NUOVE NORMATIVE EUROPEE PER L’USO DI ANCORANTI IN ZONA SISMICA

I requisiti di progetto sismico per ancoranti sono forniti dall’EOTA TR045 (fino alla pubblicazione di EN 1992-4). Questo documento si riferisce alla procedura di valutazione sismica di prodotto introdotta nell’Allegato E dell’ETAG 001, che comporta una differenziazione d’uso in categorie di prestazione sismica C1 e C2..

La categoria di prestazione sismica C1 fornisce I limiti di capacità degli ancoranti solo in termini di stato limite ultimo, mentre la categoria C2, la più severa, fornisce requisiti di comportamento sia per resistenze allo stato limite ultimo che per massimi spostamenti allo stato limite ultimo e anche ad uno stato limite di esercizio. La tabella tratta dai documenti normativi menzionati in precedenza relaziona i requisiti antisismici al livello di sismicità della zona e alla classe di importanza dell’edificio oggetto del cantiere.

Mappa Italia

Livello di sismicitàa Classe di Importanza secondo EN 1998-1:2004, 4.2.5
Classe ag Sc I II III IV
Molto bassob ag S ≤ 0,05 g Nessun requisito
Bassob 0,05 g < ag S ≤ 0,10 g C1 C1d or C2e C2
> Basso ag S > 0,10 g C1 C2

 

a – I valori che definiscono i livelli di sismicità possono essere trovati nell’allegato nazionale di EN1988-1.
b – Definizione secondo 1998-1:2004, 3.2.1.
c – ag = accelerazione al suolo di progetto su terreno di Tipo A (EN 1998-1:2004, 3.2.1),
      S = Fattore del suolo (vedi ad es. EN 1998-1:2004, 3.2.2).
d – C1 per connessioni di Tipo ‘B’ (vedi TR045 §5.1) per fissaggi di elementi non strutturali a strutture
e – C2 per connessioni di Tipo ‘A’ (vedi TR045 §5.1) per fissaggi di elementi strutturali a strutture

Molte Regioni europee sono interessate da una pericolosità sismica moderata. Le scosse sismiche possono causare un pericolo per la vita umana e per l’integrità e la funzionalità dell’ambiente costruito.

Seismic Map

Mappa di pericolosità sismica dell’Europa per eventi con il 10% di probabilità di verificarsi in 50 anni. (D.Giardini, J.Woessner, L.Danciu, H.Crowley, F.Cotton, G.Grünthal, R.Pinho and G.Valensise and the SHARE consortium, SHARE European Seismic Hazard Map for Peak Ground Acceleration, 10% Exceedance Probabilities in 50 years, doi: 15.2777, ISBN- 13,978-92-79-25148-1)

Il problema sismico nelle costruzioni colpisce sia i componenti strutturali che quelli non strutturali. Fino agli ultimi decenni l’aspetto principale ad essere preso in considerazione era la dinamica della strutture per evitare, come priorità, il collasso dell’intero edificio. Tale questione è stata affrontata sviluppando analisi strutturali sempre più dettagliate, ora contenute nelle normative vigenti, e trovando soluzioni tecniche innovative, come gli isolatori e gli smorzatori. Negli ultimi anni invece l’oggetto degli studi si è spostato evidentemente verso la risposta ai terremoti di elementi non strutturali e del contenuto dell’edificio. Si tratta in genere di elementi più leggeri ma molto vulnerabili alle azioni sismiche orizzontali e verticali.

STRUTTURE

I terremoti rappresentano uno degli eventi di maggiore pericolo che può avere effetti distruttivi sulle strutture. La struttura di un fabbricato può opporsi alle azioni sismiche orizzontali con un comportamento più o meno duttile a seconda delle condizioni di vincolo ed in particolare dell’esecuzione dei nodi della struttura. Le connessioni tra gli elementi sono fondamentali punti di dissipazione di energia in un fabbricato con comportamento antisismico complessivamente efficace.

ELEMENTI NON STRUTTURALI

Considerando i più recenti eventi sismici (L’Aquila 2009, Chile 2010, Christchurch 2011, Tohoku 2011, Emilia 2012) i danni ad elementi non strutturali hanno causato un rischio per la vita umana, enormi perdite economiche e un lungo periodo di recupero dell’attività degli edifici.

