Qual è il comportamento delle pareti mobili, largamente utilizzate negli uffici, in caso di terremoto?
Che cosa stabilisce la normativa vigente in proposito? E’ possibile avere prodotti che garantiscano maggiore sicurezza in caso di azioni sismiche?
A questi interrogativi ha risposto Universal Selecta, da sempre attenta alle certificazione delle proprie pareti, che ha condotto un progetto di ricerca che ha identificato e codificato uno schema metodologico per attuare le prove di caratterizzazione sismica da applicare ai sistemi di pareti mobili.
Le prove eseguite hanno permesso di raggiungere l’ambizioso obiettivo dell’ottenimento della Marcatura CE ai sensi della CPR (EU) 305/2011 per tutte le linee di pareti Universal Selecta.
Le motivazioni e gli obiettivi della ricerca sono ben sintetizzati in questo video dall’arch Marco Predari, presidente di Universal Selecta.
Le pareti interne mobili si inseriscono normalmente all’interno della vasta gamma di proposte per la divisione degli ambienti di lavoro, residenziali e pubblici; sono caratterizzate da elevate prestazioni tecniche, generalmente misurate nei campi della acustica (isolamento e assorbimento) e della resistenza agli urti ed alle sollecitazioni meccaniche. Tali componenti non vengono solitamente considerati nel processo della progettazione strutturale di un edificio, in quanto non partecipano alla stabilità complessiva dello stesso perché definiti “componenti non strutturali”.
Le norme attualmente in vigore prevedono delle verifiche della resistenza agli urti ed alla spinta orizzontale ma le pareti interne devono avere caratteristiche adeguate per garantire la loro integrità anche quando sollecitate da azioni sismiche: il danno a componenti non strutturali può avere conseguenze significative sull’operabilità di edifici strategici, sulla sicurezza della vita umana, ma può anche avere un impatto economico rilevante correlato alle azioni di adeguamento post-terremoto.
L’esperienza di terremoti recenti e gli studi scientifici correlati hanno dimostrato che:
- i componenti non strutturali rappresentano la stragrande maggioranza del costo totale degli edifici oltre al fatto che possono causare una interruzione delle attività normalmente eseguite nell’edificio per un lungo periodo;
- rappresentano una seria minaccia alla incolumità della vita umana in quanto potenzialmente costituiscono degli oggetti contundenti. Si pensi ad esempio ad un grande pannello divisorio che collassi per effetto del sisma;
- il danno ai componenti non strutturali si innesca solitamente in corrispondenza di livelli di deformazione molto più piccoli di quelli richiesti dagli elementi strutturali e sovente risultano la causa dell’evacuazione di edifici post-sisma;
- la risposta sismica dei componenti non strutturali può condizionare anche significativamente quella delle strutture portanti.
Universal Selecta ha sempre posto una grande attenzione verso la certificazione delle proprie pareti sia dal punto di vista acustico che statico, provvedendo anche all’ottenimento della Marcatura CE ai sensi della CPR (EU) 305/2011 per tutte le sue linee prodotto.
Nell’ottica di perseguire la filosofia progettuale del “performance based design” secondo cui la performance di un edificio nei confronti di un terremoto è definita non solo in ragione dei propri elementi strutturali, come travi e pilastri, ma anche di quelli non strutturali, Universal Selecta ha condotto una campagna sperimentale con lo scopo di analizzare il comportamento di partizioni interne quando soggette ad azioni indotte da un terremoto.
Il comportamento sismico delle partizioni interne.
Le partizioni interne sono elementi generalmente collegati al pavimento e al soffitto della struttura portante, mediante diverse soluzioni di collegamento. Quando la struttura primaria oscilla per effetto delle azioni indotte da un terremoto trasferisce le sollecitazioni agli elementi secondari i quali a loro volta oscillano con frequenze che possono essere anche sensibilmente diverse rispetto a quelle della struttura primaria, in funzione del peso proprio del componente non strutturale e della tipologia di collegamento tra struttura portante e componente non strutturale.
Per effetto di tali oscillazioni la partizione può subire danneggiamenti che sono legati sostanzialmente a:
– deformazioni nel piano del componente, verificati attraverso lo spostamento letto alla sommità della partizione rapportato all’altezza dell’interpiano (drift di interpiano);
– collasso fuori dal piano del componente, verificati attraverso la misurazione dell’accelerazione letta in corrispondenza del centro di massa della partizione.
Al fine di individuare il comportamento sismico del componente non strutturale, i parametri vanno correlati ai livelli di danneggiamento, ossia andranno misurati i valori del drift di interpiano e dell’accelerazione corrispondenti al raggiungimento di 3 stati limite di danneggiamento:
1. DS1, danno lieve – implica la necessità di riparare leggermente il campione, al fine di ripristinare le sue condizioni originali.
2. DS2, danno moderato – implica che il componente sia danneggiato e che quindi debba essere parzialmente sostituito.
3. DS3, danno severo – implica che il livello di danneggiamento raggiunto è tale per cui il componente debba essere totalmente sostituito o la sicurezza degli occupanti non è garantita.
