L’uso del Sismabonus nell’adeguamento sismico

L’uso del Sismabonus nell’adeguamento sismico

Un caso di sopraelevazione di edificio esistente in muratura
12/06/2018 - Ing. Simone Tirinato, Ricerca e Sviluppo Logical Soft
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In questo focus vediamo un caso di sopraelevazione di un edificio in muratura e di come sia possibile applicare il Sismabonus attraverso la Classificazione del Rischio Sismico e la definizione degli interventi di miglioramento sismico.
Trattiamo l'argomento nei seguenti punti:
  • L'edilizia esistente
  • La valutazione della sicurezza
  • Come sfruttare il Sismabonus anche nelle sopraelevazioni
  • Valutazione della sicurezza – stato di fatto
  • Classe di Rischio Sismico – stato di fatto
  • Interventi di miglioramento sismico
  • Valutazione della sicurezza – stato di progetto
  • Classe di Rischio Sismico – stato di progetto
  • Sismabonus
Si ringrazia per il materiale del caso studio l'Ing. Diego Ernesto Tedoldi

L'edilizia esistente
Avere a che fare con un edificio esistente nell'ambito professionale è una realtà. Secondo i dati Istat, in Italia circa il 25% degli edifici è stato costruito prima del 1945, e di questi l'8% versa in pessime condizioni; inoltre solo il 14% degli edifici ha meno di 30 anni. Prendiamo come esempio l'edilizia residenziale e tratteggiamo la distribuzione temporale delle epoche di costruzione:

Distribuzione dell'edilizia residenziale per epoca di costruzione
Distribuzione dell'edilizia residenziale per epoca di costruzione

Nella pratica professionale l'edilizia esistente rappresenta quindi una costante e un campo sul quale si confrontano temi come la riqualificazione, il riuso, il non consumo di suolo.
La principale criticità di un edificio esistente è la conoscenza dello stato di fatto e ancora di più la conoscenza della del livello di sicurezza che può garantire, delle capacità di risposta alle azioni che possiede.

Trasformare un edificio, recuperare un sottotetto o, come nell'esempio, soprelevare una costruzione non può prescindere dalla sicurezza della struttura esistente. La valutazione della sicurezza segue dal punto di vista tecnico le indicazioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni e prevede una conoscenza delle capacità della struttura prima e dopo l'intervento edilizio. Intervenendo su un esistente e valutando le capacità della struttura allo stato di fatto, si può scoprire la struttura incapace di resistere alle condizioni limite di un terremoto di modesta o elevata intensità, a prescindere dall'intervento di modifica o trasformazione ipotizzato.

La valutazione della sicurezza
Il riferimento tecnico per la valutazione della sicurezza del patrimonio esistente è il capitolo 8 delle Norme Tecniche per le Costruzioni. Un riferimento che guida i professionisti con la consapevolezza che riqualificare il patrimonio esistente è un obiettivo necessario. Obiettivo che può essere raggiunto attraverso diverse tipologie di intervento in funzione della valutazione o dell'eventuale modifica che si sta apportando alla struttura.
Così gli interventi di riparazione o locali, di miglioramento e l'adeguamento sismico definiscono i processi per raggiungere un livello di sicurezza congruo o quantomeno migliore di quello di partenza.

8.4.1. RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE
Gli interventi di questo tipo riguarderanno singole parti e/o elementi della struttura. Essi non debbono cambiare significativamente il comportamento globale della costruzione e sono volti a conseguire una o più delle seguenti finalità:
  • ripristinare, rispetto alla configurazione precedente al danno, le caratteristiche iniziali di elementi o parti danneggiate;
  • migliorare le caratteristiche di resistenza e/o di duttilità di elementi o parti, anche non danneggiati;
  • impedire meccanismi di collasso locale;
  • modificare un elemento o una porzione limitata della struttura.
Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati, documentando le carenze strutturali riscontrate e dimostrando che, rispetto alla configurazione precedente al danno, al degrado o alla variante, non vengano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme e che gli interventi non comportino una riduzione dei livelli di sicurezza preesistenti.
La relazione di cui al § 8.3 che, in questi casi, potrà essere limitata alle sole parti interessate dall'intervento e a quelle con esse interagenti, dovrà documentare le carenze strutturali riscontrate, risolte e/o persistenti, ed indicare le eventuali conseguenti limitazioni all'uso della costruzione.
Nel caso di interventi di rafforzamento locale, volti a migliorare le caratteristiche meccaniche di elementi strutturali o a limitare la possibilità di meccanismi di collasso locale, è necessario valutare l'incremento del livello di sicurezza locale.

