Nei capannoni industriali prefabbricati costruiti prima del 2008 la vulnerabilità sismica non sta nella resistenza dei materiali, ma nell’assenza di connessioni meccaniche tra travi, pilastri e tegoli — il meccanismo di collasso emerso drammaticamente nel terremoto dell’Emilia 2012. Teknoprogetti Engineering ha valutato la vulnerabilità sismica di un complesso produttivo a Brugherio (MB) per Seriana Edilizia, portando il Capannone B da Classe C a Classe A di rischio IS-V (iPGA da 0,53 a 0,96) con l’inserimento di connessioni meccaniche certificate nei nodi critici.
Vista esterna del capannone industriale a Brugherio (MB): uno dei cinque edifici prefabbricati oggetto della valutazione di vulnerabilità sismica
Quando si parla di sicurezza sismica degli edifici industriali, il tema delle connessioni strutturali nei capannoni prefabbricati è uno dei più sottovalutati — e uno dei più pericolosi, come ci ha drammaticamente insegnato il terremoto dell’Emilia del 2012. Il caso che presentiamo qui, sviluppato per Seriana Edilizia su un complesso produttivo a Brugherio, è un esempio concreto di cosa significhi fare una valutazione seria su strutture realizzate prima del 2008, anno in cui in Lombardia è entrato in vigore l’obbligo di progettazione antisismica.
Il complesso produttivo: cinque capannoni, stessa logica costruttiva
Il complesso industriale di Brugherio: cinque capannoni a piano unico con strutture in c.a. gettato in opera e prefabbricato
Il complesso oggetto di indagine è composto da cinque capannoni, tutti a piano unico, con strutture in cemento armato sia gettato in opera che prefabbricato. Ci concentriamo qui sul Capannone B, che rappresenta nel complesso il caso più istruttivo per capire dove si nasconde la vulnerabilità reale di queste strutture e come si può intervenire in modo mirato.
I cinque capannoni condividono la stessa logica costruttiva: pilastri in c.a. o in c.a.v. prefabbricato, travi a doppia pendenza o a cassone, tegoli prefabbricati con sezione a doppia T. La copertura è uniforme su tutto il complesso — sopra ai tegoli è posata una guaina impermeabile, poi una lamiera grecata sulla quale sono ancorati i pannelli fotovoltaici. Non sono stati trovati elaborati grafici strutturali originari, ma l’assenza di quadri fessurativi o deformativi imputabili alle fondazioni ha consentito di escludere indagini a quel livello, come previsto dal DM 2018.
La campagna di indagini: metodi e caratterizzazione dei materiali
Vista interna della copertura: i tegoli prefabbricati a sezione TT poggiano sulle travi senza connessioni meccaniche — il principale fattore di vulnerabilità sismica
La campagna di indagini, condotta con sopralluoghi ripetuti tra settembre e ottobre 2021, ha incluso controlli non distruttivi a campione su pilastri e travi di tutti e cinque i capannoni: prove sclerometriche e ultrasoniche combinate per la stima della resistenza del calcestruzzo, elaborate con i metodi Gasparirik e Di Leo-Pascale.
I risultati mostrano calcestruzzi generalmente in buono stato, con resistenze medie che variano sensibilmente da capannone a capannone. Nel Capannone B, i pilastri presentano valori medi compresi tra 61 e 88 N/mm², mentre le travi di copertura si attestano tra 52 e 76 N/mm², con acciaio FeB44k comune a tutte le strutture. Il livello di conoscenza raggiunto è LC2, con fattore di confidenza FC = 1,20 applicato a tutti gli elementi.
La vulnerabilità allo stato di fatto: perché la struttura non regge al sisma
Nodo trave-pilastro allo stato di fatto: l’assenza di connessioni meccaniche espone la struttura al rischio di perdita di appoggio dei tegoli in caso di sisma
Il Capannone B, allo stato di fatto, non è in grado di sopportare le azioni sismiche previste dal D.M. 17.01.2018. La criticità principale non è nei pilastri o nelle travi — che mostrano caratteristiche meccaniche del calcestruzzo piuttosto buone — ma nel comportamento dell’insieme. La struttura è sostanzialmente priva di connessioni meccaniche nei nodi trave-pilastro e trave-tegolo, e gli appoggi dei tegoli sulle travi hanno dimensioni limitate.
In caso di sisma, gli spostamenti orizzontali alla sommità dei pilastri raggiungono valori nell’ordine di 7,6 cm: abbastanza da causare la perdita di appoggio dei tegoli di copertura (lo spostamento massimo consentito dalla geometria dell’appoggio è ≤ 4 cm) e il conseguente collasso della copertura. È un meccanismo di collasso che non dipende dalla resistenza dei materiali, ma dalla mancanza di vincoli che impediscano agli elementi prefabbricati di scivolare fuori sede.
