SOPRAELEVAZIONI LEGGERE SU EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA

Adeguamento sismico, modellazione FEM e confronto tra tecnologie costruttive

Ing. Michele Condino – Condino Engineering

1. Introduzione

La sopraelevazione di edifici esistenti in muratura è una delle strategie più efficaci per aumentare la capacità abitativa, migliorare le prestazioni energetiche e valorizzare il patrimonio edilizio senza consumo di suolo.

Dal punto di vista normativo, però, si tratta di un intervento particolarmente delicato: secondo NTC 2018, la sopraelevazione rientra tra gli interventi di adeguamento sismico (Cap. 8.4.3). Questo significa che l’edificio deve raggiungere livelli di sicurezza analoghi alle nuove costruzioni.

La tecnologia costruttiva scelta diventa quindi determinante. Sistemi pesanti come calcestruzzo e muratura aumentano significativamente le masse e la domanda sismica, rendendo quasi sempre necessari interventi invasivi sulle strutture esistenti.

I sistemi Cold-Formed Steel (CFS) — e in particolare il Sistema CFS Condino Engineering — grazie alla massa estremamente ridotta e alla distribuzione uniforme dei carichi, consentono spesso di evitare tali interventi, rendendo la sopraelevazione più semplice, economica e compatibile con le murature storiche.

Queste conclusioni sono confermate anche da uno studio scientifico dell’Università di Napoli “Federico II” (Terracciano, Di Lorenzo, Formisano, Landolfo, 2014), che ha confrontato cinque tecnologie di sopraelevazione su edifici in muratura, individuando il CFS come la soluzione più performante.

2. Sopraelevazione e adeguamento sismico secondo NTC 2018

Le NTC 2018 distinguono tre categorie di intervento:

• Interventi locali
• Miglioramento sismico
• Adeguamento sismico

La sopraelevazione rientra obbligatoriamente nell’adeguamento sismico, poiché:

• aumenta le masse dell’edificio,
• modifica la rigidezza globale,
• altera il comportamento dinamico,
• incrementa la domanda sismica sulle pareti esistenti.

Conseguenze progettuali

Con tecnologie pesanti, l’adeguamento richiede quasi sempre:

• rinforzi delle pareti,
• cordoli armati,
• irrigidimento dei solai,
• interventi locali per eliminare cinematismi,
• aumento dei costi e dei tempi.

3. Perché il CFS riduce (o elimina) gli interventi sull’esistente

Il Cold-Formed Steel ha un’incidenza strutturale di 0,15–0,30 kN/m², estremamente inferiore rispetto ai sistemi tradizionali.

Questa caratteristica è alla base del Sistema CFS Condino Engineering, un approccio progettuale ottimizzato che combina:

• profili sottili formati a freddo ad alta resistenza,
• montanti ravvicinati per la distribuzione uniforme dei carichi,
• controventi dissipativi progettati secondo criteri di gerarchia delle resistenze,
• collegamenti meccanici a secco ad elevata duttilità,
• integrazione immediata con pacchetti energetici ad alte prestazioni.

Effetti sulla domanda sismica

Grazie alla massa estremamente ridotta:

• l’incremento delle forze sismiche è minimo,
• le tensioni aggiuntive sulle pareti sono contenute,
• i meccanismi locali non vengono aggravati,
• la rigidezza globale dell’edificio non subisce variazioni critiche.

Nella maggior parte dei casi, con una sopraelevazione realizzata con il Sistema CFS Condino Engineering non è necessario intervenire sulle strutture esistenti per soddisfare l’adeguamento sismico.

