• Adeguamento sismico
• CO2
• edificio in muratura
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• life cycle assessment

Nel lavoro svolto si è affrontata l’analisi dell’impatto ambientale in campo edilizio, lo studio si è incentrato sull’identificare quale soluzione sia più vantaggiosa in termini di emissioni di CO2 tra un adeguamento sismico e un rifacimento ex novo della scuola elementare Vasco Corsi di Calcinaia (Pisa). Indagine Storico Archivistica La struttura nel corso della sua vita ha subito numerosi interventi. Nel 1940 è stata costruita, nel 1975 il primo ampliamento dell’ala est ed infine nel 1985 è stata intrapresa un’ opera di miglioramento strutturale soprattutto in campo sismico che ha portato alla costruzione di cordoli in c.a ammorsati in modo efficace ai nuovi solai in latero cemento con soletta armata di 5 cm, incatenamenti al livello degli impalcati e pilastri inseriti in pannelli murari allo scopo di divenire dei veri e propri setti irrigidenti.Indagini in Situ Attraverso indagini visive con termo camera e ricerche di archivio è stato possibile determinare che la tessitura muraria della struttura è di tipo disordinato con ricorsi di mattoni pieni. A causa della scarsità di indagini (LC1 Livello di conoscenza limitato, FC=1,35) si sono dedotte le caratteristiche della muratura dalle tabelle di normativa, le quali anche se amplificate del fattore correttivo dato dai ricorsi, riportano valori di resistenza molto bassi. Modellazione della struttura La struttura è stata modellata attraverso il telaio equivalente, usando il metodo S.A.M (Semplified Analysis Method), tale metodo schematizza la struttura in maschi e fasce deformabili collegati da elementi rigidi chiamati nodi, l’altezza efficace (parte deformabile del maschio) è stata desunta dal metodo Dolce. Per avere un quadro conoscitivo completo della struttura, si è scelto di descrivere il suo comportamento analizzando due modelli diversi, il primo, le fasce di piano sono collegate ai cordoli in c.a e nell’altro invece vi è l’assenza completa della cordonatura e la diviene un elemento monolitico in muratura. Il solaio è stato modellato come diaframma rigido, i dettagli costruttivi (solaio in latero cemento con soletta armata di 5 cm connessa alla cordolatura) e l’assenza di aperture nel solaio hanno permesso questa schematizzazione. Analisi L’analisi svolte sulla struttura sono: -Analisi dinamica lineare con spettro di risposta; -Analisi statica non lineare. L’analisi lineare, è intuibile che nel caso in esame i risultati attesi sono poco realistici, il motivo risiede nel fatto che la modellazione del comportamento della muratura non può essere fatto in campo lineare vista la particolare non linearità del materiale stesso, se poi si somma la configurazione planimetrica molto irregolare della struttura si ha un risultato che non può essere sottostimato ma neanche assoggettato come veritiero. Si è scelto un fattore di struttura di 1,5 perché si è ipotizzato che la struttura non avesse capacità dissipative. Come si vede dalle immagini riportate in seguito la struttura a causa della forte irregolarità in pianta, sviluppa modi torsionali con percentuali di massa partecipante rotazionale elevate.
L’analisi pushover è stata lanciata prendendo come punto di controllo il baricentro delle masse e come carichi, una distribuzione principale di forze di piano derivante dall’analisi modale e come distribuzione secondaria un andamento uniforme di accelerazioni. Le curve di capacità delineano, per il modello con fasce, comportamenti diversi della struttura in direzione x e y, la direzione x risulta più rigida avendo il tratto elastico della curva, pendenza superiore a quello della curva in direzione y, questo è dovuto al fatto che in direzione y è priva di telai aventi delle fasce di piano, invece lungo x si susseguono telai aventi un numero elevato di fasce. Il modello senza fasce ha comportamento similare sia in direzione x che y. Interpretazione dei risultati Le verifiche di resistenza per i meccanismi di rottura a pressoflessione nel piano, fuori piano e a taglio hanno evidenziato come i pannelli soddisfano maggiormente le verifiche a pressoflessione, invece la verifica a taglio viene soddisfatta rarissime volte, anche la fasce risultano affette dalla medesima problematica, la resistenza a taglio è scarsa e non riesce a equilibrare la domanda, invece la verifica a pressoflessione viene soddisfatta grazie alla tenso-resistenza offerta dal cordolo e dagli incatenamenti pari a : Hp=200 kN (minimo tra la resistenza a trazione del cordolo in c.a 25x30 con 4 fi16, catena con fi32 Feb44k). Invece le verifiche in campo non lineare definiscono l’incapacità della struttura a soddisfare la richiesta in spostamento agli SLV. La percentuale di cerniere plastiche aperte è irrisoria e si concentrano in