Miglioramento sismico: esempi di interventi e come valutarne l'effetto globale

Un intervento di miglioramento sismico non è definito dalla tecnica utilizzata, ma dal risultato strutturale: deve aumentare la sicurezza della costruzione senza ricadere nei casi in cui le NTC impongono l’adeguamento. Per questo un setto, un controvento, un rinforzo diffuso o un alleggerimento non sono automaticamente “interventi di miglioramento”: diventano parte di un miglioramento quando il progetto ne dimostra l’effetto sull’organismo strutturale.

Il riferimento prescrittivo è il §8.4.2 delle NTC 2018 1, letto insieme alle istruzioni del §C8.4.2 della Circolare 7/2019 2. Per inquadrare prima la categoria corretta conviene partire dalla pillar sugli interventi negli edifici esistenti; per i requisiti quantitativi è utile il dettaglio sul miglioramento sismico e ζE.

Cosa significa davvero “migliorare” una costruzione

Le NTC distinguono miglioramento e adeguamento in base all’obiettivo prestazionale e alle condizioni che rendono l’adeguamento obbligatorio. Nel miglioramento si aumenta la sicurezza strutturale preesistente senza dover necessariamente raggiungere il livello previsto per una nuova costruzione.

La Circolare chiarisce un punto operativo importante: nel miglioramento possono rientrare interventi che modificano anche significativamente il comportamento locale o globale, per esempio variando rigidezza, resistenza o capacità deformativa, oppure introducendo nuovi elementi strutturali 2.

Questa libertà progettuale ha una conseguenza: non basta verificare che il singolo elemento rinforzato sia più resistente. Occorre capire come cambia la risposta dell’intera costruzione.

Cinque famiglie di intervento da valutare

Gli esempi seguenti non costituiscono un elenco normativo chiuso. Sono famiglie progettuali utili per capire quali effetti cercare e quali effetti collaterali controllare.

Strategia	Effetto ricercato	Controllo decisivo
Nuovi setti o controventi	aumentare rigidezza e capacità laterale	distribuzione delle azioni, torsione, fondazioni
Rinforzo diffuso di elementi	aumentare resistenza e/o duttilità	gerarchia dei meccanismi e nodi
Miglioramento di diaframmi e collegamenti	rendere più efficace il comportamento d’insieme	trasferimento delle azioni e compatibilità
Eliminazione di vulnerabilità fragili	evitare collassi prematuri	meccanismi governanti ante/post
Riduzione delle masse	ridurre domanda inerziale	distribuzione delle masse e modifiche locali

1. Inserimento di setti o controventi

Aggiungere elementi resistenti alle azioni orizzontali può ridurre spostamenti e domanda sugli elementi esistenti. È però uno degli interventi in cui il controllo globale è più importante.

Un nuovo setto molto rigido può attirare una quota elevata di taglio di piano, modificare il centro di rigidezza, aumentare la torsione e trasferire azioni maggiori alle fondazioni. Il beneficio non si misura quindi osservando soltanto la capacità del nuovo elemento.

Negli edifici in c.a. il tema è approfondito nell’articolo sulle pareti in c.a. aggiunte a un edificio esistente: se l’intervento arriva a trasformare il sistema strutturale nelle condizioni previste dal §8.4.3, la classificazione deve essere riesaminata prima di trattarlo come semplice miglioramento.

2. Rinforzo diffuso di travi, pilastri e nodi

Aumentare la capacità di elementi esistenti può essere una strategia efficace quando le vulnerabilità sono distribuite. Il progetto deve però evitare di spostare il collasso verso meccanismi più fragili.

Per esempio, aumentare fortemente la resistenza flessionale di una trave senza verificare taglio, nodo e pilastro può cambiare la sequenza dei meccanismi senza migliorare in modo proporzionato la sicurezza globale. Lo stesso vale per rinforzi dei pilastri che aumentano le azioni trasferite ai nodi o alle fondazioni.

Per questo il progetto va letto insieme alla distinzione tra meccanismi duttili e fragili e alle verifiche specifiche dei componenti interessati.

3. Miglioramento di diaframmi e collegamenti

Un solaio che distribuisce in modo inefficace le azioni orizzontali, collegamenti carenti o discontinuità tra parti dell’edificio possono impedire alla struttura di utilizzare efficacemente le proprie risorse resistenti.

Intervenire sui diaframmi o sui collegamenti può quindi aumentare la sicurezza senza limitarsi ad aumentare la resistenza nominale degli elementi verticali. Il punto delicato è che un collegamento più efficace può anche trasferire azioni prima non mobilitate: dopo l’intervento devono essere controllati gli elementi che ricevono tali azioni.

