Capannoni monopiano prefabbricati: distribuzione proba ...

Capannoni monopiano prefabbricati: distribuzione proba-bilistica dei sistemi e sottosistemi strutturali dagli annisessanta ad oggiSingle-storey precast buildings: probabilistic distribution of structuralsystems and subsystems from the sixties

Davide Bellotti1, Chiara Casotto2, Helen Crowley3, Manya G. Deyanova4, Fabio Germagnoli5, GiancarloFianchisti6, Elena Lucarelli7, Stefano Riva8, Roberto Nascimbene9 �

SommarioGli eventi sismici che il 20 e 29 maggio 2012 hanno colpito la pianura emiliana hanno evidenziato lavulnerabilità di molti capannoni prefabbricati tipici della pratica edilizia Italiana degli ultimi decenni. Glischemi strutturali di tali capannoni sono in genere contraddistinti da un livello di flessibilità non trascurabile,risultato della combinazione di pilastri a tutta altezza incastrati alla base, elevate altezze interpiano e travicon collegamenti schematizzabili come cerniere (o comunque non in grado di trasferire momenti flettentisignificativi), se non addirittura in semplice appoggio e quindi basati sul solo attrito. In molti casi, l’uso diqueste tipologie di connessione ha condotto allo scalzamento degli elementi portati, soprattutto per modestelunghezze di appoggio, e al loro conseguente crollo. L’inidoneità dei collegamenti rispetto alle azionisismiche agenti è frequentemente anche il motivo principale del crollo di elementi non strutturali, qualipannelli di tamponamento prefabbricati, e del ribaltamento di pareti in muratura esterne.Lo scopo di questo lavoro è di effettuare una classificazione dei capannoni prefabbricati presenti su esteseporzioni del territorio italiano e di evidenziarne le caratteristiche peculiari, quali anno di costruzione (equindi normativa di riferimento) e dimensioni geometriche. Da queste prime informazioni, è possibileeffettuare valutazioni preliminari qualitative circa la possibile risposta attesa, e per alcuni casi valutarne lavulnerabilità attraverso metodi semplificati. A tale scopo si è fatto riferimento a tre differenti database: ilprimo include i dati dei rilievi effettuati tra giugno e novembre 2012 nella provincia di Piacenza dalsettore Analisi Strutturale di Eucentre nell’ambito di un progetto, nato a seguito degli eventi sismici occorsiin Emilia a maggio dello stesso anno, in collaborazione con Confindustria Piacenza, e finalizzato allavalutazione della vulnerabilità delle strutture produttive dei loro associati. Il gruppo di lavoro ha effettuatonumerosi sopralluoghi in zone caratterizzate dalla presenza di capannoni prefabbricati realizzatiprevalentemente tra il 1950 ed il 2010, collezionando dati relativi alla geometria, alla tipologia strutturale,allo schema statico, alle connessioni ed agli elementi strutturali e non strutturali costituenti i capannonistessi, così come alle tipologie di materiale impiegato.La seconda base di dati è stata raccolta dal Servizio Sismico della Regione Toscana (attualmente SettoreSismica) tra il 2003 e il 2008 al fine di valutare il rischio sismico nelle aree produttive della Toscana.Il terzo archivio, di dominio pubblico, è stato realizzato tra il 2005 e il 2008 ad opera di Assobeton,che ha raccolto una serie di informazioni sulle principali tipologie di edifici prefabbricati di produzionecorrente negli ultimi decenni.

Parole chiave: Capannoni prefabbricati, terremoto Emilia Romagna, vulnerabilità strutture produttive,pericolosità sismica Piacentino, curve di fragilità.

AbstractThe seismic events that struck the Emilia region on May 20th and 29th, 2012 have highlighted thevulnerability of many industrial RC precast buildings, which form a large portion of the industrial structures

1 Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica (Eucentre) - m [email protected] Graduate School in Understanding and Managing Extremes (UME School) - m [email protected] Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica (Eucentre) - m [email protected] Graduate School in Understanding and Managing Extremes (UME School) - m [email protected] Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica (Eucentre) - m [email protected] Regione Toscana - Settore Sismica - m [email protected] Regione Toscana - Settore Sismica - m [email protected] Confindustria Piacenza - m [email protected] Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica (Eucentre) - m [email protected] 41

Progettazione Sismica – Vol. 5, N. 3, Anno 2014DOI 10.7414/PS.5.3.41-70 – http://dx.medra.org/10.7414/PS.5.3.41-70

1. Danni subiti dagli edifici in seguito aglieventi sismici del Maggio 2012Il terremoto dell’Emilia Romagna, come noto, hacolpito una zona che recentemente è stata sog-getta ad una nuova classificazione sismica.Alcune carenze nella prestazione degli edificiprefabbricati si sono verificate perché nellamaggior parte dei casi le strutture erano stateprogettate per carichi gravitazionali o comun-que non con gli stessi requisiti previsti dalla cor-rente normativa in zona sismica (D.M. 14 gen-naio 2008).Questo argomento è stato a lungo dibattuto dopogli eventi sismici del maggio 2012 e lo è tuttora:i due aspetti contrapposti sono da una parte ilfatto che la normativa allora vigente è stata rispet-tata, dall’altra parte, però, è evidente che unastruttura prefabbricata i cui elementi strutturalinon sono opportunamente vincolati fra loro è una

soluzione ingegneristicamente carente.Il danno principale che ha caratterizzato il sud-detto evento ha infatti riguardato la perdita diappoggio degli elementi strutturali orizzontali permancanza o per ridotta resistenza dei collega-menti tra gli elementi (Figura 1). Dai sopralluoghieffettuati, è emerso come spesso fossero assenticonnessioni di tipo meccanico fra travi e pilastri efra travi e tegoli, per cui in molti casi le connes-sioni hanno potuto contare solamente sull’attrito.Un’altra tipologia comune di danneggiamento èstato il crollo dei pannelli di facciata, sia in mat-toni, sia prefabbricati in calcestruzzo. L’elevatasnellezza fuori piano è stata la causa principaledel collasso delle pareti in muratura, in cuispesso si è riscontrata la mancanza di opportunicollegamenti con la struttura. Le finestrature anastro sulla parte superiore delle tamponature inmuratura hanno poi spesso causato un peggio-

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Capannoni monopiano prefabbricati: distribuzione probabilistica dei sistemi e sottosistemi strutturali dagli anni sessanta ad oggi

in Italy, built in the last 5 decades. The structural scheme of these precast buildings is typicallycharacterized by high flexibility due to the very slender (aspect ratios often greater than 10) cantilevercolumns and hinged beam-column connections. The latter rely either only on friction between the beamand the column, or also on steel dowels protruding from the columns. In many cases the use of suchconnections has lead to the loss of support of the horizontal elements and partial or total collapse of thestructure. The same applies also to the non-structural elements such as cladding panels and infill walls,which failure was again due to connections unsuitable for seismic regions.The aim of this work is to classify the majority of the industrial RC precast structures in Italy built in the last5 decades, based on criteria like year of construction and corresponding design code, static scheme,geometry, types of connections, materials and non-structural elements. With such accessible informationit is possible to carry out qualitative preliminary assessment of the seismic response of structures and in somecases their vulnerability through simplified methods.For the purpose of the research three different databases were used. The first one has been built basedon a survey carried out between June and November 2012 in the province of Piacenza by the StructuralAnalysis Research Group of Eucentre and with the collaboration of Confindustria Piacenza with the aimof assessing the vulnerability of the precast buildings in the region. The second database has been collectedbetween 2003 and 2008 by the Seismologic Service of Tuscany region (currently Seismic Division) in orderto assess the seismic risk of the industrial areas in Tuscany. The third database, which is in public domain,was assembled by Assobeton between 2005 and 2008 and consists of information on representativetypes of precast structures manufactured since late ‘60s.

Keywords: Precast buildings, Emilia Romagna earthquake, vulnerability industrial structures, seismic hazard,fragility curves.

Figura 1:Crollo della coperturadovuto alla perdita diappoggio delle travi

principali (terremoto Emilia2012).

ramento della situazione, rendendo il meccani-smo simile a un piano debole dell’intera fac-ciata. Il collasso dei pannelli prefabbricati oriz-zontali e verticali (Figura 2) è invece da attri-buire alle caratteristiche dei collegamenti, pro-gettati per carichi di gravità e per l’azione delvento, ma non per le forze inerziali orizzontali,soprattutto fuori piano, associate alla notevolemassa dei pannelli stessi (un singolo pannello,pur alleggerito, può arrivare a pesare ancheoltre 4 kN/m2).Il danneggiamento riscontratosui pilastri è da attribuire a differenti meccani-smi oppure a una combinazione di essi. Fra i più frequenti sono da rimarcare: perdita diverticalità per rotazione alla base dei plinti iso-lati, rottura a taglio più o meno a metà altezzain pilastri tozzi (configurazione dovuta alla pre-senza delle finestre a nastro, Figura 2), rotturaper flessione a causa di insufficiente confina-mento e armatura longitudinale, rottura delle for-celle ospitanti le travi (generalmente capriate adoppia pendenza) sulla sommità dei pilastri, conl’aggiunta di problemi associati a meccanismitorsionali delle travi stesse. Sono da segnalare,inoltre, danni riscontrabili alla base dei pilastri,come il danneggiamento del copriferro, doveperò l’instabilizzazione delle barre di armaturalongitudinali è stato poco frequente.Per quanto riguarda le coperture, sono state rile-vate perdite di appoggio degli elementi secondaririspetto alle travi principali a causa della man-

canza di collegamenti ed orizzontamenti flessibili(soprattutto in presenza di molte aperture e lucer-nari), la cui risposta ha provocato in alcuni casi ilribaltamento fuori piano delle travi principali.

2. Considerazioni di pericolosità sismicaper la zona di interesseLa sequenza sismica a sud-est della PianuraPadana del Maggio 2012 si inquadra nell’am-bito dell’attività sismica prodotta da alcune strut-ture tettoniche a meccanismo inverso della dor-sale Ferrarese (Appennino settentrionale) sog-gette a compressione in direzione sud-est sottol’effetto della spinta della microzolla Adriaticache sottoscorre la catena alpina.Questo movimento è all’origine della sismicitàstorica osservata in Emilia-Romagna ivi com-presi gli eventi del maggio 2012. Tra i terremotistorici importanti si cita il sisma del17/11/1570 avvenuto in prossimità di Ferraraa cui è stata attribuita una magnitudo macrosi-smica (derivata cioè dalle osservazioni suldanno rilevato) pari a 5.5 (Guidoboni et al.,2007, Figura 4).La scossa di magnitudo 5.9 del 20 maggio 2012è stata la più severa di una lunga sequenza. Isuoi effetti sono stati particolarmente distruttivianche a causa di una profondità focale di soli6.3 km. La stazione sismica più vicina, situata acirca 13.4 km dall’epicentro (località Miran- 43

Progettazione Sismica

Figura 2Perdita di appoggio deipannelli. (terremoto Emilia2012).