8.4.2. INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO

La valutazione della sicurezza e il progetto di intervento dovranno essere estesi a tutte le parti della struttura potenzialmente interessate da modifiche di comportamento, nonché alla struttura nel suo insieme.
Per la combinazione sismica delle azioni, il valore di ζE può essere minore dell'unità.
A meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE, a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere comunque non minore di 0,6, mentre per le rimanenti costruzioni di classe III e per quelle di classe II il valore di ζE, sempre a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere incrementato di un valore comunque non minore di 0,1.
Nel caso di interventi che prevedano l'impiego di sistemi di isolamento, per la verifica del sistema di isolamento, si deve avere almeno ζE=1,0.

8.4.3. INTERVENTO DI ADEGUAMENTO
L'intervento di adeguamento della costruzione è obbligatorio quando si intenda:
  1. sopraelevare la costruzione;
  2. ampliare la costruzione mediante opere ad essa strutturalmente connesse e tali da alterarne significativamente la risposta;
  3. apportare variazioni di destinazione d'uso che comportino incrementi dei carichi globali verticali in fondazione superiori al 10%, valutati secondo la combinazione caratteristica di cui alla equazione 2.5.2 del § 2.5.3, includendo i soli carichi gravitazionali. Resta comunque fermo l'obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano porzioni limitate della costruzione;
  4. effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un sistema strutturale diverso dal precedente; nel caso degli edifici, effettuare interventi strutturali che trasformano il sistema strutturale mediante l'impiego di nuovi elementi verticali portanti su cui grava almeno il 50% dei carichi gravitazionali complessivi riferiti ai singoli piani.
  5. apportare modifiche di classe d'uso che conducano a costruzioni di classe III ad uso scolastico o di classe IV.
In ogni caso, il progetto dovrà essere riferito all'intera costruzione e dovrà riportare le verifiche dell'intera struttura post-intervento, secondo le indicazioni del presente capitolo.
Nei casi a), b) e d), per la verifica della struttura, si deve avere ζE > 1,0. Nei casi c) ed e) si può assumere ζE > 0,80. Resta comunque fermo l'obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano porzioni limitate della costruzione.
Una variazione dell'altezza dell'edificio dovuta alla realizzazione di cordoli sommitali o a variazioni della copertura che non comportino incrementi di superficie abitabile, non è considerato ampliamento, ai sensi della condizione a).
In tal caso non è necessario procedere all'adeguamento, salvo che non ricorrano una o più delle condizioni di cui agli altri precedenti punti.

Come sfruttare il Sismabonus anche nelle sopraelevazioni
Il caso che trattiamo è di sopraelevazione di un edificio in muratura. Valutando la sicurezza della struttura, in accordo con i riferimenti normativi sopra riportati, si è in un caso di adeguamento sismico. L'adeguamento sismico di per sé non prevede la valutazione esplicita delle capacità della struttura allo stato di fatto, ma richiede comunque la conoscenza della struttura esistente sia in termini di dettagli costruttivi che di capacità resistenti così da poter determinare e garantire le capacità della struttura allo stato di progetto.
È però vero che una volta in possesso delle informazioni che caratterizzano la costruzione esistente, valutare la sicurezza della struttura allo stato di fatto è un passaggio aggiuntivo poco oneroso e costituisce il punto di partenza per valutare il miglioramento della capacità sismica dell'edificio.

La finalità del lavoro diventa dunque duplice: da una parte garantire le capacità della struttura una volta realizzata la sopraelevazione, dall'altra accedere al sistema di incentivi previsti dal Sismabonus per la messa in sicurezza della struttura rispetto allo stato attuale.

