Soluzioni tecnologiche e materiali per costruire case antisismiche

L’edilizia e l’architettura si confrontano quotidianamente con aspetti quali la sicurezza sismica degli edifici, importante per l’intero territorio nazionale. Sono state diverse, ormai, le emergenze che hanno dimostrato l’importanza di costruzioni sicure, adeguate e in grado di rispondere correttamente agli eventi sismici.

Una casa antisismica è in grado di resistere a scosse di terremoto anche superiori a magnitudo 7 e a scosse in successione, mantenendo le proprie caratteristiche antisismiche e senza subire danneggiamenti consistenti.
Questo non significa che non si possano verificare danneggiamenti, ma che questi sono di entità limitata e facilmente riparabili, senza inficiare la sicurezza per le persone che vivono quegli edifici.

Va ricordato che molti edifici in Italia sono stati realizzati prima che fossero definite precise norme relative alla sicurezza sismica e che è fondamentale prevenire i problemi sugli immobili esistenti grazie prima di tutto alla diagnostica.

Normativa antisismica: creare standard di sicurezza elevati

I terremoti sono fenomeni naturali che causano movimenti violenti del suolo, con sollecitazioni anomale sulle strutture degli edifici e un’intensità che può variare in base alla localizzazione dell’epicentro. La materia non è certamente banale e, il primo passo, è stato quello di introdurre norme e standard specifici, elevando il livello di sicurezza richiesto all’edilizia.

L’Italia affrontò il tema delle zone sismiche già all’inizio del secolo scorso, a seguito dei terremoti di Reggio Calabria e Messina del 1908.

Inizialmente la mappa sismica era frutto degli eventi registrati in quegli anni, evidenziando zone a rischio sismico quelle in cui in quel periodo si erano effettivamente registrati eventi e indicando come prive di rischio zone che, in realtà, erano sismiche. Da questa mappatura, nasceva un obbligo di rispetto della normativa antisismica dell’epoca.

Chiaramente, le evoluzioni normative che si sono susseguite in un secolo di storia sono state notevoli. Le origini delle regole in vigore oggi si possono trovare nella Legge n. 64 del 1974, che offriva un quadro di riferimento per la classificazione del territorio e per redigere di conseguenza tutte le norme tecniche necessarie.
Un altro importante cambiamento è stata l’ordinanza n. 3274 del 20 marzo 2003, successiva al terremoto che colpì il Molise e la Puglia. Da quel momento, tutto il territorio nazionale è stato classificato come sismico, distinguendo 4 differenti zone. Vanno da 1 a 4 e rappresentano diversi livelli di pericolosità decrescenti, eliminando in questo modo la presenza di comuni esclusi dal tema della sicurezza sismica. Le Regioni hanno poi avuto la facoltà di modificare la classificazione del proprio territorio, senza andare sotto il livello minimo previsto a livello nazionale per quell’area. In alcuni casi, ad esempio, non si è utilizzata la classe 4, ovvero quella che indica la minor pericolosità, oppure si sono introdotte delle sottoclassi per specificare meglio le caratteristiche del luogo.

Portò anche alla nuova disciplina antisismica, con il DM 14 settembre 2005, che introduce le Norme tecniche per le costruzioni, un unico testo di riferimento per il settore, prevedendo un periodo transitorio durante il quale era possibile applicare la normativa precedente. Ciò porto ad una loro scarsa applicazione, visto che il DM 14 gennaio 2008 approvò le NTC 2008, poi aggiornate nel 2018. Nel febbraio 2019 sulla GU è stata poi pubblicata la Circolare con le istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”. Secondo quanto indicato da queste norme, per ogni edificio si individua un valore di accelerazione di picco da utilizzare nei calcoli per la costruzione, che si ricava grazie alle coordinate specifiche del luogo. Infatti, al di là di quale sia la classe del comune di riferimento, il territorio si è suddiviso in una maglia che individua per ogni punto un valore di pericolosità. Questa maglia è fatta di quadrati di 5 km di lato e copre l’intero Paese.

Un ultimo riferimento da considerare sono le linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni del 2020, che trattano anche le modalità per attestare l’efficacia degli interventi effettuati.

