Zona sismica

La Certificazione sismica degli impianti

Si è spesso portati a pensare che durante un evento sismico la condizione di agibilità sia ascrivibile esclusivamente alla struttura portante.

3 Maggio 2018

Si è spesso portati a pensare che durante un evento sismico la condizione di agibilità sia ascrivibile esclusivamente alla struttura portante.

Tale affermazione è parzialmente vera: una struttura non agibile strutturalmente non consente l’accesso ai suoi occupanti, un corpo di fabbrica agibile strutturalmente e quindi disponibile all’entrata in sicurezza dei suoi occupanti può essere utilizzato in modo analogo a prima del terremoto?

Questa domanda è nevralgica soprattutto nei confronti delle attività produttive dove l’agibilità è sicuramente ascrivibile alla struttura, ma anche agli elementi secondari non portanti quali ad esempio controsoffitti, magazzini, impianti elettrici, idraulici e così via.

L’interruzione di uno di questi servizi ne decreta l’interruzione dell’attività produttiva e quindi una perdita economica notevole.

Una volta terminata la sequenza sismica, è opportuno che si configuri la seguente situazione: veloce riparazione dei danni a cui deve seguire un altrettanto veloce ritorno alla piena operatività, il che si traduce in tempi ragionevoli dedicati al ripristino ed un altrettanto veloce ritorno alla quotidianità.

Effettuate le riparazioni, affinché un impianto produttivo sia considerato tale, occorre che tutti gli elementi impiantistici e produttivi al suo interno siano funzionanti. In un’ottica preventiva, quali sono gli elementi la cui rottura e/o danneggiamento può comportare un ritardo all’operatività quotidiana?

Ad esempio:

  • componenti elettrici o meccanici legati ad esempio al sistema di sicurezza di una centrale nucleare;
  • connessioni supporti, dispositivi di protezione di circuiti elettrici ad elevata intensità di corrente;
  • gruppi di continuità ed attrezzature di emergenza;
  • controsoffitti e pareti divisorie non portanti;
  • sistemi di fissaggio per impianti e tubature.

Le attuali norme tecniche delle costruzioni consentono una quantificazione della forzante sismica che può sollecitare la struttura non portante, sia questo ad esempio un tassello di ancoraggio dell’impianto o di una scaffalatura di un magazzino.

Il paragrafo di riferimento è il § 7.2.3 “CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI “SECONDARI” ED ELEMENTI NON STRUTTURALI” in cui è indicato il metodo di quantificazione della forzante sismica da adottarsi nelle verifiche per le connessioni non strutturali.

I parametri che compaiono nella formula corrispondono a:

  • α è il rapporto tra l’accelerazione massima del terreno ag su sottosuolo tipo A (roccia) da considerare nello stato limite in esame (§ 3.2.1) e l’accelerazione di gravità g;
  • S è il coefficiente che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche secondo quanto riportato nel § 3.2.3.2.1;
  • Ta è il periodo fondamentale di vibrazione dell’elemento non strutturale;
  • T1 è il periodo fondamentale di vibrazione della costruzione nella direzione considerata;
  • Z è la quota del baricentro dell’elemento non strutturale misurata a partire dal piano di fondazione (§ 3.2.2);
  • H è l’altezza della costruzione misurata a partire dal piano di fondazione.

Tale formulazione che corrisponde a nient’altro che alla valutazione di una forza statica equivalente, nasconde delle criticità che nella normativa tecnica corrispondono a restrizioni di applicazione, quali:

  • La distribuzione degli elementi secondari sia fortemente irregolare in pianta, gli effetti di tale irregolarità debbono essere valutati e tenuti in conto.

Questo requisito si intende soddisfatto qualora si incrementi di un fattore 2 l’eccentricità accidentale di cui al § 7.2.6.

  • La distribuzione di tali elementi sia fortemente irregolare in altezza deve essere considerata la possibilità di forti concentrazioni di danno ai livelli caratterizzati da significativa riduzione del numero di tali elementi rispetto ai livelli adiacenti.

Criterio di progetto degli impianti

Sempre le NTC08, indicano al § 7.2.4 i principi su cui deve essere basata la progettazione degli impianti: “Ciascun elemento di un impianto che ecceda il 30% del carico permanente totale del solaio su cui è collocato o il 10% del carico permanente totale dell’intera struttura, non ricade nelle prescrizioni successive e richiede uno specifico studio.

