Misure di sicurezza antisismica: miglioramento e adeguamento degli impianti industriali

L’Italia è un paese ad alto rischio sismico. A causa della sua particolare posizione geografica, infatti, è spesso oggetto di importanti eventi sismici, che provocano notevoli danni alle strutture di edifici esistenti, in quanto costruiti con modeste resistenze al sisma.

Per tale ragione, gli interventi di adeguamento e miglioramento sismico sono diventati fondamentali.

Principali normative sull’adeguamento sismico degli impianti industriali

Per garantire la sicurezza delle strutture e la protezione delle persone e delle attività industriali durante gli eventi sismici, si è ritenuto necessario regolamentare le pratiche di adeguamento e miglioramento sismico.

Con tali interventi, infatti, è possibile ridurre i rischi di perdite umane ed evitare che gli impianti possano essere dichiarati inagibili. Tra l’altro, i costi di ricostruzione degli stabilimenti sono più onerosi dei costi da sostenere per interventi di adeguamento e miglioramento sismico pianificati.

Le normative nazionali in vigore dal dopoguerra fino al 2003 sottovalutavano gli eventi sismici, perché limitavano l’obbligatorietà degli adeguamenti solo per alcune zone del territorio italiano.

Nel 2003, con l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica”, per la prima volta, si è introdotto l’obbligo di verifica delle strutture all’azione sismica. Poi, con la Normativa Testo Unico 2008, entrata in vigore nel 2010, l’obbligatorietà è stata estesa su tutto il territorio italiano e si è provveduto a classificarlo in ogni metro quadro.

Attualmente, le principali normative, che disciplinano l’adeguamento sismico degli stabilimenti industriali, sono:

• Norma EN 1998-1:2004 (Eurocodice 8) – fornisce le linee guida per la progettazione antisismica degli edifici e delle strutture industriali all’interno dell’Unione Europea,
• Norma ISO 45001:2018 – anche se non è specifica sull’adeguamento sismico, riguarda i sistemi di gestione della salute e sicurezza sul lavoro e fornisce una base sulla gestione della sicurezza generale degli impianti industriali, incluso la pianificazione e la risposta agli eventi sismici,
• Norma ISO 3010-1 – fornisce le linee guida per la valutazione della sicurezza sismica degli edifici industriali e delle strutture connesse,
• Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) del Decreto Ministeriale 14/01/2008 – in Italia, stabilisce i criteri per la progettazione antisismica degli edifici industriali e le procedure di calcolo per il miglioramento strutturale,
• DPR 380/2001, noto come Testo Unico dell’Edilizia – contiene le norme relative all’edilizia in generale, incluse le disposizioni relative alla sicurezza sismica di edifici e impianti industriali,
• Linee guida emanate da enti come l’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) o l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – forniscono indicazioni dettagliate per il miglioramento sismico in diversi contesti industriali.

Avviare un corretto progetto di adeguamento e miglioramento sismico degli impianti industriali significa seguire attentamente queste normative e le linee guida emanate dalle autorità competenti, in modo tale da ottenere la progettazione e la costruzione di stabilimenti in grado di resistere alle sollecitazioni sismiche.

Agibilità di un impianto industriale

L’agibilità di un impianto industriale è fondamentale per non perdere la produzione.

Basti pensare al sisma avvenuto in Emilia Romagna, durante il quale molti stabilimenti industriali, seppur costruiti secondo le normative vigenti e senza danni significativi alle strutture portanti, furono dichiarati inagibili, con conseguente danno produttivo ed economico.

Un fabbricato è adeguato alle condizioni di salvaguardia (SLV), quando è in grado di resistere ad eventi sismici eccezionali senza crollare.

Mentre, è adeguato alle condizioni di danno (SLD) quando regge ad eventi sismici di minore entità, ma di maggiore frequenza, senza perdere la sua agibilità.

Per ottenere ciò sugli edifici esistenti, la normativa prevede la necessità di predisporre interventi di adeguamento sismico, miglioramento sismico o interventi locali.