In conclusione, emerge un’attenzione sempre più elevata per la sicurezza, con la richiesta di progettare e costruire con consapevolezza della vocazione sismica del territorio italiano. Il concetto chiave è quello di “prevenzione”: lo scopo è prevenire il ripetersi di eventi drammatici accaduti in passato, tramite costruzioni adeguate.

Ricordiamo che gli interventi di riqualificazione in edifici esistenti che contemplino anche un recupero sismico, hanno diritto al sismabonus che prevede, a seconda del passaggio a una o due classi di rischio inferiori, una detrazione dal 50%  all’85% per le spese sostenute tra il 1º gennaio 2017 e il 31 dicembre 2024, su un ammontare massimo di 96.000 da ripartirsi in 10 quote annuali dello stesso importo.

Progettazione antisismica e materiale da usare

Le norme tecniche sono principalmente concentrate nell’offrire indicazioni per una corretta progettazione e costruzione degli edifici.

La struttura e i materiali, infatti, fanno una notevole differenza, ma alla base è necessaria una cultura professionale di livello, in grado di selezionare e individuare le migliori soluzioni specifiche per l’intervento da eseguire.

Pertanto, il coinvolgimento ingegneri specializzati, con elevata conoscenza anche dei meccanismi che si innescano durante un sisma, è un qualcosa a cui non si può più rinunciare. La formazione, la consapevolezza, la competenza, sono elementi indispensabili per una progettazione di qualità e sicura, garantendo al contempo l’attuazione delle migliori pratiche disponibili.

Gli edifici devono essere in grado di resistere alle sollecitazioni, senza distruggersi. Un compito che richiede adeguata flessibilità, ma anche molta resistenza.

I materiali scelti per le costruzioni devono essere di elevata qualità e, in Italia, si prediligono l’acciaio, usato anche per le strutture portanti, e il calcestruzzo armato, ampiamente diffuso sia per la realizzazione delle fondazioni, che delle strutture portanti dell’edificio. E’ infatti  duttile e ha una buona capacità di assorbire le sollecitazioni sismiche. Tra gli altri vantaggi del calcestruzzo c’è la durata del materiale, che si deteriora in un periodo di tempo molto lungo.

Nel caso si scelga questo materiale, però, è necessario rispettare la classe di resistenza minima e le modalità di armatura previste dalle Norme Tecniche, oltre a prestare molta attenzione nella realizzazione di ogni parte strutturale.

Anche il legno, poi, è considerato un materiale con buon comportamento sismico, in quanto è molto elastico e resiste alle scosse. Chiaramente, la scelta dipende molto dal contesto e dalla tipologia di edificio che si vuole costruire. Questo materiale è elastico e resiste alle scosse sismiche, ma il rischio è che si creino fessurazioni in superficie, che espongono la struttura in legno a eventuale deterioramento. Sempre più spesso si prevede l’uso di materiali naturali, in grado di garantire sicurezza antisisimica. Non è certamente un caso che in un paese come il Giappone soggetto a terremoti continui e anche molto forti, l’architettura tradizionale antisismica si basi molto sull’uso di materiali naturali particolarmente elastici quali il legno e il bambù, cui si è poi affiancata un’edilizia che prevede l’uso di materiali più tradizionali ed occidentali, a partire dal cemento lavorato con innovative tecnologie che riescano ad assorbire le scosse.

A livello progettuale, poi, ogni componente dell’edificio richiede dovute attenzioni, a partire dalle fondazioni, che devono essere solide e robuste, studiate in modo specifico anche per la tipologia di terreno su cui si collocano, fino ai collegamenti con elementi verticali e orizzontali.

Infine, gli edifici costruiti con carpenteria metallica garantiscono un’ottima risposta ai terremoti, in quanto in grado di assorbire molto bene le sollecitazioni sismiche.

L’antisismica negli edifici esistenti

Nel caso di edifici esistenti l’approccio è differente, in quanto si interviene su strutture e materiali già in essere e acquisisce particolare significato il tema della compatibilità tra nuove soluzioni e costruito. Anche in questo caso, ovviamente, rimane fondamentale la competenza e la professionalità dei tecnici.

Inoltre, un importante punto da chiarire riguarda l’obiettivo dell’intervento: si parla di miglioramento sismico quando si vuole migliorare la risposta di un edificio ad un evento sismico, mentre di adeguamento sismico se si mira al raggiungimento delle prestazioni previste dalle NTC per le nuove costruzioni.