Stato di fatto – foto Ing. Diego Ernesto Tedoldi
Stato di fatto – foto Ing. Diego Ernesto Tedoldi

L'edificio in esame è una struttura in muratura portante sita in Rozzano e costituita da due piani fuori terra ed un piano seminterrato, con elementi di ripartizione dei carichi gravitazionali in calcestruzzo armato.
Il progetto di intervento prevede una riqualificazione dell'edificio mantenendo la destinazione d'uso a 'uffici', migliorando l'accesso ai diversi livelli dello stabile e realizzando una sopraelevazione in acciaio rispetto al piano di copertura attuale.

Valutazione della sicurezza – stato di fatto
Mantenendo come sfondo il riferimento normativo, in particolare il capitolo 8.5 delle norme Tecniche per le Costruzioni, è stata effettuata la valutazione della sicurezza passando per la conoscenza della struttura e di tutti gli aspetti che definiscono i materiali, le geometrie, le azioni ed il modello di calcolo.

8.5. DEFINIZIONE DEL MODELLO DI RIFERIMENTO PER LE ANALISI
Nelle costruzioni esistenti le situazioni concretamente riscontrabili sono le più diverse ed è quindi impossibile prevedere regole specifiche per tutti i casi. Di conseguenza, il modello per la valutazione della sicurezza dovrà essere definito e giustificato dal progettista, caso per caso, in relazione al comportamento strutturale atteso, tenendo conto delle indicazioni generali di seguito esposte.

8.5.1. ANALISI STORICO-CRITICA
Ai fini di una corretta individuazione del sistema strutturale e del suo stato di sollecitazione è importante ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dalla costruzione, nonché gli eventi che l'hanno interessata.

8.5.2. RILIEVO
Il rilievo geometrico-strutturale dovrà essere riferito alla geometria complessiva, sia della costruzione, sia degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza. Nel rilievo dovranno essere rappresentate le modificazioni intervenute nel tempo, come desunte dall'analisi storico-critica. Il rilievo deve individuare l'organismo resistente della costruzione, tenendo anche presenti la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi. Dovranno altresì essere rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all'individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno.

8.5.3. CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI
Per conseguire un'adeguata conoscenza delle caratteristiche dei materiali e del loro degrado, ci si baserà sulla documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali. Le indagini dovranno essere motivate, per tipo e quantità, dal loro effettivo uso nelle verifiche; nel caso di costruzioni sottoposte a tutela, ai sensi del D.Lgs. 42/2004, di beni di interesse storico-artistico o storico-documentale o inseriti in aggregati storici e nel recupero di centri storici o di insediamenti storici, dovrà esserne considerato l'impatto in termini di conservazione.
I valori di progetto delle resistenze meccaniche dei materiali verranno valutati sulla base delle indagini e delle prove effettuate sulla struttura, tenendo motivatamente conto dell'entità delle dispersioni, prescindendo dalle classi discretizzate previste nelle norme per le nuove costruzioni. Per le prove di cui alla Circolare 08 settembre 2010, n. 7617/STC o eventuali successive modifiche o interazioni, il prelievo dei campioni dalla struttura e l'esecuzione delle prove stesse devono essere effettuate a cura di un laboratorio di cui all'articolo 59 del DPR 380/2001.


8.5.4. LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA
Sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, saranno individuati i "livelli di conoscenza" dei diversi parametri coinvolti nel modello e definiti i correlati fattori di confidenza, da utilizzare nelle verifiche di sicurezza.
Ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza si distinguono i tre livelli di conoscenza seguenti, ordinati per informazione crescente:
  • LC1;
  • LC2;
  • LC3.
Gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono: geometria della struttura, dettagli costruttivi, proprietà dei materiali, connessioni tra i diversi elementi e loro presumibili modalità di collasso.
Specifica attenzione dovrà essere posta alla completa individuazione dei potenziali meccanismi di collasso locali e globali, duttili e fragili.


