[NTC2018] Isolamento Sismico: concetti essenziali, convenienza, costi e novità introdotte dalla normativa tecnica27 min read

Isolamento Sismico NTC 2018

L'isolamento sismico può svolgere un ruolo chiave nella modellazione strutturale. A questo sistema la norma richiede un'affidabilità superiore rispetto ad altre soluzioni progettuali secondo le prescrizioni dei punti § 7.10 e § 11.9 del D.M. 17/01/2018 – Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni. In questo ebook sono illustrati i concetti essenziali e le novità introdotte dalle NTC 2018 per la progettazione e la verifica sperimentale dei dispositivi antisismici e di controllo delle vibrazioni.

Con questo articolo continuano gli approfondimenti di LabTecDesign sulle nuove NTC 2018. Se hai poco tempo per leggere questa pagina ma sei comunque interessato puoi eseguire il download gratuito dell'eBook a fine articolo.

Criteri progettuali e Controllo Strutturale

Esistono diverse tecniche per la protezione sismica degli edifici che possono essere catalogate in base al controllo presente che può essere di tipo attivo, passivo o ibrido.

Tecniche di protezione delle strutture dai terremoti

In generale le strutture che sono definite per convenzione antisismiche si proteggono 'passivamente' dagli effetti distruttivi dei terremoti attraverso la loro duttilità, ovvero la capacità di sostenere estese deformazioni plastiche dissipando l'energia dell'evento sismico.

Il meccanismo di protezione principale è basato quindi sul danneggiamento strutturale. Questa convenzione prescritta dalla norma è dettata dal fatto che non sarebbero economicamente realizzabili strutture sismo-resistenti capaci di sostenere terremoti di forte intensità senza alcun danno.

Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. del 17/01/2018 tengono conto della capacità duttile strutturale attraverso il coefficiente q, il cosiddetto Fattore di Comportamento (deriva dalla terminologia anglosassone 'behaviour factor' – nelle vecchie NTC del 2008 era indicato come il Fattore di Struttura) il quale defalca le azioni sismiche calcolate in base allo spettro elastico di riferimento e in relazione alla duttilità disponibile della struttura in esame.

Quindi con la progettazione antisismica tradizionale l'energia sismica in entrata viene dissipata dalla struttura per mezzo di diffuse plasticizzazioni localizzate attraverso il 'Capacity Design' ovvero come è stato tradotto in Italia: la 'Gerarchia delle Resistenze'.

Nelle nuove NTC 2018 viene fatta chiara distinzione tra: Progettazione in Capacità (approccio concettuale con cui si persegue la duttilità) e la Gerarchia delle Resistenze (strumento operativo impiegato per conseguirla).

Livelli di performance qualitativa di un edificio soggetto all’azione sismica
(rielaborazione da Whittaker et al., 2003)

Il Capacity Design ha il vantaggio di prevedere un meccanismo di rottura che possa garantire dissipazioni di energia consentendo alla struttura di danneggiarsi in modo diffuso senza crollare. Purtroppo sotto l'effetto di terremoti di media intensità se il danno prodotto è tale da poter essere riparato si registra un conseguente innalzamento dei costi di ripristino.

Concetto di isolamento sismico

Per evitare grandi danneggiamenti all'edificio, si può utilizzare il controllo passivo dell'isolamento sismico che comporta una notevole riduzione dell'energia sismica in ingresso, permettendo una sensibile diminuzione delle accelerazioni orizzontali, e quindi delle forze che agiscono in corrispondenza dei vari impalcati dell'edificio.

Processo di riduzione della vulnerabilità sismica con isolamento alla base

Rimanendo in campo elastico non si registrano danni significativi alla struttura anche se la stessa viene sottoposta a terremoti di intensità molto elevata. Quest'ultimo è un requisito primario per le strutture strategiche (ospedali, centrali di controllo, ecc…) che anche dopo sismi severi devono restare operative senza interruzione di funzionamento.

Tra le tecniche di isolamento sismico troviamo anche l'isolamento alla base dell'edificio che consta principalmente sull'introduzione, solitamente tra le fondazioni ed il primo solaio, di particolari apparecchi denominati isolatori che, grazie alla loro modesta rigidezza orizzontale, disaccoppiano il moto della struttura da quello del terreno.