zone della struttura come le ali che risentono maggiormente degli effetti torsionali. Le rotture avvengono maggiormente per taglio come era già emerso dalle verifiche in resistenza, queste informazioni riguardano entrambi i telai. Il modello senza fasce ha un fattore di struttura che supera il valore limite imposto da normativa, questo indicherebbe che la struttura possiede elevate capacità di dissipazione (alta duttilità) ma tale risultato è falsato dal basso livello di conoscenza della struttura. Interventi L’intervento che è stato scelto è l’intonaco armato, applicato in modo simmetrico nella struttura così da non provocare incrementi di eccentricità tra il baricentro della masse e delle rigidezze. E’ stata analizzata la struttura attraverso una pushover andando a incrementare le caratteristiche della muratura, applicando il fattore amplificativo 2,5 dato dalla norma, da questa analisi è risultato un indice di rischio pari a 0,3. Si è pensato di allestire tale intervento su tutta la struttura ma il beneficio che ne è derivato è stato irrisorio portando l’indice a valore di 0,4. Si è passati quindi a costruire dei telai di controvento che sostituissero totalmente la struttura in muratura nel resistere alle azioni sismiche. le scelte progettuali sono riassunte nel seguito: - tipologia di controvento eccentrico, così da permettere l’apertura di finestre e porte; - le zone dove apporli sono stati gli angoli della costruzione, così da massimizzare la funzione di controventamento e lasciare inalterate le aperture esistenti; - la scelta ella tipologia del link è ricaduta sul corto così da permettere la plasticizzazione a taglio del suddetto.
La progettazione è stata ottimizzata attraverso il parametro omega che viene usato nella definizione delle caratteristiche della sollecitazione degli elementi facenti parte del telaio che vengono “protetti” dalla gerarchia delle resistenze, si è cercato quindi di abbatterlo il più possibile così da non avere dei profili di colonne e diagonali esageratamente grandi. Tale iterazione ha portato come risultato tre diversi telai, un telaio disposto lungo x, e due tipologie disposte lungo y. Valutazione LCA (Life Cycle Assessment) Si valuta l’impatto ambientale degli interventi dell’87 e di quelli progettati in questo lavoro, così da compararli con quelli prodotti dalla costruzione ex novo della scuola in tre tipologie costruttive diverse, acciaio, c.a e x-lam ( tali dati sono stati ceduti volontariamente dal tesista Luca Ceciarini). La valutazione si basa sulla compilazione delle linee guida definite dalla UNI EN ISO 14040. Si inizia dalla definizione dello scopo della valutazione che nel caso in esame si è già definito precedentemente, l’unità funzionale è il Kg di materiale usato negli interventi. La valutazione della produzione di KgCO2eq riguarderà solo la produzione, il trasporto e il riciclaggio del materiale, non si tratterà la manutenzione, visto che gli interventi che si sono ipotizzati sono progettati per durare fino al fine vita della struttura. Per determinare la quantità di emissione di anidride carbonica nei vari processi serve un database di informazioni riguardante ciascun materiale, in Italia esiste l’ente di certificazione EPD Italy, ma siamo ancora lontani dall’IBUData tedesco che annovera centinaia di migliaia di materiali classificati. Si passa poi all’inventario dei materiali usati/demoliti nei due interventi (LCI Life Cycle Inventory). La valutazione dell’impatto (LCIA Life Cycle Impact Assessment) parte con il calcolo dell’emissione data dal trasporto (A4) ipotizzando che le ditte produttrici/rivenditrici di materiali siano le stesse sia per l’intervento dell’87 che del 2019. Gli ultimi parametri sono quelli inerenti alla produzione e al riciclaggio dei materiali. L’intervento risulta meno impattante delle due tipologie in c.a e acciaio ma non riesce ad essere migliore del legno. Conclusioni Dall’analisi svolta si può dedurre che l’utilizzo di materiali come l’acciaio (per la costruzione dei telai di controvento), altamente riciclabile, ha reso l’intervento ecofriendly riuscendo a competere con una struttura in legno che per sua natura è vantaggiosissima in termini ecologici, d’altra parte l’uso massiccio di intonaco ha innalzato notevolmente le emissioni e non è stato possibile abbatterli perché il materiale non è riciclabile, anche l’uso della rete in GFRP ha portato all’aumento dell’emissioni perché la ditta produttrice si trova lontana dal sito. Al fine di abbattere l’emissione di gas serra si ritiene che le soluzioni siano da ricercarsi nell’uso di materie prime riciclate e altamente riciclabili, usare prodotti certificati EPD e a filiera corta, utilizzare soluzioni “a secco” riducendo l’uso di conglomerati cementizi e malte e cercare rivenditori o produttori nelle immediate vicinanze del cantiere.