Ristrutturazione anti-sismica di edifici storici

Come affrontare il complesso compito di una ristrutturazione di un edificio antico, un palazzo storico o una chiesa, soprattutto se collocato in una zona caratterizzata da rischio sismico? Su quali aspetti concentrarsi maggiormente, e quali principi tenere sempre in conto?

Le tipologie di edifici storici presenti sul territorio italiano e le relative tecniche di costruzione sono estremamente varie e complesse; di conseguenza, l’analisi strutturale e la valutazione sismica variano a seconda delle proprietà meccaniche dei materiali, delle condizioni di interazione delle componenti, dalle tecniche di costruzione, e dalle soluzioni specifiche applicate per contrastare e prevenire possibili danni da sisma.

Ristrutturazione edifici storici in muratura

In particolare, nelle aree geografiche dove la presenza di eventi sismici è frequente e considerata con attenzione e regolarità nella prassi delle costruzioni in pietra e muratura, si sono sviluppate nel tempo soluzioni costruttive efficaci per la riduzione della vulnerabilità: contrafforti, catene, ammorsamenti, etc.; questi elementi di presidio antisismico sono diventati parte integrante delle regole costruttive in molti edifici nelle zone più a rischio.

Al contrario, nelle zone a minor rischio sismico, tali soluzioni sono state messe in opera solo nelle riparazioni o nelle ricostruzioni a seguito dei pochi terremoti significativi, ma la prassi dei costruttori di prevederli comunque negli edifici è andata perduta dopo qualche generazione.

Adeguamento sismico edifici storici esistenti

Dovendo analizzare oggi la sicurezza e l’adeguamento sismico di edifici esistenti, è quindi necessario acquisire e valutare con attenzione gli elementi sopra citati, ma è necessario comunque svolgere una modellazione strutturale complessiva che consenta di definire quantitativamente il comportamento della costruzione in caso di sollecitazioni sismiche.

Per descrivere la struttura dell’edificio e il suo comportamento sotto un evento sismico, è possibile utilizzare differenti metodi di analisi. La valutazione della capacità della struttura e della sicurezza sismica saranno da valutarsi riferendosi ai seguenti tipi di analisi:

• statica lineare
• dinamica modale
• statica non lineare
• dinamica non lineare

Tutti questi tipi di analisi tendono a classificare i possibili danni in classi standard. Tuttavia, trattando di edifici storici in cui il valore storico, culturale, identitario potrebbe essere unico e incalcolabile, in molti casi definire una tipologia standard di danno potrebbe risultare riduttivo. Una particolare cura ed attenzione alla classificazione standard va quindi posta nei confronti di palazzi storici, chiese, luoghi di culto ed altre strutture con grandi sale e grandi spazi interni.

Migliorare la sicurezza sismica di un edificio antico

Come intervenire per migliorare la sicurezza sismica di un edificio antico? Sono possibili diverse tipologie di intervento per aumentare la sicurezza sismica di un edificio; tuttavia, nella gran parte dei casi è opportuno rivolgersi a soluzioni mirate a conservare quanto già costruito, scegliendo la tecnica più adatta in funzione dei risultati delle indagini preliminari.

È opportuno quindi mirare alla conservazione delle funzionalità strutturali dell’edificio e dell’espressione architettonica; ove possibile. è invece importante prevedere interventi di rifacimento degli impianti che, se non opportunamente manutenuti e messi in sicurezza, quando sollecitati potrebbero creare danni agli elementi strutturali.

I principi fondamentali della ristrutturazione di edifici antichi

• Gli interventi strutturali andranno progettati a limitate parti dell’edificio, prevedendo di svolgere il minor numero possibile di interventi, e di estensione minore possibile.
• È inoltre essenziale evitare di alterare in modo significativo la distribuzione originale distribuzione delle rigidezze e dei carichi negli elementi, tenendo sempre presente il complesso dell’edificio e valutando con attenzione come si sta variando la rigidezza e la resistenza delle strutture.
• Allo stesso modo, è fondamentale nell’intervento di ristrutturazione dell’edificio antico garantire il mantenimento dell’architettura originaria in tutti gli aspetti, considerando prioritariamente la tutela di eventuali opere artistiche, apparati pittorici o plastici, vicine o eventualmente interessate dall’intervento.
• In generale, è opportuno valutare con attenzione i benefici ottenibili rispetto all’impatto sulla costruzione storica, e quindi proporzionare adeguatamente l’intervento rispetto agli obiettivi di sicurezza e durabilità.