Figura 3Danneggiamento dellatestata di un pilastro incorrispondenza dellafinestratura a nastro(a sinistra) edanneggiamento pannelloin muratura (a destra)(terremoto Emilia 2012).

dola), ha registrato un valore di picco dell’acce-lerazione verticale pari a 0.31 g mentre la com-ponente orizzontale è stata di 0.264 g.Alla stazione SNZ1 della rete sismica RAN (ReteAccelerometrica Nazionale) in località SanNazzaro, situata a circa 25 km ad est di Pia-cenza (111 km dall’epicentro), è stato registratoun valore di picco dell’accelerazione pari a0.012 g.

3. Sismicità nel piacentinoUna classificazione sismica del territorio piacen-tino è stata effettuata dall’Istituto Nazionale diGeofisica e Vulcanologia attraverso la mappa(INGV) del 2004, la quale è stata recepita nel-l’OPCM 3519 del 28 aprile 2006 come mappadi riferimento per l’individuazione delle zonesismiche sul territorio nazionale e aggiornandogli elenchi delle medesime. Tale mappa è stata

definita per un periodo di ritorno di 475 anni edè riferita a suoli rigidi per la componente oriz-zontale del moto. È infatti ben noto che coltri diricoprimento alluvionale e sedimenti sovrappostial substrato roccioso sono frequentemente all’o-rigine di fenomeni di amplificazione sismicalocale (i cosiddetti “effetti di sito”) capaci di pro-durre un significativo incremento dei valori discuotimento attesi per il moto sismico.La Figura 5 mostra uno stralcio della mappaINGV relativa all’area epicentrale del sisma dimaggio 2012. Il valore di scuotimento amax pre-detto dalla mappa in località Mirandola è paria 0.15 g contro un valore misurato nella scossadel 20/5 (componente orizzontale) di 0.264 g.Tuttavia la stazione di Mirandola è collocata susuolo di categoria C-D e se si tenesse conto diquesto i valori di accelerazione predetti dallamappa INGV risultano compatibili a quelliosservati nella scossa del 20/5 (come chiarito in

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Figura 4:Distribuzione dei maggiori

terremoti verificatisi nelFerrarese negli ultimi 500

anni (da(http://iside.rm.ingv.it/).

Figura 5Mappa di pericolosità

sismica nel territoriointeressato dalla sequenzasismica di Maggio 2012.Nel riquadro è mostrata la

provincia di Piacenza dovei valori di amax variano da

0.10 g a 0.175 g(da www.ingv.it).

Stucchi et al, 2012).Nel riquadro a destra della Figura 5 è mostratoun ingrandimento della mappa INGV di perico-losità con riportati secondo una scala cromaticai valori di amax per i Comuni della Provincia diPiacenza. Essi variano da 0.10 g a 0.175 g esono sostanzialmente uguali a quelli predettidalla mappa INGV per i Comuni della Provinciadi Ferrara. Si reitera comunque che questi valorisono riferiti a suoli rigidi e per un tempo di ricor-renza di 475 anni.La Figura 6 mostra la mappa di classificazionesismica del territorio nazionale (www.prote-zione civile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp)aggiornata al 2012 con l’ingrandimento relativoalla Provincia di Piacenza. L’intero territorio pro-vinciale è classificato in zona 3 o 4 con ilComune di Piacenza in zona 4. In Figura 7 èinfine rappresentato un confronto tra la mappa

di pericolosità INGV e quella di classificazionedella provincia di Piacenza. La Regione Emilia-Romagna ha deliberato la classificazione del suoterritorio con Delibera Regionale n. 1435 del21/07/2003, antecedente quindi alla promul-gazione dell’OPCM 3519 del 28 aprile 2006.L’elenco completo dei Comuni della Provincia diPiacenza e delle corrispondenti zone sismiche èriportato in Tabella 1 (http://www. protezione-civile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp).

4. Stato dell’arte e pratica costruttivanazionaleLa tecnica di prefabbricazione applicata allestrutture in c.a. è una pratica consolidata e, gra-zie a caratteristiche quali la praticità, la funzio-nalità e l’economicità, particolarmente impie-gata in ambito internazionale per la realizza- 45


Figura 6Mappa di classificazionesismica nazionaleaggiornata al 2012 eingrandimento del territoriodei Comuni della Provinciadi Piacenza (DeliberaGiunta Regione Emilia-Romagna n. 1435 del21/07/2003) (dahttp://www.protezionecivile.gov.it/).

Figura 7Confronto tra la mappa dipericolosità INGV (2004) equella di classificazionedella provincia di Piacenza(Delibera Giunta RegioneEmilia-Romagna n. 1435del 21/07/2003) (dahttp://www.protezionecivile.gov.it/).

zione di strutture di grande luce, parcheggi,silos, palazzetti dello sport e, in minor misura,edifici residenziali.In Italia essa ha avuto una notevole diffusionecirca cinquant’anni fa, in corrispondenza del-

l’ultimo periodo post-bellico e della successivaripresa economica. Ciò è giustificato dal fattoche tale tecnica rappresenta un vero e proprioprocesso industriale, che non può generalmenteprescindere da fattori quali lo sviluppo econo-

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Tabella 1 - Elenco dei Comuni della Provincia di Piacenza e corrispondente zona sismica di appartenenza in accordoalla classificazione sismica regionale (Delibera Giunta Regione Emilia-Romagna n. 1435 del 21/07/2003).

Regione Provincia Cod. ISTAT Comune ZS

Emilia-Romagna Piacenza 8033001 Agazzano 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033002 Alseno 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033003 Besenzone 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033004 Bettola 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033005 Bobbio 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033006 Borgonovo Val Tidone 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033007 Cadeo 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033008 Calendasco 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033009 Caminata 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033010 Caorso 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033011 Carpaneto Piacentino 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033012 Castell’Arquato 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033013 Castel San Giovanni 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033014 Castelvetro Piacentino 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033015 Cerignale 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033016 Coli 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033017 Corte Brugnatella 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033018 Cortemaggiore 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033019 Farini 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033020 Ferriere 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033021 Fiorenzuola d’Arda 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033022 Gazzola 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033023 Gossolengo 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033024 Gragniano Trebbiense 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033025 Gropparello 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033026 Lugagnano Val d’Arda 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033027 Monticelli d’Ongina 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033028 Morfasso 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033029 Nibbiano 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033030 Ottone 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033031 Pecorara 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033032 Piacenza 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033033 Pianello Val Tidone 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033034 Piozzano 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033035 Podenzano 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033036 Ponte dell’Olio 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033037 Pontenure 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033038 Rivergaro 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033039 Rottofreno 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033040 San Giorgo Piacentino 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033041 San Pietro in Cerro 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033042 Sarmato 4

Emilia-Romagna Piacenza 8033043 Travo 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033044 Vernasca 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033045 Vigolzone 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033046 Villanova sull’Arda 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033047 Zerba 3

Emilia-Romagna Piacenza 8033048 Ziano Piacentino 4

mico e la disponibilità di un efficiente sistema direti di trasporto.In ambito nazionale le strutture prefabbricatericoprono una elevatissima percentuale del mer-cato degli edifici industriali (capannoni mono-piano e pluripiano) e sono in parte adibite apalazzine per uffici.La tecnica della prefabbricazione applicata allarealizzazione di strutture in c.a. condizionadirettamente tutte le fasi dell’intero processocostruttivo, dalla progettazione, alla produzionein stabilimento, al trasporto ed al montaggio incantiere. In generale tale tecnica costruttiva hasenso solo se assume i connotati di un vero eproprio processo industrializzato, in cui gliobiettivi perseguiti sono l’automatizzazionedelle procedure e l’ottimizzazione dei materiali. Una struttura prefabbricata in c.a. non necessa-riamente è costituita da elementi precompressi;è vero, però, che l’utilizzo di elementi portantiprecompressi (o meglio ancora, ad armaturapre-tesa) si adatta perfettamente alle caratteristi-che di una procedura industrializzata e favori-sce la realizzazione di strutture con campate digrande luce.Di seguito sono descritte le caratteristiche deiprincipali elementi prodotti in stabilimenti in Ita-lia, dei collegamenti fra gli elementi stessi e delletipologie strutturali di maggiore diffusione.Il calcestruzzo, solitamente anch’esso prodottoin stabilimento, è generalmente contraddistintoda elevate caratteristiche in termini di qualità,omogeneità dell’impasto e prestazioni fisico –meccaniche. Grazie a ciò, gli elementi possonoessere a loro volta realizzati riducendo alminimo le tolleranze dimensionali (per esempio

dell’ordine di 1 cm anche per luci superiori a 20m). Nei maggiori stabilimenti possono essereprodotti anche più di 200 m3 di calcestruzzogiornaliero, prevedendo impasti di svariatecaratteristiche. La tipologia più diffusa è un cal-cestruzzo Rck 45 ÷ 55 per le strutture precom-presse (travi, tegoli e solai) e Rck 35 ÷ 55 perquelle in armatura lenta (pilastri, plinti). L’ac-ciaio da precompressione ha un comportamentofragile, con valore caratteristico di rottura del-l’ordine di 1900 MPa; la tesatura massima ègeneralmente compresa fra 1300 e 1400 MPa(circa il 75% del valore caratteristico di rottura).È tipico l’impiego di armature pre-tese annegatenel getto (trefoli) con diametro di 0.5" o 0.6"(diametri minori sono solitamente impiegati perelementi da impalcato).

5. Elementi strutturali prefabbricati diprincipale produzione5.1 TraviLe travi in calcestruzzo armato ordinario o pre-compresso correntemente prodotte in stabili-mento coprono per tipologia e luci di eserciziouna casistica molto ampia.Nella tabella seguente è riportato un riassuntodelle principali tipologie maggiormente utilizzate,delle loro caratteristiche e delle correnti luci d’im-piego. I valori indicati discendono da una ricercariguardante le caratteristiche di produzione deiprincipali stabilimenti italiani.

5.2 Elementi da impalcatoI solai si suddividono in parzialmente o total-mente prefabbricati. Questi ultimi, a loro volta,


Tipologia: doppia pendenza p = 10%

Copertura a doppiaTipo di impalcatofalda con tegoli

Peso trave (kN/m) 5.5 ÷ 14.0

Altezze massimein campata (m)

1.30 ÷ 2.90

Luci correntidi impiego (m)

10 ÷ 40

Tabella 2 - Principali caratteristiche delle più comuni travi prefabbricate di produzione corrente (modificato da Calvi et al., 2006)


Tipologia: I o doppio T di bordo con fondelli di vario spessore

Tipo di impalcato Copertura con tegoli



0.80 ÷ 1.40


8 ÷ 28

Tipologia: ad H

Tipo di impalcato Copertura con tegoli



0.80 ÷ 1.40


8 ÷ 16

Tipologia: ad Y

Tipo di impalcato Copertura con voltine



0.60 ÷ 1.00


10 ÷ 20

Tipologia: Boomerang

Copertura a doppiaTipo di impalcatofalda con tegoli a lastre

Peso trave (kN/m) fino a 11.0


1.30 ÷ 1.60


12 ÷ 20

Tipologia: Reticolare

Copertura con estradossoTipo di impalcato piano o inclinato

con tegoli o lastre

Peso trave (kN/m) Variabile


2.00 ÷ 2.50


15 ÷ 30

Tipologia: L e T rovescio o trapezio

Coperture piane eTipo di impalcato solai piani con tegoli

binervati o lastre



0.40 ÷ 1.20


8 ÷ 16


possono essere dotati o meno di un getto inopera integrativo collaborante. La Tabella 3 rias-sume tipi e caratteristiche di utilizzo delle solu-zioni prodotte correntemente.

