Nuove pareti in c.a. in un edificio esistente: miglioramento o adeguamento?

Inserire nuove pareti o setti in calcestruzzo armato in un edificio esistente non significa automaticamente fare un adeguamento sismico. Ma è altrettanto sbagliato trattare il nuovo setto come un elemento isolato: se entra nel sistema sismoresistente può cambiare rigidezza, distribuzione delle azioni, torsione, domanda sui diaframmi e sollecitazioni in fondazione.

La sequenza corretta è quindi: verificare prima se le opere trasformano il sistema strutturale ai sensi del §8.4.3 NTC 2018; se non lo trasformano ma modificano la risposta globale aumentando la sicurezza, l’inquadramento naturale è il miglioramento; l’intervento locale resta sostenibile solo quando l’assenza di effetti globali significativi è realmente dimostrabile.

Per il quadro generale delle categorie conviene partire dalla pillar sugli interventi su edifici esistenti secondo NTC 2018 e dal criterio operativo per distinguere intervento locale e miglioramento sismico.

Perché una nuova parete in c.a. può cambiare molto più della zona in cui viene costruita

In un telaio esistente, soprattutto se relativamente deformabile, una nuova parete in c.a. può assumere una quota importante delle azioni orizzontali. La modifica geometrica può essere limitata a pochi metri quadrati di pianta, ma l’effetto meccanico può riguardare l’intero edificio.

Gli aspetti da controllare comprendono almeno:

• incremento e redistribuzione della rigidezza laterale;
• variazione della posizione del centro delle rigidezze;
• modifica della risposta torsionale;
• redistribuzione delle forze tra pareti e telai esistenti;
• variazione dei periodi e delle forme modali;
• domanda trasferita dai solai alla nuova parete;
• azioni nei collegamenti tra nuovo ed esistente;
• incremento di taglio, momento e sforzo normale sulle nuove fondazioni e su quelle vicine;
• possibile variazione dei meccanismi fragili negli elementi esistenti.

Per questo il ragionamento «aggiungo un solo setto, quindi è locale» non è robusto. La categoria normativa dipende dagli effetti sul sistema, non dal numero degli elementi aggiunti.

Primo controllo: ricorre l’adeguamento obbligatorio del §8.4.3?

Prima di parlare di miglioramento occorre escludere l’adeguamento.

Il §8.4.3 include tra i casi di adeguamento gli interventi strutturali che trasformano la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che conducono a un sistema strutturale diverso dal precedente.

Per gli edifici la norma specifica inoltre la fattispecie in cui la trasformazione avviene mediante nuovi elementi verticali portanti sui quali grava almeno il 50% dei carichi gravitazionali complessivi riferiti ai singoli piani.

Questa previsione va letta con precisione. Il 50% non è una soglia universale che autorizza a concludere:

sotto il 50% non è mai adeguamento.

La prima parte della disposizione resta infatti più generale: occorre verificare se l’insieme sistematico delle opere porta comunque a un sistema strutturale diverso. La soglia riferita ai nuovi elementi verticali portanti individua una fattispecie specifica per gli edifici; non sostituisce il giudizio sulla trasformazione strutturale negli altri casi.

Se ricorre l’adeguamento, il tema del livello prestazionale va affrontato secondo il §8.4.3. Nel caso di trasformazione del sistema strutturale il riferimento è approfondito nell’articolo su quando l’adeguamento richiede $\zeta_E \ge 1{,}00$.

Quando le nuove pareti possono essere un miglioramento sismico

Se l’intervento non ricade in una fattispecie di adeguamento obbligatorio ma le nuove pareti modificano il comportamento globale con l’obiettivo di aumentare la sicurezza della costruzione, il riferimento è il §8.4.2.

È il caso concettualmente tipico di un progetto nel quale si introducono nuovi elementi sismoresistenti per:

• ridurre gli spostamenti di interpiano;
• alleggerire la domanda su telai esistenti carenti;
• correggere una distribuzione sfavorevole delle rigidezze;
• aumentare la capacità globale rispetto all’azione sismica;
• governare un meccanismo di piano debole attraverso una strategia estesa alla costruzione.

Qui non è sufficiente verificare che la nuova parete resista. Il progetto deve dimostrare che l’intero sistema post-intervento raggiunga il livello di sicurezza richiesto per il miglioramento e che la redistribuzione delle azioni non introduca nuove vulnerabilità.

