PRO-SIS
Obiettivo specifico: SO 1.1: Sviluppare e rafforzare le capacità di ricerca e di innovazione e l'introduzione di tecnologie avanzate
Tipologia: Progetto di capitalizzazione
Nell'ambito del Progetto "CONSTRAIN" sono state sviluppate strategie di intervento per la riduzione della vulnerabilità sismica delle costruzioni esistenti in muratura e verificata l'efficacia attraverso una significativa campagna sperimentale. Sostanzialmente le strategie proposte permettono di ottenere importanti riduzioni della vulnerabilità sismica con interventi eseguiti dall'esterno degli edifici, senza per questo richiedere lo spostamento delle persone e cose che stanno all'interno degli edifici, con significativi risparmi in termini economici ma soprattutto in termini di disagio per le persone.
- Nel progetto ci si propone di sviluppare gli strumenti necessari per una corretta progettazione ed applicazione di queste strategie, nonché l'applicazione su edifici pilota per i quali sono programmati interventi per il miglioramento delle prestazioni strutturali nel prossimo futuro.
- In particolare saranno sviluppati algoritmi analitici e numerici accurati, da calibrare sulle base dei risultati sperimentali di "CONSTRAIN", per estendere le casistiche studiate sperimentalmente e consentire di fornire ai progettisti gli strumenti per la progettazione esecutiva dei sistemi proposti con l'impiego degli strumenti di calcolo automatico che essi usano correntemente.
Sviluppo e calibrazione di algoritmi numerici (WP1)
Il progetto PRO-SIS si è avviato con l’analisi approfondita delle prove sperimentali condotte nell'ambito del progetto "CONSTRAIN", che ha indagato sull’efficacia dei rinforzi mediante la tecnica dell’intonaco armato con reti in materiale composito sulle murature storiche, applicati su uno o due facce (Fig.1)
Fig.1 - Consolidamento strutturale "CONSTRAIN" di pareti in muratura: applicazione (a) e configurazione per rinforzo su entrambi i lati (b), e su un solo lato (c)
È stata condotta un’attenta analisi della risposta e dell’evoluzione del danno nei maschi murari e nelle fasce di piano testati e una discussione critica e sistematica dei risultati. L’analisi è stata seguita da una discussione critica e sistematica dei risultati, analizzando la resistenza, la capacità di spostamento, il degrado di rigidezza, l’energia cumulata e dissipata e i parametri di smorzamento. Ciò ha permesso l’identificazione dei meccanismi di risposta meccanica del sistema (Fig. 2) e la definizione di modelli analitico-meccanici affidabili per quantificare l’efficacia del rinforzo mediante semplici correlazioni di utile applicazione nella pratica progettuale professionale.
Fig.2 - Schematizzazione dei principali meccanismi di risposta meccanica del sistema di rinforzo per la riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura
Per estendere la validità degli schemi di comportamento identificati, sono stati sviluppati, calibrati e validati dei modelli numerici avanzati di dettaglio (mediante software Abaqus e OOFEM - Fig 3). Questo ha consentito di analizzare e interpretare ancora più nello specifico le interazioni tra muratura e sistema di rinforzo ed estendere le casistiche a una gamma più ampia di scenari, con configurazioni più complesse in termini di materiali, geometrie e condizioni al contorno (Fig 4).
Fig.3 - Schematizzazione dei due modelli numerici di dettaglio Abaqus (a) e OOFEM (b) ed esempio di validazione mediante confronto con prove sperimentali su maschi murari (c)
Fig.4 - Analisi parametriche condotte su configurazioni strutturali a complessità crescente: esempi di confronto tra quadri di danno emersi dalle simulazioni di dettaglio mediante i software Abaqus (a) e OOFEM (b)
Sono state analizzate le peculiarità e le potenzialità di differenti software commerciali, di uso corrente nella pratica professionale, per le analisi pushover degli edifici in muratura (Midas GEN, Tremuri, PROSAP, SREMB), con lo scopo di identificare delle robuste metodologie per l’implementazione dei sistemi di rinforzo oggetto di studio nell’analisi sismica globale della struttura, basata sul metodo del telaio equivalente a plasticità concentrata. Le diverse strategie operative sono state descritte, raccolte in maniera sistematica e confrontate.
Di seguito i prodotti realizzati:
Report 1.1 | Modelli analitici di dimensionamento
Report 1.2 | Modelli numerici per la simulazione del comportamento di elementi /edifici rinforzati
Report 1.3 | Risultati di analisi di casi studio di elementi strutturali e di interi edifici
Report 1.4 | Definizione parametri per programmi di calcolo automatico semplificati
Report D1.4.2 | Report modellazioni analitiche e numeriche
Guida per i progettisti all'applicazione delle strategie di intervento di "CONSTRAIN" (WP2)
Nella seconda fase del progetto, sono state identificate e simulate delle configurazioni di pareti benchmark a complessità crescente con diversi software. È stato effettuato un confronto e una discussione critica dei risultati, mettendo in evidenza analogie e differenze tra i risultati ottenuti (Fig.5). Relativamente ad alcune configurazioni, inoltre, è stato condotto un controllo di attendibilità dei risultati delle analisi semplificate mediante il confronto con quelli ottenuti dalla modellazione di dettaglio.