8.5.5. AZIONI
I valori delle azioni e le loro combinazioni da considerare nel calcolo, sia per la valutazione della sicurezza sia per il progetto degli interventi, sono quelle definite dalla presente norma per le nuove costruzioni, salvo quanto precisato nel presente capitolo.
Per i carichi permanenti, un accurato rilievo geometrico-strutturale e dei materiali potrà consentire di adottare coefficienti parziali modificati, assegnando a γG valori esplicitamente motivati.
I valori di progetto delle altre azioni saranno quelli previsti dalla presente norma.


'doppio UNI' esistente –  foto Ing. Diego Ernesto Tedoldi
'doppio UNI' esistente – foto Ing. Diego Ernesto Tedoldi

Le indagini geognostiche, le prove in situ ed il rilievo sono in questo caso presenti nella documentazione disponibile.

Tavole CA – Ing. Diego Ernesto Tedoldi
Tavole CA – Ing. Diego Ernesto Tedoldi

Queste informazioni insieme alle indicazioni ad oggi contenute nella 'Circolare 617 del 2009' al capitolo C8, circa la muratura esistente e i Fattori di Confidenza, vengono elaborate in un modello di calcolo agli elementi finiti.

Nel modello realizzato con TRAVILOG vengono inserite le geometrie delle pareti in blocchi 'doppio UNI' e degli elementi in calcestruzzo armato con le indicazioni dell'armatura esistente, ottenendo così un telaio equivalente con gli elementi in calcestruzzo armato considerati come elementi secondari.
Per gli elementi in muratura, analizzata la scarsa capacità delle fasce murarie, vengono considerati solo i maschi sismo resistenti e considerate le altre parti di muratura come carichi agenti.
Modello 3D – stato di fatto
Modello 3D – stato di fatto

L'analisi condotta è sia di tipo lineare che non lineare, per un miglior confronto con la soluzione finale di progetto. Vengono qui di seguito mostrati i risultati per un'analisi lineare dinamica modale con spettro di progetto e fattore di comportamento imposto pari a q = 2,25.

I risultati sono mostrati per la combinazione SLV.

Sfruttamento degli elementi in muratura
Sfruttamento degli elementi in muratura

Classe di Rischio Sismico – stato di fatto
Dai risultati dell'analisi e dalla Valutazione della Sicurezza condotta è possibile calcolare l'azione sismica cui è in grado di resistere l'edificio.
Si ha infatti per la combinazione SLV una capacità PGAC=0,0095g rispetto ad una domanda pari a PGAD=0,062g, con ζE = 0,153.

Da questi parametri, insieme alle verifiche per la combinazione SLD sia ha:
  • un valore dell'indice di sicurezza strutturale (IS-V) pari a 15,3%
  • un valore della Perdita Annuale Media (PAM) paria a 8,22%
Classificazione del Rischio Sismico – stato di fatto
Classificazione del Rischio Sismico – stato di fatto

con G come Classe di Rischio Sismico per l'edificio, definita dall'indice PAM.

Interventi di miglioramento sismico
Durante la fase di rilievo e di caratterizzazione della struttura è emerso in modo evidente che la struttura allo stato di fatto non disponesse di una buona capacità di risposta alle azioni orizzontali.
La Valutazione della Sicurezza ha confermato tale valutazione qualitativa e ha portato alla necessaria definizione di elementi in grado di garantire un miglioramento sismico della costruzione.

La scelta degli interventi è stata armonizzata con la fase di progetto così da poter ottenere un miglioramento sismico dello stato di fatto anche con elementi architettonici e strutturali pensati per una miglior fruizione dell'edificio.

 Interventi di miglioramento sismico
Interventi di miglioramento sismico

Un nuovo blocco ascensore esterno è stato così ripensato e invece di essere in acciaio e vetro viene progettato in calcestruzzo armato con connessioni ai solai esistenti. Cosi anche un nuovo blocco vano scale che interseca gli impalcati esistenti della struttura.

Queste soluzioni insieme al ripristino dei solai a mezzo di cappa collaborante e all'inserimento di setti in calcestruzzo armato connessi ai solai rappresentano il quadro di interventi pensati per la struttura.

Valutazione della sicurezza – stato di progetto
La sopraelevazione diventa così un elemento aggiuntivo al sistema di interventi e la valutazione della sicurezza è svolta in due tempi: per prima cosa viene garantita la capacità sismica della struttura con intervento di miglioramento (setti in calcestruzzo armato);
successivamente si eseguono le verifiche relative agli elementi strutturali della sopraelevazione in acciaio.

