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Segreteria
giu 7

Approfondiamo le NTC 2018 Elementi non strutturali: progetto per azioni sismiche e responsabilità

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Cosa dicono le NTC 2018 riguardo gli elementi non strutturali, la loro progettazione e la valutazione sismica? Vi proponiamo un approfondimento tratto da una circolare di Assobeton di giugno 2019 - Elementi non strutturali: progetto per azioni sismiche e responsabilità secondo le NTC 2018.

 

Obbligo della progettazione - Le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008 prevedevano la verifica degli elementi costruttivi senza funzione strutturale, insieme alle loro connessioni alla struttura, ogni qual volta lo spessore fosse superiore ai 100 mm [1]. La limitazione sullo spessore degli elementi è stata eliminata nella revisione normativa pubblicata lo scorso anno.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) di cui al DM 17 gennaio 2018 e la Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. pongono, infatti, particolare attenzione sugli elementi non strutturali. In particolare, viene ribadita e sottolineata l’obbligatorietà della loro progettazione e corretta installazione tutte le volte che il loro eventuale cedimento possa essere causa di conseguenze non trascurabili per la sicurezza [2], intendendo sia la sicurezza lato edificio (elementi che influenzano il comportamento globale dell’edificio), che la sicurezza degli occupanti (elementi il cui crollo può mettere in pericolo la vita delle persone).

Nel proseguo del documento si sottolineano alcuni aspetti della norma cui occorrerebbe porre particolare attenzione.

 

Interagente vs non interagente - La norma classifica gli elementi non strutturali in due gruppi [3]:

a) Elementi dotati di rigidezza, resistenza e massa tali da influenzare significativamente la risposta strutturale;

b) Elementi che, pur non influenzando la risposta strutturale, sono ugualmente significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone.

Gli elementi appartenenti al gruppo a) si definiscono anche interagenti: la loro presenza influenza il comportamento generale dell’edificio e, proprio per questo motivo, la loro presenza deve essere rappresentata nel modello globale della struttura sia in termini di massa che di rigidezza, sia per quanto riguarda l’elemento in sé, che i sistemi di vincolo alla struttura [4].

Gli elementi appartenenti al gruppo b) non influenzano invece il comportamento globale della struttura, se non in termini di massa. Per la valutazione della loro domanda sismica, pertanto, è possibile realizzare un modello locale [5] dell’elemento non strutturale in cui vengano rappresentate in maniera idonea anche le condizioni di vincolo alla struttura.

 

Ruoli e responsabilità - Rispetto alla versione 2008, le NTC 2018 identificano esplicitamente le responsabilità delle figure che hanno a che fare con gli elementi non strutturali. Le NTC differenziano due casi a seconda di come gli elementi vengono realizzati: gli elementi costruiti in cantiere e gli elementi assemblati in cantiere [6]. Della prima tipologia fanno parte le pareti costruite, per esempio, in blocchi, mentre della seconda categoria fanno parte, sempre a titolo esemplificativo, le pareti realizzate con pannelli.

Per le due tipologie, ruoli e responsabilità sono così ripartiti:

- elementi non strutturali costruiti in cantiere:

· individuazione della domanda e progetto della capacità: compito del progettista della struttura;

· verifica della corretta esecuzione: compito del direttore dei lavori:

- elementi non strutturali assemblati in cantiere:

· individuazione della domanda: compito del progettista della struttura;

· fornitura elementi e sistemi di collegamento di capacità adeguata: compito del fornitore e/o dell’installatore;

· verifica del corretto assemblaggio: compito del direttore dei lavori.

In entrambi i casi, la valutazione della domanda sismica sull’elemento non strutturale è compito del progettista della struttura che, per poter svolgere al meglio il proprio compito, deve avere una visione completa dell’opera, intesa come conoscenza di tutte le situazioni di carico agenti, della presenza o meno di partizioni interne, di impianti, ecc… La responsabilità ultima del progetto dell’opera, in ogni sua parte, sembra pertanto essere demandata al progettista della struttura visto come unica figura.