Fig.5 - Un esempio di confronto dei risultati ottenuti dall’analisi di una parete in muratura mediante l’ausilio di differenti software di calcolo (modelli a telaio equivalente) del metodo analitico-meccanico semplificato
Oltre a diverse configurazioni semplici di maschi murari, portali, singole pareti a uno o più livelli, si sono analizzati mediante analisi pushover anche un edificio pilota (già testato sperimentalmente nell’ambito del progetto "CONSTRAIN"), ed un intero edificio esistente (Fig.6). I risultati hanno evidenziato, in generale, una buona congruenza tra i risultati ottenuti con i diversi strumenti di calcolo. L’analisi di quest’ultimo caso studio ha inoltre permesso di confrontare, a livello di comportamento globale dell’edificio, gli effetti dell’intervento realizzato con differenti gradi di invasività (es. applicazione su un solo lato delle sole pareti perimetrali o di tutte le pareti e applicazione su entrambi i lati di tutte le pareti).
Fig.6 - Confronto dei risultati ottenuti dall’analisi di un edificio reale in muratura mediante l’ausilio di differenti software di calcolo (modelli a telaio equivalente)
Tutti i partner hanno cooperato alla stesura di “Linee guida per la progettazione e applicazione delle strategie CONSTRAIN". Il documento è strutturato in tre differenti capitoli, ciascuno dedicato a un ruolo specifico dell’utente: proprietari/gestori dei beni immobiliari e investitori, progettisti, appaltatori e operatori di cantiere:
- Sezione per proprietari/gestori dei beni immobiliari e investitori: contiene informazioni su quando si rende necessario il rinforzo strutturale degli edifici esistenti, in quali casi è consigliabile utilizzare il sistema "CONSTRAIN" per il rinforzo sismico e ne approfondisce gli aspetti economici e le possibilità di applicazione, anche in presenza di vincoli architettonici.
- Sezione per progettisti: descrive le fasi del processo di progettazione dell’intervento, a partire dall’ispezione preliminare dell’edificio e dalla raccolta dei dati significativi, fino alla definizione della strategia di modellazione strutturale per la valutazione della vulnerabilità sismica. Include inoltre esempi applicativi, istruzioni per l’interpretazione dei risultati ottenuti con diversi software commerciali e il manuale di manutenzione del sistema CRM.
- Sezione per imprese esecutrici e operatori di cantiere: fornisce istruzioni dettagliate per tutte le fasi applicative, dall’ispezione iniziale della muratura all’esecuzione e al mantenimento del rinforzo "CONSTRAIN". Ogni passaggio è spiegato con l’ausilio di illustrazioni, evidenziando le fasi critiche e gli errori più comuni da evitare. Sono inoltre approfonditi gli aspetti operativi per una corretta esecuzione dell’intervento, corredati da elaborati grafici di dettaglio, corredati da elaborati grafici di dettaglio (Fig.7).
Fig.7 - Estratto dalle “Linee guida CONSTARIN” con alcuni dettagli costruttivi del sistema di rinforzo “CONSTRAIN” per il consolidamento strutturale di edifici esistenti in muratura
Di seguito i prodotti realizzati:
Report 2.1 | Risultati delle analisi su vari edifici esistenti in muratura con le procedure del WP1
Report 2.2 | Comparazione grafica dei risultati
Report 2.3 | Procedura per la progettazione degli interventi di rinforzo
Report 2.4 | Linee guida per la progettazione ed applicazione delle strategie "CONSTRAIN"
Applicazione pilota su alcuni edifici esistenti in muratura (WP3)
Nell’’ultima fase del progetto, si è realizzato il progetto della strategia di rinforzo proposta su due edifici "caso studio":
- in Italia, è stato individuato un edificio di edilizia popolare a Udine risalente agli anni '50 (Fig.8a): si tratta di una struttura in muratura di mattoni su due livelli più interrato. La struttura è stata selezionata poiché è una tipologia molto ricorrente nelle costruzioni realizzate all'epoca per l’edilizia popolare in tutta Italia, su progetto del Ministero dei Lavori Pubblici. In questo caso l’obiettivo è quello di rinforzare l’edificio limitando al massimo l’invasività dell’intervento all’interno, così da ridurre il costo e il disagio legato allo spostamento temporaneo degli inquilini.