In accordo con tali principi fondamentali, gli interventi strutturali dovranno concentrarsi sulle parti danneggiate, mirando a operazioni di riparazione, piuttosto che di sostituzione. Va inoltre sottolineato che eventuali deformazioni ed alterazioni, qualora non impattanti in termini di sicurezza, dovrebbero essere mantenute in quanto testimonianza del passato, ed eventualmente messe in sicurezza adottando misure che ne limitino l’impatto in caso di sollecitazione sismica.

5 categorie di intervento per adeguamento antisismico di edifici antichi

Una volta svolta l’analisi strutturale e identificati i possibili rischi, la strategia di intervento andrà articolata combinando opportunamente le seguenti tipologie di intervento:

• rinforzo di elementi già esistenti, mirando ad aumentarne selettivamente la resistenza, la rigidezza, la duttilità, ponendo estrema attenzione a non variare lo schema strutturale.
• inserimento di nuovi elementi, compatibili con quelli esistenti, mirati a eliminare vulnerabilità locali di parti dell’edificio, e migliorare il funzionamento complessivo in termini di resistenza o duttilità.
• introduzione di protezioni passive mediante strutture di controvento dissipative e di isolamento alla base; questo intervento va svolto considerando con massima attenzione i possibili impatti sulla conservazione, in particolare sulla frequente presenza nel terreno di substrati archeologici o comunque antecedenti alla costruzione.
• riduzione delle masse, con le dovute precauzioni.
• limitazione o cambiamento della destinazione d’uso dell’edificio; in questo caso è obbligatoria una verifica di compatibilità alle trasformazioni urbanistiche previste nei piani attuativi e nei cambi di destinazione d’uso degli edifici.

 Differenze tra gli interventi di adeguamento sismico

Ciascuno degli interventi indicati può essere svolto in vari modi e tipologie. A seconda delle tipologie, varierà la complessità dell’intervento e quindi la sua durata, nonché le risorse necessarie per svolgerlo. In generale gli interventi differiscono per:

• Estensione: un intervento può essere limitato ad alcuni elementi strutturali, oppure estendersi a tutta la struttura
• Comportamento statico (e dinamico) accertato e conseguito:
  • interventi che non modificano il comportamento statico originale
  • Interventi che modificano il comportamento statico originale, ma sono coerenti con il funzionamento della tipologia strutturale
  • Interventi che modificano il comportamento statico originale
• Invasività e reversibilità: un intervento invasivo modifica permanentemente le strutture. Un intervento reversibile va a integrare le strutture esistenti modificandone le sollecitazioni, ma senza trasformare in modo permanente la struttura originale.
• Stato di coazione fornito: si suddivide in interventi passivi, ovvero che non forniscono uno stato di coazione agli elementi originali, e in interventi attivi, che invece introducono stati di sollecitazione attraverso azioni auto-equilibrate.
• Integrità architettonica: intervento in grado di conservare non solo la qualità dei materiali e delle tecniche di costruzione dell’edificio, ma anche la tipologia dell’immobile ed il suo aspetto.
• Durabilità e compatibilità materiale: Intervento di durata temporale significativa, considerando le caratteristiche chimico-fisiche dei materiali utilizzati nell’edificio storico.

Quali interventi concreti di ristrutturazione anti-sismica

Quali sono gli interventi più comuni e frequenti da considerare nella ristrutturazione di un edificio antico, collocato in zona a rischio sismico? Alcuni degli interventi più comuni e frequenti di ristrutturazione in un edificio storico, soprattutto in ottica di adeguamento antisismico, sono i seguenti:

• interventi mirati a migliorare i collegamenti
• interventi mirati a migliorare la risposta di archi e volte
• interventi mirati a migliorare la rigidezza dei solai
• interventi alle coperture
• interventi mirati a migliorare la resistenza dei muri
• Interventi a pilastri e colonne
• Interventi a elementi non strutturali
• interventi alle fondazioni

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