 

Il ruolo del produttore di manufatti prefabbricati in calcestruzzo - Nel caso di edifici prefabbricati con presenza di elementi non strutturali è possibile individuare tre tipologie di produttori coinvolti nell’opera: le aziende produttrici di elementi strutturali che verranno utilizzati per realizzare l’edificio, le aziende produttrici pannelli e le aziende produttrici di blocchi destinati alla realizzazione di elementi non strutturali.

Nulla viene detto, nei documenti normativi, in merito alla catena di responsabilità in caso di presenza di più figure professionali coinvolte nella progettazione delle diverse parti di un’opera. Nell’attesa di un pronunciamento a tal proposito da parte delle Istituzioni competenti, si suggerisce di adottare il comportamento nel seguito indicato, preferibilmente, se possibile, identificando già in sede di sottoscrizione del contratto le prestazioni che l’azienda fornirà.

Produttori di strutture prefabbricate:

- prestare particolare attenzione alle situazioni di carico; all’impiantistica eventualmente presente; alla presenza, distribuzione e materiali costruttivi di elementi non strutturali indicati dal committente/progettista;

- indicare, in fase di consegna dell’opera, cosa è stato progettato, le assunzioni alla base della progettazione effettuata, cosa è stato escluso e cosa rimane a carico di altri soggetti coinvolti.

Produttori di pannelli per elementi non strutturali venduti a terzi:

- prestare particolare attenzione alle situazioni di carico (compresa l’impiantistica eventualmente applicata all’elemento non strutturale) fornite dal progettista sia per quanto riguarda l’elemento non strutturale che le modalità di interazione tra questo e l’opera.

Produttori di blocchi per elementi non strutturali venduti a terzi:

- indicare nel contratto la tipologia di mera fornitura di blocchi;

- non fornire indicazioni in merito alle modalità di vincolo della parete, che verrà realizzata con detti blocchi.

Qualora si conoscessero le ipotesi alla base del progetto generale dell’opera, rimarrebbe a vostra discrezione il calcolo dell’elemento non strutturale.

 

 

RIFERIMENTI NORMATIVI

[1] NTC 08 - 7.2.3 CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI “SECONDARI” ED ELEMENTI NON STRUTTURALI

… Con l’esclusione dei soli tamponamenti interni di spessore non superiore a 100 mm, gli elementi costruttivi senza funzione strutturale il cui danneggiamento può provocare danni a persone, devono essere verificati, insieme alle loro connessioni alla struttura, per l’azione sismica corrispondente a ciascuno degli stati limite considerati.

[2] C2.1 PRINCIPI FONDAMENTALI

… Ferme restando le procedure autorizzative previste per le parti strutturali, viene precisato che i componenti, sistemi e prodotti, edili od impiantistici, non facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono funzione statica autonoma nei casi in cui il loro eventuale cedimento sia causa di conseguenze non trascurabili per la sicurezza, debbano essere progettati ed installati nel rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni previste per gli elementi a carattere propriamente strutturale.

[3] 7.2.3 CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI SECONDARI ED ELEMENTI COSTRUTTIVI NON STRUTTURALI

ELEMENTI COSTRUTTIVI 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.

[4] C7.2.3 CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI SECONDARI ED ELEMENTI COSTRUTTIVI NON STRUTTURALI

Le NTC classificano gli elementi costruttivi non strutturali in due gruppi:

Elementi con rigidezza, resistenza e massa tali da influenzare in maniera significativa la risposta strutturale;

• ...

Ai fini anche per la determinazione della domanda sismica, per il primo gruppo di elementi non strutturali, si potrà introdurre, in relazione al tipo di verifica e di analisi da effettuarsi, nel modello strutturale globale oltre alla massa degli elementi che viene sempre considerata, anche la loro rigidezza descrivendone le condizioni di vincolo alla struttura.