Adeguamento sismico, miglioramento sismico e interventi locali: le differenze

Spesso si tende a pensare che adeguamento e miglioramento sismico siano la stessa cosa. In realtà, prevedono interventi antisismici differenti, a seconda del livello di sicurezza che si intende garantire.

La Normativa Tecnica per le Costruzioni (NTC) prevede 3 livelli di interventi sulle strutture esistenti: miglioramento sismico nei casi di modifiche “leggere” alle strutture, adeguamento sismico in caso di modifiche “pesanti”, e interventi locali.

Ovviamente, gli interventi di miglioramento e di adeguamento sismico non garantiscono lo stesso grado di sicurezza: un impianto migliorato sarà più debole di un impianto adeguato, in quanto le azioni sismiche considerate sono minori.

Cosa si intende per adeguamento sismico e quando è necessario

L’adeguamento sismico prevede tutte quelle operazioni edilizie necessarie per raggiungere un livello di sicurezza antisismica pari a quello di una nuova costruzione.

Come abbiamo visto, la normativa obbliga a predisporre interventi di adeguamento sismico in tutti quei casi in cui sono previste alterazioni e modifiche “pesanti” alle strutture, quali:

• sopraelevazione della costruzione,
• ampliamento della costruzione,
• variazioni di classe o di destinazione d’uso che comportino incrementi di carichi globali in fondazioni superiori al 10%,
• interventi strutturali volti a trasformare completamente la costruzione.

Il progetto di adeguamento antisismico dovrà riguardare l’intera costruzione, e le verifiche post-intervento dovranno avvenire sull’intera struttura, in quanto si tratta di interventi importanti dal punto di vista tecnico.

Cosa si intende per miglioramento sismico

Gli interventi di miglioramento sismico hanno lo scopo di aumentare il livello di sicurezza antisismica, senza raggiungere il livello di sicurezza di un impianto di nuova costruzione.

In questo caso, gli interventi dovranno riguardare tutte le parti della struttura potenzialmente interessate da modifiche di comportamento, e sarà il committente a decidere il livello di sicurezza, e, quindi, se svolgere solo le verifiche SLV, solo SLD, oppure entrambe.

Nel miglioramento sismico rientrano tutti quegli interventi, che apportano modifiche anche significative alle strutture.

Cosa sono gli interventi locali

A differenza degli interventi di adeguamento e miglioramento sismico, che vanno a rinforzare l’intero edificio e agiscono sul comportamento globale della struttura, gli interventi locali o di riparazione interessano solo parti limitate delle strutture, che presentano danni e parti degradate, per migliorare la resistenza di alcuni elementi.

Gli interventi locali non producono sostanziali modifiche al comportamento dell’edificio, e, nello stesso tempo, non riducono i livelli di resistenza già collaudati, in quanto prevedono variazioni di rigidezza, resistenza o duttilità, modifiche o inserimento di elementi strutturali.

Diagnostica delle strutture

Prima di avviare qualunque tipo di intervento sulle strutture, è necessario eseguire un’attività diagnostica, che ha lo scopo di:

• rilevare le condizioni di degrado delle strutture e valutarne l’evoluzione,
• identificare la posizione esatta delle armature,
• verificare la presenza di lesioni, distacchi, spaccature, ecc. e stimarne la profondità,
• valutare la resistenza meccanica dei materiali esistenti.

Durante la fase di analisi diagnostica, è possibile che si rendano necessarie indagini preparatorie, quali estrazioni di carote di calcestruzzo, prelievi di armature di acciaio, verifica della disposizione reale delle armature.

Sulla base dei rilievi diagnostici, è possibile rilevare la vulnerabilità sismica del fabbricato, localizzare i punti con carenze strutturali e stabilire il progetto con le lavorazioni necessarie di adeguamento e miglioramento sismico, per ottenere strutture resistenti nel tempo e idonee alle sollecitazioni sismiche.

Come viene valutato il rischio sismico degli impianti industriali?

Le Norme Tecniche per le Costruzioni danno precise indicazioni per ottenere un progetto di adeguamento o miglioramento sismico idoneo. Come abbiamo visto, si parte dall’analisi strutturale per la valutazione della sicurezza, fino ad arrivare alla progettazione degli interventi.

