Prefabbricato da ristrutturare: che fare?

I recenti eventi sismici avvenuti in Italia hanno messo in luce numerose labilità degli edifici prefabbricati e semi-prefabbricati. Gli interventi di “miglioramento sismico” non possono limitarsi alla semplice connessione tra i diversi componenti prefabbricati. Servono un’indagine preventiva, un rilievo preciso dell’esistente e la scelta di rinforzi certificati. Con un’attenzione alle nuove tecnologie.
I prefabbricati industriali o civili sono, per loro natura, componenti edili usualmente pesanti studiati per realizzare ampie coperture di spazi architettonici interni privi di pilastrature diffuse, dove il concetto di “totale libertà d’uso dello spazio interno” prende il sopravvento rispetto ad altri requisiti tecnici.
In un ottica di ottimizzazione del rapporto costi-benefici nel corso degli anni si è passati da prefabbricati con strutture tozze a prefabbricati con strutture sempre più ardite: alte e snelle, costituite da materiali cementizi e di acciaio di altissima qualità e spesso anche precompresse, ma dove paradossalmente sempre meno importanza si è data all’unione fisica tra gli elementi prefabbricati da eseguirsi in cantiere a cura e onere dell’impresa edile.
Ciò ha determinato nel passato (in tantissimi casi estremi tutt’altro che definibili come singolari ed isolati) il consueto impiego di schema di travi e di solai in “semplice appoggio”, dove la resistenza ad azioni orizzontali di vento o da vibrazioni orizzontali è stata per lo più affidata all’attrito relativo generato dalle forze peso delle travi e dei tegoli “massivi”. Il tutto per non parlare di impreviste rotture ai pilastri in presenza di schemi impropri di comportamento contro azioni orizzontali generati dalle masse.
L’esperienza tragica dell’ultimo terremoto in Emilia nell’anno 2012 ha messo in luce una conseguenza banale ma ovvia di debolezza: in presenza di azioni sismiche sussultorie e poi ondulatorie capaci di ridurre fino anche ad annullare la forza d’attrito gli edifici prefabbricati spesso non vanno in crisi solo per rotture fragili dei componenti, bensì per perdita dell’appoggio relativo tra elementi sovrapposti e/o giustapposti con semplici micro-incastri.

Il rilievo di indagine preventiva
Davanti ad un capannone prefabbricato o in generale una struttura con elementi prefabbricati l’atteggiamento metodologico che un’impresa edile e un progettista devono assumere per una valutazione dello stato di fatto non è molto dissimile da quello impiegato nell’analisi di una costruzione tradizionale. In primo luogo deve essere infatti svolto un ampio rilievo sia geometrico che soprattutto “costruttivo” della struttura con l’individuazione degli elementi primari, ma anche secondari, inquadrando:
• le porzioni edili gettate in opera (in primis le fondazioni);
• le strutture semi-prefabbricate, ossia dotate di una cappa superiore in c.a. gettata in seconda fase in cantiere;
• i componenti prefabbricati semplicemente accostati o sovrapposti gli uni agli altri, senza unione relativa;
• le caratteristiche costruttive degli elementi di fissaggio in c.a. piuttosto che metalliche già predisposte dal costruttore.
Su questo ultimo punto si evidenzia che la presenza di squadrette metalliche a vista già previste dal costruttore è sicuramente un fattore di sicurezza migliorativo, ma a priori non è detto che le stesse siano adeguatamente progettate contro azioni sismiche o viceversa non è detto che lo siano gli ancoraggi chimici/meccanici presenti.
Altresì, per i pilastri, la determinazione del passo e della tipologia delle staffe soprattutto nella zona di incastro risulta un parametro importante di valutazione.
Caso per caso spetta al progettista valutare anche tale aspetto tutt’altro che banale.
A seguire è fondamentale analizzare, per ciascuno dei punti possibili di danno citati nell’elenco precedente, le eventuali presenti “criticità di degrado fisico” legate al naturale trascorrere del tempo, ossia:
• corrosione di armature con distacco del copriferro di pilastri, soprattutto nella zona di base verso l’appoggio;
• consistenza fisica di eventuali forcelle superiori di pilastri;
• stato di conservazione (ad esempio corrosione o errate
giustapposizioni) di squadrette metalliche di unione dei componenti edili;
• chiari segni di movimenti scomposti tra gli elementi prefabbricati già causati da assestamenti del terreno, piuttosto che da macchinari generanti vibrazioni o eventi sismici precedenti
• modifiche con fori per passaggi impiantistici improvvisati dall’impresa, presenza di ingenti carichi appesi collocati in maniera “impropria” dall’utente nel corso degli anni.
In ultimo, laddove è possibile, è sempre auspicabile un rilievo di indagine volto ad individuare le caratteristiche meccaniche dei calcestruzzi e l’armatura principale degli elementi portanti, in linea con quanto indicato dalla normativa NTC 2008 per ottenere un livello di conoscenza LC2 piuttosto che LC1.
In funzione degli esiti è possibile ricostruire un quadro sinottico dei problemi e delle possibili vie risolutive tipiche del caso in esame.