[5] C7.2.3 CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI SECONDARI ED ELEMENTI COSTRUTTIVI NON STRUTTURALI

Le NTC classificano gli elementi costruttivi non strutturali in due gruppi:

• …

Elementi che influenzano la risposta strutturale solo attraverso la loro massa, ma sono ugualmente significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone.

… Per il secondo gruppo di elementi non strutturali, ottenuta la risposta in accelerazione della struttura a ciascun piano, la si può assimilare ad una forzante esterna da applicare all’elemento non strutturale, così ricavando la domanda sismica su di esso.

[6] 7.2.3 CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI SECONDARI ED ELEMENTI COSTRUTTIVI NON STRUTTURALI

ELEMENTI COSTRUTTIVI NON STRUTTURALI

… 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 (v. § 7.3.6). Quando l’elemento non strutturale è costruito in cantiere, è compito del progettista della struttura individuare la domanda e progettarne la capacità in accordo a formulazioni di comprovata validità ed è compito del direttore dei lavori verificarne la corretta esecuzione; quando invece l’elemento non strutturale è assemblato in cantiere, è compito del progettista della struttura individuare la domanda, è compito del fornitore e/o dell’installatore fornire elementi e sistemi di collegamento di capacità adeguata ed è compito del direttore dei lavori verificarne il corretto assemblaggio.

 

 