Si indica con il termine sottostruttura la parte di edificio sottostante i dispositivi di isolamento e con sovrastruttura la parte di struttura superiore ai dispositivi. La sovrastruttura e la sottostruttura in caso di sisma devono rimane in campo sostanzialmente elastico.

L'isolamento sismico permette quindi di ridurre la vulnerabilità sismica di una struttura anche nei confronti di sismi severi incrementandone il periodo fondamentale (T) o limitando la massima forza orizzontale trasmessa.

La capacità di ridurre l'energia sismica che dal terreno investe la struttura impone una conseguente semplificazione del progetto strutturale. Per questo il design dei particolari costruttivi può essere riferito alle prescrizioni per le costruzioni in zone a sismicità molto bassa esclusi i casi particolari di strutture a comportamento dissipativo (§ 7.4.6) e ponti (§ 7.9.6).

NOTA! Nelle nuove NTC 2018 per individuare la sismicità di un sito, non viene più considerata la classificazione per zone sismiche (la zonazione sismica della vecchia versione) ma solo l'Accelerazione di Progetto.

Nelle cosiddette 'Zone a bassa sismicità' (§ 7.0 – D.M. 17/01/2018) possono essere utilizzati dei criteri semplificati di progetto per edifici soggetti ad agS≤0.075g allo SLV (Analisi pseudo-statica) con queste prescrizioni operative:

  • sistema di forze orizzontali (Fh=0,10Wλ)
  • sola verifica nei confronti dello SLV
  • comportamento strutturale non dissipativo o dissipativo CD”B” con γRd unitari
  • impalcati rigidi per edifici di più di 2 piani

con S che indica l'amplificazione sismica locale e che comprende l'effetto dell'amplificazione stratigrafica (SS) e dell'amplificazione topografica (ST).

Le precedenti NTC invece facevano riferimento alla 'zona 4' (zonazione sismica della vecchia versione) con un'accelerazione al suolo ag≤0,05g senza tenere conto dell'amplificazione sismica locale (S).

Per quanto riguarda i dispositivi è importante progettare il sistema di isolamento tenendo conto che la prima funzione che devono assolvere è statica: i dispositivi devono sostenere i carichi verticali della sovrastruttura. Di conseguenza per contrastare il sisma devono avere una bassa rigidezza orizzontale con un ricentraggio automatico del sistema e limitare i disagi che possono provocare le vibrazioni dei carichi orizzontali non sismici (vento, traffico veicolare pesante ecc…).

Nelle NTC 2018 sono previsti due Stati Limite il primo relativo alla sovrastruttura e il secondo per i dispositivi di isolamento:

  • (SLV) → Sovrastruttura → Stato Limite di Salvaguardia della Vita a cui corrisponde un evento sismico con probabilità di superamento del 10% nella vita di riferimento VR;
  • (SLC) → Dispositivi di Isolamento → Stato Limite di Collasso a cui corrisponde un evento sismico con probabilità di superamento del 5% nella vita di riferimento VR.

Breve excursus normativo

In Italia l'introduzione ufficiale di una normativa specifica per applicazioni di isolamento sismico risale a poco dopo il terremoto del Molise del 31 ottobre 2002, con l'emissione dell'OPCM 3274/2003 che rese possibile l'utilizzo di sistemi di isolamento sismico e dissipativi senza il passaggio della lunga trafila per l'approvazione ministeriale.

NOTA! L'OPCM 3274/2003 introdusse finalmente in Italia anche l'obbligo del metodo semiprobabilistico agli stati limite per le costruzioni in zona sismica.

Dopo il terremoto dell'Aquila del 6 aprile 2009 entrarono in vigore definitivamente le NTC 2008 ma successivamente la UNI EN 15129:2009 – 'Dispositivi antisismici' dal 01/08/2011 diventò preponderante rispetto alle indicazioni contenute nel Capitolo 11 del D.M. 14/01/2008.

Attualmente con l'uscita delle nuove Norme tecniche per le Costruzioni con il D.M. 17/01/2018, si richiamano nel testo le specifiche della UNI EN 15129 riallineando così concetti e procedure alla norma europea armonizzata tradotta in italiano nel 2012.