5.3 Tegoli alari di coperturaLa categoria degli elementi alari comprende unavarietà di soluzioni molto ampia, nella Tabella 4si riportano solo le tipologie principali. General-mente ogni prefabbricatore si contraddistinguerispetto agli altri proprio per l’elevato livello diconoscenza e di specializzazione raggiuntonella produzione di un particolare tipo di tegoloalare. Ciò è giustificato dal fatto che tali ele-menti rappresentano la sintesi dell’evoluzionedegli elementi di copertura (travi e solai) descrittinelle precedenti due tabelle.Pur nella grandissima varietà di casi, i tegolialari rispettano solitamente i seguenti standard:sagoma di larghezza massima 2.50 m e altezzaal bordo compresa fra 0.80 e 1.20 m; spessoreminimo dei setti non minore di 5 cm; luce mas-sima raggiungibile intorno ai 32 m (in alcunicasi superiore); interasse trasversale fino a 6 m(nel caso dei tegoli ad ali curve, la coperturapuò essere completata con lastrine di spessorecirca 5 cm aventi un profilo longitudinale curvi-lineo compatibile con il profilo della sezione tra-sversale dei tegoli stessi, Figura 8).

I tegoli alari sono in genere utilizzati in combi-nazione con travi di bordo a “I” o ad “H”. Lasezione può essere ad altezza costante oppurevariabile (con inclinazione dell’estradosso ingenere molto più contenuta rispetto al caso delletravi a doppia pendenza), appositamente stu-diata al fine dell’ottimizzazione della quantità dimateriale utilizzato. Le forme caratteristichesono a V, a Y, ad ali curve (in tutti i casi con l’a-nima a cassone o meno), a Π, a Ω (Tabella 4).

5.4 PilastriI pilastri prefabbricati sono solitamente realiz-zati in calcestruzzo armato normale e sonocostituiti da elementi monolitici incastrati allabase aventi il compito di sostenere l’ordituraprincipale di uno o più orizzontamenti. I pilastriprecompressi sono caratterizzati da uno scarsoimpiego, ma sono comunque previsti come solu-zione estrema nei casi di elevata eccentricità deicarichi applicati.Le sezione minima è generalmente quadrataintorno ai 40 ÷ 50 cm, in funzione dei carichiagenti, dell’altezza del pilastro, dei conseguentiproblemi di instabilità e dell’eventuale presenzae dimensione del pluviale incorporato. Sonopreviste e realizzate anche sezioni rettangolariin cui il lato maggiore può superare i 100 cm.Una variante è costituita dai pilastri cosiddetti50


Tabella 3 - Caratteristiche degli elementi di solaio di uso corrente (modificato da Calvi et al., 2006)

Tipologia elemento Sezioni tipiche Dimensioni sagoma standard (m) Peso totale Luci correnti d’impiego Interasse

base altezza (kN/m) (m) (m)

lastra alveolare 1.20 0.12 ÷ 0.80* 2.00 ÷ 8.50 6 ÷ 24 affiancati

Solai totalmenteaffiancati (o con

prefabbricati tegolo binervato 2.50 0.30 ÷ 1.20* 2.00 ÷ 5.00 8 ÷ 24 lucernari in

(in c.a.p)coperture piane)

tegolo omega 2.25 0.40 ÷ 1.00* 2.50 ÷ 6.00 10 ÷ 20 affiancati

tegolo binervato1.20 0.50 ÷ 1.00* 3.5 ÷ 8.5 10 ÷ 20 0 ÷ 2.50

ad intradosso piano

lastra nervata 1.20 0.20 ÷ 0.30 1.50 ÷ 2.50 < 10 0 ÷ 2.50

Solai parzialmente

prefabbricati0.12 ÷a travetti in c.a.p.2.50**

0.16 ÷ 0.24*** 3.00 ÷ 15.00 4 ÷ 10 0 ÷ 0.80

tralicciato (predalles) 1.20 ÷ 2.50 0.15 ÷ 0.60 – 3.5 ÷ 8 affiancati

* escluso eventuale getto integrativo in c.a. di spessore 5 ÷ 10 cm;** relativa al singolo travetto;*** relativa all’intero solaio, escluso il getto integrativo di 5 ÷ 6 cm all’estradosso.

ad "H", che presentano scanalature trapezioi-dali lungo i fianchi (di spessore intorno ai 5 ÷ 6cm e larghezza media di circa 15 cm) per l’al-loggiamento dei pannelli di tamponamento. Neipilastri interni, tali scanalature possono esserepresenti su tutti i quattro lati della sezione.Nel caso di strutture pluripiano, le dimensionidelle sezioni del pilastro possono essere varia-bili ad ogni interpiano a scopo di ottimizza-zione strutturale ed economica, ma con il pila-stro stesso che, comunque, è realizzato in ununico blocco. L’altezza massima è limitata da vari fattori cor-relati fra loro, quali: instabilità, dimensioni dellamaglia, schema vincolare, presenza di contro-ventamenti, numero di piani. Le altezze mas-sime, riferite sempre ad elementi monoliticisenza riprese o collegamenti, mediamente sonodi 12 ÷ 14 m; esistono tuttavia casi molto limi-tati in numero, in cui mediante un unico getto,sono stati raggiunti i 28 ÷ 30 m. Per altezzemaggiori, oppure quando lo suggeriscano con-siderazioni di economicità del trasporto o delmontaggio, si utilizza l’assemblaggio in operadi due o più tronchi prefabbricati.L’armatura è quella tradizionale di elementi inc.a., con la particolarità che, date le dimensionidella sezione trasversale, sono molto rari i pro-blemi legati alla verifica a taglio.

I pilastri sono adeguatamente conformati allabase per essere inseriti in plinti a pozzetto, men-tre in sommità sono predisposti per consentirel’appoggio ed il controventamento delle traviprimarie dei vari sistemi di copertura, comemostrato nella figura successiva:Alla quota di connessione con le strutture oriz-zontali il pilastro è sagomato (rastremato) ocompletato su diversi lati con componenti strut-turali come mensole rettangolari, semplici o mul-tiple, posizionabili su qualunque faccia del pila-stro, che permettono l’appoggio, anche a scom-parsa, delle travi primarie. È da notare che lemensole sono gettate in stabilimento nello stessocassero del pilastro e che tale cassero è posizio-nato in direzione orizzontale; per questo motivoè possibile gettare solo tre mensole, mentre laquarta dovrebbe essere tassellata, non trascu-rando le problematiche legate alla resistenza alfuoco di tale componente strutturale.In genere possono essere previste: a. mensole in c.a. per il sostegno delle travi

principali di impalcati intermedi;b. mensole in c.a. per il sostegno delle vie di

corsa (travi metalliche) dei carroponti;c. mensole in c.a. disposte sulla faccia esterna

dei pilastri perimetrali per la realizzazionedi eventuali pensiline (lunghezza massimageneralmente intorno a 2.0 m); 51


Tabella 4 - Caratteristiche dei principali tegoli alari di grande luce di uso corrente (Modificata da Dassori, 2001)

TipologiaDimensioni sagoma

Peso totale Luci correnti Interasseelemento

Sezioni tipiche standard (m)(kN/m) d’impiego (m) (m)

base altezza

Tegoli di2.50 1.00 ÷ 1.10 6.00 ÷ 8.00 16 ÷ 32 0 ÷ 6.00

copertura

Figura 8Copertura con tegoli alari.

d. mensole metalliche ed inserti per l’appoggioed il fissaggio dei tamponamenti.

Le mensole di appoggio sono definite tozze sehanno un rapporto altezza-lunghezza di normacompreso fra 1 e 2 e snelle se questo rapportosi mantiene tra 0.5 e 1.

5.5 Sistemi di fondazioneIl sistema di fondazione tradizionalmente utiliz-zato è costituito da plinti a pozzetto (Figura 9)poggianti su sottofondazioni armate, questeultime realizzate con un calcestruzzo di presta-zioni inferiori rispetto agli elementi in eleva-zione. Le possibili alternative sono costituite dal-l’utilizzo di pali prefabbricati o di fondazionisuperficiali nastriformi, rispettivamente nel casodi scarsa capacità portante del terreno o di pro-blemi di verifica strutturale del plinto.

5.6 Pannelli di tamponamentoI pannelli di tamponamento sono classificabilicome elementi non strutturali aventi funzioniestetiche e tecnologiche (isolamento termico edacustico). Dal punto di vista strutturale – realiz-zativo, essi si suddividono in:- pannelli a travetti: costituiti da un telaio peri-

metrale e da un sistema di travetti armatiorizzontali e verticali con interposte parti dimateriale di alleggerimento (es: polistirolo).Lo spessore standard è pari a t = 20 cm. Lalunghezza L (o lato maggiore) è general-mente vincolata dalla condizione t > L/50 o,equivalentemente, L ≤ 10 m; la larghezza (olato minore) è variabile fino ad una dimen-sione massima di circa 4.00 ÷ 4.50 m(mediamente la larghezza è di circa 2.50 ÷3.0 m). Il peso di questi elementi può esseredi circa 3.50 ÷ 4.00 kN/m2. Pannelli diquesto tipo sono caratterizzati da una certacapacità coibentante e da un valore piutto-

sto elevato del rapporto capacità resistentefuori piano/peso proprio; per questo motivopannelli di questo tipo si prestano partico-larmente ad essere utilizzati come elementidi chiusura esterni;

- pannelli a strati (o pannelli sandwich): cosìchiamati perchè sono costituiti da un sistema distrati aventi funzioni diverse, in grado digarantire prestazioni coibentanti molto elevate;generalmente la composizione base prevedeuno strato portante interno costituito da unalastra in calcestruzzo armato, più strati inter-medi coibentanti e di alleggerimento (eventual-mente anche camere d’aria), uno strato esternodi protezione e finitura superficiale;

- pannelli monolitici: sono notevolmente piùpesanti rispetto alle due precedenti catego-rie, tanto che, a parità di dimensioni, glispessori comunemente utilizzati devononecessariamente essere dell’ordine di 8 ÷ 10cm. Nonostante il peso ne limiti in molti casil’utilizzo, essi trovano applicazione partico-larmente quando sono richieste prestazionimeccaniche eccezionalmente elevate,oppure come pareti tagliafuoco, il cui pesograva direttamente sul cordolo di fonda-zione. La capacità coibentante è in genererelativamente scarsa. Il peso di tali elementipuò essere parzialmente ridotto mediantel’utilizzo di aggregati leggeri.