Rinforzi non casuali, ma certificati
Indipendentemente dalla tipologia costruttiva dell’edificio prefabbricato le soluzioni usualmente più calibrate in termini di buon rapporto costi-benefici ottenuti passano da squadrette metalliche con ancoraggi meccanici o chimici giustapposti nel collegamento tra un modulo prefabbricato e l’altro.
L’acciaio presenta infatti alti livelli di resistenza e nel contempo anche di comportamento plastico con assorbimento dell’energia cinetica del sisma.
In tal senso, se adeguatamente progettate, squadrette a L piuttosto che a sella soddisfano appieno il requisito primario.
Il punto critico nascosto di questi interventi sono spesso “l’ancorante” e “l’ancoraggio” adottati, che gioco-forza devono innestarsi su sezioni ridotte, spesso in presenza di esigua distanza dal bordo di calcestruzzo e non devono essere pertanto una mera improvvisazione dell’impresa edile eseguita con barre d’armatura da cantiere o resine chimiche di generica provenienza ed uso edile.
In tal senso si invitano i direttori di cantiere e dei lavori in primis e in seconda battuta i collaudatori strutturali a prescrivere prima e poi a farsi fornire dalle imprese edili le esatte schede e le certificazioni dei prodotti di fissaggio in corso d’uso.
Vi è infatti da evidenziare al lettore che le aziende produttrici di tasselli forniscono sul mercato specifici prodotti testati in laboratorio sia in presenza di azioni sismiche/di vibrazioni ripetute che di diverse condizioni di distanza dal bordo o di interasse: anche nel settore degli ancoraggi si sono fatti passi avanti verso una qualità sempre più reale e scientifica.