Cenni storici e statistiche

L'Italia dopo Giappone, Cina, Russia e USA è il quinto paese al mondo per numero di applicazioni di sistemi isolamento sismico. L'isolamento sismico ha origini da concetti che risalgono anche a sistemi costruttivi antichi ma si può affermare che le prime applicazioni moderne risalgono ai primi anni '90. Questa 'nuova' concezione strutturale finora in Italia non ha visto un'ampia diffusione specialmente nel settore privato per i seguenti motivi:

  1. Mancanza di una normativa specifica prima del 2003;
  2. Mancanza di Know-How negli addetti ai lavori (progettisti e imprese);
  3. Scarsa cultura antisismica nella popolazione (clienti);
  4. Ostacoli mascherati nei maggiori costi per gli edifici ordinari.

Il 1° punto è ormai risolto, sul 2° e 3° punto ci stiamo lavorando e nel corso degli anni la situazione sta migliorando. Per gli ostacoli mascherati nei maggiori costi approfondisco la questione nei due capitoli successivi.

Quando conviene l'isolamento sismico?

L'isolamento sismico nelle aree a maggiore pericolosità sismica conviene dal punto di vista economico perché in un'ottica di lungo periodo si riduce il costo di costruzione rispetto alle tecniche tradizionali che non garantiscono assenza di danni significativi sotto eventi sismici severi.

Questo è un dato di fatto che anche l'ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) ha rimarcato e presentato alla 16th World Conference on Earthquake Engineering a Santiago del Cile nel 2017 (Earthquake Engineering Research Institute: https://www.eeri.org/). Gli studi dell'ENEA dimostrano che:

'L'isolamento sismico conviene anche dal punto di vista economico. L'isolamento sismico se ben progettato consente di ridurre il costo di costruzione, almeno nelle aree a maggiore pericolosità sismica, ed è sempre conveniente in un'ottica di lungo periodo.
Un edificio isolato sismicamente, al contrario di un edificio tradizionale, non si danneggerà nemmeno in occasione di terremoti violenti e non necessiterà di interventi di riparazione a seguito di eventi sismici durante la sua vita utile.'

Paolo Clemente, ENEA (http://www.enea.it/)
Laboratorio Ingegneria sismica e prevenzione di rischi naturali

Visto che lo stato italiano ha recentemente ampliato con il Sisma-Bonus e la Classificazione Sismica i sussidi per il recupero degli edifici esistenti, progettare l'intervento con una tecnica di isolamento sismico può risultare ancora più conveniente.

Quanto costa l'isolamento sismico?

Come già detto uno dei maggiori ostacoli, 'mascherato nei maggiori costi' per la diffusione dell'isolamento sismico negli edifici ordinari, è quello economico. Per la realizzazione di un nuovo edificio residenziale, il costo dell'isolamento sismico incide su un 4÷8% in più della spesa totale.

Tralasciando nell'esempio le grandi strutture perché il mio scopo è trattare l'isolamento sismico in edifici privati, quali condomini e comuni abitazioni situate in zone a rischio medio-alto, prendiamo in esempio il progetto di una nuova palazzina ad uso residenziale.

NOTA! I calcoli qui riportati sono indicativi e non esaustivi. L'intervento può variare molto da caso a caso in base all'ubicazione geografica, costo di costruzione, ribasso d'asta e molte altre variabili che per semplificare non sono state prese in considerazione.

Nel condominio in esame con un telaio di 22 pilastri, dopo un accurato predimensionamento dei dispositivi decido di installare degli isolatori sismici a scorrimento a superficie curva. Sul prezzario della Regione Abruzzo 2016 il costo per la messa in opera e la fornitura del dispositivo di isolamento è di circa € 1700,00 cad.

Tariffa Descrizione Unità Misura Prezzo

E.024.010.010.a

Fornitura e posa in opera di isolatore sismico del tipo a scorrimento a superficie curva semplice o doppia, ('pendolo scorrevole'), costituito da due piastre in acciaio S355JR a superficie concava rivestite da una lamina in acciaio inox AISI 316 con elemento intermedio di accoppiamento alle piastre concave provvisto di pattini realizzati con polimero ad alta densità ad attrito controllato, opportunamente dimensionato nei raggi di curvatura con valori dei coefficienti di attrito atti a garantire la dissipazione di energia al presentarsi dell'azione dinamica. Il dispositivo deve essere conforme alle prescrizioni delle NTC – D.M. 14/01/2008, e/o rispondente alle norme UNI EN 15129; deve essere dotato di attestato di conformità di cui al DPR 246/93 (marcatura CE) ovvero di attestato di qualificazione di cui al punto 11.9.2 delle NTC. Sono compresi nel prezzo gli ancoraggi alla struttura, il trattamento delle superfici realizzato con rivestimento epossidico bicomponente e quant'altro occorre per dare l'opera completa e funzionante a perfetta regola d'arte. per carico verticale statico (SLU) fino a 1500 kN, spostamento fino a ± 150 mm