L’indicatore minimo di rischio sismico allo stato di fatto è iPGA (ζE) = 0,53, con classificazione sismica Classe C in termini di IS-V. Il meccanismo di collasso è la caduta dei tegoli dalle travi.
L'intervento proposto: connessioni meccaniche nei nodi critici
Connessioni tra pannelli prefabbricati di tamponamento e pilastri: un intervento complementare per prevenire la perdita di appoggio dei tegoli sulle travi.
Le connessioni meccaniche impediscono il ribaltamento dei pannelli di tamponamento al di fuori del proprio piano.
La soluzione non richiede interventi invasivi sulle strutture portanti. Il principio è quello di bloccare cinematicamente gli elementi prefabbricati: connessioni meccaniche tra trave e pilastro e tra trave e tegolo, realizzate con sistemi certificati atti a impedire la perdita di appoggio degli elementi di copertura. Dove presenti, è opportuno realizzare anche le connessioni tra pannelli di tamponamento prefabbricati e i pilastri o le travi reggi-pannello.
Per i casi in cui l’analisi individua criticità localizzate a livello di singoli pilastri — come accade per alcuni elementi del Capannone C — la relazione indica come alternativa o integrazione il rinforzo mediante ingabbiamento metallico con calastrellatura e sistemi compositi, per ripristinare la duttilità locale dove necessario.
I risultati: da Classe C a Classe A, con due classi di miglioramento
Vista interna di un dettaglio della connessione tra pannello perimetrale e pilastro: lo stesso edificio, dopo le connessioni meccaniche, passa da Classe C a Classe A di rischio sismico IS-V.
I risultati del modello con le connessioni meccaniche in opera sono netti. L’indicatore di rischio passa a iPGA (ζE) = 0,9635, con il meccanismo governante che si sposta dalla perdita di appoggio dei tegoli alla flessione dei pilastri — cioè da un collasso fragile e improvviso a un meccanismo strutturale più duttile e controllabile.
In termini di classificazione sismica, il Capannone B passa da Classe C a Classe A di IS-V, con un miglioramento analitico di due classi ai sensi del DM 28/02/2017 – Linee Guida Sismabonus.
Perché questo caso è utile da raccontare
Ci sono in Italia decine di migliaia di capannoni industriali costruiti negli anni ’70, ’80 e ’90 con questa logica strutturale: pilastri prefabbricati incastrati a terra, travi e tegoli semplicemente appoggiati, nessuna connessione meccanica. Il terremoto dell’Emilia del 2012 ha mostrato in modo drammatico come questa categoria di edifici collassi per perdita di appoggio degli elementi di copertura, molto prima che i pilastri raggiungano la loro resistenza ultima.
Fare una valutazione di vulnerabilità su questi edifici, così come su un asilo nido o una caserma dei Vigili del Fuoco, significa prima di tutto capire qual è il meccanismo di collasso atteso, non solo misurare la resistenza dei materiali. E intervenire spesso vuol dire poco lavoro strutturale pesante — non demolizioni, non ringrossi di pilastri — ma connessioni puntiformi nei nodi che cambiano completamente il comportamento sismico dell’edificio.
Questo è il tipo di risultato che rende la valutazione di vulnerabilità un investimento, non solo un obbligo.
Domande Frequenti
- Perché i capannoni prefabbricati pre-2008 sono sismicamente vulnerabili?
In Lombardia l’obbligo di progettazione antisismica è entrato in vigore nel 2008; molte strutture precedenti hanno travi e tegoli semplicemente appoggiati, senza connessioni meccaniche. - Qual è il meccanismo di collasso tipico di queste strutture?
La perdita di appoggio dei tegoli di copertura per spostamento orizzontale eccessivo dei pilastri, prima che i materiali raggiungano la resistenza ultima. - Cosa sono le connessioni meccaniche e perché bastano?
Sistemi certificati che bloccano cinematicamente gli elementi prefabbricati nei nodi trave-pilastro e trave-tegolo, impedendo lo scivolamento fuori sede senza interventi pesanti sulle strutture portanti. - Quanto si può migliorare la classe di rischio sismico?
In questo caso il Capannone B è passato da Classe C a Classe A di IS-V, due classi di miglioramento ai sensi delle Linee Guida Sismabonus (DM 28/02/2017). - Serve demolire o ringrossare i pilastri?
Spesso no: l’intervento si concentra su connessioni puntiformi nei nodi, con eventuale ingabbiamento metallico solo dove l’analisi individua criticità localizzate.
