Soluzioni antisismiche per la progettazione degli edifici

29/09/2016 - L’Italia è un territorio caratterizzato da pericolosità sismica e perciò quando si costruiscono nuovi edifici, è necessario che le strutture progettate siano in grado di resistere alle sollecitazioni sismiche, come prescritto dalle norme antisismiche.
 

La normativa antisismica: come costruire oggi

La normativa antisismica fissa i criteri per costruire una struttura in modo da prevenire danni, a persone e cose, in seguito ad un evento sismico.
 
Nel 2008 sono state pubblicate le Norme Tecniche per le Costruzioni - NTC08: per ogni costruzione ci si deve riferire ad una accelerazione di riferimento “propria” individuata sulla base delle coordinate geografiche dell’area di progetto e in funzione della vita nominale dell’opera. Un valore di pericolosità di base definito per ogni punto del territorio nazionale, su una maglia quadrata di 5 km di lato, indipendentemente dai confini amministrativi comunali.
 
Attualmente, quindi, il testo di riferimento per la progettazione di nuove costruzioni è il DM 14 gennaio 2008 (NTC08) che definisce i principi per il progetto, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni.
 
Entro la fine del 2016 dovrebbero essere approvate le Nuove norme Tecniche (attualmente la bozza è in fase di valutazione ) in cui vengono trattati argomenti già presenti nelle NTC08 ma che sono stati puntualizzati e analizzati più attentamente.
 

Progettare costruzioni antisismiche: criteri generali

Poiché il territorio italiano è suddiviso in zone soggette a differente rischio sismico, il progettista deve prima di tutto valutare il contesto in cui si dovrà costruire, analizzando il valore dell’azione sismica e le caratteristiche geologiche del sottosuolo.
 
Come prescritto dalle NTC08, le costruzioni devono essere dotate di sistemi strutturali che garantiscano rigidezza e resistenza nei confronti delle due componenti ortogonali orizzontali delle azioni sismiche. Le costruzioni soggette all’azione sismica devono inoltre essere progettate rispettando la gerarchia delle resistenze in grado di assicurare alla struttura un comportamento duttile ed evitando rotture fragili.
 
Le NTC08 indicano le caratteristiche generali che le costruzioni devono avere per assicurare un migliore comportamento ai fini sismici; ad esempio specificano che le costruzioni devono avere struttura iperstatica caratterizzata da regolarità in pianta e in altezza, ovvero sviluppando una pianta compatta e simmetrica e in cui tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione.
 
Inoltre si deve porre particolare attenzione alla distanza tra costruzioni contigue che deve essere tale da evitare fenomeni di martellamento. Bisogna considerare adeguatamente anche l’altezza massima degli edifici che deve essere opportunamente limitata, in funzione delle loro capacità deformative e dissipative e della classificazione sismica del territorio.
 
Particolare attenzione viene riservata anche alle strutture di fondazione che devono resistere agli effetti risultanti della risposta del terreno e delle strutture sovrastanti, senza spostamenti permanenti incompatibili con lo stato limite di riferimento. Devono quindi essere dotate di elevata rigidezza estensionale nel piano orizzontale e di adeguata rigidezza flessionale.
 
Le norme specificano che bisogna adottare un’unica tipologia di fondazione per una data struttura in elevazione, a meno che questa non consista di unità indipendenti. In particolare, nella stessa struttura deve essere evitato l’uso contestuale di fondazioni su pali o miste con fondazioni superficiali. 
 
Infine, bisogna verificare il rispetto degli Stati Limite: nei confronti di tutti gli stati limite di esercizio e nei confronti di tutti gli stati limite ultimi.

Dopo aver applicato questi principi i progettisti hanno a disposizione alcune soluzioni tecniche pensate in maniera specifica per la resistenza ai terremoti. 
 

Dispositivi antisismici, isolatori, dissipatori 

Per fare in modo che la struttura possa resistere, senza grossi danni, a terremoti anche abbastanza intensi si possono utilizzare gli isolatori sismici che si posizionano tra le fondazioni e le strutture in elevazione per disaccoppiare le frequenze del sisma dalle frequenze della struttura in elevazione ed evitare l'insorgere di fenomeni di risonanza. Utilizzando gli isolatori sismici la struttura rimane in campo elastico anche durante terremoti violenti e conserva integre le capacità dissipative di energia offerte dalla duttilità.
 
Un esempio è LRB | Isolatore sismico di FIP INDUSTRIALE con nucleo in piombo costituito da strati alterni di acciaio e di elastomero collegati mediante vulcanizzazione che grazie all’elevata capacità dissipativa riesce a ridurre lo spostamento orizzontale.
 

Tra gli elementi strutturali che si oppongono all'oscillazione c’è Giunto antisismico di SO.C.E.T. che garantisce la continuità del piano di calpestio dell'elemento metallico con un pianale in lamiera striata collegata all'elemento metallico a coprire una serie di distanze.
 

Per garantire un comportamento adeguato durante i terremoti si può ricorrere anche a dissipatori di energia, ovvero dispositivi che dissipano gran parte dell’energia trasmessa alla struttura durante il sisma, riducendo così le sollecitazioni negli elementi strutturali; generalmente si impiegano nei punti in cui il sisma causa spostamenti relativi tra due elementi strutturali, come tra i piani in un edificio.
 
Tra i dissipatori isteretico assiali c’è BRAD di FIP INDUSTRIALE costituito da un corpo cilindrico, da una flangia di ancoraggio e da una struttura di ancoraggio; lavora in regime di sforzo assiale e la dissipazione energetica avviene quando l’elemento di minore resistenza, ovvero il nucleo, subisce deformazioni assiali in campo plastico.
 

