La progettazione sismica degli impianti e degli elementi non strutturali secondo le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC)

L’Italia è frequentemente soggetta a eventi sismici ed è una delle zone più colpite in Europa. Solo negli ultimi 30 anni (1985-2014) si sono verificati almeno 45 terremoti di magnitudo Richter ML pari o superiore a 5.0 (Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia).

Gli effetti distruttivi osservati nelle strutture sono imputabili all’energia propria del singolo evento sismico, ma anche alla fragilità del patrimonio edilizio e all’alta densità abitativa dei luoghi colpiti. Tutti questi fattori concorrono a rendere di fatto l’Italia un Paese ad alto rischio sismico, per questo è importante la progettazione sismica degli edifici dagli elementi strutturali e non strutturali: scopri la normativa sismica 2018.

progettazione antisismica

In tale contesto, una progettazione non attenta può avere effetti devastanti in termini sia economici sia di salvaguardia della vita umana. Per questo, i metodi di progettazione e le norme di settore hanno dedicato sempre più attenzione al tema, al fine di fornire gli strumenti per realizzare strutture sismo resistenti, in grado di minimizzare gli effetti conseguenti a un evento sismico.

La progettazione sismica di impianti ed elementi non strutturali

Se in prima analisi l’attenzione ricade principalmente sulla struttura portante di un edificio per evitarne il collasso, è ormai riconosciuto quanto elementi secondari, costruttivi non strutturali e impiantistica ricoprono un ruolo fondamentale nel garantire l’incolumità delle persone e concorrono in modo talvolta preponderante nel definire i danni economici conseguenti a un evento sismico.

Queste valutazioni valgono ancora di più se vengono presi in esame edifici di importanza strategica, ma valgono anche per gli edifici che, pur non classificabili come strategici, contengono attività produttive per le quali l’interruzione dei servizi e l’eventuale inagibilità dell’edificio causerebbero ingenti perdite economiche.

Non a caso le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC), introdotte con il D.M. 17 gennaio 2018, nei capitoli riguardanti la progettazione sismica, dedicano a questi elementi specifici paragrafi (7.2.3 – 7.2.4) introducendo importanti novità rispetto alla precedente versione.

Gli elementi costituenti l’edificio secondo le NTC: Norme Tecniche per le Costruzioni per la progettazione sismica

Elementi strutturali secondari: alcuni elementi strutturali possono essere considerati “secondari”; nell’analisi della risposta sismica, la rigidezza e la resistenza alle azioni orizzontali di tali elementi possono essere trascurate. Tali elementi sono progettati per resistere ai soli carichi verticali e seguire gli spostamenti della struttura senza perdere capacità portante

Elementi costruttivi non strutturali: quelli con rigidezza, resistenza e massa tali da influenzare in maniera significativa la risposta strutturale e quelli che, pur non influenzando la risposta strutturale, sono ugualmente significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone

Impianti: intesi come insieme di: impianto vero e proprio, dispositivi di alimentazione dell’impianto, collegamenti tra gli impianti e la struttura principale

Quali verifiche svolgere sugli elementi?

Le verifiche da svolgere su queste tipologie di elementi, in funzione della classe d’uso nella quale rientra l’edificio in questione, sono sintetizzate nella seguente tabella tratta dal paragrafo § 7.3.6 delle NTC 2018.

STATI LIMITE

CU I CU II CU III e IV
ST ST NS IM ST NS IM*
SLE SLO RIG FUN
SLD RIG RIG RES
SLU SLV RES RES STA STA RES STA STA
SLC DUT**

DUT**

* Per le sole CU III e IV, nella categoria Impianti ricadono anche gli arredi fissi
** Nei casi esplicitamente indicati dalle presenti norme

“Le verifiche degli elementi non strutturali (NS) e degli impianti (IM) si effettuano in termini di funzionamento (FUN) e stabilità (STA).”

Quindi, a seconda che si tratti di elementi strutturali anche di tipo “secondario” (ST), non strutturali (NS) e degli impianti (IM), le verifiche potranno essere svolte in termini di rigidezza (RIG), resistenza (RES), duttilità (DUT), funzionamento (FUN) e stabilità (STA) come schematizzato in tabella.

Quindi anche per gli elementi costruttivi non strutturali e l’impiantistica si pone il problema di garantire il relativo stato limite in termini di funzionamento (FUN) e stabilità (STA) (come sintetizzato nella tabella, in dipendenza della Classe d’Uso (CU)).