In base all’orientamento, i pannelli possono esseresuddivisi in:- pannelli orientati verticalmente (Figura 10b):

sono appoggiati inferiormente sul cordolo difondazione (mediante una connessione mec-canica sagomata) e in parte sui plinti, mentresuperiormente sono semplicemente vincolatinei confronti della traslazione orizzontale.Tale vincolo superiore non è necessariamenteposto alla quota massima del pannello, in

52


Figura 9Collegamento fondazione –pilastro realizzato secondo

soluzioni tradizionali:a) plinto prefabbricato;

b) bicchiere prefabbricatocon suola gettata in opera.

a. b.

quanto può essere prevista una veletta supe-riore; questa soluzione è particolarmente uti-lizzata nel caso di copertura a falde con travia doppia pendenza, in modo tale che l’estre-mità superiore del pannello si trovi sempread una quota maggiore o uguale rispettoall’estradosso della trave o dei tegoli dicopertura. I pannelli verticali sono necessa-riamente posizionati in corrispondenza dellafaccia esterna dei pilastri e vengono utilizzatiin presenza di luci in genere maggiori di 10÷ 12 m, qualora non si volesse ricorrere apilastri intermedi reggipannello;

- pannelli orientati orizzontalmente (Figura10a): essi possono essere ulteriormente sud-dividi in:� pannelli appesi ai pilastri;� pannelli gravanti direttamente in fondazione.

Nel primo caso i pannelli possono essere posi-zionati sia sulla faccia esterna dei pilastri,oppure sulle facce laterali in corrispondenzadelle quali sono ricavate apposite asole verticali(come specificato precedentemente); i vincolipannello-pilastro sono realizzati medianteinserti metallici. Il secondo caso è risoltoanch’esso mediante pannelli infilati nei pilastri,ma senza connessioni pannello-pilastro. In que-sto caso i pannelli sono rinforzati in corrispon-denza degli spigoli mediante angolari metallicied "impilati" uno sull’altro, in modo tale che illoro peso viene trasmesso direttamente al cor-dolo di fondazione.

5.7 ConnessioniLa corretta progettazione delle connessioni fra idiversi componenti strutturali riveste particolareimportanza nella realizzazione di edifici ad ele-menti prefabbricati. Le unioni realizzate fra i

componenti strutturali in funzione delle diversemodalità esecutive possono configurarsi statica-mente come vincoli di grado diverso. In gene-rale si possono distinguere:- unioni a secco, ottenute per semplice contatto

fra i componenti strutturali e presenza diinserti metallici; per regolarizzare il contattoe distribuire gli sforzi in modo ottimale evi-tandone possibili concentrazioni dovute adirregolarità delle superfici, talvolta gli ele-menti sono appoggiati mediante dispositivi inneoprene. Nel caso di sollecitazioni partico-larmente elevate possono essere utilizzatiappoggi rinforzati oppure piastre d’acciaio;

- unioni gettate in opera, ottenute per mezzodi getti di calcestruzzo in cantiere, previaaggiunta di armatura metallica di richiamo.

La soluzione a secco è quella maggiormente uti-lizzata, in quanto di modesta difficoltà realizza-tiva e, contemporaneamente, associata allamassima velocità di montaggio. La soluzionegettata in opera, invece, non ha mai riscontratoparticolare successo per diversi motivi, il princi-pale dei quali è la velocità di montaggio note-volmente ridotta.Di seguito si illustrano le modalità di realizza-zione delle principali connessioni strutturali asecco, in quanto tradizionalmente impiegatenella pratica costruttiva italiana.a. Connessione trave-pilastro

Nel caso di solai intermedi, la soluzionetipica prevede il pilastro passante dotato dimensole a quote intermedie e le travi appog-giate tramite cuscinetti in neoprene. Ingenere la trave è vincolata alla mensolamediante un tirafondo verticale.Nel caso di copertura, l’appoggio di travi I,L, T rovescio sulla parte terminale del pila-

53


Figura 10Collegamenti pannello –struttura: a) pannelliorizzontali appesi ai pilastrimediante mensole, profili aC zancati annegati ebulloni; b) esempio diappoggio di un pannelloverticale su di un cordolo difondazione eccentricorispetto al plinto.

a. b.

stro è risolto con la testa piatta (Figura 11a),eventualmente mediante un allargamentoquando le dimensioni trasversali della traverispetto a quelle del pilastro siano tali danon garantire in fase di montaggio la suastabilità laterale.In presenza di travi a doppia pendenza,generalmente di sezione snella, viene adot-tata una soluzione a forcella (Figura 11b).La trave H viene di norma appoggiata suuno strato di neoprene e stabilizzata con untenone centrale.Il meccanismo di trasferimento delle azioni

sismiche orizzontali e verticali ai pilastri èrisolto nella quasi totalità dei casi mediante:� Tirafondo verticale (Figura 12a);� Scatolari metallici zancati annegati all’e-

stremo della trave e sulla testa del pila-stro con spinotto verticale iniettato di lun-ghezza di circa 100 mm e diametromedio 24 mm (Figura 12b). Non sonopreviste soluzioni con un numero di spi-notti superiore a due per testata;

� Barre metalliche trasversali colleganti latestata della trave alle forcelle o allabaionetta del pilastro (Figure 12c e 12d).


Figura 11Morfologia delle teste dei

pilastri: a) a testa piatta perl’alloggiamento di travi

rettangolari, a I, a L e Trovescio; b) e c) a forcellae a forcella allargata perl’alloggiamento di travi adoppia pendenza; d) a

tenone per l’alloggiamentodi travi H.

a. b. c. d.

54

Figura 12Tipiche connessioni trave-

pilastro: (a) tirafondoverticale (travi I), (b) spinottoverticale e scatolari metallici

zancati (travi a doppiapendenza) (c) e (d) barra

metallica orizzontale (traviH o a doppia pendenza).

a. b.

c. d.

b. Connessione trave – tegoloI tegoli di piano o di copertura sono solita-mente vincolati alle travi mediante:� Semplice appoggio;� Squadrette metalliche imbullonate nel

caso di tegolo provvisto di nervature ofondello (Figura 13a);

� Chiodi battuti per tegoli piani o pseudo-piani (soluzione non sismica).

� Barre metalliche longitudinali di collega-mento nel getto in opera (tegoli piani,Figura 13b).

c. Connessione pannello-strutturaLa connessione pannello struttura è pensata,in campo statico, solo per sopportare il pesoproprio del pannello. Generalmente i pan-nelli orizzontali gravano su mensole metalli-che annegate nei pilastri (grazie a scatolariannegati nel pannello ai due estremi infe-riori) e quelli verticali scaricano il propriopeso direttamente sul cordolo di fondazione;i vincoli posizionati all’estremo superiore erealizzati mediante inserti metallici non sop-portano carichi gravitazionali, ma hanno lafunzione di prevenire il ribaltamento fuoripiano del pannello e di assorbire le solleci-tazioni di trazione dovute alla depressionedel vento (Figura 14). Ai fini di una buonarisposta sismica, tali vincoli dovranno essere

in grado di sopportare anche le sollecita-zioni discendenti dall’interazione fra il com-portamento dinamico del pannello e quellodella struttura stessa.Nel caso di strutture pluripiano, è in genereprevisto un collegamento a livello di ognipiano, al fine di evitare una freccia fuoripiano del pannello eccessivamente elevata,con significativo distacco rispetto alla strutturain corrispondenza dei piani intermedi; esso èrealizzato mediante una moietta orizzontale(barra metallica sagomata a U) annegato nelpannello stesso e, successivamente, nellaparte gettata in opera del solaio.

6. Strutture prefabbricate e normativaSi riporta di seguito una breve analisi ariguardo di come sono state trattate le struttureprefabbricate in calcestruzzo dalla normativaitaliana nel corso degli anni. Verso la fine deglianni sessanta si erano avute solo delle circolariministeriali relative alle strutture prefabbricate apannelli portanti, fino ad arrivare alla L.S. n. 64del 02/02/1974. La prima legge che disciplinala realizzazione di strutture prefabbricate è ilD.M.LL.PP. del 3/12/1987 “Norme tecnicheper la progettazione, esecuzione e collaudodelle costruzioni prefabbricate” (D.M. 1987).Tale legge indica come struttura prefabbricata, 55


Figura 13Possibili soluzioni dicollegamento impalcato –trave: a) collegamentotegolo – trave mediantebulloni e squadrettametallica.; b) collegamentolastra alveolare – trave a Trovescio mediante gettoparziale in opera e barremetalliche annegate (RDB,2004).

Figura 14Collegamenti pannello –struttura: a) vincolo perevitare il ribaltamento fuoripiano sia di pannelliorizzontali che verticali(profilo a C zancatiannegati nel pilastro o nellatrave e nel pannello, vincolomediante bullone a testa dimartello; b) dettaglio di uncollegamento trave –pannello verticale dotato diveletta (profili a C zancatiannegati, piastrina diritenuta e bullone a testa dimartello.

a. b.

a. b.

una “struttura realizzata mediante l’associa-zione e/o il completamento in opera di più ele-menti costruiti in stabilimento o a piè d’opera”.Definiscono poi “elementi prefabbricati secon-dari” quegli elementi che, con funzione por-tante, non essenziali alla stabilità generale dellacostruzione, realizzati anche con materialidiversi dal calcestruzzo cementizio, e non sog-getti a normative specifiche, debbono possedereadeguata sicurezza, comunque non inferiore aquella della normativa stessa.Viene anche affermato che gli appoggi vannocalcolati tenendo conto delle condizioni peg-giori, determinate dalla combinazione delle tol-leranze di produzione e di montaggio. Gliappoggi devono essere tali da soddisfare lecondizioni di resistenza dell’elemento appog-giato, dell’eventuale apparecchio di appoggio edel sostegno, tenendo conto delle variazioni ter-miche, della deformabilità delle strutture e deifenomeni lenti. Infine la norma afferma che inzona sismica non sono consentiti appoggi neiquali la trasmissione di forze orizzontali sia affi-data al solo attrito. Appoggi di questo tipo sonoconsentiti ove non venga messa in conto lacapacità di trasmettere azioni orizzontali; l’ap-poggio deve consentire spostamenti relativisecondo quanto previsto dalle norme sismiche.Nei decreti ministeriali successivi, ovveroD.M.LL.PP. 16/01/1996 “Norme tecniche per ilcalcolo, l’esecuzione e il collaudo delle strutturein cemento armato, normale e precompresso eper le strutture metalliche” e D.M.LL.PP.16/01/1996 “Norme tecniche per le costruzioniin zona sismica”, manca una specifica sezionerelativa al calcolo degli elementi prefabbricati iquali vengono inglobati nel più generale conte-sto degli edifici in c.a. e c.a.p., senza alcunaulteriore indicazione sui collegamenti.Con l’emanazione della dell’OPCM 3274 del23/03/2003 e successive modifiche fino allaO.P.C.M. 3431 del 05/05/2005, “Primi ele-menti in materia di criteri generali per la classi-ficazione sismica del territorio nazionale e dinormative tecniche per le costruzioni in zonasismica” si ritrovano nuovamente, al Punto 5.7,precise prescrizioni per gli edifici prefabbricati.In questa norma è affrontato il problema del col-legamento tra le strutture prefabbricate inseriteall’interno di strutture realizzate in opera inquanto è precisato che “la prefabbricazione diparti di una struttura progettata per risponderealle prescrizioni contenute nei Punti 5.1-5.7 (Edi-fici con struttura in cemento armato) non richiedealtre prescrizioni aggiuntive se non la dimostra-zione che il collegamento in opera delle parti ètale da conferire il previsto livello di monoliticitàin termini di resistenza, rigidezza e duttilità”.Al Punto 5.7.3 “Collegamenti” la norma scende

nel dettaglio dei collegamenti strutturali per lestrutture prefabbricate premettendo innanzituttoche “il collegamento tra gli elementi prefabbri-cati influenza in modo sostanziale il comporta-mento statico dell’organismo strutturale e quindianche la sua risposta sotto azioni sismiche”.Le connessioni sono classificate di tipo (a), (b) e(c), ciascuno con un diverso criterio di dimen-sionamento, in modo simile alla definizione del-l’Eurocodice, a cui la normativa prende spunto:a. collegamenti situati al di fuori delle zone di

previsto comportamento inelastico, che nonmodificano quindi le capacità dissipativedella struttura rispetto al caso monolitico;

b. collegamenti situati nelle zone critiche diestremità delle travi e dei pilastri, ma sovra-dimensionati in modo tale da spostare laplasticizzazione in zone attigue all’internodegli elementi;

c. collegamenti situati nelle zone critiche alleestremità di travi e pilastri, e dotati dellenecessarie caratteristiche in termini di dutti-lità e di quantità di energia dissipabile.