- In Slovenia è stato individuato un edificio storico nel centro di Lubiana (Fig.8b) risalente al 1885: si tratta di una struttura in muratura di mattoni su tre livelli più interrato e mansarda. L’edificio è soggetto a tutela delle facciate esterne e di alcuni affreschi in alcuni ambienti comuni interni (Fig.8b). In questo caso l’obiettivo è quello di rinforzare l’edificio intervenendo solo dall’interno, conservando le facciate esterne.
Fig.8 - I due “casi studio: l’edificio di Udine (a) e quello di Lubiana (b)
Per ciascuno dei due edifici sono stati raccolti la documentazione tecnica e i disegni originali e sono state svolte le necessarie operazioni di sopralluogo e rilievo.
Sull’edificio a Udine sono state svolte indagini in-situ, per acquisire ulteriori informazioni sulle caratteristiche dei materiali (Fig.9a). Per l’edificio storico a Lubiana, sono invece state eseguite delle approfondite visite ispettive per verificare lo stato di fatto e valutare la consistenza delle membrature principali per dedurne poi le caratteristiche meccaniche.
Fig.9 - Indagini conoscitive sui due edifici pilota: prove distruttive in-situ sull’edificio a Udine (a) e indagini visive e di rilevo sull’edificio a Lubiana (b)
La valutazione della vulnerabilità sismica dei due edifici “caso studio” è stata condotta mediante analisi pushover globale, applicando il modello a telaio equivalente a plasticità concentrata, utilizzando il software Midas Gen per l’edificio a Udine e 3Muri per quello di Lubiana. I risultati hanno evidenziato che, allo stato di fatto, la capacità sismica di entrambi gli edifici risulta insufficiente rispetto ai requisiti previsti dalle normative vigenti. Quindi sono stati progettati i rinforzi "CONSTRAIN" ed eseguite le nuove simulazioni, permettendo il confronto tra le prestazioni strutturali pre e post-intervento (Fig.10).
Fig.10 - I due modelli numerici elaborati per l’analisi di vulnerabilità sismica dell’edificio di Udine (a) e di Lubiana (b)
Coerentemente con le prescrizioni e i dettagli costruttivi riportati nelle "Linee guida CONSTRAIN", sono stati definiti i disegni esecutivi delle due strutture e degli interventi di rinforzo previsti dal progetto. Gli interventi sono stati quindi quantificati e valutati sotto il profilo economico. Infine, è stata condotta l’analisi del prezzo dell’intervento e uno studio dei costi diretti e indiretti (es. legate alla ricollocazione temporanea degli occupanti), anche in confronto con strategie di rinforzo tradizionali.
Di seguito i prodotti realizzati:
Report 3.1 | Raccolta di elaborati grafici edifici selezionati e descrizione caratteristiche
Report 3.2 | Risultati delle raccolte documentali tecniche sugli edifici pilota
Report 3.3 | Valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici pilota
Report 3.4 | Elaborati di progetto esecutivo riguardanti gli interventi sugli edifici pilota
Report 3.5 | Comparazione economica dei costi degli interventi proposti rispetto quelli usuali
Report D3.5.2 | Report finale dei contenuti del WP3
Attività di divulgazione e comunicazione
Nei mesi di ottobre e novembre 2025 si sono svolti una serie di seminari tecnici e conferenze tematiche per la divulgazione dei risultati del progetto, rivolte a:
- iscritti degli ordini professionali (Ingegneri) - 8 incontri di 3h (4 in Italia, 4 in Slovenia)
- tecnici della PA, Protezione Civile, Associazione Nazionale Costruttori Edili - 6 incontri di 3h (3 in Italia, 3 in Slovenia)
Fig.11 - Le città di svolgimento dei seminari
Fig.12 - Seminario all’Ordine degli ingegneri di Pordenone (31. 10. 2025), a) e presso la Camera di commercio a Lubiana (11. 11. 2025, b)
Di seguito i prodotti realizzati:
Slide dei seminari | Strategie di progettazione e analisi dei rinforzi «Composite Reinforced Mortar (CRM)» per gli edifici in muratura
Inoltre, il LP ha l’occasione di comunicare e divulgare le attività di progetto in corso nell’ambito di due convegni internazionali nel settore dell’ingegneria civile:
REHABEND Congresso “Construction Pathology, Rehabilitation Technology and Heritage Management” (7-9 maggio 2024): presentazione della memoria dal titolo “The strengthening of floor and roof masonry ring beams with fibre-based composite materials: experimental tests”
HIVIB Symposium “16th International Symposium on Human-Induce Vibrations and Seismic Influencer on Structures” (15-18 maggio 2024): presentazione della memoria del titolo “Seismic performance of CRM strengthened masonry: from experiments to analytic approach”