Per una più chiara lettura della tabella appena esposta, si riportano di seguito le classi d’uso (CU) così come vengono definite al §2.4.2. delle NTC 2018:

Classe I
Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli

Classe II

  • Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali
  • Industrie con attività non pericolose per l’ambiente
  • Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza
  • Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti

Classe III

  • Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi
  • Industrie con attività pericolose per l’ambiente
  • Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV
  • Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza
  • Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso

Classe IV

  • Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità
  • Industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente
  • Reti viarie di tipo A o B, di cui al DM 5/11/2001, n. 6792, “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”, e di tipo C quando appartenenti a itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B
  • Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico
  • Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.

Le verifiche di funzionamento (FUN) e stabilità (STA) per elementi non strutturali (NS) e impianti (IM)

La normativa sulla progettazione sismica specifica meglio questi aspetti nei punti riportati di seguito:

7.3.6.2
Elementi non strutturali (NS)

Verifiche di stabilità (STA)
Per gli elementi non strutturali devono essere adottati magisteri atti ad evitare la possibile espulsione sotto l’azione della Fa (v. § 7.2.3) corrispondente allo SL e alla CU considerati.

7.3.6.3
Impianti (IM)

Verifiche di funzionamento (FUN)
Per gli impianti, si deve verificare che gli spostamenti strutturali o le accelerazioni (a seconda che gli impianti siano più vulnerabili all’effetto dei primi o delle seconde) prodotti dalle azioni relative allo SL e alla CU considerati non siano tali da produrre interruzioni d’uso degli impianti stessi.

Verifiche di stabilità (STA)
Per ciascuno degli impianti principali, i diversi elementi funzionali costituenti l’impianto, compresi gli elementi strutturali che li sostengono e collegano, tra loro e alla struttura principale, devono avere capacità sufficiente a sostenere la domanda corrispondente allo SL e alla CU considerati.

A monte delle verifiche, è necessaria una corretta valutazione dell’azione sismica agente sugli elementi non strutturali e sugli impianti, in funzione dello stato limite considerato.

Nella valutazione della forzante sismica si dovrà tener conto della risposta dinamica della struttura nel suo complesso e della quota alla quale gli elementi da verificare sono collocati e in tal senso le nuove NTC 2018, assieme alla Circolare esplicativa del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti 21 gennaio 2019, n. 7, forniscono gli strumenti per effettuare le relative valutazioni analitiche.

I soggetti coinvolti nella valutazione di elementi non strutturali e impianti

All’interno dei suddetti paragrafi (7.2.3 – 7.2.4) la normativa specifica “chi deve fare cosa” con le relative responsabilità. In particolare, per quanto riguarda gli elementi non strutturali introduce una differenziazione a seconda che l’elemento sia costruito oppure assemblato in cantiere:

  • elemento non strutturale costruito in cantiere: è compito del progettista della struttura individuare la domanda e progettarne la capacità in accordo a formulazioni di comprovata validità ed è compito del direttore dei lavori verificarne la corretta esecuzione
  • elemento non strutturale assemblato in cantiere: è compito del progettista della struttura individuare la domanda, è compito del fornitore e/o dell’installatore fornire elementi e sistemi di collegamento di capacità adeguata ed è compito del direttore dei lavori verificarne il corretto assemblaggio

Anche per gli impianti viene meglio dettagliata la responsabilità dei soggetti coinvolti in funzione delle componenti in cui è pensato suddiviso l’impianto stesso:

  • della progettazione sismica degli impianti è responsabile il produttore
  • della progettazione sismica degli elementi di alimentazione e collegamento è responsabile l’installatore
  • della progettazione sismica degli orizzontamenti, delle tamponature e dei tramezzi a cui si ancorano gli impianti è responsabile il progettista strutturale

È compito del progettista della struttura individuare la domanda, mentre è compito del fornitore e/o dell’installatore fornire impianti e sistemi di collegamento di capacità adeguata.

L’attenzione per gli elementi costituenti l’edificio non intesi propriamente come struttura e una più chiara distinzione delle responsabilità dei soggetti coinvolti nella realizzazione degli stessi hanno il chiaro intento di perseguire un continuo miglioramento della cultura tecnica e di di aumentare la consapevolezza dell’importanza di questi aspetti per chi vive in un territorio ad alto rischio sismico come quello italiano, al fine di limitare quanto più possibile gli effetti catastrofici conseguenti a un evento sismico.

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