Per i target di sicurezza del §8.4.2, che cambiano in funzione della classe d’uso, vedi l’approfondimento su quanto deve aumentare $\zeta_E$ nel miglioramento sismico.

Un nuovo setto può davvero essere intervento locale?

In astratto non è corretto vietarlo per definizione: il §8.4.1 classifica gli interventi in funzione degli effetti, non attraverso un elenco chiuso di tecniche ammesse.

Nella pratica, però, una parete progettata per partecipare in modo significativo alla resistenza sismica è proprio il tipo di elemento che può produrre una variazione non trascurabile di rigidezza. La Circolare 7/2019 richiama questo aspetto nel chiarire il confine dell’intervento locale.

Per sostenere una classificazione locale servirebbe quindi documentare che l’opera:

• interessa una parte circoscritta;
• non modifica significativamente il comportamento globale;
• non produce effetti negativi sugli elementi interagenti;
• non riduce la sicurezza preesistente;
• consegue l’obiettivo locale per cui è stata progettata.

Se per dimostrare l’efficacia del setto si fa affidamento proprio sulla sua capacità di cambiare sensibilmente la risposta globale, la classificazione come locale diventa internamente contraddittoria.

Non confondere quota di azione sismica con quota di carico gravitazionale

Questo è un punto importante nella lettura del §8.4.3.

Una parete può attrarre una quota elevata del taglio sismico perché è molto rigida senza portare il 50% dei carichi gravitazionali del piano. Le due grandezze non sono intercambiabili.

La soglia normativa del 50% richiamata per i nuovi elementi verticali portanti riguarda i carichi gravitazionali complessivi riferiti ai singoli piani. Non va trasformata in una soglia del 50% del taglio alla base, del taglio di piano o della rigidezza laterale.

Allo stesso tempo, il fatto di essere sotto quella soglia gravitazionale non dimostra che la risposta sismica sia rimasta sostanzialmente invariata. Sono due verifiche con finalità differenti.

Il modello ante e post intervento deve rendere visibile la redistribuzione

Quando le nuove pareti partecipano al comportamento globale, un confronto utile tra modello ante e post intervento non dovrebbe limitarsi al solo valore finale di $\zeta_E$.

Conviene rendere leggibili almeno:

1. periodi e forme modali significative;
2. distribuzione dei tagli di piano tra sistemi resistenti;
3. spostamenti e drift di interpiano;
4. risposta torsionale e posizione relativa di masse e rigidezze;
5. domanda su pilastri, travi e nodi esistenti;
6. azioni trasferite dai diaframmi alle nuove pareti;
7. reazioni e sollecitazioni in fondazione;
8. meccanismi duttili e fragili governanti.

L’obiettivo non è produrre più tabulati, ma dimostrare cosa è cambiato e perché il sistema post-intervento è coerente con la categoria dichiarata.

Diaframmi e collegamenti: il percorso delle azioni deve essere realmente costruibile

Un setto numericamente efficace nel modello non serve se le azioni non possono raggiungerlo attraverso un percorso resistente credibile.

Occorre quindi verificare come i solai trasferiscono le forze alla nuova parete, considerando:

• rigidezza nel piano dell’impalcato;
• cordoli e travi di bordo;
• collettori e tiranti quando necessari;
• connessioni tra solaio esistente e nuovo elemento;
• discontinuità geometriche, cavedi e grandi aperture;
• concentrazioni locali di domanda.

L’ipotesi di diaframma rigido non può diventare una scorciatoia per evitare il controllo del trasferimento reale delle azioni.

Fondazioni: il problema non finisce alla base della parete

L’introduzione di una parete sismoresistente concentra spesso azioni notevoli alla base. La nuova fondazione deve trasferire al terreno taglio, momento e sforzo normale e può interagire con le fondazioni esistenti.

Vanno quindi valutati, secondo il caso:

• capacità della nuova fondazione;
• collegamento con il sistema fondale esistente;
• effetti di sollevamento e compressione;
• compatibilità degli spostamenti;
• redistribuzione delle pressioni sul terreno;
• eventuali effetti sugli elementi esistenti adiacenti.

Una strategia di miglioramento che risolve la sovrastruttura ma crea una nuova criticità fondale non è una strategia completa.

NTC, Circolare e giudizio tecnico: cosa appartiene a ciascun livello

NTC 2018

Le NTC fissano le categorie di intervento e rendono obbligatorio l’adeguamento quando un insieme sistematico di opere trasforma la costruzione portandola a un sistema strutturale diverso; per gli edifici individuano anche la specifica condizione relativa ai nuovi elementi verticali portanti e al 50% dei carichi gravitazionali dei singoli piani.

