Nel lavoro viene esposta l’applicazione delle tecniche di protezione sismica ad un edificio in muratura danneggiato dal terremoto del 6 aprile 2009 a L’Aquila.

L’edificio, realizzato verso la fine degli anni ’30 del XX secolo, fa parte di un complesso di edifici omogenei, realizzati nel medesimo periodo, omogenei per tipologia costruttiva, forma e dimensioni.

La struttura dell’edificio è una struttura in muratura di pietrame appena sbozzato, senza riempimento a sacco, e con muratura omogenea e continua in tutto lo spessore della stessa, con ricorsi in mattoni pieni disposti ogni metro in elevazione. Le dimensioni degli elementi murari sono rilevanti, con spessori fino a 95 cm nel piano seminterrato.

L’edificio ha una conformazione regolare in pianta, con pianta rettangolare con rapporto di lati circa 1:3. L’edificio è inoltre regolare in altezza, con spessore dei muri decrescenti dai 95 cm del piano seminterrato fino ai 45 cm del piano terzo (l’edificio è composto da un piano seminterrato alto circa 4,50 m, da un piano terra e da tre piani disposti superiormente, dell’altezza media di circa 3,50 m).

Le fondazioni sono risultati assenti, se si eccettua un ringrosso delle pareti in elevazione.

Il danneggiamento della struttura a seguito del sisma del 6 aprile 2009 ha avuto come conseguenze rotture generalizzate nelle pareti per comportamento fragile nel piano, ed innesco di cinematismi per rotazione fuori del piano delle pareti murarie all’ultimo livello.

Le murature, benché l’apparecchio murario risulta ben organizzato, non sono generalmente ammorsate fra di loro, e questa è una delle cause del danneggiamento per cinematismi locali all’ultimo livello.

Al fine di predisporre la riparazione dell’edificio con miglioramento del comportamento sismico, dopo varie ipotesi di miglioramento sismico della struttura dell’edificio, è stato deciso di utilizzare la tecnica dell’isolamento alla base, sia per motivi strutturali che per consentire un risparmio in termini economici rispetto ad altre soluzioni.

Si tratta della prima applicazione dell’isolamento sismico ad un edificio in muratura a L’Aquila dopo il terremoto del 2009, e, considerata la tipologia dell’edificio stesso, costituisce un prototipo significativo per tutta una classe di edifici in muratura presenti non solo all’Aquila, ma generalmente in tutta l’Italia.

La tecnica di applicazione del sistema di isolamento prevede la realizzazione di una fondazione continua a platea a livello delle fondazioni esistenti, mediante tecnica di sottomurazione a tratti della muratura soprastante, e l’inserimento di travi porta muratura in c.a., di sostegno verticale e di contenimento orizzontale dell’imposta delle murature. Tali travi in c.a. sono a loro volta collegate tra loro con una lastra piena in c.a., al fine di permettere la corretta ripartizione delle azioni normali nel piano della lastra durante un possibile evento sismico.

Tra le due piastre è interposto il sistema di isolamento dell’edificio.

Il sistema di isolamento prevede, al di sopra della piastra di base in c.a. costituente l’appoggio in sottofondazione sul terreno di imposta, ed in corrispondenza dell’impronta dei setti murari soprastanti, con un interasse massimo compreso tra 2,50 e 3,00 m, una serie di isolatori elastomerici di tipo lineare ad alto smorzamento (tipo HDRB, High Damping Rubber Bearing).. Gli isolatori sono dimensionati principalmente in base agli spostamenti attesi, ed in secondo luogo sulla base dei carichi verticali presenti alla base dell’edificio, e sulla distribuzione delle masse in rapporto alle rigidezze degli isolatori stessi sotto le azioni dinamiche imposte.

La struttura dell’edificio è stata progettata impostando distinti modelli di calcolo:

             Struttura non isolata alla base, per permettere la corretta valutazione della capacità residua dell’edificio alle azioni sismiche; in particolare, tale analisi ha evidenziato la necessità, oltre che di procedere alla riparazione dei danni cagionati dal terremoto del 2009, anche di rendere maggiormente scatolare il comportamento della struttura, in particolar modo in sommità, al fine di ridurre l’influenza dei modi di vibrare superiori nella dinamica del sistema complessivo, e di ammorsare correttamente i setti murari tra di loro per rendere effettivamente scatolare il comportamento delle masse murarie sovrastanti;

             Struttura isolata alla base con isolatori elastomerici del tipo HDRB, onde poter progettare la sottostruttura, il sistema di isolamento antisismico alla base, la sovrastruttura, considerando l’esatto rapporto fra i periodi fondamentali della struttura isolata e quelli della struttura non isolata.

Gli isolatori sono progettati per soddisfare una serie di normative nazionali ed internazionali (AASHTO, BS 5400, pR-EN 1337, D.M. 14/01/2008).

Le mescole elastomeriche ipotizzate per l’utilizzo nelle strutture dell’edificio sono caratterizzate da un modulo di elasticità tangenziale G compreso tra 0.40 e 1.40 Mpa, e da un coefficiente di smorzamento viscoso compreso tra il 10% ed il 16%. Le mescole elastomeriche ad alto smorzamento sono caratterizzate da una sensibile variazione del modulo di taglio al variare della deformazione di taglio, in particolare per deformazioni al di sotto del 50%. Ciò permette di ottenere un elevato valore di rigidezza orizzontale degli isolatori, evitando spostamenti eccessivi a fronte di azioni dinamiche di bassa intensità, quali ad esempio il vento. In analogo modo, anche il coefficiente di smorzamento viscoso varia al variare della deformazione di taglio.

Gli isolatori in gomma armata sono verificati secondo differenti condizioni limite e di esercizio, riassumibili nelle due categorie:

- condizione di esercizio: massimo carico verticale + massimo spostamento orizzontale in condizioni di esercizio

- stato limite ultimo (sismico): carico verticale sismico + massimo spostamento in condizioni sismiche (fra tutte le permutazioni sismiche).

L’applicazione così proposta, quale prototipo per edifici in muratura, costituisce un elemento fondamentale sia per la messa in sicurezza antisismica di analoghi edifici in L’Aquila, danneggiati dal terremoto del 6 aprile 2009, sia per il patrimonio edilizio in Italia, dato che proprio gli edifici in muratura costituiscono gli elementi di maggiore vulnerabilità, nei confronti delle azioni sismiche, per la loro tipologia costruttiva e per il materiale costituente, in particolare per le murature in pietra, tipiche dell’area appenninica su tutta la dorsale italiana. Appare chiaro però che tale tecnica è applicabile con successo solo laddove le condizioni dell’edificio ne permettano la corretta applicazione, per cui risulta fondamentale che, come è il caso in questione, l’edificio stesso risulti isolato e distaccato da altri edifici e da infrastrutture esterne, e ciò sovente, nei centri storici, non accade.