Panoramica di soluzioni di messa in sicurezza

Chiarite le dinamiche tipiche di crisi delle costruzioni prefabbricate non vi è chi non vede che gli interventi di messa in sicurezza devono perseguire gli obiettivi di:
• creare nuovi vincoli efficaci senza irrigidire troppo la struttura (ossia evitare la trasmissione di momenti flettenti di incastro e nel contempo garantire quel minimo di dilatazione termica relativa sempre pre-esistente);
• limitare gli spostamenti relativi tra pilastri e travi (riduzione della perdita di appoggio);
• impedire la rotazione fuori piano di travi superiori ed elementi di copertura;
• impedire il ribaltamento dei pannelli di facciata
Come già accennato l’impiego di squadrette in acciaio piuttosto che piastre debitamente tassellate ai componenti edili aiuta a perseguire gli obiettivi primari, ma come sempre avviene in edilizia non esiste mai una soluzione migliore o più efficace in assoluto di un’altra: ogni soluzione presenta dei punti a favore e altri a sfavore e spetta al progettista ponderare in base alla propria “sensibilità” ed esperienza le scelte di progetto.
In generale vanno però evidenziate al lettore le criticità principali che per l’appunto in presenza di sisma possono vanificare gli interventi:
• strutture esili su cui fissarsi: il problema è molto frequente soprattutto per i tegoli di copertura, dove l’anima verticale ha frequentemente spessori esigui di soli 5-10 cm.; la soluzione di intervento deve tenere in considerazione tale aspetto condizionante, impiegando magari più ancoraggi laterali piccoli piuttosto che pochi di grosso diametro, oppure sposando la scelta di perni passanti sempre di calibrato spessore;
• consentire dilatazioni e giustapposizioni: l’intervento antisismico è un evento eccezionale e l’eccessiva predisposizione di rinforzi rigidi non deve viceversa causare problemi di ordinaria dilatazione stagionale (ciò in quanto aumenterebbero sollecitazioni interne di compressione su elementi snelli, piuttosto che si creerebbero momenti flettenti dalla non ben chiara distribuzione interna); pertanto è sempre auspicabile l’impiego di squadrette asolate (ovviamente non eccessivamente per non causare traslazioni incontrollate con perdite di appoggio in caso di sisma!);
• armature concentrate delle strutture esistenti: a differenza di quello che avviene nei pilastri le strutture prefabbricate orizzontali (tegoli piuttosto che travi) possiedono sempre armature concentrate (magari anche con cavi interni di precompressione); ciò comporta un banale ma tutt’altro che poco frequente problema di cantiere: gli ancoraggi delle squadrette finisco più volte per interagire con le armature interne (o viceversa vengono mal posati a causa delle difficoltà di posa per incroci relativi). In tale direzione è sempre auspicabile una preventiva indagine a campione con un “pacometro digitale” in grado di rilevare la disposizione locali delle armature presenti, così da studiare poi a tavolino l’impiego di rinforzi metallici probabilmente più variegati nella forma tridimensionale e di più ampia dimensione, magari anche con più file di fori asolati, ma sicuramente congrui con le caratteristiche di armatura delle opere esistenti in c.a. su cui ci si innesta in un ottica di rinforzo e non per l’appunto di indebolimento.
• Preferire soluzioni simmetriche: la simmetria, come è noto, aiuta sempre nel far lavorare in maniera appropriata i tasselli di ancoraggio e soprattutto riduce l’effetto di momenti flessionali impropri sui rinforzi stessi di ancoraggio; in tale direzione i fissaggi bidirezionali consentono ai tasselli di lavorare spesso solo di taglio e poco a trazione, garantendo così una maggiore resistenza della struttura globale edile;
• Attenzione agli ambienti aggressivi: che l’intervento sia progettato in maniera coerente è condizione necessaria ma non sufficiente a garantire l’efficacia del sistema in caso di sisma, soprattutto se (come sempre si spera) lo stesso si manifesta a distanza di molti decenni dall’intervento di rinforzo; in funzione delle lavorazioni presenti all’interno dell’edificio in esame l’aria nell’ambiente può avere un contenuto elevato di umidità piuttosto che contenere componenti aggressivi (cloro, acidi in genere) che lentamente o velocemente possono degradare la soluzione di rinforzo strutturale effettuata; in tal senso si ricorda che le barre metalliche costituenti i tasselli chimici non sono tutte uguali, ma possono anche essere scelte a catalogo con alta resistenza alle azioni aggressive tipiche del proprio caso edile in cui ci si imbatte.
A fronte di queste generiche avvertenze il tipico problema di unione tra travi principali e pilastri, piuttosto che tra travi e tegoli può essere risolto con:
• squadrette metalliche sagomate;
• perni passanti;
• cavetti in acciaio;
• sistemi dissipativi;
• profili aggiuntivi metallici di collegamento tra pilastri contrapposti disposti lungo tutta la campata in asse con la trave sovrastante.
Ovviamente le scelte di intervento ricadono più volte all’interno di analisi non solo statiche, ma anche logistiche di possibilità di ispezione diretta dei componenti, di manutenzione piuttosto che banalmente economiche. Una soluzione di rinforzo alternativa possibile per gli edifici industriali prefabbricati si può presentare altresì sotto forma di “nuove strutture esterne metalliche di integrazione e connessione con l’esistente”, in grado cioè di “proteggere” il fabbricato esistente raccogliendo di fatto tutta l’azione sismica orizzontale.
Questa opportunità è senz’altro più impattante da un punto di vista estetico, ma presenta i vantaggi di non causare interruzioni dell’attività lavorativa interna, di non generare spostamenti di macchinari interni o di impianti in generale per interventi a pavimento di demolizione/modifica/scavi.

Uno sguardo al nuovo…
In ambiti di nuovi interventi di prefabbricazione i nuovi obblighi di normativa e l’attenzione pubblica hanno spostato l’attenzione dei produttori dei prefabbricati verso soluzioni modulari già integrabili con elementi di fissaggio e di giustapposizione.
Nello specifico sul mercato si sono affacciate in questi anni soluzioni contemplanti:
- guide scorrevoli maschi-femmina di unione;
- squadrette metalliche rinforzate e calibrate al fissaggio dei pannelli;
- soluzioni di fissaggio interne a scomparsa, ovvero con fissaggi risultanti invisibili all’occhio non esperto che osserva dal basso i componenti prefabbricati.
L’obiettivo è quello di continuare a sfruttare i vantaggi della prefabbricazione, in primis la rapidità di montaggio in cantiere, ma garantendo questa volta un comportamento scatolare della costruzione in grado di assorbire sia azioni sussultorie che ondulatorie in casi eccezionali di sisma e di dilatazione stagionale ordinaria. Gli errori del passato ci devono insegnare a ripartire con umiltà verso un’edilizia di qualità effettivamente efficace oggi, ma anche domani.
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