cad

1.699,89

Per n.(22+3) isolatori, aggiungo al totale anche i dispositivi da sottoporre a prove di qualificazione, ottengo una spesa complessiva di € 42.500,00. A questo parziale va aggiunto anche il costo delle n.3 prove di circa € 1400,00 cad. per un totale di circa € 46.700,00.

Tariffa Descrizione Unità Misura Prezzo

E.024.010.030.a

Prove di accettazione per isolatori sismici a scorrimento secondo il DM 14/01/2008 (prove statiche) Prove di accettazione per isolatori sismici a scorrimento secondo il DM 14/01/2008 (prove statiche): per un numero di prove fino a 4:

cad

1.391,50

Se il costo iniziale di costruzione della palazzina era stimato di circa 1 milione di euro con l'isolamento sismico devo considerare una spesa aggiuntiva di circa il 4÷8%. Costo difficile da spiegare e far digerire ad un committente privato.

Per il recupero di una struttura esistente la situazione non migliora. In caso di adeguamento (retrofit) il costo dell'intervento rispetto al nuovo triplica, raggiungendo un importo di circa € 140.000,00.

Tariffa Descrizione Unità Misura Prezzo

R.040.050.010.a

Procedura di retrofit mediante opportuno sistema testato costituita nell’inserimento, in ciascun pilastro e/o setto portante, di opportuno isolatore sismico. La procedura prevede l’utilizzo di una struttura provvisoria di supporto da applicarsi ai pilastri e/o setti portanti, previo trattamento di adeguamento delle superfici in c.a. che garantisca una resistenza caratteristica di almeno 25 MPa. Sono compresi: -Progettazione, collaudo, nolo della struttura di supporto atta a sopportare l’aggancio alle strutture. Sotto la voce collaudo s’intendono le prove di laboratorio atte a comprovare l’efficienza del sistema da impiegare. – Nolo di martinetti, centraline oleodinamiche e trasduttori di spostamento da utilizzare per le fasi di trasferimento del carico, oltre ai mezzi di sollevamento quali muletti gommati o ogni altro mezzo ritenuto necessario per l’installazione del sistema di aggancio e trasferimento dei carichi. – Doppio taglio di pilastro e/o setto portante con filo o sega diamantata, allo scopo di estrarre il concio di calcestruzzo dove verrà installato l’isolatore. – Fornitura e posa di sistema di aggancio e trasferimento dei carichi fra isolatore e struttura. – Manodopera necessaria per la movimentazione, assemblaggio e messa in carico del sistema di aggancio, installazione degli isolatori compreso gli ancoraggi, smontaggio delle attrezzature. Per tutte le fasi anzidette ed in funzione del tipo di isolatore impiegato: Portata verticale massima allo Stato Limite Ultimo pari a 1500 kN

cad

5.365,38

Questa non è una spesa facile da sostenere e sopratutto da deliberare di comune accordo in assemblea condominiale. Ipotizzando una ripartizione su 12 condomini si stima una spesa di circa € 12.000 ad appartamento.

Ci sono però da considerare i bonus previsti nelle zone sismiche 1, 2 e 3 (riferite alla zonizzazione della vecchia normativa) dove con il maxi-bonus comulativo, SismaBonus + EcoBonus, con la messa in sicurezza antisismica e efficientamento energetico che prevedano interventi rilevanti (vedasi cappotto termico), su parti comuni di edifici condominiali si può usufruire di una detrazione dell'80%-85%. Per i dettagli e approfondimenti ti rimando alla lettura della Legge di Bilancio 2018 del 27 dicembre 2017, n.205 G.U. 29 dicembre 2017, n.302.

