Altro Progetto

Un aspetto rilevante delle norme è quello concernente gli elementi non strutturali che sono, però, fonte di danno anche di notevole entità, come dimostrato dal recente evento sismico di L’Aquila 2009.
Le prescrizioni normative relative agli elementi non struttura sono finalizzate ad evitare che in
caso di sisma tali elementi si danneggino rendendo la struttura, anche temporaneamente, inagibile.
Il danneggiamento degli elementi non strutturali quali tamponamenti e divisori interni è proporzionale agli spostamento interpiano che si attingono durante un evento sismico.

Figura 1 – deformazione relativa di interpiano

Il DM96 prescrive che la struttura sia abbastanza rigida da presentare spostamenti interpiano
Dr massimi non superiori a 0.002 h dove h è l’altezza di interpiano (figura 1).
L’azione sismica da considerare è la stessa da utilizzare per la progettazione e le verifiche di sicurezza degli elementi.
Diverso è l’approccio delle nuove norme anche se sempre basato sulla limitazione dello spostamento interpiano. Il limite di spostamento è pari a 0.005 h ma l’azione sismica da considerare è differente da quella relativa alle verifiche di sicurezza. Come già accennato è definito uno stato limite apposito (SLD, Stato Limite di Danno) che prevede un terremoto di minore intensità rispetto alle verifiche allo SLU, con periodo di ritorno 95 anni.
Gli elementi non strutturali possono indurre vulnerabilità sismiche anche rispetto alle azioni ortogonali al piano medio ovvero di ribaltamento.
Il DM ’96 prescrive presidi atti ed evitare il ribaltamento di pannelli murari di tamponamento o divisori in seguito ad azioni sismiche, in particolare al punto C.6.4. prevede che: “I pannelli divisori interni, se hanno altezza superiore a 4 m e sviluppano una superficie superiore a 20 mq, debbono essere collegati alla struttura superiore e inferiore mediante nervature verticali, disposte ad interasse non superiore a 3 metri, …
Analogo collegamento è prescritto per i pannelli di tamponatura esterni sia quando abbiano altezza superiore a 3.5 m sia quando sviluppano una superficie superiore a 15 metri quadrati.
Le eventuali aperture in detti pannelli, in edifici da realizzare in zone con grado di sismicità S>9, devono essere delimitate da un’intelaiatura della quale alcuni elementi devono essere prolungati fino a collegarsi con la struttura portante.
Per i pannelli di tamponatura esterna prefabbricati di qualsiasi dimensione, si devono prevedere gli accorgimenti necessari per evitare che essi possano distaccarsi totalmente dalla struttura che li sostiene”.
Emerge chiaramente, invece, il carattere prestazionale delle nuove norme rispetto a tale problema al punto 7.2.3: “Con la sola esclusione dei tamponamenti interni con spessore non superiore a 100 mm ,gli elementi costruttivi senza funzione strutturale il cui danneggiamento può provocare danni a persone dovranno in generale essere verificati all’azione sismica insieme alle loro connessioni con la struttura.”
Viene poi fornito un metodo di calcolo dell’azione sismica che si viene a determinare su elementi aggettanti come parapetti oppure su elementi di tamponamento compresi nella maglia strutturale.
Questo determina la necessità di eseguire verifiche al ribaltamento dei pannelli di tamponamento disposti ai piani più alti degli edifici ordinari secondo, ad esempio, lo schema mostrato nella figura 2.

Figura 2 – meccanismo di ribaltamento di un panello di muratura

Secondo le vecchie norme invece dovevano disporsi obbligatoriamente elementi di collegamento con la struttura qualora le tamponature superassero i 3.5 m di altezza.
Nello spirito di questo punto normativo si dovranno verificare, tra l’altro, tutte le connessioni di
tubazioni e cavidotti il cui distacco dalla struttura può provocare danno a persone ed interruzioni d’uso della struttura o parti di essa, nonché la possibilità di ribaltamento di macchinari ed attrezzature pesanti.
Verifica fuori piano delle tamponature
Come accennato in precedenza tutti gli elementi non strutturali devono essere verificati all’azione sismica al fine di evitare vulnerabilità e pericolo per l’incolumità delle persone. I pannelli di tamponatura, oltre a danneggiarsi per le azioni sismiche complanari generate dagli spostamenti interpiano (stato limite di danno), potrebbero subire effetti espulsivi generati dalle
azioni sismiche ortogonali al loro piano medio. Per tamponature inserite nella maglia strutturale in c.a. potrebbe verificarsi un meccanismo come quello riportato in figura 3.

Figura 3 – meccanismo di collasso di un pannello dimuratura

Si avrebbe cioè il superamento della resistenza a pressoflessione con formazione di una cerniera plastica in cui la muratura sviluppa un momento resistente Mrd.
Ai sensi delle nuove norme, l’effetto dell’azione sismica può essere valutato considerando un sistema di forze proporzionali alle masse (concentrate o distribuite) dell’elemento non strutturale, la cui forza risultante Fa valutata al baricentro dell’elemento non strutturale, è calcolata secondo la relazione seguente:
Fa = Wa Sa / qa
dove:
Wa è il peso dell’elemento;
qa è il fattore di struttura dell’elemento pari a 2 per pannelli di tamponamento;
Sa è il coefficiente sismico da applicare agli elementi non strutturali da valutare con la relazione seguente:

dove:
S è il coefficiente di amplificazione sismica locale legato alla natura del terreno;
=ag/g in cui ag è l’accelerazione al suolo nel sito in esame allo SLU;
Z è l’altezza del baricentro dell’elemento rispetto alla fondazione;
H è l’altezza della struttura;
g è l’accelerazione di gravità;
Ta è il primo periodo approssimato di vibrazione dell’elemento non strutturale nella direzione considerata
T1 è il primo periodo di vibrazione della struttura nella direzione considerata

Conosciuta la forza Fa si può calcolare il momento agente sullo schema ipotizzato
Ma=Fa h/4
In cui h è l’altezza netta del pannello. Il momento Ma deve poi essere confrontato con il momento resistente valutato in mezzeria del pannello in base alle caratteristiche geometriche e meccaniche dei pannelli.
Il momento ultimo del pannello, tenendo conto che il materiale di riferimento è la muratura di mattoni forati con percentuale di foratura < del 45%, con resistenza dei blocchi nella direzione dei fori fbk=50 kg/cmq, con malta di tipo M2, può essere calcolato con la formula 8.2 dell’O.P.C.M. 3431/2005, e vale:

dove: Mrd è il momento corrispondente al collasso per pressoflessione
l è la lunghezza complessiva della parete
t è lo spessore della parete
è la tensione normale media, riferita all’area totale della sezione (= W/(lt), con W forza assiale agente pari a metà del peso del pannello Wa/2).