Diversi aspetti influenzano la risposta sismica di una struttura e quindi degli elementi non strutturali al suo interno. La sismicità regionale, la vicinanza a una faglia attiva, le condizioni locali del suolo e le caratteristiche dinamiche del fabbricato sono solo alcuni di questi. Tuttavia, numerosi altri e importanti fattori concorrono al comportamento reale degli elementi non strutturali in caso di terremoto. Tra tutti il posizionamento dell’elemento dentro l’edificio (l’altezza a cui è posto rispetto all’altezza totale della struttura), le sue caratteristiche dinamiche (periodo di vibrazione) e il suo fissaggio alla struttura sono alcuni dei più significativi.

Il comportamento generale degli elementi non strutturali può essere meglio compreso se si considerano le diverse tipologie di effetto, che possono manifestarsi durante un sisma.

  1. Effetti d’inerzia – Gli elementi soggetti a questo fenomeno possono anche essere definiti come “sensibili all’accelerazione”. Questa risposta può causare ribaltamento o scorrimento degli elementi con massa rilevante in funzione alle condizioni di vincolo (ad es. arredamento, scaffalature, impiantistica).
  2. Spostamenti dell’edificio – Questo effetto, ed in particolare lo spostamento differenziale tra diversi piani successivi della struttura, rappresenta un notevole rischio per gli elementi non strutturali “sensibili allo spostamento” (ad es. finestre, porte, pareti interne ed esterne di tamponamento).
  3. Separazione tra edifici – Durante i terremoti si può osservare il martellamento (impatto tra edifici che si deformano in modi differenti) di strutture adiacenti non sufficientemente distanziate. Ciò può causare danni a tutti gli elementi non strutturali che attraversano la separazione (ad es. parapetti, cornicioni di facciata, tubature, linee antincendio, condotte di ventilazione, pareti di partizionamento).
  4. Interazione tra elementi non strutturali – Gli elementi non strutturali possono interagire tra loro quando condividono lo stesso spazio come accade tra il controsoffitto e il soffitto. Questi sistemi possono avere forme, dimensioni e caratteristiche dinamiche diverse. Inoltre possono avere diversi metodi di controventamento alla struttura per comportamenti più o meno solidali con il solaio. Queste vibrazioni potenzialmente differenziali tra i diversi elementi sono causa di interazione dinamica (ad es. linee antincendio sprinkler, tubature e impiantistica in generale).

Per ciascuna tipologia può essere trovata una soluzione diversa in modo da evitare il danneggiamento o la rottura degli elementi non strutturali e questo si riflette direttamente sul sistema di fissaggio da utilizzare. Per queste ragioni gli ancoranti post-installati devono essere scelti e progettati con cura per garantire in comportamento buono e affidabile sotto azioni sismiche.

COLLABORAZIONI DI RICERCA ITW

Il programma di ricerca Applicazione Sismica del Fissaggio sviluppato da ITW Construction Products Italy con il Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale presso l’Università di Padova ha affrontato il tema del comportamento sismico degli ancoranti post-installati. In particolare il progetto di ricerca è stato dedicato allo studio di sistemi di ancoraggio per elementi non strutturali attraverso prove su tavola vibrante.

La realizzazione di una estesa campagna sperimentale ha consentito di approfondire la conoscenza sulla prestazione sismica di prodotti selezionati. Infatti le applicazioni più critiche e diffuse per cui gli ancoranti vengono utilizzati sono state oggetto dello studio. Come risultato la ricerca ha fornito un supporto allo sviluppo di prodotti innovativi e delle importanti osservazioni su nuovi campi applicativi non coperti dalle normative di settore.

Il setup di prova e le unità strutturali posizionate sulla tavola come materiale di supporto sono stati progettati per riprodurre gli effetti indotti da un terremoto su elementi non strutturali contenuti in edifici. I test sono stati eseguiti presso il Laboratorio di Dinamica Strutturale e Controllo delle Vibrazioni del centro di ricerche ENEA di Roma. Il programma si è incentrato sull’applicazione di ancoranti in due materiali di supporto molto diffusi, ovvero elementi in calcestruzzo e pareti di tamponamento in muratura. La classe di calcestruzzo utilizzata è C25/30 e le pareti di tamponamento sono state realizzate con blocchi forati Poroton. I campioni di ancoranti installati in calcestruzzo sono stati sottoposti a prova in condizioni sia di supporto non fessurato che fessurato. Sulla superficie dei pannelli in muratura uno strato di intonaco di circa 1 cm è stato applicato per simulare la finitura reale.

Seismic

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