La verifica dei parametri descritti nel paragrafo precedente e caratterizzanti il comportamento sismico delle partizioni, può essere effettuata per mezzo di prove sperimentali su componenti in scala reale, mediante l’utilizzo di una speciale apparecchiatura per prove sismiche di elementi piani. Le prove sono state eseguite presso il laboratorio ITC-CNR di San Giuliano Milanese, unica struttura in Italia dotata delle attrezzature necessarie alla esecuzione delle prove.
Il laboratorio ITC-CNR, in qualità di ente di ricerca e di TAB (Technical Approval Body, ente di riferimento italiano per il rilascio della Marcatura CE dei prodotti da costruzione), negli ultimi anni ha approfondito lo studio della caratterizzazione sismica dei componenti non strutturali, con particolare riferimento a partizioni interne e facciate continue, tramite prove sperimentali.
Nello specifico sono stati affinati i metodi di prova partendo da riferimenti internazionali (tra cui AAMA 501.6 per il crescendo test e l’ AC156 per le prove dinamiche); tali metodi sono già stati inclusi nella revisione di un documento EAD riguardante il rilascio di ETA, e quindi la successiva marcatura CE, di facciate ventilate.
I metodi sono già stati approvati a livello EOTA ma l’EAD non è stato ancora pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea. Gli stessi metodi sono stati proposti anche nella variante dell’EAD relativo ai kit di partizioni interne, con l’aggiunta di caratterizzazione sismica del kit, per il rilascio della Marcatura CE per le partizioni interne mobili.
Nello specifico sono state eseguite due tipologie di prove:
Prove in piano per l’individuazione degli spostamenti di interpiano corrispondenti all’attingimento dei vari stati limite.
Le prove vengono svolte secondo un protocollo che ITC-CNR sta sviluppando internamente sulla base protocollo di carico dell’American Architectural Manufacturers Association AAMA 501.6 . Il nuovo protocollo prevede, come quello di partenza, una storia di carico in spostamenti crescente da applicare al componente, ma con frequenze pari a 2 Hz e 1 Hz (a differenza di 0.8 Hz e 0.4 Hz previsti dall’AAMA 501.6), in modo da testare il componente con un range di frequenze tipiche degli edifici a cui tali componenti sono collegati.
Prove dinamiche monodirezionali (fuori dal piano del componente)
Tali prove permettono l’individuazione dell’accelerazione registrata nel centro di massa e corrispondente all’attingimento dei vari stati limite. Le prove vengono svolte secondo un protocollo di carico che ITC-CNR sta sviluppando sulla base dell’ AC156 (Acceptance Criteria for Seismic Certification by Shake-table Testing of Nonstructural Components) dell’ International Code Council – Evaluation Service (ICC-ES).
La prova consiste nell’applicazione di accelerogrammi artificiali, generati ad hoc in modo da essere spettro compatibili con gli spettri di piano che le Norme tecniche per le costruzioni (D.M. 17/01/2018) propongono per i componenti non strutturali.
Le prove sono state eseguite su campioni di dimensione 4560×3000 mm di altezza, pertanto in condizioni limite assimilabili a quelle riscontrabili nei progetti di edifici; i prodotti oggetto di prova sono le partizioni Spark, Sthreep e MEC102 con inserimento di porte del tipo A, M e C51.
Comportamento durante le prove di caratterizzazione sismica
Le prove possono ritenersi superate al raggiungimento degli stati limite indicati nelle NTC 2018 e corrispondenti a:
- prove dinamiche monodirezionali: livello 4 con livello di danno superiore a DS1
- prove in piano per l’individuazione degli spostamenti dell’interpiano: superamento del drift pari a 1% dell’interpiano, pari a 3 cm, con livello di danno superiore a DS
Parete Spark
Con riferimento alle prove dinamiche fuori piano del componente, il livello di danno DS2 è stato raggiunto con la prova di livello 8
Con riferimento al crescendo test nel piano della partizione, il livello di danno DS2 è stato raggiunto con un drift pari a 1,6%
Parete Sthreep
Con riferimento alle prove dinamiche fuori piano del componente, il livello di danno DS2 è stato raggiunto con la prova di livello 10
Con riferimento al crescendo test nel piano della partizione, il livello di danno DS2 è stato raggiunto con un drift pari a 5%
Parete MEC102
Con riferimento alle prove dinamiche fuori piano del componente, nonostante il raggiungimento del livello di prova 12 non è stato rilevato nessun danno (nemmeno DS1)
Con riferimento al crescendo test nel piano della partizione, il livello di danno DS2 è stato raggiunto con un drift pari a 5%
Considerazioni finali
L’esecuzione delle prove sui campioni di parete Spark, Sthreep e MEC102 ha evidenziato una resistenza alle azioni sismiche ampiamente superiore ai limiti imposti dalle NTC, in misura variabile dal 160% al 500% a seconda della tipologia di prova e del prodotto testato.
Testo a cura di Universal Selecta