Modello 3D – stato di progetto
Modello 3D – stato di progetto


L'analisi condotta è di tipo lineare e non lineare. Analizzate le 16 combinazioni di calcolo viene determinata la capacità minima della struttura. In questo caso vengono mostrati i risultati dell'analisi non lineare di tipo Pushover per una combinazione tipo.

Curva di capacità e cerniere plastiche per una combinazione di calcolo
Curva di capacità e cerniere plastiche per una combinazione di calcolo

Classe di Rischio Sismico – stato di progetto
Dall'analisi non lineare viene determinata la capacità in termini di Accelerazione di Picco al Suolo e di tempo di Ritorno dell'evento sismico. Per la combinazione SLV si ottiene una capacità PGAC=0,094g rispetto ad una domanda pari a PGAD=0,062g, con ζE = 1,52.
Da questi parametri, insieme alle verifiche per la combinazione SLD sia ha:
  • un valore dell'indice di sicurezza strutturale (IS-V) pari a 127%
  • un valore della Perdita Annuale Media (PAM) paria a 0,45%
Classificazione del Rischio Sismico – stato di progetto
Classificazione del Rischio Sismico – stato di progetto

con A+ come Classe di Rischio Sismico per l'edificio, definita dall'indice PAM.

Sismabonus
L'introduzione di strumenti come il Sismabonus e la Classificazione del Rischio Sismico hanno come obiettivo la sensibilizzazione dell'opinione pubblica sul tema del rischio sismico avviata dal governo con la Legge di Stabilità 2017 e la conseguente messa in sicurezza delle strutture.
Il Sismabonus inoltre da quest'anno è legato agli incentivi dell'Ecobonus sui condomini con la finalità, comune alle numerose forme di incentivo previste dallo Stato, di riqualificare l'edilizia esistente.

Quadro sintetico degli incentivi fiscali per l'edilizia esistente
Quadro sintetico degli incentivi fiscali per l'edilizia esistente

Il Sismabonus può avere un impatto concreto sul mercato immobiliare: sono circa 6.000 i comuni italiani dove è possibile utilizzare gli incentivi previsti.
Inoltre l'applicazione sistematica della classificazione permette di definire una mappatura sia comunale che nazionale della sicurezza degli edifici, utile su più piani: la protezione civile, la gestione di finanziamenti o interventi pubblici e la pianificazione urbanistica.

Gli incentivi del Sismabonus
Gli incentivi del Sismabonus

Nel nostro caso si parte da un vantaggio inverso: si richiede di realizzare un intervento su una struttura; la Norma prescrive di eseguire l'adeguamento sismico dell'intero edificio, ma il professionista dimostra che l'intervento migliora anche la risposta alle azioni sismiche della costruzione rispetto allo stato di fatto.
Oltre ad aver dunque risposto alla richiesta di sopraelevare l'edificio, si è riusciti a contenere i costi complessivi dell'opera grazie ai vantaggi del Sismabonus: per un tetto massimo di spesa pari a 96000 euro, il committente accede a detrazioni fiscali pari all'80% della spesa sostenuta per la realizzazione degli interventi indicati.
La detrazione fiscale è distribuita sui successivi 5 anni ed è così significativa (80%) per aver migliorato la sicurezza dell'edificio di più di 2 Classi di Rischio Sismico rispetto allo stato di fatto. Le spese per la sopraelevazione ovviamente non sono contemplate nel calcolo degli incentivi.

Allegato B – DM 65/2017
Allegato B – DM 65/2017


La valutazione della sicurezza è stata effettuata con i Moduli CLASSIFICAZIONE, CEMENTO ARMATO e MURATURE di TRAVILOG.
TRAVILOG è il software di calcolo strutturale e progettazione antisismica che consente di calcolare secondo le nuove NTC 2018.
Valuta la sicurezza degli edifici esistenti secondo i nuovi parametri (ζE e ζV) ed esegue il calcolo della PGA e delle Classi di Rischio Sismico.