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    Nell’evoluzione tecnologica delle costruzioni in conglomerato cementizio armato, le armature metalliche hanno avuto un ruolo fondamentale. La qualità delle barre di armatura si è evoluta verso standard sempre più elevati, sia in termini geometrici che meccanici. In merito alla saldabilità delle barre di armatura non sussistono più dubbi, le NTC 2018 punto 11.3.2.6 definiscono i criteri per la saldabilità delle armature. Nella prefabbricazione in particolare, la gabbia di armatura viene realizzata fuori opera, presso centri di trasformazione autorizzati, che devono realizzare la stessa con la precisione necessaria per essere posizionata all’interno di casseri metallici di getto con precisione quasi meccanica. Realizzare gabbie di armatura saldate, anziché semplicemente legate dal filo di ferro, assicura gabbie maggiormente rigide e precise, riducendo i possibili errori di posizione delle barre, che erano legate ad un processo di allestimento ancora artigianale. La gabbia di armatura saldata, magari con l’ausilio di dime di riscontro in fase di allestimento, rende il processo di lavorazione più industriale, ripetibile, e controllabile, con ovvi vantaggi per la qualità di tutto il manufatto. Sottolineiamo che la precisa posizione delle barre di armatura rispetto ai bordi esterni del manufatto risulta fondamentale, sia nei riguardi della resistenza meccanica in condizioni normali, ma soprattutto per la resistenza al fuoco. La Mozzo Prefabbricati ha adottato questa tecnica già da molti anni, ottenendo i risultati attesi in termini di garanzia di qualità e soddisfazione del cliente.
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    Spesso ci viene chiesta quale sia la reale differenza tra le coperture tradizionali e quelle realizzate con materiale leggero (pannelli sandwich). A livello strutturale nel nostro concetto di costruire la prima è una struttura completa nella quale si ha la collaborazione di tutti gli elementi (pilastri e travi) in tutte le direzioni nelle varie fasi di vita dell’edificio; la seconda risulta una struttura estremamente snella con degli elementi di copertura semplicemente appoggiati che vengono “portati” dalla copertura, ma non collaborano in alcun modo alla vita strutturale dell’edificio. Se da un canto è vero che le strutture con pannelli sandwich riducono il peso a terra delle strutture di circa un 10%, consentendo un leggero risparmio nelle fondazioni, d’altro canto tali strutture non possono in alcun modo garantire parametri di efficienza strutturale, al fuoco e confort ambientale simili a quelli di una copertura completamente in cemento. Inoltre, aspetto non secondario vista l’importanza della manutenzione di qualsiasi struttura, la copertura in calcestruzzo garantisce sempre la pedonabilità a chi dovesse eseguire manutenzione, mentre non tutti i pannelli sandwich possono garantire questo aspetto o comunque prevedono una pedonabilità molto limitata. Analizzando i numeri delle due coperture: I dati indicano come, per quanto le due strutture garantiscano uno stesso valore di trasmittanza termica, differiscano completamente per lo sfasamento termico. Con sfasamento termico si indica la differenza di tempo fra l’ora in cui si registra la massima temperatura sulla superficie esterna della struttura, e l’ora in cui si registra la massima temperatura sulla superficie interna della stessa. Un valore buono si aggira intorno alle 7/8 ore. Con tali valori di sfasamento il calore entrerà all’interno dell’edificio nelle ore notturne, durante le quali può essere smaltito con il ricambio d’aria. Il valore dello sfasamento termico, spesso trascurato nella progettazione convenzionale, è determinante per garantire il comfort termico degli edifici e risulta avere importanti ripercussioni anche in termini di risparmio energetico. Complesso comparare i valori di resistenza al fuoco o portata degli impianti delle due strutture, in quanto una ne risulta completamente priva mentre l’altra può arrivare a prestazioni notevoli sia sulla resistenza al fuoco sia sulla capacità di sopportare carichi impiantistici appesi. Concludendo ci sentiamo di consigliare l’utilizzo di coperture così dette leggere, nel caso abbiate la necessità di costruire ambienti con limitata presenza di personale all’interno dell’edificio (magazzini); ma nel caso vogliate costruire reparti produttivi con presenza costante di addetti vi consigliamo di prediligere una struttura con copertura completamente in cemento in modo da garantire negli anni un comfort ambientale agli occupanti maggiore con un incremento delle performance produttive in grado di compensare velocemente quella piccola differenza economica tra le due tipologie d’investimento.
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Poiché il progetto assegna anche al peso proprio margini proporzionali di sicurezza, questi possono assor­bire un’ulteriore crescita della neve e sono tanto maggiori quanto maggio­re è il peso proprio della struttura. Le strutture in calcestruzzo armato, es­sendo le più pesanti, offrono margini maggiori delle altre a una crescita del sovraccarico variabile. La controprova di fatto è che, in occasione di nevicate ec­cezionali, si ha notizia di coperture crol­late ma sempre e solo di quelle legge­re, mai di quelle in calcestruzzo armato. Venendo alla capacità della struttu­ra, anche qui le norme indicano i co­efficienti di sicurezza da applicarsi in progetto alla resistenza dei vari mate­riali. Essi sono basati sulle aleatorie­tà e sui controlli e dovrebbero essere calibrati, tra i vari materiali, in modo da portare agli stessi livelli di sicurezza. Peraltro, la resistenza di una struttura può essere condizionata da difetti nei dettagli costruttivi o dal degrado, locale o generalizzato. Riguardo anche a que­sto, il calcestruzzo si rivela più sicuro, in quanto molto meno soggetto a degrado di altri materiali strutturali, i quali richie­dono protezione dagli agenti pur non particolarmente aggressivi, come l’ac­qua piovana, che possono provocarvi indebolimenti localizzati anche gravi e in tempi brevi, come riscontrato in vari casi, forse anche nel caso in oggetto. Il calcestruzzo armato è in sé poco at­taccabile, a differenza degli altri, le cui prestazioni possono dipendere dall’ef­ficienza delle protezioni. La ormai se­colare esperienza ha mostrato la sua non soggezione al degrado, se non in ambienti estremamente aggressivi, o ha dato modo di ovviare a cause di degrado emerse con nuove tecniche, come nei cavi di post-tensione ini­zialmente iniettati non correttamente. Per la resistenza al fuoco e agli urti, analogamente alle grosse nevica­te, le notizie non evidenziano collas­si strutturali del calcestruzzo arma­to, come invece per gli altri materiali. 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