L'isolamento Sismico nelle Norme Tecniche

L'isolamento sismico, come già accennato, svolge un ruolo chiave nella modellazione strutturale perché affida la sicurezza a pochi dispositivi che hanno il compito di assorbire e deviare il contributo di un evento sismico. Per questo motivo la norma richiede al sistema un'affidabilità superiore rispetto ad altre soluzioni progettuali secondo le prescrizioni contenute nei punti § 7.10 e § 11.9 del D.M. 17/01/2018 – Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni.

Sostanzialmente le nuove NTC recepiscono le procedure europee sulla qualificazione dei materiali e dei dispositivi della norma armonizzata UNI EN 15129:2009 senza introdurre novità significative per la progettazione dei sistemi di isolamento sismico anche se le considerazioni sul fattore di comportamento, l'amplificazione sismica locale e altre variazioni minori ma comunque innovative dovrebbero essere approfondite da ogni tecnico che si occupa della progettazione.

Costruzioni con isolamento e/o dissipazione (§ 7.10)

Modellazione e analisi strutturale (§ 7.10.5)

Proprietà del sistema di isolamento (§ 7.10.5.1)

Per l'adozione delle caratteristiche meccaniche dei dispositivi di isolamento non si fa più riferimento alla vita utile ma al parametro VR (periodo di riferimento).

[§ 7.10.5.1 – NTC2018 – c.1] 'Le proprietà meccaniche del sistema di isolamento da adottare nelle analisi di progetto, derivanti dalla combinazione delle proprietà meccaniche dei singoli dispositivi che lo costituiscono, sono le più sfavorevoli che si possono verificare durante il periodo di riferimento VR considerato.[…]

Viene introdotta l'importante considerazione che tiene conto dell'eventuale variazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche durante la vita utile del dispositivo di isolamento.

[§ 7.10.5.1 – NTC2018 – c.2] […] Inoltre, si deve tener conto dell'eventuale variazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche durante la vita utile del dispositivo. […]

Inoltre è possibile adottare valori medi delle proprietà meccaniche del sistema di isolamento per tutte le classi d'uso (le NTC 2008 limitavano questa scelta alle classi d'uso I e II).

[§ 7.10.5.1 – NTC2018 – c.4] […] Nel caso in cui i valori estremi (massimo oppure minimo) differiscano di non più del 20% dal valor medio, si potranno adottare i valori medi delle proprietà meccaniche del sistema di isolamento.'

Modellazione (§ 7.10.5.2)

Viene specificato che la rigidezza del sistema a comportamento lineare con cui vengono modellate la sottostruttura e la sovrastruttura, che sono oggetto di isolamento sismico, deve essere quella corrispondente al comportamento strutturale non dissipativo.

[§ 7.10.5.2 – NTC2018 – c.1] 'La sovrastruttura e la sottostruttura devono essere modellate come sistemi a comportamento elastico lineare aventi rigidezza corrispondente al comportamento strutturale non dissipativo. Il sistema di isolamento può essere modellato, in relazione alle sue caratteristiche meccaniche, come avente comportamento visco-elastico lineare oppure con legame costitutivo non lineare. La deformabilità verticale degli isolatori dovrà essere messa in conto quando il rapporto tra la rigidezza verticale del sistema di isolamento KV e la rigidezza equivalente orizzontale Kesi è inferiore a 800.'[…]

Si introduce l'eventuale interferenza nella risposta sismica del sistema isolato con l'interazione terreno-struttura.

[§ 7.10.5.2 – NTC2018 – c.6] 'Se ritenuta rilevante ai fini della risposta sismica della struttura isolata, è opportuno tenere in conto l'eventuale interazione terreno-struttura come indicato al § 7.9.3.1.'

Analisi (§ 7.10.5.3)

Sono sempre previste le tre tipologie di analisi statica lineare, analisi dinamica lineare e analisi dinamica non lineare. Come la precedente norma (NTC 2008) non può essere utilizzata l'analisi statica non lineare.

Per l'analisi dinamica viene introdotta una specifica per i sistemi di isolamento che non sono ubicati subito dopo le fondazioni (per esempio un sistema di isolamento che parte dalla sommità dei pilastri del piano interrato di un garage dove le fondazioni sono situate sotto il livello della pavimentazione carrabile e non ci sono muri di contenimento con funzione scatolare). In questo caso il modello strutturale da analizzare deve comprendere sia la sottostruttura che la sovrastruttura.