Cambia, quindi, il livello di riduzione del rischio raggiungibile. La scelta, non è sempre libera, in quanto in caso di sopraelevazioni, ampliamenti con opere connesse alle strutture esistenti, variazioni di destinazione d’uso e trasformazione radicale della costruzione, è obbligatorio l’adeguamento sismico.

Edifici sismicamente sicuri: le soluzioni disponibili

Un edificio antisismico deve assicurare resistenza e rigidezza sufficienti a sopportare le azioni trasmesse dal sisma e le strutture devono essere progettate secondo il criterio della gerarchia delle resistenze, che rallenta il collasso dell’edificio, grazie ad una maggior duttilità della struttura.

Poi, sulla base dell’analisi geologica effettuata, la progettazione antisismica viene realizzata attraverso alcune tecniche e pratiche specifiche. Tra queste, c’è il ricorso a nuclei di irrigidimento, ovvero dei setti o degli elementi tridimensionali, come un vano tecnico, che sono rigidamente collegati con la struttura e che hanno lo scopo di assorbire le azioni orizzontali causate dal terremoto.

Tutti i nodi strutturali devono essere progettati con molta attenzione ed è meglio optare per piante e geometrie regolari, in cui sviluppare a tutta altezza gli elementi rigidi verticali. Per interrompere la continuità della struttura, si possono utilizzare degli appositi giunti. Anche le fondazioni sono un elemento particolarmente importante, in quanto devono essere progettate e realizzate in modo da evitare che, in conseguenza ad un sisma, si verifichino spostamenti permanenti.

Inoltre, nelle NTC del 2008 si impone il rispetto degli Stati Limite, ovvero è necessario fare in modo che ogni componente della struttura garantisca la sicurezza delle persone, subendo danni ma senza crollare. Infine, nei punti più delicati o esposti alle sollecitazioni, è possibile collocare dei dissipatori di energia, in grado di assorbire le azioni deformanti e preservare la struttura.

Gli isolatori sismici, invece, possono essere posizionati tra le fondazioni e la struttura verticale, in modo da isolare la frequenza della struttura da quella del terremoto e trasmessa attraverso le fondazioni.

Che si tratti di costruire un nuovo edificio o di intervenire su uno esistente, la tecnologia offre soluzioni e materiali adeguati ad ogni esigenza.

Il mercato, infatti, ha visto un’importante evoluzione in termini di attenzione al tema antisismico, in parte dovuto alle indicazioni sempre più restrittive delle norme, ma in parte proprio per la crescente cultura sul tema. Per eseguire opere resistenti o realizzare interventi di consolidamento delle murature o dei solai, di ancoraggio delle strutture, installare connettori, la combinazione vincente è sempre un buon progettista, con un buon prodotto o materiale.

Sicurezza sismica e isolamento termico

Assicurare la sicurezza sismica di un edificio non significa dimenticare il complesso di esigenze connesso alle buone costruzioni.

Si affiancano, così, due tematiche di grandi attualità: l’antisismica e l’efficienza energetica. Il risultato è la nascita di prodotti in grado di fornire prestazioni elevate in entrambi i casi. Ne è un esempio Agrisol, il cappotto sismico di Bioisotherm: un sistema modulare costituito da una serie completa di blocchi cassero preassemblati in EPS.

Questi elementi si possono utilizzare per realizzare pareti portanti in calcestruzzo armato gettato in opera, con prestazioni di isolamento termico elevato. Una volta realizzata la parete, non resta che eseguire la finitura finale. Agrisol può essere applicato anche in aderenza agli edifici esistenti, così da costituire una struttura esterna a quella esistente sismo resistente, isolando anche l’edificio.

L’edificio viene rinforzato con una struttura continua che sopporta le azioni sismiche e la sua seconda pelle assicura valori di trasmittanza inferiori a 0.22 W/m²K e un’elevata inerzia termica.

Altri vantaggi, poi, riguardano la gestione del cantiere, che non richiede l’esecuzione di opere invasive sull’esistente. Si procede realizzando uno scavo di sbancamento a fianco della fondazione esistente, per crearne una nuova in c.a., collegata con ferri di ancoraggio, anche alle pareti sismo-resistenti in Agrisol che si sviluppano in verticale. La posa, poi, è uguale a quella dei blocchi tradizionali.