Durante l’analisi strutturale, si considerano diversi fattori:

• caratteristiche sismiche della zona, ovvero, sulla base della mappatura in zone sismiche, viene effettuata l’analisi delle faglie sismogenetiche e delle caratteristiche geologiche e viene valutata la frequenza degli eventi sismici, quanto forte potrebbe essere il terremoto in quella zona e come la struttura potrebbe reagire a tale evento, determinando il livello di rischio sismico a cui l’impianto potrebbe essere esposto,
• caratteristiche dell’impianto industriale, e, quindi, la sua geometria, la distribuzione dei carichi, la tipologia delle fondazioni, la presenza di elementi strutturali particolari. L’obiettivo è valutare come la struttura interagisce con le forze sismiche e se ci sono punti deboli, che potrebbero cedere durante il terremoto,
• capacità portante attuale, ovvero la capacità delle strutture di sopportare carichi sismici, se la struttura è stata costruita secondo standard sismici appropriati e se ha subìto deterioramenti nel tempo,
• materiali e tecniche costruttive utilizzati per la realizzazione dell’impianto, connessioni strutturali, e capacità di assorbire l’energia sismica,
• vulnerabilità strutturale agli eventi sismici, attraverso la quale si valutano la risposta strutturale prevista, la possibilità di cedimenti localizzati o il collasso dell’intera struttura, il rischio di collasso e il comportamento di singoli elementi strutturali, e, dunque, la risposta dell’impianto alle sollecitazioni sismiche,
• analisi dinamica per valutare la risposta strutturale agli eventi sismici, considerando l’interazione tra struttura e terreno, la distribuzione delle forze sismiche e il comportamento degli elementi strutturali durante il sisma,
• identificazione delle opere di rinforzo da eseguire,
• analisi di costi e benefici, ovvero la stima dei costi di progettazione e implementazione delle misure di miglioramento, con la valutazione dei benefici, come riduzione dei rischi di danni, sicurezza del personale e continuità operativa,
• normative e linee guida con le specifiche, i criteri tecnici e i requisiti di sicurezza da seguire e rispettare per la progettazione e l’analisi strutturale.

È importante che le verifiche sismiche degli impianti siano effettuate da professionisti qualificati, come ingegneri strutturali specializzati in ingegneria sismica, che hanno le competenze idonee per valutare la conformità dell’impianto alle normative vigenti e determinare eventuali interventi di adeguamento o miglioramento sismico per aumentare la resistenza sismica delle strutture e proteggere gli impianti industriali e chi vi lavora.

Terminata la parte di analisi, la valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi potranno essere stabiliti in base alla valutazione della pericolosità sismica e della capacità portante delle strutture, alle condizioni di salvaguardia della vita umana (SLV) e alle condizioni di collasso (SLC).

Lo scopo è rendere le strutture in grado di assorbire e dissipare l’energia generata da un terremoto, riducendo l’accumulo di forze distruttive all’interno della struttura, ottenendo un’adeguata capacità di resistenza alle forze sismiche.

Ogni qualvolta dovessero verificarsi situazioni quali alterazioni evidenti delle strutture, riduzione delle capacità meccaniche dei materiali, cedimenti del terreno di fondazione, eventi eccezionali (quali esplosioni, incendi, ecc.), variazioni dei carichi, cambi di destinazione d’uso, è necessario sottoporre le strutture ad una valutazione della sicurezza, in modo tale da stabilire se le strutture sono in grado di resistere senza interventi o se è necessario intervenire con opere di rinforzo ed eventualmente quali.

Quali sono le principali tecniche di rinforzo per gli adeguamenti e i miglioramenti sismici utilizzate negli impianti industriali?

Per migliorare la resistenza sismica degli impianti industriali, è possibile utilizzare diverse tecniche, che hanno lo scopo di rafforzare la struttura e renderla più capace di sopportare le forze sismiche.