[§ 7.10.5.3.2 – NTC2018 – c.1] […] Qualora il sistema di isolamento non sia immediatamente al di sopra delle fondazioni, il modello deve comprendere sia la sovrastruttura sia la sottostruttura, a meno che la sottostruttura non sia assimilabile ad una struttura scatolare rigida come definita al § 7.2.1 [..]

La sottostruttura ha comportamento assimilabile ad una struttura scatolare rigida quando la sua rigidezza rispetto alle azioni orizzontali è significativamente maggiore di quella della sovrastruttura. Si riporta per completezza di informazione il punto § 7.2.1 della normativa.

[§ 7.2.1 – NTC2018 – c.4] […] Qualora, immediatamente al di sopra della fondazione, sia presente una struttura scatolare rigida, purché progettata con comportamento non dissipativo, i controlli sulla regolarità in altezza possono essere riferiti alla sola struttura soprastante la scatolare, a condizione che quest'ultima abbia rigidezza rispetto alle azioni orizzontali significativamente maggiore di quella della struttura ad essa soprastante. Tale condizione si può ritenere soddisfatta se gli spostamenti della struttura soprastante la scatolare, valutati su un modello con incastri al piede, e gli spostamenti della struttura soprastante, valutati tenendo conto anche della deformabilità della struttura scatolare, sono sostanzialmente coincidenti […]

Verifiche (§ 7.10.6)

Verifiche degli stati limite ultimi (§ 7.10.6.2)

Sono introdotte verifiche SLU per sistemi esposti particolarmente al vento e per i ponti.

[§ 7.10.6.2 – NTC2018] Per le costruzioni particolarmente esposte all'azione del vento e per i ponti in generale sarà condotta la verifica dello SLU dei dispositivi di isolamento e/o dissipazione di energia sottoposti alle combinazioni inerenti le azioni variabili orizzontali.

Per le verifiche SLV sulla sottostruttura viene modificato il riferimento specifico alle 'accelerazioni del terreno' in 'accelerazioni di risposta' e nel caso di sottostruttura infinitamente rigida (T<0,05s) si considera anche il fattore di amplificazione locale (S). Le vecchie NTC consideravano solo l'accelerazione ag adesso invece si prende agS dove con S si considera l'amplificazione sismica locale.

[§ 7.10.6.2.1 – NTC2018 – c.2] […] Gli elementi della sottostruttura devono essere verificati rispetto alle sollecitazioni ottenute direttamente dall'analisi quando il modello include anche la sottostruttura. In caso contrario, essi devono essere verificati rispetto alle sollecitazioni prodotte dalle forze trasmesse dal sistema d'isolamento combinate con le sollecitazioni prodotte dalle accelerazioni di risposta direttamente applicate alla sottostruttura. Nel caso in cui la sottostruttura possa essere assunta infinitamente rigida (periodo proprio inferiore a 0,05s) le forze d'inerzia direttamente applicate ad essa possono essere assunte pari al prodotto delle masse della sottostruttura per l'accelerazione del terreno agS. […]

Non è più possibile ridurre, indipendentemente dal tipo di analisi, il fattore di comportamento a q=1,5 ma adesso la norma specifica i valori di q per l'analisi lineare per gli elementi strutturali e per il terreno nel caso di edifici (q≤1,50) e dei ponti (q=1).

[§ 7.10.6.2.1 – NTC2018 – c.3] […] La domanda sugli elementi strutturali della sovrastruttura e della sottostruttura e sul terreno deve essere valutata, nel caso di analisi lineare, considerando un fattore di comportamento q≤1,50 nel caso degli edifici e q=1 nel caso dei ponti ed adottando le regole di combinazione di cui al § 2.5.3 […]

Si introducono criteri per evitare il martellamento di parti contigue o strutture adiacenti in riferimento agli spostamenti allo SLV.

[§ 7.10.6.2.1 – NTC2018 – c.6] […] Al fine di evitare il martellamento tra diverse parti tra loro contigue si dovranno rispettare i criteri enunciati al § 7.2.1, nella sezione 'Distanza tra costruzioni contigue', e, per i ponti, al § 7.9.5.2.