Anche Isotex punta sulla parete efficiente e propone il nuovo blocco Isotex Air per la realizzazione di una parete ventilata integrata: struttura, isolamento e ventilazione in un’unica posa.

La trasmittanza termica (U= 0,19 W/m²K), la resistenza al fuoco (REI120) e l’isolamento acustico (53 dB) sono dei punti di forza di questo cassero in legno cemento. La geometria classica dei blocchi Isotex è stata appositamente ridisegnata: in un’unica posa semplice e veloce si ottiene la parete estesa debolmente armata, gettata all’interno dei blocchi cassero, la facciata ventilata, l’isolamento termico in EPS con grafite, protetto dal legno cemento del blocco (“cappotto protetto”). Inoltre, speciali blocchi a corredo eliminano ponti termici e acustici.

La posa “tutto in uno” riduce i tempi e i costi di cantiere ed elimina la necessità di manodopera specializzata, tipica della realizzazione delle facciate ventilate, che richiedono anche il coordinamento di più maestranze. Il blocco ventilato Isotex AIR fa risparmiare costi di materiale e di manodopera, riduce i tempi in cantiere e non richiede manodopera specializzata.

Solette che resistono al sisma: un esempio di intervento sull’esistente

Nel recupero di un edificio a pochi passi dal Duomo di Milano, la tecnica della soletta collaborante con connettori certificati Tecnaria MINI CEM-E si è rivelata una soluzione efficace. Tale tecnica ha permesso di conferire ai piani la rigidità necessaria per dotare l’edifico del così detto “comportamento scatolare” e al contempo di incrementare la portata dei solai fino a raggiungere i carichi di progetto.

La necessità di contenere la cappa di rinforzo in alcuni punti fino a soli 3 cm al fine di rispettare la quota delle soglie, ha visto nel connettore MINI CEM-E il prodotto ideale, poiché studiato proprio per questo scopo. Tra i vantaggi emerge anche la possibilità di inserirlo in travetti sottili, quali erano appunti i travetti in questione. L’ambito di utilizzo rientrava quindi a pieno nei criteri della certificazione per il quale il connettore è stato studiato.

La prima fase d’installazione ha previsto un preforo di 8 mm di diametro e la punta a quattro taglienti abbinata alla fornitura, in grado di perforare indifferentemente acciaio e calcestruzzo, ha permesso agli operai una rapida ed agevole esecuzione. La fase successiva, consistente nell’avvitamento, è avvenuta tramite un avvitatore ad impulsi, quindi senza l’impiego di collanti chimici.

Rinforzo strutturale e adeguamento sismico con malta specifica

Nel caso in cui si debba intervenire sugli edifici esistenti per attuare opere di rinforzo strutturale o adeguamento sismico, è possibile ricorrere anche a prodotti specificatamente pensati per lo scopo, come FM55 di Ferri.

Si tratta di una speciale malta strutturale traspirante che, grazie a prestazioni eccellenti e versatilità d’uso, si pone come una soluzione particolarmente interessante e innovativa.

La combinazione di resistenza e flessibilità che la caratterizzano, la rendono una scelta versatile e affidabile per ingegneri e architetti impegnati nella protezione e rafforzamento delle strutture esistenti. È un materiale particolarmente adatto per riparazioni e consolidamenti di murature portanti e di tamponamento, oltre che per la realizzazione di intonaci strutturali, il rinforzo di volte o coperture piane e come sottofondo per rivestimenti di facciata.

Inoltre, grazie alla speciale formulazione a base di calce idraulica naturale NHL 3.5, rappresenta una scelta ecologica e sostenibile, eccellente sia nel settore del greenbuilding, che del restauro storico.

Anche Fassa Bortolo propone con il sistema Consolidamento e rinforzo strutturale prodotti specifici per consolidare e restaurare le murature ammalorate e sottoposte a sollecitazioni sismiche.

SISMA R4, in particolare, è la malta cementizia monocomponente polimero-modificata e fibrorinforzata ad alta adesione, utilizzata  per la realizzazione di sistemi FRCM nel rinforzo di elementi in calcestruzzo in abbinamento ai tessuti in fibra di acciaio della linea FASSATEX STEEL.

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Articolo aggiornato – Prima pubblicazione 3 dicembre 2019

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