4. Modellazione FEM dell’edificio esistente

4.1 Pareti in muratura

• Modellazione con elementi shell
• Comportamento non lineare semplificato
• Valutazione dei cinematismi locali e globali

4.2 Solai

• Diaframma rigido se collaborante
• Diaframma deformabile se non connesso alle pareti

4.3 Analisi dinamica

• Analisi modale
• Spettro di risposta allo SLV
• Valutazione della variazione di massa e rigidezza dovuta alla sopraelevazione

5. Progettazione della sopraelevazione CFS

Caratteristiche principali

• Profili sottili formati a freddo
• Montanti ravvicinati (studs)
• Controventi in acciaio con comportamento dissipativo
• Collegamenti meccanici a secco
• Elevata compatibilità con murature storiche

Vantaggi operativi del Sistema CFS Condino Engineering

• Montaggio rapido
• Logistica semplificata
• Cantiere pulito
• Reversibilità dell’intervento
• Perfetta integrazione con cappotti, tetti ventilati e impianti ad alta efficienza

6. Tabelle comparative dei sistemi costruttivi

Tabella 1 – Confronto tecnico tra sistemi di sopraelevazione

Parametro	Muratura	CA	Acciaio Laminato	Legno Lamellare	CFS
Massa strutturale	★☆☆☆☆	★★☆☆☆	★★★☆☆	★★★★☆	⭐⭐⭐⭐⭐
Peso [kN/m²]	4.0–6.0	3.5–5.0	1.5–2.5	0.8–1.2	0.15–0.30
Compatibilità con murature deboli	Scarsa	Scarsa	Media	Buona	Ottima
Incremento domanda sismica	Alto	Alto	Medio	Basso	Trascurabile
Interventi sull’esistente	Obbligatori	Obbligatori	Probabili	Possibili	Rari
Distribuzione carichi	Concentrata	Molto concentrata	Concentrata	Discreta	Uniforme
Comportamento sismico	Fragile	Buono ma pesante	Duttile	Buono	Eccellente
Velocità montaggio	Lenta	Lenta	Media	Rapida	Molto rapida
Logistica centro storico	Difficile	Molto difficile	Complessa	Buona	Ottima
Costo complessivo	Medio	Alto	Medio-alto	Medio	Medio-basso

Tabella 2 – Impatto normativo (NTC 2018 – Adeguamento sismico)

Tecnologia	Incremento masse	Incremento domanda sismica	Interventi sull’esistente	Motivazione
Muratura	Molto alto	Molto alto	Obbligatori	Peso e rigidezza elevati
CA	Molto alto	Molto alto	Obbligatori	Carichi concentrati
Acciaio laminato	Medio	Medio	Probabili	Sezioni pesanti
Legno	Basso	Basso	Possibili	Distribuzione carichi non ottimale
CFS	Molto basso	Trascurabile	Rari	Peso minimo e distribuzione uniforme

Tabella 3 – Ambiti di applicazione consigliati

Tecnologia	Murature deboli	Murature buone	Centri storici	Aumento volumetrico	Adeguamento “pulito”
Muratura	No	Poco conveniente	Critica	Solo con rinforzi	No
CA	No	Molto invasivo	Quasi impossibile	Solo casi particolari	No
Acciaio laminato	Critico	Possibile con rinforzi	Complesso	Buono per grandi luci	Solo con interventi diffusi
Legno	Possibile	Buono	Favorevole	Buon compromesso	Può richiedere rinforzi
CFS	Ideale	Ottimo	Perfetto	Eccellente	La scelta migliore

7. Riferimento scientifico

Lo studio dell’Università di Napoli “Federico II” (Terracciano et al., 2014) ha confrontato cinque tecnologie di sopraelevazione su edifici in muratura, valutandole secondo criteri strutturali, economici e ambientali. L’analisi multicriterio (TOPSIS) ha collocato il CFS al primo posto, come soluzione più equilibrata e performante.

La sopraelevazione è un intervento di adeguamento sismico secondo NTC 2018. La tecnologia costruttiva scelta determina se saranno necessari interventi invasivi sulle murature esistenti.

• Con sistemi pesanti (CA, muratura, acciaio laminato) gli interventi di rinforzo sono quasi sempre obbligatori.
• Con il Cold-Formed Steel, e in particolare con il Sistema CFS Condino Engineering, grazie alla massa ridottissima e alla distribuzione uniforme dei carichi, nella maggior parte dei casi non sono necessari interventi sull’esistente.

Il Sistema CFS Condino Engineering rappresenta oggi la soluzione più efficace, sicura e sostenibile per sopraelevazioni leggere su edifici in muratura, soprattutto nei centri storici e sugli edifici vulnerabili.