Staffaggi antisismici: la normativa sismica 2018 sullo staffaggio in zone sismiche

Le indicazioni contenute nella normativa sismica NTC 2018⁽¹⁾ (Norme tecniche per le costruzioni 2018) riguardo le verifiche da eseguire sugli elementi costruttivi non strutturali e sugli impianti e gli eventi sismici che hanno coinvolto il nostro Paese negli ultimi anni. L’Italia è uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo, per la frequenza dei terremoti e per il 70% del territorio interessato, e questo dasempre sensibilizza i progettisti a realizzare strutture sismo-resistenti, anche negli elementi come gli staffaggi antisismici.

Nello specifico, quest’approccio progettuale si applica anche nei confronti delle strutture che supportano la componente impiantistica negli edifici. Strutture storicamente considerate di secondaria importanza, ma che oggi assumono un ruolo fondamentale nel definire la sicurezza e l’incolumità delle persone in caso di evento sismico.

Scopri di più sulla progettazione sismica degli impianti e degli elementi non strutturali secondo le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC).

Staffaggi antisismici degli impianti: normativa sismica 2018 per la progettazione e dimensionamento staffaggi sismici

In caso di richiesta di prestazione simica dell’edificio, anche gli staffaggi dovranno essere progettati in modo da garantire la resistenza sia nei confronti delle sollecitazioni statiche dovute al peso proprio degli impianti, sia nei confronti di quelle aggiuntive indotte dall’evento sismico.

Queste sollecitazioni aggiuntive, proporzionali al peso statico gravante sui supporti stessi, sono principalmente di tipo orizzontale. Affinché le strutture che compongono lo staffaggio sismico nel suo complesso siano in grado di offrire un’adeguata resistenza, dovranno essere realizzate strutture di tipo rigido che dovranno essere rese solidali al supporto al quale sono collegate. Queste strutture rigide, staffaggi, avranno il compito di assorbire le forze sismiche e quello di limitare gli spostamenti dell’impianto al fine di non comprometterne la funzionalità.

Pertanto, per aumentare la rigidezza degli staffaggi, dovrà essere prevista un’integrazione a quelli “statici”, ovvero quelli pensati per le sole forze statiche verticali, realizzata mediante degli elementi così detti di controvento, ai quali sarà demandato il compito di assorbire le forze orizzontali generate dal sisma.

Queste forze agenti nel piano, che ricordiamo essere prevalentemente di tipo orizzontale, possono essere scomposte idealmente in due componenti: una longitudinale e una trasversale rispetto all’asse dell’impianto. In questo modo, per rendere lo staffaggio resistente nei confronti del sisma, lungo lo sviluppo dell’impianto, avremo la contemporanea presenza di controventi longitudinali e trasversali.

Controventature con i sistemi a fune per l’assorbimento dell’azione sismica

Una soluzione molto pratica ed efficiente per realizzare le controventature è quella di utilizzare i sistemi a fune. Per garantire l’assorbimento dell’azione sismica nel piano, le funi, offrendo resistenza alla sola trazione e considerando che il moto indotto dal sisma produce una continua inversione di segno, dovranno essere installate sempre a coppie contrapposte.

• Nel tradizionale staffaggio a telaio realizzato nel piano, ad esempio, dovranno essere applicati 2 controventi laterali per gli sforzi trasversali e ben 4 per quelli longitudinali: questo al fine di realizzare una controventatura simmetrica per evitare l’insorgere di pericolosi effetti torcenti nel telaio stesso.
• In alternativa, il precedente sistema può essere ottimizzato e semplificato posizionando 4 cavi (anziché 6 come nella precedente configurazione) con inclinazione di 45° rispetto all’asse di sviluppo dell’impianto in modo da realizzare un così detto controvento a 4 vie.

Secondo quanto previsto dalle norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018), per il calcolo dell’azione sismica agente sugli elementi costruttivi non strutturali può essere utilizzata la seguente formulazione semplificata:

dove:

F_a = forza sismica orizzontale distribuita o agente nel centro di massa dell’elemento non strutturale, nella direzione più sfavorevole, risultante delle forze distribuite proporzionali alla massa;

S_a = accelerazione massima, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento non strutturale subisce durante il sisma e corrisponde allo stato limite in esame

W_a = peso dell’elemento;

q_a = fattore di comportamento dell’elemento.

(*) 7.2.3. criteri di progettazione di elementi strutturali secondari ed elementi costruttivi non strutturali

Considerando gli schemi statici con i quali possiamo rappresentare gli esempi visti precedentemente, l’applicazione della forza sismica orizzontale così calcolata (F), avrà l’effetto di generare un’azione di pura trazione nei cavi che si andranno ad attivare (F_t) e una conseguente azione di compressione nel montante del telaio (F_c).

Nel dimensionamento staffe, oltre a verificare la resistenza dei cavi, dovrà essere tenuta in debita considerazione anche questa componente di compressione verticale che sarà direttamente contrastata dal peso proprio gravante sullo staffaggio (W). Se le appensioni del telaio fossero ad esempio realizzate con barre filettte e se la sola componente del peso proprio non fosse sufficiente a contrastare l’azione di compressione (F_c), le barre filettate dovranno essere sostituite con dei profili di opportuna sezione per evitare pericolosi effetti di instabilità.

Kit per la messa in sicurezza ed il rinforzo di elementi non strutturali

Würth prevede all’interno del proprio catalogo 3 kit fune per la messa in sicurezza ed il rinforzo di elementi non strutturali in caso di sisma. I kit sono caratterizzati da portate differenti e sono facilmente identificabili tramite targhetta colorata.

Tabella dei carichi massimi

Il sistema è fornibile nelle due versioni: standard e retrofit.

L’utilizzo del sistema retrofit, grazie al terminale con occhiolo aperto, è particolarmente indicato negli staffaggi sismici già esistenti, permettendo di intervenire in caso di adeguamento sismico senza la necessità di dover smontare completamente le strutture interessate dall’irrigidimento antisismico. Questo permette un notevole risparmio economico tenuto in conto anche il fatto di poter mantenere operativi gli impianti collegati agli staffaggi.

Il Kit fune per rinforzo antisismico GS (scopri i prodotti >) è uno strumento che, grazie ai terminali sagomati a 45° e la possibilità di regolazione delle funi permessa dai morsetti, offre un sistema veloce ed efficace per la realizzazione di staffaggi sismo resistenti sia nelle nuove costruzioni che nei casi di adeguamento sismico di staffaggi già esistenti (modello retrofit). Ricordiamo infatti che la realizzazione di strutture di questo tipo, oltre che permettere di ottemperare alle disposizioni normative, ha come principale obiettivo quello di limitare i danni economici e soprattutto quello di salvaguardare l’incolumità delle persone in caso di evento sismico.

Bibliografia

Norme Tecniche Costruzioni (NTC), Decreto ministeriale 17 gennaio 2018.