4. Eliminazione di meccanismi fragili o vulnerabilità governanti

La Circolare indica tra gli obiettivi possibili la riduzione delle irregolarità e l’eliminazione di meccanismi di collasso locali o la loro trasformazione da fragili a duttili 2.

È un principio progettuale più importante dell’elenco delle tecniche. Se la capacità globale è governata da una vulnerabilità prematura, intervenire su quella vulnerabilità può produrre un incremento di sicurezza maggiore rispetto a un rinforzo uniforme dell’intero edificio.

Questo non autorizza però a chiamare automaticamente “miglioramento” qualsiasi eliminazione di una criticità: un’opera circoscritta può restare un intervento locale se soddisfa le condizioni del §8.4.1.

5. Riduzione delle masse

Ridurre masse permanenti non strutturali o sostituire componenti pesanti con soluzioni più leggere può diminuire la domanda sismica. È una strategia concettualmente diversa dal rinforzo: invece di aumentare la capacità, si riduce una componente della domanda.

Anche qui l’effetto deve essere valutato nel modello. Una riduzione non uniforme delle masse può modificare la distribuzione delle forze e le caratteristiche dinamiche; eventuali opere connesse alla sostituzione devono inoltre essere verificate per i loro effetti locali.

Ante e post intervento devono essere confrontabili

Per il miglioramento la valutazione della sicurezza è obbligatoria 1. Il confronto può essere sintetizzato, per la componente sismica, attraverso l’indicatore $\zeta_E$:

$$\zeta_E = \frac{a_{\mathrm{cap}}}{a_{\mathrm{dom}}}$$

dove $a_{\mathrm{cap}}$ rappresenta il livello di azione sismica associato alla capacità della costruzione e $a_{\mathrm{dom}}$ quello richiesto per la costruzione nuova di riferimento.

Il confronto ha senso solo se ante e post sono costruiti con criteri coerenti. Cambiare senza motivo modello, proprietà dei materiali, fattori di confidenza o criteri di verifica può produrre un incremento apparente che non rappresenta l’effetto delle opere.

Quando si usa un’analisi non lineare, lo stesso principio vale per il confronto pushover ante e post intervento: prima di confrontare due indici occorre assicurarsi che il confronto sia omogeneo.

Il target minimo non sceglie la soluzione al posto del progettista

Per costruzioni di classe II e per le rimanenti costruzioni di classe III, il §8.4.2 richiede per la combinazione sismica un incremento di $\zeta_E$ almeno pari a 0,10; per costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV, salvo le condizioni particolari previste dalla norma, il valore post-intervento deve essere almeno 0,60 1.

Questi requisiti definiscono una soglia prestazionale, non dicono quale tecnica usare. Due progetti che raggiungono lo stesso $\zeta_E$ possono avere qualità molto diversa se uno lascia vulnerabilità fragili, concentra eccessivamente le azioni o crea una forte irregolarità.

La decisione progettuale dovrebbe quindi partire dai meccanismi che governano la capacità ante intervento e chiedere: quale modifica produce il maggiore aumento di sicurezza senza introdurre una nuova vulnerabilità dominante?

Quando un esempio smette di essere miglioramento

Prima di dimensionare qualsiasi strategia occorre controllare il §8.4.3. Sopraelevazioni, determinati ampliamenti, alcune variazioni di classe o destinazione d’uso e trasformazioni del sistema strutturale possono rendere obbligatorio l’adeguamento 1.

È quindi scorretto ragionare così: “inserisco setti, quindi faccio miglioramento”. L’ordine corretto è:

1. definire lo stato di fatto e le vulnerabilità;
2. individuare gli effetti strutturali delle opere ipotizzate;
3. verificare se ricorre un caso di adeguamento obbligatorio;
4. se la categoria resta miglioramento, fissare il target prestazionale del §8.4.2;
5. confrontare in modo omogeneo sicurezza ante e post intervento;
6. verificare che il miglioramento globale non nasconda nuove criticità locali.

Un criterio pratico per scegliere tra più strategie

Quando più soluzioni sono tecnicamente possibili, conviene confrontarle non soltanto per incremento finale di $\zeta_E$, ma almeno per quattro aspetti: vulnerabilità eliminata, nuove azioni introdotte, invasività e robustezza del meccanismo post-intervento.

Un setto molto efficace nel ridurre gli spostamenti può essere meno conveniente se richiede fondazioni molto invasive. Un rinforzo diffuso può essere costoso ma mantenere più uniforme la risposta. Un intervento mirato su un meccanismo fragile può avere un rapporto beneficio/invasività migliore, purché il nuovo meccanismo governante sia verificato.

Il miglioramento sismico è quindi un problema di redistribuzione controllata di capacità e domanda, non una gara a massimizzare un singolo indice. La verifica normativa stabilisce il minimo da raggiungere; la qualità del progetto dipende da come quel risultato viene ottenuto.