Adeguamento sismico del Liceo Classico “Perticari” di Senigallia (AN)

L’utilizzo di controventi dissipativi per l’adeguamento sismico di edifici intelaiati esistenti, già oggetto negli anni scorsi di molte ricerche teoriche e sperimentali, si sta lentamente affermando anche in Italia. L’adeguamento sismico del Liceo Classico “Perticari” di Senigallia costituisce un recente esempio di applicazione di questa tecnica: i dissipatori utilizzati sono a comportamento isteretico (dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita o Buckling-Restrained Axial Dampers – BRAD).

L’edificio, già sede dell’ITC “Corinaldesi” ed ora adibito a nuova sede del Liceo Classico “Perticari”, fu costruito negli anni ’50. La struttura è di c.a., composta da travi e pilastri, i solai sono in latero cemento e le fondazioni dirette a trave continua, il tutto gettato in opera.

Il progetto dell’intervento di adeguamento sismico – sempre complesso in strutture di quest’epoca, progettate e costruite con tecniche e schematizzazioni sismiche molto povere, e sempre caratterizzate da insufficiente duttilità - è stato ulteriormente complicato in questo caso dai vincoli architettonici imposti all’edificio (impossibilità di demolire i pavimenti di palladiana e la finitura esterna in listelli di cotto).

Non essendo disponibili gli elaborati progettuali originali, il progetto di adeguamento sismico è stato basato su un accurato rilievo della geometria (travi, pilastri e fondazioni) e su sondaggi finalizzati ad individuare l’armatura presente ed il suo stato di consistenza, in particolare nei pilastri. Per quanto riguarda le travi, si è rilevata, mediante scasso, solo l’armatura inferiore, non potendo procedere all’individuazione di quella superiore per la presenza della pavimentazione di cui si è detto. Le successive verifiche hanno evidenziato l’insufficienza delle strutture esistenti a sopportare le azioni previste dalle norme vigenti.

L’utilizzo delle più moderne tecnologie di ingegneria sismica, quali controventi dissipativi e materiali compositi FRP, ha consentito di risolvere le diverse problematiche.

Vista l’impossibilità operativa di procedere al rinforzo delle travi, si è deciso di concentrare l’intervento sui pilastri, seguendo la linea progettuale “travi deboli-pilastri forti”. In particolare, per ridurre la probabilità dell’instaurarsi di meccanismi di collasso per cernierizzazione delle estremità dei pilastri, si è proceduto ad un rinforzo di tali estremità e dei nodi trave-pilastro. In particolare, le estremità dei pilastri liberi sono state staffate fittamente per un tratto superiore a quello che potrebbe essere interessato da una cerniera plastica. La sezione è stata scarnificata in modo che il nuovo calcestruzzo antiritiro sia pari a circa il 50 % della sezione complessiva. Per i pilastri di perimetro la possibilità di aumentare le staffature non era praticabile non potendo demolire la cortina di listelli di cotto; si è proceduto quindi inserendo una serie di tirantini antiespulsivi iniettati con resina fluida in modo da migliorare, per quanto possibile, la qualità del materiale in sito. Per migliorare il comportamento dei nodi trave-pilastro, completamente privi di staffe, sono state inserite barre di acciaio disposte ad X, previa foratura e iniezione di resina epossidica molto fluida.

I controventi dissipativi sono stati posizionati in modo tale che, anche in caso di cernierizzazione dei pilastri, non possa verificarsi la labilità della struttura, e risulti migliorato il comportamento rispetto agli effetti torcenti (la pianta degli edifici è una L). Nel posizionamento dei controventi si è dovuto ovviamente anche tener conto delle necessità architettonico-funzionali dell’edificio.

I controventi dissipativi utilizzano dissipatori a comportamento elasto-plastico, i dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers – BRAD), che dissipano energia in trazione-compressione. Questi dispositivi sono costituiti da un nucleo interno in acciaio, una parte del quale è progettato per dissipare energia in campo plastico, da un tubo in acciaio e da un riempimento in calcestruzzo, i quali evitano che il nucleo interno si instabilizzi. Tra il calcestruzzo ed il nucleo interno è interposto uno strato di speciale materiale distaccante, allo scopo di impedire la trasmissione di tensioni tangenziali tra i due componenti e permettere al nucleo interno di allungarsi o accorciarsi liberamente, dissipando energia. I dissipatori sono installati in serie al tubo che costituisce l’asta di controvento (Figg. 1 e 2). Ai controventi dissipativi è stata affidata la doppia funzione, di comportarsi come normali controventi, cioè aumentare la rigidezza del complesso e correggere le eccentricità strutturali presenti, fino al raggiungimento della forza di snervamento del dissipatore, e di assorbire una significativa porzione dell’energia trasmessa dal sisma, supplendo in tal modo alla carenza di duttilità tipica delle strutture in c.a. di qualche decennio fa, quando il dissipatore entra in campo plastico.

Il progetto dei controventi dissipativi è stato condotto in modo tale che la forza di snervamento sia leggermente superiore alla forza indotta in essi dall’azione sismica corrispondente allo spettro di progetto del DM 16/1/1996 per la zona in oggetto (II categoria), cosicché il controvento rimanga in campo elastico per tale azione sismica. Se le azioni sismiche superano questo valore entrano in funzione i dissipatori: l’energia dissipata da questi ultimi viene dunque a compensare la dissipazione di energia che – secondo l’approccio tradizionale dell’ingegneria sismica - dovrebbe essere esplicata dagli stessi elementi strutturali, se fossero dotati della duttilità sottintesa nella normativa stessa. I dissipatori dunque proteggono la struttura, riducendo la richiesta di duttilità negli elementi strutturali e limitandone quindi il danneggiamento.

Sono stati usati in totale 53 dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita, di tre tipologie (forza massima pari a 140, 210 e 410 kN), progettati per uno spostamento massimo di ±15 mm. La progettazione di tali dissipatori è stata finalizzata a massimizzare la loro rigidezza elastica.

La verifica dell’efficacia dei controventi dissipativi è stata effettuata con analisi dinamiche non lineari, utilizzando time-histories derivanti dallo spettro elastico per la zona in oggetto dato dall’OPCM 3274. Da questa verifica è risultato che tutti i pilastri verificano quanto prescritto dalla OPCM. L’energia dissipata dai controventi dissipativi è risultata essere circa il 70% dell’energia di ingresso.

Rodolfo Antonucci (r.antonucci@antonuccileoni.it)
Francesco Cappanera
(f.cappanera@antonuccileoni.it)
Francesco Balducci (francesco.balducci@conier.it)
M.Gabriella Castellano (maria.gabriella.castellano@fip-group.it)
Francesco Donà (itidona@libero.it)

La scheda di cantiere

Committente Provincia di Ancona
Responsabile del Procedimento

Ing. Paolo Manarini

Progetto architettonico

Ing. Alessandra Vallasciani
Geom. Noris Secchiaroli
Progetto strutturale e direzione lavori strutturale Prof. Ing. Rodolfo Antonucci
Dott. Ing. Francesco Cappanera
Collaudatore

Prof. Ing. Roberto Giacchetti

Impresa Taddei Costruzioni
Edimo Metallo
Dati dimensionali Superficie lorda 2.100 m2
Volume 8.450 m3

Dossier a cura di FIP INDUSTRIALE