Essendo il martellamento è un fenomeno molto delicato quindi in questo caso è consigliabile a vantaggio di sicurezza prendere in considerazione direttamente gli spostamenti massimi allo SLC. Si riporta per completezza di informazione il punto § 7.2.1 della normativa.

[§ 7.2.1 – NTC2018 – Distanza tra costruzioni contigue – c.1 e c.4] La distanza tra costruzioni contigue deve essere tale da evitare fenomeni di martellamento e comunque non può essere inferiore alla somma degli spostamenti massimi determinati per lo SLV, calcolati per ciascuna costruzione secondo il § 7.3.3 (analisi lineare) o il § 7.3.4 (analisi non lineare) e tenendo conto, laddove significativo, dello spostamento relativo delle fondazioni delle due costruzioni contigue, secondo quanto indicato ai §§ 3.2.4.1, 3.2.4.2 e 7.3.5; […] Se le costruzioni hanno dispositivi d'isolamento sismico e/o dissipazione, particolare attenzione va posta al dimensionamento dei distacchi e/o giunti, tenendo in conto le indicazioni riportate nel § 7.10.4 e nel § 7.10.6.

Per le verifiche allo SLC e gli spostamenti d2 dei sistemi di isolamento sono state introdotte indicazioni per gli appoggi mobili e i dispositivi di fine corsa.

[§ 7.10.6.2.2 – NTC2018 – c.1] Per i ponti e le costruzioni dotate anche di appoggi mobili devono essere rispettati i requisiti enunciati rispettivamente nei §§ 7.9.5.3.2 e 7.2.1.

[§ 7.10.6.2.1 – NTC2018 – c.6] I dispositivi di fine corsa, se previsti, devono permettere liberamente gli spostamenti massimi dei dispositivi di isolamento e/o dissipazione di energia e devono essere dimensionati secondo i criteri indicati nel § 7.9.5.3.3. […]

Per gli aspetti costruttivi, manutenzione e sostituibilità cambia la parte iniziale del primo paragrafo e scompare il riferimento alla durabilità specifica nel caso della gomma e del teflon.

[§ 7.10.7 – NTC2018 – c.6] Il progetto deve contenere la descrizione delle modalità di messa in opera dei dispositivi ed il relativo piano di manutenzione. I documenti di progetto devono indicare i dettagli, le dimensioni e le prescrizioni sulla qualità, come pure eventuali dispositivi di tipo speciale e le tolleranze concernenti la messa in opera.

Classificazione degli Interventi (§ 8.4)

Interventi di miglioramento (§ 8.4.2)

Per le costruzioni esistenti le nuove NTC2018 permettono di utilizzare un ζE minore di 1 ad esclusione però degli interventi che prevedono isolamento sismico. In questo caso si prescrive almeno ζE=1 per il fatto che viene richiesta una maggiore affidabilità ai dispositivi.

Ricordo che con ζE si indica il rapporto fra l'azione sismica resistente (CAPACITA') e quella prescritta (DOMANDA); nello specifico il rapporto tra le due accelerazioni di picco al suolo allo SLV.

[§ 8.4.2 – NTC2018] La valutazione della sicurezza e il progetto di intervento dovranno essere estesi a tutte le parti della struttura potenzialmente interessate da modifiche di comportamento, nonché alla struttura nel suo insieme.
Per la combinazione sismica delle azioni, il valore di ζE può essere minore dell'unità. A meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE, a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere comunque non minore di 0,6 , mentre per le rimanenti costruzioni di classe III e per quelle di classe II il valore di ζE, sempre a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere incrementato di un valore comunque non minore di 0,1.
Nel caso di interventi che prevedano l'impiego di sistemi di isolamento, per la verifica del sistema di isolamento, si deve avere almeno ζE =1,0.

Dispositivi antisismici e di controllo di vibrazioni (§ 11.9)

Nella definizione generale oltre i dispositivi antisismici viene aggiunta la dicitura 'e di controllo delle vibrazioni' e viene aggiunta 'dinamica' al temine del paragrafo con 'risposta sismica o dinamica' a marcarne la generalizzazione.