Circolare 7/2019

La Circolare fornisce le istruzioni applicative al Capitolo 8 e chiarisce, tra l’altro, che l’intervento locale non deve cambiare significativamente il comportamento globale, con particolare attenzione alle variazioni non trascurabili di rigidezza o peso.

Giudizio tecnico del progettista

La norma non fornisce una percentuale universale di variazione della rigidezza oltre la quale ogni nuovo setto diventa automaticamente miglioramento o adeguamento. Il progettista deve quindi motivare il passaggio tra le categorie attraverso gli effetti meccanici reali e la configurazione dell’intervento.

Questo giudizio non può essere una frase generica: deve essere coerente con geometria, modello, risultati e dettagli costruttivi.

Esempio operativo: due nuove pareti in un telaio in c.a.

Consideriamo un edificio esistente a telaio in c.a. con elevati drift in una direzione. Il progetto introduce due nuove pareti, disposte in posizione quanto possibile equilibrata rispetto al centro delle masse.

Passo 1 — Escludere i casi di adeguamento

Si verifica se l’insieme delle opere trasforma il sistema strutturale ai sensi del §8.4.3 e se ricorrono altre condizioni di adeguamento obbligatorio.

Passo 2 — Confrontare la risposta globale

Si modellano stato ante e post intervento e si quantificano variazioni di periodi, drift, torsione, distribuzione dei tagli e domanda sugli elementi esistenti.

Passo 3 — Verificare il percorso delle azioni

Si controllano diaframmi, collegamenti, travi di accoppiamento e ogni elemento necessario a trasferire le azioni alle pareti.

Passo 4 — Verificare fondazioni ed elementi esistenti

Le azioni concentrate alla base delle pareti e la redistribuzione sulle strutture preesistenti devono essere compatibili con le capacità disponibili o con gli ulteriori rinforzi previsti.

Passo 5 — Dimostrare il target della categoria scelta

Se l’intervento è classificato come miglioramento, il modello post-intervento deve soddisfare il requisito di sicurezza applicabile del §8.4.2. Se invece ricorre l’adeguamento, si applicano i requisiti del §8.4.3.

Cosa scrivere nella relazione tecnica

Una relazione convincente dovrebbe permettere di ricostruire il ragionamento senza cercarlo nei tabulati:

1. descrizione del sistema resistente ante intervento;
2. funzione assegnata alle nuove pareti;
3. verifica esplicita dei casi del §8.4.3;
4. motivazione della categoria scelta;
5. confronto sintetico ante/post delle grandezze globali significative;
6. verifica della redistribuzione sugli elementi esistenti;
7. verifica di diaframmi e collegamenti;
8. verifica delle fondazioni;
9. livello di sicurezza conseguito e coerenza con la categoria normativa.

La frase «inserimento di setti in c.a. per miglioramento sismico» non è una dimostrazione. È solo il titolo dell’intervento. La relazione deve spiegare perché è miglioramento e perché non è adeguamento.

Errori da evitare

Il primo errore è classificare l’opera in base al numero di pareti aggiunte. Il secondo è usare la soglia del 50% come se riguardasse il taglio sismico. Il terzo è verificare soltanto i nuovi elementi senza controllare la redistribuzione sulla struttura esistente.

Un quarto errore è progettare pareti molto rigide senza governare torsione, diaframmi e fondazioni. Un intervento può aumentare la capacità in una direzione e contemporaneamente introdurre domande locali o torsionali sfavorevoli.

Infine, non va usato $\zeta_E$ al contrario: un aumento dell’indice non decide la categoria. Prima si classifica l’intervento secondo il §8.4, poi si verifica che il livello di sicurezza raggiunto sia quello richiesto.

Regola pratica finale

Quando si aggiungono pareti in c.a. a un edificio esistente, la domanda decisiva non è «quanti setti sto inserendo?», ma «che sistema resistente avrò dopo l’intervento e quanto è diverso da quello precedente?».

Se la risposta globale resta sostanzialmente invariata, può essere valutato il perimetro dell’intervento locale. Se cambia in modo significativo senza trasformare il sistema in una fattispecie di adeguamento, si entra nel miglioramento. Se l’insieme sistematico delle opere porta a un sistema strutturale diverso secondo il §8.4.3, l’adeguamento diventa obbligatorio.