Gli elementi strutturali che sostengono e collegano i diversi elementi funzionali costituenti l’impianto tra loro e alla struttura principale devono essere progettati seguendo le stesse regole adottate per gli elementi costruttivi senza funzione strutturale ed illustrate nel paragrafo precedente.

L’effetto dell’azione sismica sull’impianto, in assenza di determinazioni più precise, può essere valutato considerando una forza (Fa) applicata al baricentro di ciascuno degli elementi funzionali componenti l’impianto, calcolata utilizzando le equazioni (7.2.1) e (7.2.2).

Gli eventuali componenti fragili debbono essere progettati per avere resistenza doppia di quella degli eventuali elementi duttili ad essi contigui, ma non superiore a quella richiesta da un’analisi eseguita con fattore di struttura q pari ad 1.

Gli impianti non possono essere vincolati alla costruzione contando sull’effetto dell’attrito, bensì debbono essere collegati ad essa con dispositivi di vincolo rigidi o flessibili; gli impianti a dispositivi di vincolo flessibili sono quelli che hanno periodo di vibrazione T maggiore o uguale a 0,1s. Se si adottano dispositivi di vincolo flessibili i collegamenti di servizio dell’impianto debbono essere flessibili e non possono far parte del meccanismo di vincolo.

Deve essere limitato il rischio di fuoriuscite incontrollate di gas, particolarmente in prossimità di utenze elettriche e materiali infiammabili, anche mediante l’utilizzo di dispositivi di interruzione automatica della distribuzione del gas. I tubi per la fornitura del gas, al passaggio dal terreno alla costruzione, debbono essere progettati per sopportare senza rotture i massimi spostamenti relativi costruzione terreno dovuti all’azione sismica di progetto”.

Normativa specifica di controllo

Si riportano qui di seguito prove che possono essere condotte su tavola vibrante al fine di valutare la risposta sismica degli elementi non strutturali:

  • Certificazione sismica di elementi non-strutturali mediante prove su tavola vibrante secondo AC156 (2010) in conformità all’IBC-2006;
  • Protezione di attrezzature di sistemi di reti per edifici (NEBS) soggette a terremoti, vibrazioni da ufficio e vibrazioni da trasporto secondo GR-63-CORE (1995);
  • Qualificazione sismica di quadri e controlli in alta tensione secondo IEC 62271- 207 (2012);
  • Verifica del progetto sismico di sottostazioni secondo l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Std 693 (2005).


Riferimenti editoriali

Il rischio idrogeologico in Italia
Guida pratica – Cause del dissesto – Strumenti e tipologie di intervento

Il volume affronta in termini pratici ed essenziali il tema del dissesto idrogeologico, tenendo conto dell’evoluzione della normativa, delle cause che possono generare il dissesto (azioni antropiche incontrollate, inefficiente o inadeguata pianificazione territoriale, cattiva manutenzione del territorio), delle misure di salvaguardia, prevenzione e strutturali necessarie al fine di limitare il problema.

Articolo realizzato in collaborazione con www.Ingegneri.info

Sara Frumento

Ingegnere civile strutturista e Dottore di Ricerca in Ingegneria Strutturale e Geotecnica presso l’Università degli Studi di Genova con la tesi: “Identificazione dei parametri di risposta a taglio di pannelli murari attraverso la prova di compressione diagonale”. Dopo il dottorato ha collaborato con la Fondazione Eucentre di Pavia nell’area di ricerca ‘Muratura e Monumenti’. È autrice del volume “Il rischio idrogeologico in Italia. Guida pratica - Cause del dissesto - Strumenti e tipologie di intervento”, edito da Wolters Kluwer. È stata coautrice dei seguenti volumi "Analisi sismica delle strutture murarie" e "Interpretation of experimental shear test of clay brick masonry walls and evaluation of q-factor for seismic design". Esercita la libera professione ed è iscritta all’Albo degli Ingegneri di Savona. Dal 2014 collabora in qualità di autore con il portale ingegneri.info. Dal 2016 è Tecnico rilevatore per l’agibilità post sismica degli edifici ordinari e Consigliere Nazionale di SIGEA (Società Italiana di Geologia Ambientale).