Nelle “Norme tecniche per le costruzioni” del14/09/2005, nate con la esigenza di un rior-dino organico e sistematico delle normative tec-niche presenti in Italia, si ritrovano nuovamenteprescrizioni per le strutture prefabbricate. Inparticolare al Punto 5.1.10.6.2 delle stesse,dopo una classificazione delle strutture prefab-bricate (già presente nell’EC8 e nell’OPCM), sipone attenzione al problema delle unioni preci-sando, tra le altre cose, che “per le costruzioniin zona sismica le unioni tra elementi devonoessere in grado di assicurare all’insieme struttu-rale un comportamento duttile adeguato agarantire la sicurezza sismica, consentendo laformazione e lo sviluppo delle necessarie plasti-cizzazioni, senza dar luogo a rotture o mecca-nismi di collasso locali”. Come già specificatonell’Ordinanza 3274, si pone l’attenzione sullanecessità di una attenta analisi delle unioni cheinfluenzano in maniera fondamentale il compor-tamento dell’intero organismo strutturale.Nelle nuove “Norme tecniche per le costruzioni”del 14/01/2008 vengono definite nella normatipologie strutturali specifiche per le struttureprefabbricate che si affiancano a quelle ordina-rie del cemento armato già presenti nelle nor-mative del passato; sono definiti, anche peresse, i fattori di struttura per l’alta e la bassaduttilità. La norma sottolinea, inoltre, che perquesto tipo di strutture la dissipazione energe-tica è associata prevalentemente alle rotazioniplastiche delle zone critiche anche se è possibileavere anche una dissipazione attraverso mecca-nismi plastici a taglio nelle connessioni a menoche le forze di richiamo non diminuiscano con i56


cicli dell’azione sismica e che si evitino fenomenidi instabilità.Nel capitolo 12 della norma vengono riportati iriferimenti tecnici da utilizzare per quanto nondiversamente specificato all’interno dellanorma. I documenti di riferimento sono:- Eurocodici strutturali pubblicati dal CEN,

con le precisazioni riportate nelle AppendiciNazionali o, in mancanza di esse, nella formainternazionale EN;

- Norme UNI EN armonizzate i cui riferimentisiano pubblicati su Gazzetta Ufficiale dell’U-nione Europea;

- Norme per prove, materiali e prodotti pub-blicate da UNI.

Inoltre, in mancanza di specifiche indicazioni, aintegrazione delle presenti norme e per quantocon esse non in contrasto, possono essere utiliz-zati i documenti di seguito indicati che costitui-scono riferimenti di comprovata validità:- Istruzioni del Consiglio Superiore dei Lavori

Pubblici;- Linee Guida del Servizio Tecnico Centrale

del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici;- Linee Guida per la valutazione e riduzione

del rischio sismico del patrimonio culturale esuccessive modificazioni del Ministero per iBeni e le Attività Culturali, come licenziatedal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ess. mm. ii.;

- Istruzioni e documenti tecnici del ConsiglioNazionale delle Ricerche (C.N.R.).

La norma prevede che possano essere utilizzatianche altri codici internazionali, purché sia dimo-strato che garantiscano livelli di sicurezza noninferiori a quelli delle presenti Norme tecniche.

7. Classificazione delle tipologie strut-turaliSono quattro le tipologie maggiormente rappre-sentative delle strutture industriali presenti sulterritorio italiano come indicato da Calvi et al.

[2007] (Tabella 5). La prima tipologia è quellapiù tradizionale e più frequentemente utilizzatae consiste in una serie di portali monopianoparalleli (Figura 15a). Ogni portale è costituitoda due pilastri incastrati alla base e da unatrave di copertura semplicemente appoggiata ocon collegamenti resistenti a taglio. La stabilitàdell’intero sistema è totalmente basata sul com-portamento a mensola incastrata alla base deipilastri e sulla buona risposta del collegamentopilastro-fondazione.Un’altra tipologia molto comune consiste in por-tali monopiano collegati da travi perpendicolariche supportano gli elementi di copertura o tegolidi luci considerevoli (Figura 15b).La terza soluzione è equivalente alla prima ma

con travi reticolari in acciaio che sostituiscono glielementi in calcestruzzo per alleggerire la strutturae coprire luci maggiori (Figura 15c). La quartatipologia è rappresentata dalle strutture multi-piano, caratterizzate da pilastri monolitici inca-strati alla base e travi incernierate (Figura 15d).

8. Archivio Emilia-RomagnaA seguito degli eventi sismici del maggio 2012in Emilia Romagna il settore Analisi Strutturaledi Eucentre ha fornito la propria collaborazioneall’Associazione Confindustria Piacenza per lavalutazione dei danni subiti dalle strutture pro-duttive dei propri associati. Le attività sono statesvolte attraverso visite di numerosi capannoniall’interno della provincia di Piacenza: ciascunavisita è stata caratterizzata da un rilievo dellastruttura in cui sono state rilevate le principaliinformazioni sulle tipologie di connessioni tra glielementi strutturali, le tipologie di pilastri, travi,impalcati, elementi di copertura e pannelli, loschema strutturale e le caratteristiche geometri-che della struttura, le informazioni storiche e leplanimetrie fornite dall’aziende, e tutte le altreinformazioni utili per valutare la vulnerabilitàdegli edifici rilevati.L’elaborazione dei dati raccolti ha dimostratocome l’85% degli edifici rilevati in Emilia Romagna

57


Tabella 5 - Classificazione delle tipologie strutturali

Tipo Tipologia Pilastri Travi Elementi di Connessionistrutturale copertura

1 Monopiano a Incastrati alla A doppia Tegoli A secco resistentitelai paralleli base pendenza a taglio

2 Monopiano con Incastrati alla A I Grande campata A secco resistentitravi longitudinali base con tegoli a taglio

3 Monopiano con Incastrati alla Reticolari Lastre sottili A secco resistenti travi reticolari base precompresse a taglio

4 Pluripiano Pilastri a tutta A I a doppia Tegoli A secco resistenti altezza incastrati pendenza a taglio

alla base

sia stato progettato prima della classificazionesismica del 2003 e solo il 2.5 % dopo l’introdu-zione delle nuove norme NTC2008 (Figura 16).Le travi più comuni sono quelle a doppia pen-denza (64.4% del totale) e le luci più frequentisono comprese tra i 14 e i 18 metri, ma si puòdesumere come nel corso degli anni la luce delletravi utilizzate sia sempre superiore fino ad arri-vare ai 30 m (Figura 17). I rapporti altezza-latopilastro più frequenti sono compresi tra 10 e 15,in quanto i pilastri usati generalmente sonosnelli (Figura 18).

La tipologia di edifici più diffusa è a travi indirezione trasversale (85%), e nel 65% dei casiè presente il carroponte (Figura 19).Le connessioni più frequenti sono quelle in cui siha il pilastro in semplice appoggio sulla forcellapresente in testa al pilastro (45.2%); meno fre-quenti sono le stesse tipologie in cui però è pre-sente il perno di ricentraggio nella trave(11.9%). Un’altra tipologia frequente è quella incui la trave rettangolare è in semplice appoggiosulla testa dei pilastri che possono essere a testapiatta oppure, se la trave è di estremità, presen-58


Figura 15Tipologie strutturali,

a) monopiano a telaiparalleli; b) monopiano con

travi longitudinali;c) monopiano con travi

reticolari;d) pluripiano.

a. b.

c. d.

Figura 16Numero di strutture rilevate

in base all’anno dicostruzione.

0

10

20

30

40

0

1

2

3

4

5

6

'64-

'67

'68-

'71

'72-

'75

'76-

'79

'80-

'83

'84-

'87

'88-

'91

'92-

'95

'96-

'99

'00-

'03

'04-

'07

'08-

'10

Num

ero

cum

ulat

ico

di e

dific

i

Num

ero

di e

dific

i

Anno

Senza classificazionesismica 85%

Numero cumulativo

40.0% 57.5%

DM

'96

DM

'08

Rapporto Lc/hc

0

2

4

6

8

10

12

14

Num

ero

di e

dific

i

5<a≤

7.5

7.5<

a≤10

10<a

≤12.

5

12.5

<a≤1

5

15<a

≤17.

5

17.5

<a≤2

0

20<a

≤22.

5

22.5

<a≤2

5

Rapporto altezza/lato pilastro

59


Figura 18a) Tipologie di travi;b) Rapporto altezza/latopilastro.

64.4% 22.2%

13.3%

Tipologie di travi A doppia pendenza

A sezione costante a I

Altre

0

2

4

6

8

10

12

14

8< L

≤10

10<

L≤10

12<

L≤14

14<

L≤16

16<

L≤18

18<

L≤20

20<

L≤22

22<

L≤24

24<

L≤26

26<

L≤28

28<

L≤30

Num

ero

di e

dific

i

Luce Lb (m)

a.

b.

a.

Figura 17Luci delle travi:a) luci delle travi principali;b) luci delle travi principaliusate nel corso degli anni.

5

10

15

20

25

30

0

1

2

3

4

5

6

'64-

'67

'68-

'71

'72-

'75

'76-

'79

'80-

'83

'84-

'87

'88-

'91

'92-

'95

'96-

'99

'00-

'03

'04-

'07

'08-

'10

Num

ero

di e

dific

i

Anno

Media

Luci

del

le tr

avi (

m)

b.

60


Figura 19a) Tipologia strutturale;

b) Presenza del carroponte.

Figura 20Tipologie di connessioni

trave-pilastro.

65.0%

35.0%

Tipologia di sistema resistente per carichi verticali

85.0%

15.0%

Travi in direzione trasversale

Travi in direzione longitudinale

SI

NO

Perno di centraggio Semplice appoggio su forcella Semplice appoggio su pilastro Appoggio con spinotti Altre

Connessioni trave-pilastro

11.9%

45.2% 26.2%

9.5%

7.1%

b.

a.


