazioni dell’edificio.
Collegamenti post sisma Emilia 2012
Il sisma che ha colpito l’Emilia nel 2012 ha evidenziato, in particolare, l’elevata vulnerabilità dei capannoni prefabbricati non progettati e realizzati con criteri antisismici.
Nel caso degli edifici industriali prefabbricati in cemento armato è emerso fin da subito che la principale causa dei crolli delle coperture era l’assenza di collegamenti tra gli elementi strutturali. Questa evidenza ha spinto il legislatore ad adottare provvedimenti urgenti, imponendo la verifica dell’effettiva presenza dei collegamenti e, ove mancanti, la loro realizzazione.
I primi interventi d’urgenza post-sisma, realizzati per ovviare all’assenza di connessioni efficaci, consistevano nell’inserimento di collegamenti rigidi in carpenteria metallica tra gli elementi strutturali.
Spesso questi venivano dimensionati senza adeguate valutazioni, né una visione complessiva del comportamento della struttura. Si trattava tuttavia di interventi conformi alla normativa che, nell’immediatezza, non aveva previsto alcun criterio specifico riguardo la tipologia di connessioni da realizzare limitandosi a renderle obbligatorie in determinate circostanze.
I limiti dei collegamenti rigidi tra elementi prefabbricati
I collegamenti rigidi, utilizzati spesso come prima risposta di urgenza alla vulnerabilità sismica dei capannoni industriali, evidenziano sin da subito come il problema della vulnerabilità sismica venga spostato dalla copertura dell’edificio alla base dei pilastri.
La presenza di un collegamento rigido in copertura, se correttamente dimensionato, non fa altro che riportare l’azione dovuta alle masse sismiche che si concentrano sugli elementi orizzontali dell’edificio, alla base dei pilastri.
In generale, le strutture prefabbricate in c.a. risultano essere edifici estremamente flessibili e questo si traduce in azioni sismiche più ridotte. Nell’attuale approccio alla verifica sismica delle strutture, l’azione sismica è definita in termini di accelerazione massima associata al periodo proprio della costruzione, attraverso lo spettro di progetto dell’azione sismica. Lo spettro evidenzia che, più la struttura è flessibile, minore è l’intensità dell’azione sismica risentita dalla stessa, come evidenziato dal punto azzurro nel grafico che segue.
L’inserimento di collegamenti rigidi produce come effetto l’irrigidimento della struttura, con conseguente incremento dell’accelerazione sismica massima alla base della struttura, proprio come rappresentato dal punto rosso nel grafico.
L’effetto è evidenziato anche nelle Linee Guida Reluis redatte nel 2012, che, riguardo la messa in sicurezza sismica dei capannoni prefabbricati, segnalano le problematiche derivanti dall’irrigidimento dei nodi di copertura, e in particolare, dalla modifica dello schema statico originario.
“Le modifiche dello schema statico, ad esempio, possono determinare incrementi rilevanti della rigidezza della struttura, con il conseguente incremento delle azioni sismiche correlato ad una riduzione del periodo proprio di vibrare principale. D’altro canto, per le strutture non progettate per azioni sismiche, i pilastri non possono avere adeguate resistenze e duttilità e quindi l’incremento delle azioni sismiche legato ad un incremento di rigidezza può comportare la crisi per resistenza delle sezioni alla base dei pilastri (…) L’eliminazione della carenza dei collegamenti può anche essere conseguita mediante l’installazione di ritegni tra le membrature suscettibili di spostamenti relativi opportunamente dimensionati. In tal caso, lo schema statico non è modificato, ma sono consentiti spostamenti relativi e scorrimenti.”
Sismocell e i collegamenti a fusibile dissipativo per gli edifici prefabbricati
Sismocell è stata la prima azienda in Italia a intuire sin dal 2012, che – per migliorare in modo efficace la risposta sismica dei prefabbricati – fosse necessario realizzare collegamenti tra gli elementi in grado di non irrigidire la struttura. Dall’idea lo studio e successivamente l’industrializzazione di SismoCell, dispositivo antisismico brevettato e, a seguire, di altri dispositivi antisismici certificati in accordo alla EN 15129 “Anti-seismic devices”. Tutti basati sul principio di funzionamento a fusibile dissipativo, che consente di assorbire l’energia sismica e, al contempo, mantenere la flessibilità dell’intera struttura, contribuendo in modo concreto alla sua sicurezza e resilienza.
L’efficacia innovativa dei dispositivi Sismocell si è affermata con particolare evidenza a partire dall’introduzione del Sismabonus, D.M. 58 del 28 febbraio 2017 e successive modifiche. Questo provvedimento ha esteso le agevolazioni fiscali anche agli edifici destinati ad attività produttive. La norma – dove tratta dell’eliminazione delle vulnerabilità degli edifici prefabbricati e tra esse le “carenze nelle unioni tra elementi strutturali (ad es. trave-pilastro e copertura-travi)” –, precisa che: “Nell’intervenire su tali costruzioni è comunque opportuno che il dimensionamento dei collegamenti avvenga con riferimento al criterio di gerarchia delle resistenze, adottando collegamenti duttili”. Proprio in questo ambito, i dispositivi Sismocell rappresentano una risposta tecnica adeguata.
Viene quindi dichiarata, anche a livello normativo, l’efficacia dei collegamenti non rigidi in copertura per ridurre l’azione sismica alla base dei pilastri che, diversamente, comporterebbe la realizzazione di pesanti interventi di rinforzo di tutte le strutture.
È oggi ormai ampiamente riconosciuto che, nei capannoni prefabbricati, le connessioni non dovrebbero essere realizzate con collegamenti rigidi per non irrigidire eccessivamente la struttura.
Il collegamento con fusibile dissipativo è l’unico che garantisce, oltre alla dissipazione di energia, anche il disaccoppiamento controllato del collegamento strutturale, superata la soglia di attivazione del dispositivo.
Il comportamento specifico del dispositivo è descritto nella sequenza di immagini sotto riprodotta.
In conclusione, l’evoluzione dei sistemi di collegamento per i capannoni prefabbricati ha dimostrato l’importanza di soluzioni che preservino la flessibilità strutturale senza compromettere la sicurezza. I dispositivi Sismocell, con il loro innovativo meccanismo a fusibile dissipativo, rappresentano un passo fondamentale per ridurre il rischio sismico, migliorando la risposta delle strutture alle sollecitazioni di un terremoto.
Grazie a questi dispositivi, è possibile coniugare efficienza, sicurezza e sostenibilità, rispondendo alle esigenze di protezione in contesti ad alto rischio sismico.