Normalmente, gli interventi di miglioramento sismico sono orientati:

• all’aumento della dissipazione energetica, ovvero la struttura viene spinta ad oscillare di più per dissipare l’energia del sisma,
• all’aumento della resistenza, ovvero la struttura aumenta la sua resistenza, oscillando meno.

I lavori di rinforzo non solo devono garantire l’efficacia nel breve tempo, ma devono anche essere durevoli.

La durabilità può essere garantita con:

• l’identificazione del supporto sano su cui applicare il rinforzo,
• la preparazione superficiale del supporto sano,
• l’applicazione del rinforzo nel rispetto delle regole,
• il rispetto dei tempi di stagionatura dei materiali di rinforzo.

A seconda delle specifiche dell’impianto, delle condizioni locali, delle esigenze di rinforzo, delle valutazioni del rischio sismico, della vulnerabilità dell’impianto e delle normative di riferimento, le tecniche più diffuse sono:

• rinforzo delle colonne e delle travi, mediante incremento di materiali quali: placcature in acciaio, che ha eccellenti proprietà meccaniche, come alta resistenza e duttilità, fibra di carbonio o rinforzi in cemento armato.
  In particolare, le fasciature in fibre di carbonio consentono di aumentare significativamente la duttilità, senza aumentare le dimensioni dei pilastri, in quanto hanno uno spessore inferiore al millimetro. Sono materiali leggeri, che consentono, quindi, di aumentare i carichi alle strutture, senza gravare su peso e volume,
• rinforzo strutturale, mediante aggiunta di elementi strutturali, installazione di sistemi di irrigidimento, aumento della capacità di carico e miglioramento delle connessioni strutturali. Il consolidamento avviene mediante intonaci fibrorinforzanti o altri materiali esistenti, iniezione di malte o resine epossidiche termoindurenti, cioè miscele cementizie con elevate proprietà resistenti a trazione e compressione, risanamento di crepe e lesioni, rinforzo di pareti e solai,
• incremento delle connessioni strutturali, mediante l’impiego di piastre di rinforzo, bulloni o altre tecniche di fissaggio,
• aggiunta di sistemi di isolamento sismico, mediante installazione di dispositivi, che riducono la trasmissione delle forze sismiche alla struttura, permettendole di scorrere in modo controllato durante un terremoto, riducendo, così, gli effetti distruttivi,
• installazione di dissipatori di energia, che hanno lo scopo di assorbire l’energia sismica e ridurre le sollecitazioni sulla struttura,
• consolidamento delle fondamenta, che prevede il rinforzo delle fondamenta dell’impianto, mediante iniezione di resine epossidiche o aggiunta di pali di fondazione, così da migliorare la stabilità e la resistenza agli eventi sismici, limitando il rischio di cedimenti dei fondali.

Queste tecniche hanno lo scopo di rendere gli impianti più robusti e capaci di sopportare le forze sismiche, riducendo il rischio di danni strutturali e il collasso durante il terremoto.

Con i materiali speciali, sono oggi possibili soluzioni di basso impatto e con elevate prestazioni, che permettono l’esecuzione dei lavori senza interferire con le attività produttive.

Gli impianti industriali possono essere, dunque, resi più resistenti senza la necessità di demolirli e ricostruirli, il che comporterebbe un investimento economico più importante.

Quali sono i benefici del miglioramento sismico sugli impianti industriali?

Lo scopo dell’adeguamento e del miglioramento sismico degli impianti industriali è quello di ridurre il rischio di danni causati dai terremoti, come crolli strutturali e danneggiamenti.

In questo modo, è possibile:

• garantire la sicurezza dei lavoratori e l’incolumità pubblica,
• ridurre il rischio di interrompere le attività produttive,
• ridurre i costi a lungo termine associati alla gestione degli stabilimenti,
• ridurre il rischio di incorrere in costose riparazioni o ricostruzioni a seguito di un evento sismico,
• riprendere prima l’attività produttiva dopo un terremoto, riducendo notevolmente i tempi di fermo impianto.