Un particolare dispositivo antisismico è MADIS ROOM di SERIANA EDILIZIA, un sistema brevettato di protezione antisismica passiva che crea una vera e propria stanza antisismica.

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Seriana Edilizia
 

Giunti strutturali

Per evitare un danneggiamento sismico di due zone adiacenti si ricorre all’utilizzo di giunti strutturali che permettono l'interruzione della continuità di un'opera.
 
Un esempio è JOINTEC GW di PROFILITEC, un giunto sismico strutturale a tenuta realizzato in acciaio massiccio ad alto tenore e gomma antivibrante.
 

Tra i giunti strutturali c’è K WALL di TECNO K GIUNTI un sistema di giunzione impermeabile ed a tenuta d’aria per giunti a parete esterna con posa sul finito, per giunti di larghezza fino a 350 mm e movimento fino a +/- 80 mm.

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Nuove costruzioni: soluzioni antisismiche

Le NTC08 specificano anche le caratteristiche antisimiche che devono avere le strutture secondo i diversi materiali (murature, c.a, acciaio ecc) per garantire adeguata sicurezza.
 
Le norme prescrivono per il calcestruzzo armato, uno dei materiale da costruzione più utilizzati in Italia, quale classe di resistenza del calcestruzzo bisogna utilizzare e in che modo armare la struttura. Ad esempio nel caso dell’armatura dei pilastri le NTC08 prescrivono che le barre di acciaio inossidabile parallele all’asse devono avere diametro maggiore od uguale a 12 mm con interassi minori di 300 mm e che il diametro delle staffe non deve essere minore di 6 mm e di ¼ del diametro massimo delle barre longitudinali.

Per questo è necessario che ogni opera sia adeguatamente progettata da un tecnico esperto e preparato che conosca le prescrizioni normative. Esistono però molti prodotti che facilitano il lavoro dei tecnici perché sono appositamente studiati per l’antisismica.
 
Tra le staffe in acciaio per cemento armato c’è SPIREX di SCHNELL una particolare staffa continua i cui bracci verticali sono sempre ortogonali alle armature principali mentre gli orizzontali divergono determinando il passo (anche variabile) tra le spire; ciò conferisce all’armatura la resistenza al taglio come previsto dal calcolo strutturale e minimizza gli errori di posa in opera in cantiere, senza possibilità di manomissioni e negligenze, rispettando fedelmente il progetto strutturale originale.
 

Un altro esempio è offerto da Fortex di SICILFERRO una staffa spirale antisismica facile da installare e che può essere configurata a piacimento dal progettista strutturale.


I Sistemi costruttivi in carpenteria metallica consentano una risposta sicura ad eventi sconvolgenti come i terremoti. L’acciaio è, infatti, un materiale che garantisce elevate prestazioni quando utilizzato in zona sismica, assicurando l’assorbimento dell’energia sismica. Una struttura in acciaio consente, con una scelta consapevole della tipologia strutturale e una selezione ottimale dei fattori di struttura da adottare nella progettazione, di raggiungere elevatissimi livelli di efficienza e di sicurezza e di costruire pertanto fabbricati funzionali, competitivi, ad alta redditività, ma innanzitutto sicuri.
 
Tra i sistemi costruttivi metallici c’è Struttura antisismica di STAHLBAU PICHLER che permette il soddisfacimento dei requisiti antisismici.
 

Tra i Blocchi portanti in cls particolarmente attenti all’antisismica e alla biocompatibilità c’è VECOPOR di PREFEDIL un prodotto in calcestruzzo a base di vetro espanso che consente la realizzazione di strutture portanti in calcestruzzo, coibentate a cappotto, traspiranti, antisismiche e solidali con tutte le altre eventuali strutture portanti.


Per la costruzione di strutture portanti si può optare anche per la muratura armata in cui le armature sono concentrate agli incroci dei muri, in corrispondenza delle aperture e nel corso del muro. Tra i Blocchi per murature armate c’è Muratura armata di SIAI in laterizio alveolato che assicura un comportamento antisismico e prestazioni termoisolanti.
 

Tra i Blocchi da muratura in laterizio per tamponature sismiche c’è Tamponatura antiespulsione di CIS EDIL che consente di realizzare tamponature monostrato in laterizio in grado di ospitare all’occorrenza armatura orizzontale e verticale.


Anche le opere di finitura possono mostrare particolare attenzione all’aspetto sismico; in commercio, infatti, esistono soluzioni innovative per controsoffitti, partizioni e pavimenti antisismici.
 
Un esempio di controsoffitto antisismico è EASY ANTISISMICO di ATENA una struttura composta da profili longitudinali e trasversali e controventi ideati per conferire stabilità al controsoffitto grazie all’azione sinergica di tutti gli elementi che unendo le loro eccellenti prestazioni tecniche permettono al sistema nel suo complesso di raggiungere le performance.
 

Esistono anche pareti divisorie antisimiche come W112 di KNAUF ITALIA, una parete ad orditura metallica singola con doppio rivestimento di lastre in gesso rivestito su entrambi i lati.

Tra i pavimenti che garantiscono sicurezza durante un terremoto c’è FOUR X FOUR AD di NEWFLOOR un sistema brevettato che garantisce l’integrità della pavimentazione tecnica sopraelevata durante il manifestarsi di un evento sismico, permettendo così alle persone presenti di raggiungere le vie di esodo e di abbandonare velocemente i locali.
 

Tra le Malte fibrorinforzate c’è RÖFIX Sisma Calce di RÖFIX un sistema costituito da una speciale rete RÖFIX SismaProtect da impiegare in abbinamento a una malta minerale a base calce idraulica che integra il rinforzo armato della muratura insieme con l’isolamento termico integrale.