0

100

200

300

400

500

600

700

0

20

40

60

80

100

120

'64-

'67

'68-

'71

'72-

'75

'76-

'79

'80-

'83

'84-

'87

'88-

'91

'92-

'95

'96-

'99

'00-

'03

'04-

'07

Num

ero

cum

ulat

ivo

di e

dific

i

Num

ero

di e

dific

i

Anno Numero cumulativo

54.2%

45.8% Progetto inzona sismica

Progetto NONSismico

74.5% 19.5%

a.

Figura 21a) Numero di strutturerilevate in base all’anno dicostruzione;b) percentuale di struttureassociate ad un progettosecondo requisiti sismici.

b.

61

tare una sella. Le connessioni in cui si hannobarre filettate passanti sono solamente il 9.5%del totale, mentre le restanti sono connessioni divario tipo quali in semplice appoggio con pia-stre saldate o con altre tipologie di collegamentimeccanici (Figura 20).

9. Database ToscanaIl secondo database che è stato considerato èquello che è stato realizzato dal Settore che sioccupa di prevenzione sismica in RegioneToscana, che ha condotto una campagna per lavalutazione del rischio e del pericolo di areeindustriali, ampiamente descritto nella relazionefinale scaricabile dal sito della RegioneToscana. L’attività di indagine sugli edifici pro-duttivi ha interessato 29 comuni di Lunigiana,Garfagnana, Casentino, Valtiberina e provinciadi Siena, ed è stata svolta su 52 aree produttiveper un totale di oltre 2.000 edifici. Le attivitàsono state svolte poiché dal punto di vista delrischio sismico tali aree presentano, rispetto aicentri abitati, problematiche specifiche perquanto riguarda l’esposizione (per la particola-rità dei beni esposti al rischio) e la vulnerabilitàdegli edifici (per la presenza di tipologie struttu-rali non ordinarie quali i capannoni); le indaginisulla pericolosità sismica invece hanno riper-corso i metodi già impiegati per i centri abitati.All’interno di tali aree, contestualmente allavalutazione della pericolosità sismica locale tra-mite indagini sulle caratteristiche dei terreni, si èproceduto ad un rilevamento degli edifici pro-duttivi in esse presenti, attraverso due schede diraccolta dati elaborate dalla Regione Toscana incollaborazione con l’Istituto per le Tecnologiedella Costruzione del CNR de L’Aquila, a cuicorrispondono due livelli di approfondimentodel rilievo. Le operazioni di rilievo sono statesvolte attraverso sopralluoghi speditivi e intervi-

ste ai proprietari o alle persone presenti in locoal momento della visita: pertanto l’attendibilitàdei dati raccolti è stata influenzata dalla neces-saria rapidità delle operazioni di rilevamento (alfine di non interferire con le attività produttive incorso), dalla impossibilità di eseguire saggi oindagini più accurate e dal margine di erroreconnesso alle informazioni fornite dal personalepresente in loco, soprattutto in relazione all’e-poca di costruzione dei fabbricati che è risultataa volte incerta.Per quanto riguarda le informazioni raccolte, leelaborazioni statistiche hanno permesso di carat-terizzare le tipologie di capannone riscontratenelle aree indagate, in modo da definire gli ele-menti che le contraddistinguono in funzione deiprincipali aspetti morfologici, geometrici, costrut-tivi e anche di epoca di realizzazione. Le elabo-razioni hanno consentito di ottenere informazionisulle caratteristiche tipologico-strutturali degli edi-fici rilevati. I dati riportati di seguito nella formadi elaborazioni grafiche riguardano solamente ilcampione di capannoni prefabbricati (circa il50% del totale dei capannoni rilevati).In questo caso l’elaborazione dei risultati ottenutidimostra come solo il 6% delle strutture rilevatesia posteriore al 2003; in ogni caso poichéalcune zone della Toscana sono state sempreconsiderate come sismiche, più della metà degliedifici rilevati (54.2%) è stato progettato tenendoconto dell’azione sismica, pur sempre facendoriferimento a normative passate (Figura 21).In questo caso le luci più utilizzate sono quelle trai 14 m e i 16 m e quelle tra i 18 m e i 20 m, men-tre i rapporti altezza-lato pilastro dimostranocome generalmente siano compresi tra 12.5 e 15dimostrando che i pilastri sono snelli (Figura 22).La tipologia più diffusa è quella a telai parallelie nell’80% dei casi non è presente il carroponte(Figura 23).Le tipologie di travi maggiormente presenti sono

62


020406080

100120140160

8<L≤

10

10<

L≤12

12<

L≤14

14<

L≤16

16<

L≤18

18<

L≤20

20<

L≤22

22<

L≤24

24<

L≤26

26<

L≤28

28<

L≤30

Num

ero

di e

dific

i

Luce Lb (m)

Luci tipiche delle travi principali

05

1015202530354045

7.5<

a≤1

0

10<

a≤12

.5

12.5

< a≤

15

15<

a≤17

.5

17.5

< a≤

20

20<

a≤22

.5

22.5

< a≤

25

25<

a≤27

.5

27.5

< a≤

30

30<

a

Num

ero

di e

dific

i

Rapporto altezza/lato pilastro

Rapporto Lc/hca.

Figura 22a) Luci delle travi principali;

b) Rapporto altezza/latopilastro.

Figura 23a) Tipologia strutturale;

b) Presenza del carroponte.

b.

Figura 24Tipologie di travi.

6.3%

No

Non rilevato

SI

14.3%

79.4%

4.7% 1.7%

80.2%

Mista

13.5%

3

2

1

a.

b.

8.0%

14.3%

55.0%

11.0%

11.8%

Altro

Sezione costante a H

Sezione costante rettangolare

Travi a timpano

Sezione costante a T

quelle a sezione costante a H (55%) e a timpanoa doppia pendenza (14.3%) (Figura 24). A causa della natura speditiva delle indagininon si dispone di informazioni dettagliate perquanto riguarda le connessioni utilizzate.

10. Database DPC/ReluisL’attività svolta da DPC/Reluis in collaborazionecon Assobeton tra il 2005 e il 2008 ha riguar-dato la realizzazione di un catalogo che racco-glie le principali tipologie di edifici prefabbricatidi produzione corrente da parte degli stabili-menti nazionali. La raccolta è stata fatta sullabase di un rilievo degli edifici esistenti così comededotto dalla documentazione progettuale dimolteplici realizzazioni di epoche passate. Perquesto rilievo si è avuto il contributo di Assobe-ton che ha coinvolto dieci aziende di varieregioni italiane ciascuna delle quali ha fornitouna dozzina di progetti di diverse epoche suedifici distribuiti su tutto il territorio italiano(Figura 25). La documentazione di conseguenza

è stata perciò raccolta, esaminata e sintetizzatain un apposito schedario.Poiché il rilievo dei progetti non copre epochelontane, per le quali non si è rintracciata ladocumentazione, si è completata la raccolta siaattraverso una ricerca bibliografica su rivistespecializzate, sia attraverso la documentazionepervenuta da alcune aziende ed interviste adesperti del settore.Gli edifici analizzati sono stati progettati per lamaggior parte prima del 1996 (Figura 26), e leluci più comuni sono comprese tra gli 8 e i 10 m,mentre il rapporto tra altezza e lato pilastro piùdiffuso è compreso tra 15 e 17.5, perciò anche inquesto caso i pilastri sono molto snelli (Figura 27).Le tipologie di travi sono molto varie con unapredominanza di quelle a timpano a doppiapendenza (Figura 28a) mentre la tipologia strut-turale più diffusa è quella con le travi principaliin direzione trasversale (65%) (Figura 28b).Le tipologie di connessioni maggiormente pre-senti quelle di travi in appoggio sul pilastro conspinotti (Figura 29).

63


Figura 25Posizionamento degli edificiprefabbricati studiati sulterritorio nazionale.

Figura 26Numero di strutture rilevatein base all’anno dicostruzione.

0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

6

Num

ero

cum

ulat

ivo

di e

dific

i

Num

ero

di e

dific

i

Numero di strutture rilevate in baseall'anno di costruzione

'64-

'67

'68-

'71

'72-

'75

'76-

'79

'80-

'83

'84-

'87

'88-

'91

'92-

'95

'96-

'99

'00-

'03

'04-

'07

'08-

'10

Anno

Numero cumulativo

45% 55%

DM

'96

DM

'08

64


Num

ero

di e

dific

i

Luci tipiche delle travi principali

0

2

4

6

8

10

12

14

Num

ero

di e

dific

i

Rapporto altezza/lato pialstro 8<

L≤10

10<

L≤12

12<

L≤14

14<

L≤16

16<

L≤18

18<

L≤20

20<

L≤22

22<

L≤24

24<

L≤26

26<

L≤28

28<

L≤30

Luce Lb (m)

5< a

≤7.5

7.5<

a≤1

0

10<

a≤12

.5

12.5

< a≤

15

15<

a≤17

.5

17.5

< a≤

20

20<

a≤22

.5

22.5

< a≤

25

Rapporto Lc/hc

0

2

4

6

8

10

12

14

a. b.

Figura 27a) Luci delle travi principali;

b) Rapporto altezza/latopilastro.

Figura 28a) Tipologie di travi;

b) tipologia strutturale.

18.2%

4.5%

18.2%

9.1% 18.2%

22.7%

9.1%

Tipologie di travi

35.0%

65.0%

Tipologia strutturale Travi principali in direzione trasversale

Travi principali in direzione longitudinale

Travi a timpano a I

Sezione a T rovescia

Sezione costante a pi-greco

Sezione costante a I

Sezione costante rettangolare

Altro

Sezione costante ad H

a.

b.

Figura 29Tipologie di connessioni

trave-pilastro.

9.5%

38.1%

19.0%

19.0%

14.3%

Tipologie di collegamento trave-pilastro Semplice appoggio su pilastro

Appoggio su pilastro con spinotti

Travi Π su pilastro Π con piastremetalliche

Altro

11. Distribuzione statistica delle proprietàIn questa sezione è descritta l’indagine succes-siva alla raccolta delle informazioni, condottaper analizzare e confrontare le caratteristichedegli edifici prefabbricati rilevate sul campo. Perfare ciò si è creato un unico database che rac-coglie i dati di quelli dell’Emilia Romagna, dellaToscana e di DPC/Reluis, per un totale di circa670 capannoni costruiti tra il 1960 e il 2010.Si è riscontrato che il 48% delle strutture sonostate costruite in luoghi considerati come zonenon sismiche al momento della costruzione(Figura 30a), quindi progettate solo per carichiverticali o per una forza laterale equivalente aduna percentuale minima del loro peso (intorno2%). Tuttavia, per quanto riguarda la zona emi-liana, successivamente all’anno 2003 le areesono state classificate come zone sismiche. Ilnumero di edifici di ogni tipologia usata per lavalutazione delle distribuzioni statistiche è ripor-tato in Figura 30b. Si ricorda che le tipologiestrutturali classificate come Tipo 1, Tipo 2 e Tipo3, si riferiscono alla precedente Tabella 5, rap-presentata graficamente in Figura 15.Successivamente sono state valutate le distribu-zioni probabilistiche che caratterizzano le pro-prietà geometriche e materiali delle struttureprefabbricate appartenenti al database emi-liano e della Toscana per un totale di 650 edi-fici realizzati tra il 1960 e il 2010. È stato uti-lizzato un approccio che assomigliasse mag-giormente al modello probabilistico più ade-guato ed è stato impiegato il test del chi-qua-drato per un insieme di livelli di significatività

(1%, 5% e 10%) per valutare la bontà di adatta-mento, come descritto in Silva et al. [2013]. Gliistogrammi e la distribuzione probabilisticaassociata dei parametri sono illustrati da Figura31 a Figura 36. Come si può notare dal grafico,alcune distribuzioni hanno superato il test delchi-quadrato e alcune di loro non seguonoalcuna funzione continua: questo potrebbeessere dovuto a una serie di ragioni diverse. Perle distribuzioni delle dimensioni delle campatedegli elementi di copertura questo fatto è dovutoalla grande varietà di elementi prefabbricati dis-ponibili sul mercato, con caratteristiche moltodiverse tra loro. Per ridurre la variabilità sipotrebbe effettuare una suddivisione della tipo-logia. La dispersione delle tre distribuzioni ditipologie, invece, è dovuta alla piccola dimen-sione del campione, costituito da soli trentottoedifici (database Emilia), che rende difficileavere una significatività statistica. La distribu-zione lognormale si adatta abbastanza bene aidati relativi al numero di campate della secondatipologia, mentre per le tipologie uno e tre si èaggiunta anche la funzione di densità cumula-tiva per evidenziare che le strutture a una e duecampate coprono il 90% degli edifici e un cam-pione casuale tra questi due valori sarebbe unabuona rappresentazione del patrimonio edili-zio.