La manutenzione regolare delle strutture è fondamentale per migliorare la resistenza sismica. Ad esempio, l’ispezione periodica delle connessioni strutturali può aiutare ad identificare e risolvere eventuali criticità prima che si verifichi un terremoto.

Quali sono i costi per migliorare e adeguare sismicamente un impianto?

I costi per l’adeguamento e il miglioramento sismico degli stabilimenti industriali possono variare in base a diversi fattori come:

• valutazione strutturale, fondamentale per determinare lo stato attuale della struttura e individuare le aree che richiedono gli interventi. Per questa fase, è necessario calcolare i costi relativi alla consulenza di ingegneri strutturali e consulenti specializzati,
• materiali e tecniche di rinforzo, che varieranno a seconda degli interventi specifici necessari,
• realizzazione effettiva dei lavori e dei rinforzi strutturali, con il calcolo dell’impiego della manodopera qualificata,
• normative e permessi necessari,
• costi indiretti, eventualmente dovuti ad un momentaneo fermo produttivo o alla necessità di trasferire temporaneamente l’attività in un’altra area.

In base al tipo di intervento previsto, i costi da sostenere sono diversi. Interventi locali prevedono un impegno economico ben diverso rispetto agli interventi di miglioramento sismico, a loro volta ancora differenti rispetto agli interventi di adeguamento sismico.

Caso studio: adeguamento sismico di una torre di lavorazione in cemento armato di uno stabilimento industriale

Italsave ha eseguito i lavori di adeguamento sismico di una torre di lavorazione di uno stabilimento industriale, per consentire un incremento dei carichi.

Il committente, infatti, aveva predisposto degli incrementi di carichi sui vari piani della torre di lavorazione, che sarebbero andati ad alterare l'originaria situazione, modificando il grado di resistenza della struttura.

Pertanto, si è svolta una valutazione dei nuovi carichi e pesi, che sarebbero andati a gravare su ogni singolo piano della torre, per stabilire le idonee modalità di rinforzo delle strutture e adeguamento sismico, nel rispetto delle normative vigenti, al fine di garantire la sicurezza dell'impianto.

A seguito delle verifiche effettuate sulla struttura, è stato approntato un progetto completo, che ha previsto l'applicazione di metodi di adeguamento e miglioramento sismico, partendo dalle fondamenta fino alla sommità dell'edificio.

Effettuati gli scavi, si è provveduto ad un incremento dell'armatura metallica delle fondamenta esistenti, mediante inghisaggio di nuove barre d'acciaio ad aderenza migliorata e casseratura a getto.

Successivamente, gli interventi si sono spostati sulle parti visibili della struttura: le sezioni di travi e pilastri esistenti sono state, infatti, incrementate, mediante inghisaggio di nuove barre d'armatura in acciaio e getto con utilizzo di apposite malte premiscelate a ritiro controllato.

Inoltre, è stata predisposta la realizzazione di nuove travi portanti, effettuando il getto, mediante colaggio dall'estradosso del solaio superiore.

A seguire, sono stati effettuati dei rinforzi strutturali mediante:

• posa di profili in acciaio opportunamente inghisati, per consolidare i nodi travi/pilastri
• posa di sistemi in carbonio.

L'ultima fase è stata dedicata all'incremento strutturale del solaio, mediante inghisaggio di nuove barre d'armatura in acciaio, e getto con utilizzo di speciali malte premiscelate a ritiro controllato.

Le tecniche di rinforzo e i materiali utilizzati hanno consentito una soluzione di basso impatto e con elevate prestazioni, senza interferire con le attività produttive dello stabilimento.

Italsave esegue interventi di adeguamento e miglioramento sismico di impianti industriali, raggiungendo gli standard di sicurezza richiesti dalla legge.

Si avvale di tecnici preparati per i rilievi e l’analisi sullo stato delle strutture, redige idonei progetti di rinforzo strutturale, esegue le opere di rinforzo antisismico degli stabilimenti con l’impiego di tecnici operai specializzati, nel rispetto delle normative di riferimento, in modo tale da ottenere stabilimenti sicuri e resistenti alle imprevedibili azioni sismiche.

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