Sicurezza sismica degli elementi non strutturali.

Quando si parla di sicurezza sismica degli edifici produttivi spesso si considera solo lo “scheletro”, costituito dalla struttura, come se fosse un’entità autonoma. In realtà se si osservassero meglio gli edifici destinati ad attività produttive, artigianali o commerciali si scoprirebbe che sono profondamente integrati con il sistema impiantistico e tecnologico che l’azienda utilizza.

Apparecchi di sollevamento, sistemi di trasporto interni, tubazioni idrauliche ed elettriche, cablaggi di vario tipo, macchinari tecnologicamente avanzati e centri o linee di lavoro automatizzati: il valore economico di questi sistemi impiantistici e tecnici è spesso molto più elevato del valore dell’edificio!

La valutazione della sicurezza sismica di un’azienda dovrà quindi tener conto anche dei cosiddetti elementi non strutturali.

Gli elementi non strutturali e la verifica sismica

Un documento redatto dal FEMA riporta i risultati di uno studio condotto su diverse tipologie di edificio che mostra come la struttura vera e propria costituisca solo il 15-20% del costo di un edificio. Anche dopo un sisma, pertanto, i danni provocati agli elementi non strutturali o al contenuto del fabbricato rischiano di essere molto significativi.

Costi tipici di investimento per costruzioni (verde arredi e contenuti, azzurro elementi non strutturali, blu elementi strutturali) – Fonte FEMA

È opportuno chiarire cosa si intenda, in generale, per elemento strutturale. L’Eurocodice 0 (UNI EN 1990:2006) definisce “struttura” la combinazione organizzata di parti connesse progettate per sostenere i carichi e fornire una rigidezza adeguata. Ne consegue che tutto ciò che compone l’edificio ma non partecipa al sostegno dei carichi e all’attribuzione della rigidezza sia definibile come “elemento non strutturale”.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (D.M. 17/01/2018, note anche come NTC2018) riportano al paragrafo 7.2.2:

I sistemi strutturali sono composti di elementi strutturali primari ed eventuali elementi strutturali secondari. Agli elementi strutturali primari è affidata l’intera capacità antisismica del sistema; gli elementi strutturali secondari sono progettati per resistere ai soli carichi verticali.

Nel paragrafo 7.2.3 le NTC2018 definiscono in modo rigoroso gli elementi non strutturali:

Per elementi costruttivi non strutturali s’intendono 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.

Le nuove norme tecniche riportano una tabella che riassume tutte le verifiche da eseguire sulle strutture, in base alla classe d’uso ed agli stati limite (NTC2018 Tab. 7.3.III – Stati limite di elementi strutturali primari, elementi non strutturali e impianti, vedi Tab. 1)

Per le strutture in classe d’uso I, gli edifici agricoli e le opere di importanza minore, le verifiche degli elementi non strutturali (NS in tabella) non sono richieste. I controlli sono necessari solo per le strutture di classe II (edifici ordinari) o superiore (edifici strategici e rilevanti). La sigla STA, in corrispondenza della colonna riservata agli elementi non strutturali NS indica le verifiche di stabilità, che la norma tecnica definisce al paragrafo 7.3.6.2:

Stati limite		Classe d’uso I	Classe d’uso II			Classe d’uso III e IV
		ST	ST	NS	IM	ST	NS	IM
SLE	SLO					RIG		FUN
	SLD	RIG	RIG			RES
SLV	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.

Stati limite di elementi strutturali primari, elementi non strutturali e impianti

La capacità degli elementi non strutturali, compresi gli eventuali elementi strutturali che li sostengono e collegano, tra loro e alla struttura principale, deve essere maggiore della domanda sismica corrispondente a ciascuno degli stati limite da considerare.

La verifica degli elementi non strutturali, degli impianti e dei meccanismi locali richiede una corretta valutazione dell’input sismico, infatti il moto di base dell’edificio è filtrato dalla risposta della costruzione, in relazione alle sue caratteristiche dinamiche (frequenze proprie) e alla quota alla quale gli elementi soggetti a verifica sono collocati (forme modali).

Per questo motivo la norma NTC2018 richiama all’adozione degli spettri di risposta di piano, la cui formulazione matematica è contenuta nella Circolare citata. Gli spettri di piano rappresentano un modello per la valutazione dell’azione sismica in un predeterminato punto della struttura. Si dovrà tenere infatti conto anche della quota di installazione dell’elemento non strutturale.

Spettri di risposta di piano per gli elementi non strutturali

Gli elementi non strutturali possano influenzare la sicurezza degli occupanti oltre che la capacità di far fronte ad altre emergenze, come gli incendi. Ci sono degli obblighi di legge in merito alla verifica sismica per le nuove realizzazioni, ma può diventare utile approfondire nella propria valutazione dei rischi gli effetti di un incendio così come del danneggiamento di sistemi impiantistici e di stoccaggio delle merci anche per sistemi già esistenti. La definizione dei parametri di verifica potrà essere riferita alle norme nazionali ma anche a documenti tecnici di comprovata validità.

Il classico approccio al rischio sismico valuta unicamente la vulnerabilità delle strutture principali, senza tener conto delle misure organizzative e degli elementi non strutturali.

SMART propone un sopralluogo tecnico speditivo con elaborazione di schede per indici sintetici di vulnerabilità, concernenti gli elementi non strutturali (scaffali, armadi quadri, etc), con individuazione delle problematiche evidenti e redazione di report con dettagli fotografici sulle attività svolte con indicazioni preliminari atte ad ipotizzare l’eventuale necessità di un’analisi più approfondita.