12. Sviluppo di curve di fragilitàUn metodo analitico è utilizzato per la defini-zione delle curve di fragilità, costruite a partire

65


Figura 30a) Percentuale di edifici neldatabase classificati comesismici; b) tipologie strutturalidegli edifici.

48,0% 52,0%

Pre-classificazione

Post-classificazione

125

506

38

Tipo 3

Tipo 2

Tipo 1

a.

b.

Tipo 1 – Lunghezze delle travi

Distribuzione Lognormale

Media 16.24

Varianza 21.93

μ 2.75

σ 0.28

Test chi-uadrato 10%

Tipo 2 – Lunghezze delle travi

Distribuzione Lognormale

Media 8.70

Varianza 3.93

μ 8.70

σ 1.98

Test chi-qudrato non superato

Tipo 1 - Lunghezze degli elementi di copertura

Distribuzione Distribuzione

Media Media

Varianza Varianza

μ μσ σTest chi-quadrato Test chi-quadrato

Tipo 2 - Lunghezze degli elementi di copertura


Media Media

Varianza Varianza


Tipo 1 - Altezze dei pilastri


Media Media

Varianza Varianza


Tipo 2 – Altezze dei pilastri


Media Media

Varianza Varianza



Figura 31Distribuzione probabilisticadella lunghezza delle travi

per la tipologia strutturale 1.

Figura 32Distribuzione probabilisticadella lunghezza delle travi

per la tipologia strutturale 2.

Figura 33Distribuzione probabilistica

della lunghezza deglielementi di copertura per la

tipologia strutturale 1

Figura 34Distribuzione probabilistica

della lunghezza deglielementi di copertura per la

tipologia strutturale 2.

Figura 35Distribuzione probabilisticadell’altezza dei pilastri per

la tipologia strutturale 1.

Figura 36Distribuzione probabilisticadell’altezza dei pilastri per

la tipologia strutturale 2.

66

5 10 15 20 25 30 350

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

Type 1 − Beam Length [m]

Den

sity

4 6 8 10 12 14 16 18 200

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Type 2 − Beam Length [m]

Den

sity

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Type 1 − Roof Span [m]

Den

sity

5 10 15 20 250

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Type 2 − Roof Span [m]

Den

sity

4 6 8 10 12 140

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Type 1 − Height [m]

Den

sity

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Type 2 − Height [m]

Den

sity

dall’elaborazione statistica delle distribuzionidei danni, che vengono simulati tramite analisidi modelli strutturali sotto crescente intensitàsismica [Casotto et al. 2014]. La somiglianza trail modello e la struttura reale influenza forte-mente l’affidabilità dei risultati. Questo approc-cio tende a definire, rispetto ai metodi empirici,algoritmi di valutazione della vulnerabilità piùdettagliati e con un significato fisico diretto, ilche permette di intraprendere studi di sensibilitàper individuare l’impatto di caratteristiche speci-fiche sulla risposta strutturale globale (per esem-pio, l’effetto di diversi tipi di connessione). Bolognini et al. (2008) hanno implementato ilmetodo SP-BELA, adattando la definizione deglistati limite alle caratteristiche degli edifici pre-fabbricati tradizionali italiani con l’introduzionedello stato limite di crisi della connessione. Ladifferenza principale tra il metodo SP-BELAimplementato per le strutture prefabbricate inc.a. e la metodologia proposta è nella defini-zione della capacità di ciascun telaio e delladomanda sismica. Nel primo caso la capacitàdelle strutture è rappresentata da una curva pus-hover semplificata bilineare e la domandasismica da uno spettro di risposta. Nel secondocaso invece esse sono definite sottoponendo lestrutture a una analisi non lineare pushover e auna analisi non lineare dinamica. Inoltre lo statolimite della crisi della connessione è consideratonello stesso modo, ma il primo e il secondo statolimite di danno considerati da Bolognini et al.(2008) sono legati alla rotazione di corda neipilastri, calcolata con semplici equazioni.Uno degli aspetti critici della valutazione dellavulnerabilità è la determinazione del collassoper scorrimento della trave dal supporto

colonna. Molti e diversi fattori sono coinvolti inquesto tipo di rottura, ma il principale è certa-mente il coefficiente di attrito neoprene-calce-struzzo. I semplici appoggi delle travi sui pila-stri sono stati modellati con il valore massimodella forza di attrito, che è proporzionale alcarico assiale verticale, considerando l’accele-razione verticale agente verso l’alto, e al coef-ficiente di attrito. La definizione di questo para-metro è un punto controverso ma alcune cam-pagne sperimentali, come quella operata daMagliulo et al. (2011), mostrano valori com-presi tra 0.1-0.5.Gli edifici prefabbricati che sono più colpiti daproblemi di collasso della connessione sono siaquelli progettati non tenendo conto dell’azionesismica, che quelli progettati con una bassaazione orizzontale data dal sisma, per cui con-nessioni basate esclusivamente sulla forza diattrito tra mensola e trave erano permesse altempo di costruzione. I fattori che giocano unruolo rilevante sono il coefficiente di attrito e laresistenza a taglio della colonna, determinatidal carico assiale e dalla rigidezza dellasezione. Il problema del collasso della connes-sione perciò è legato alla mutua relazione tra lacapacità di taglio della colonna e la resistenzaa taglio della connessione, entrambe proporzio-nali al carico assiale, in quanto la resistenzadella connessione non potrebbe mai esseresuperata, determinando il collasso della strut-tura, se la resistenza della colonna non fossesufficiente a trasmettere un azioni pari o supe-riore ad essa.Un esempio di curva di fragilità associata allaricerca effettuata è rappresentato nella seguenteFigura 37.

67


Figura 37Esempio di curva di fragilitàrelativa alla ricercaeffettuata. In ordinata èrappresentata lapercentuale di superamentodello stato limite di collassoin funzionedell’accelerazione Sa inascissa. Le due curve nerae blu si riferisconorispettivamente ai casi diattrito 2% e 3%.

0 100 200 300 400 5000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Sa (cm/s2)

PoE

Col

laps

e

friction 0.2Data 0.2friction 0.3Data 0.3

13. ConclusioniLo scopo di questo lavoro è stato quello dicostruire un database che comprendesse unvasto numero di edifici prefabbricati in c.a.industriali italiani in modo da individuare letipologie strutturali più rappresentative e le lorocaratteristiche, espresse in termini quantitativi.Questa informazione è stata ricavata dall’acqui-sizione di numerosi dati di dettaglio che ha por-tato ad una analisi statistica della variabilitàcaratteristica. In base a questi dati si è seguita una metodolo-gia rigorosa per ricavare le curve di fragilità peredifici industriali prefabbricati in c.a., cercandodi ricavare la reale risposta di queste strutture,che differisce dalle tipologie di edifici gettati inopera. In realtà la maggior parte degli edificiindustriali facenti parte del database sono pro-gettati essenzialmente per le azioni statiche epotrebbero quindi essere particolarmente vulne-rabili nei confronti dell’azione dinamica pro-dotta dai terremoti. L’insieme di edifici esistenti èstato studiato attraverso uno studio delle carat-teristiche più comuni raccolte dalla letteraturaitaliana a disposizione e direttamente dai pre-fabbricatori, dai disegni e dai rilievi sul campo.

Infine, l’insieme di edifici è stato suddiviso inclassi con caratteristiche analoghe. Le informa-zioni acquisite sono state essenziali per costruireun nuovo database costituito da un insieme diedifici in cemento armato prefabbricati, con datiprovenienti da diverse regioni d’Italia, ma nonsufficiente per definire alcune tipologie e alcuniparametri che hanno una grande variabilità.L’età di costruzione delle strutture è stata consi-derata nella classificazione applicando duediversi metodi di progettazione pre e post 1996utilizzando come codici di riferimento il D.M.03-03-1975 e il D.M. 16-01-1996. Tuttavia, lavalutazione della capacità effettiva di questi edi-fici subisce una grande incertezza perché lanormativa non prevedeva criteri di progetta-zione chiari per questo particolare tipo dicostruzione prima del 2003. Un parametro fon-damentale per la valutazione della vulnerabilitàè costituito dal coefficiente S che determina laforza di progetto sismica. Il database ha evi-denziato un numero consistente di edifici pro-gettati con una resistenza laterale inadeguata eil terremoto dell’Emilia del maggio 2012 hadato prova dell’esattezza di questa informa-zione.

68


BibliografiaBelleri A., Riva P., Nascimbene R. (2012) - Compor-

tamento sismico e attività di messa in sicurezza diedifici industriali, Progettazione sismica, No. 3,pp. 131-139

Bellotti D., Bolognini D., Nascimbene R. (2009) -Response of Traditional RC Precast Structuresunder cyclic loading, Environmental Semeiotics,Vol. 2, No. 2, pp. 63-79.

Bolognini D., Borzi B., Pinho R. (2008) - SimplifiedPushover-Based Vulnerability Analysis of Traditio-nal Italian C precast structures, Proceedings of the14th World Conference on Earthquake Enginee-ring, Beijing, China.

Casotto C. (2013) - Seismic vulnerability of italian RCprecast industrial structures, Master Thesis IUSSPavia.

Casotto C., Silva V., Crowley H., Nascimbene R.,Pinho R. (2014) - Seismic Fragility of Italian RCPrecast Industrial Structures, Engineering Structu-res, (submitted).

Calvi G.M., Bolognini D., Nascimbene R. (2006) - Sei-smic design of precast RC structures: state of theart and construction practise in the Italian context,Proceedings of the 2nd fib Congress, Naples,Italy.

Calvi G.M., Filippetto M., Bolognini D., NascimbeneR. (2007) - Strutture prefabbricate in c.a. in zonasismica: stato della pratica costruttiva Italiana eprincipali problematiche di progettazione, ‘Inge-gneria Sismica, No. 1, Gennaio-Marzo, pp.41-56.

Crowley H., Pinho R., Bommer J.J. (2004) - A proba-bilistic displacement-based vulnerability asses-sment procedure for earthquake loss estimation,”Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 2, No. 2,pp. 173-219.

Dassori E., Assobeton (2001) - La prefabbricazione incalcestruzzo: guida all’utilizzo nella progetta-zione, BE-MA Editore, 238 pagg., ISBN:8871432401, 9788871432403

Decreto Ministeriale 3 marzo 1975 (1975) - Appro-vazione delle norme tecniche per le costruzioni inzone sismiche.

Decreto Ministeriale 3 dicembre 1987 (1987) -Norme tecniche per la progettazione, esecuzionee collaudo delle costruzioni prefabbricate.

Decreto Ministeriale 16 gennaio 1996 (1996) - Normetecniche per le costruzioni in zone sismiche.

Decreto Ministeriale 14 gennaio 2008 (2008) -Norme Tecniche per le Costruzioni.

DPC/RELUIS Progetto triennale 2005/08 - Linea diricerca 2: Valutazione e riduzione della vulnera-bilità degli edifici esistenti in c.a Obiettivo2.9:Comportamento e rinforzo di strutture indu-striali prefabbricate. In collaborazione con ASSO-BETON.

Ferrini M., Lucarelli E., Baglione M., Borsier S., Bor-tone G., Ginori R., Mangone F., Mannella A.,Martinelli A., Milano L., Ntibarikure M.C., PirisiP., Spampanato A., Tucci G. (2007) - DOCUPToscana 2000-2006 - Azione 2.8.3: Riduzionedel rischio sismico nelle aree produttive - Esiti del-l’indagine di primo livello, Proceedings of the 12th

Conference of Seismic Engineering in Italy, Pisa,Italy.

Ferrini M., Bortone G., Lucarelli E., Scarselli F., Maz-zone M. (2008) - Analisi tipologica di capannoniprefabbricati ubicati in aree ad elevato rischiosismico della Toscana, Atti del Convegno Reluis“Valutazione e riduzione della vulnerabilitàsismica di edifici esistenti in c.a.”, Roma, 29-30Maggio 2008.

Guidoboni E., Ferrari G., Mariotti D., Comastri A.,Tarabusi G., Valensise G. (2007) - CFTI4Med,Catalogue of Strong Earthquakes in Italy (461B.C.-1997) and Mediterranean Area (760 B.C.-1500). INGV-SGA. Available from http://sto-ring.ingv.it/cfti4med/

Magliulo G., Capozzi V., Fabbrocino G., Manfredi G.(2011) - Neoprene-concrete friction relationships

for seismic assessment of existing precast buil-dings, Engineering Structures, Vol. 33, No. 2, pp.532-538.

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.3274 del 20 marzo 2003 (2003) - Primi elementiin materia di criteri generali per la classificazionesismica del territorio nazionale e di normative tec-niche per le costruzioni in zona sismica.

Silva V., Crowley H., Varum H., Pinho R. (2013) -Development of a Vulnerability model for the Por-tuguese C building stock, Bulletin of EarthquakeEngineering (submitted).

Stucchi M., Meletti C., Bazzurro P., Camassi R., Cro-wley H., Pagani M., Pinho R., Calvi G.M. (2012)- I terremoti del maggio 2012 e la pericolositàsismica dell’area: che cosa è stato sottostimato?,Progettazione Sismica n.3-2012.

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Gli AutoriDavide BellottiIngegnere Civile, ha conseguita la Laurea Specia-listica presso l’Università degli studi di Pavia nel2007 discutendo una tesi riguardante l’”Analisicomparativa della progettazione in zona sismicadi strutture industriali in c.a.p. e in acciaio”.È attualmente un collaboratore dell’Area AnalisiStrutturale del Centro Europeo di Formazione eRicerca in Ingegneria Sismica (Eucentre), nell’am-bito della quale si occupa di progettazione,modellazione, analisi e verifica sismica di strut-ture prefabbricate.È stato coinvolto, inoltre, all’interno del Gruppodi Lavoro interistituzionale istituito tramite Decretodel Capo del Dipartimento della ProtezioneCivile, nella stesura di una scheda per la valuta-zione del danno e dell’agibilità post-sisma di edi-fici a struttura prefabbricata o di grande luce (GL-Aedes) e delle relative linee guida.Svolge l’attività di relatore in seminari e corsi nel-l’ambito del progetto di edifici prefabbricati dinuova costruzione, dell’adeguamento sismico diedifici prefabbricati esistenti e di codici interna-zionali di calcolo.Ha svolto attività riguardante la progettazione el’esecuzione di prove sperimentali su muro dicontrasto di sottostrutture prefabbricate.È inoltre coautore di articoli scientifici su rivista eda convegni nazionali ed internazionali, in cui èstato anche relatore.

Chiara CasottoDopo la Laurea in Ingegneria Edile-Architettura,conseguita nel 2011 presso l’università di Paviadiscutendo una Tesi dal titolo “Architetturaurbana e struttura come principio formale. Riqua-lificazione del quartiere Giambellino a Milano”,ha conseguito la Tesi di Master in IngegneriaSismica presso la Graduate School in Under-standing and Managing Extremes (UME School)di Pavia focalizzando l’attenzione principal-mente sulle tematiche riguardanti la determina-

zione delle curve di fragilità.Ha collaborato sia con la Fondazione GEM perl’implementazione di metodologie per la valuta-zione della vulnerabilità delle strutture a supportodello sviluppo del software OpenQuake, sia conla Fondazione Eucentre per la determinazione dicurve di fragilità di capannoni industriali prefab-bricati.Ha pubblicato articoli a convegno e su rivisteinternazionali ed ha partecipato a svariate con-ferenze internazionali incentrate sullo sviluppo dimetodologie di valutazione di vulnerabilità erischio sismico per il territorio italiano.È attualmente studentessa di Dottorato presso laUME School di Pavia.

Helen CrowleyDopo il Dottorato in Seismic Engineering conse-guito presso la Rose (ora UME) School di Pavia,ricopre dal 2009 il ruolo di Affiliated SeniorResearcher presso il Centro Europeo di Forma-zione e Ricerca in Ingegneria Sismica (Eucentre)di Pavia. È stata inoltre Graduate Engineerpresso Whitbybird Consulting Engineers di Lon-dra (2000-2001), Coordinatrice del programmadi Master della Risk and Emergency Manage-ment (REM) School (2010-2012), ScientificCoordinator and Executive Committee Risk Coor-dinator presso la Fondazione GEM di Pavia(2009-2014), oltre che Deputy Secretary Gene-ral (2012-2014) della Fondazione stessa.L’attività di ricerca comprende: la pubblicazionecome Autrice o Co-Autrice di oltre 120 articoli nelcampo dell’ingegneria sismica, in particolare dellavalutazione del rischio e delle perdite, la parteci-pazione come relatrice a numerose conferenzenazionali ed internazionali, il coordinamento perlo sviluppo di software “open source” finalizzatoalla valutazione del rischio sismico (OpenQuake)e di consorzi internazionali per lo sviluppo di pro-cedure e database nell’ambito del Global Earth-quake Model (GEM), la-partecipazione a svariatiprogetti di ricerca nazionali incentrati sullo svi-

luppo di curve di fragilità e modelli numerici, valu-tazioni di rischio sismico di edifici scolastici, data-base con informazioni sulle caratteristiche degliedifici; modelli di scuotimento e modelli per lastima di perdite economiche ed umane.Dal 2012 fa parte del Comitato Editoriale di Earth-quake Spectra e dal 2005 è revisore di numeroseriviste internazionali fra cui ASCE Journal of Struc-tural Engineering, Bulletin of Earthquake Enginee-ring, Journal of Earthquake Engineering.Ha tenuto una Keynote Lecture su invito alla 2nd

European Conference on Earthquake Enginee-ring and Seismology di Istanbul (Agosto 2014).Nel 2009 è stata la vincitrice dell’”EuropeanGeosciences Union Plinius Medal” per il “rile-vante contributo nel campo della valutazione edella mitigazione del rischio sismico”.Ha coordinato la realizzazione della Clearin-ghouse sul terremoto in Emilia del 2012(www.eqclearinghouse.org/2012-05-20-italy-it/)con la partnership dell’Earthquake EngineeringResearch Institute (EERI).

Manya G. DeyanovaÈ attualmente studentessa di Dottorato presso laGraduate School in Understanding and Mana-ging Extremes (UME School) di Pavia.

Fabio GermagnoliÈ attualmente il Direttore Operativo del CentroEuropeo di Formazione e Ricerca in IngegneriaSismica (Eucentre) di Pavia.

Giancarlo FianchistiIngegnere Civile laureatosi nel 1978, ricopre ilruolo di Responsabile del Settore Sismica nel-l’ambito della Direzione Generale PoliticheAmbientali, Energia e Cambiamenti Climaticidella Regione Toscana.

Elena LucarelliArchitetto laureatosi nel 2004, è FunzionarioTecnico - Professionale presso il Settore Sismicadella Regione Toscana.

Stefano RivaÈ Referente per i rapporti interni ed esterni diConfindustria Piacenza.

Roberto NascimbeneLaureato in Ingegneria Civile presso l’Universitàdi Pavia, ha conseguito nel 2003 il Dottorato in“Sail Modelling for maximal speed optimumdesign” presso la medesima Università.Attualmente è Ricercatore Responsabile del set-tore Analisi Strutturale presso il Centro Europeo diFormazione e Ricerca in Ingegneria Sismica(Eucentre) di Pavia e, dal 2012, anche Respon-sabile della Formazione Professionale Continua.Nell’ambito del settore Analisi Strutturale ha coor-dinato diversi progetti in collaborazione con ilDipartimento della Protezione Civile, tra cui lavalutazione di curve di fragilità di strutture pre-fabbricate, la verifica di una scheda di rilievo erelative linee guida per la valutazione dell’agibi-lità post-sismica di edifici a struttura prefabbri-cata, soluzioni abitative prefabbricate in emer-genza post-sismica.È inoltre Docente incaricato presso la Facoltà diIngegneria dell’Università di Pavia, Dipartimentodi Ingegneria Civile ed Architettura.È membro del Consiglio dell’Ordine degli Inge-gneri della Provincia di Pavia per il quadriennio2013-1017.Ha pubblicato numerosi articoli su rivista ed aconvegni nazionali ed internazionali, di cui èstato anche relatore, ed è coautore del libro “Pro-gettare i gusci” (ISBN 978-88- 6198-061-7).Svolge l’attività di relatore in seminari e corsi insvariati ambiti fra i quali analisi, modellazione everifica sismica di edifici esistenti in c.a., codicinormativi internazionali per le strutture, analisidella vulnerabilità sismica dei serbatoi inacciaio.È stato relatore del seminario tenuto presso laSchool of Advanced Structures, University of Cin-cinnati (USA) dal titolo “Emilia earthquake: effectson industrial building” e “Construction of a metalscaffold for the main spire of the Milan cathedral:analysis, modeling, verification and dynamicidentification”. Cincinnati, 16 Novembre 2012.

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