[§ 11.9 – NTC2018 – c.1] 'Per dispositivi antisismici e di controllo delle vibrazioni si intendono gli elementi che contribuiscono a modificare la risposta sismica, o in generale dinamica, di una struttura, ad esempio incrementandone il periodo fondamentale, modificando la forma dei modi di vibrare fondamentali, incrementando la dissipazione di energia, limitando la forza trasmessa alla struttura e/o introducendo vincoli permanenti o temporanei che migliorano la risposta sismica o dinamica.'

Viene aggiunta la sezione sulla vita di servizio in relazione ai parametri termici dove si specifica che per i dispositivi deve essere maggiore di 10 anni. Questo non vuol dire che i dispositivi devono essere sostituiti ogni 10 anni ma è un valore che solleva qualche dubbio sui costi di sostituzione perché non è in linea con la vita nominale di un edificio ordinario pari almeno a 50 anni.

[§ 11.9 – NTC2018 – c.2] Tutti i dispositivi devono avere una vita di servizio maggiore di 10 anni nel campo di temperatura di riferimento indicato nelle specifiche tecniche applicabili a ciascun dispositivo. In assenza di indicazioni riportate nelle suddette specifiche tecniche il campo di temperatura di riferimento deve essere almeno compreso fra –15 °C e +45 °C. Per opere particolari, per le quali le temperature prevedibili non rientrano nel suddetto intervallo, potrà farsi riferimento a campi di temperatura diversi da quello sopra citato; per dispositivi operanti in luoghi protetti, si può assumere un campo di temperatura ridotto in relazione ai valori estremi di temperatura ambientale.

Si parla di piano di manutenzione e sostituzione. Si ricorda che nella maggior parte dei casi la manutenzione è molto semplice e principalmente limitata a periodiche ispezioni visuali per l'intera vita utile dei dispositivi.

[§ 11.9 – NTC2018 – c.3] Devono essere previsti piani di manutenzione e di sostituzione allo scadere della vita di servizio, senza significativi effetti sull'uso delle strutture in cui sono installati.

Viene integrata nelle NTC 2018 la parte della norma armonizzata UNI EN 15129

[§ 11.9 – NTC2018 – c.4] Nei casi in cui si applica la norma europea armonizzata UNI EN 15129, le grandezze di riferimento ivi citate andranno desunte da quanto prescritto nelle presenti Norme Tecniche per le Costruzioni; in particolare si intende per dbd lo spostamento valutato per un terremoto riferito allo SLV, e per γxdbd lo spostamento valutato per un terremoto riferito allo SLC (dbd e γx sono i simboli utilizzati nella UNI EN 15129 rispettivamente per lo spostamento di progetto di un dispositivo e per il fattore di amplificazione di al § 4.1.2 della stessa UNI EN 15129).

Procedura di qualificazione (§ 11.9.2)

Paragrafo completamente rivisto dove è stata integrata la parte della norma europea armonizzata UNI EN 15129.

[§ 11.9.2 – NTC2018] I dispositivi antisismici, per i quali si applica quanto specificato al punto A) del § 11.1, devono essere conformi alla norma europea armonizzata UNI EN 15129 e recare la Marcatura CE. Si applica il sistema di valutazione e verifica della costanza della prestazione previsto nella suddetta norma europea armonizzata per le applicazioni critiche.
Nel caso di dispositivi antisismici non ricadenti, o non completamente ricadenti, nel campo di applicazione della norma europea armonizzata UNI EN 15129, si applica il caso C) del §11.1.
In aggiunta a quanto previsto ai punti A) o C) del § 11.1, ogni fornitura deve essere accompagnata da un manuale contenente le specifiche tecniche per la posa in opera e la manutenzione.
Le procedure di qualificazione hanno lo scopo di dimostrare che il dispositivo è in grado di mantenere la propria funzionalità nelle condizioni d'uso previste durante tutta la vita di progetto.

Si riportano per completezza di informazioni i punti (A) e (C) del capitolo § 11.1

[Punto (A) § 11.1 – NTC2018] A) materiali e prodotti per i quali sia disponibile, per l'uso strutturale previsto, una norma europea armonizzata il cui riferimento sia pubblicato su GUUE. Al termine del periodo di coesistenza il loro impiego nelle opere è possibile soltanto se corredati della 'Dichiarazione di Prestazione' e della Marcatura CE, prevista al Capo II del Regolamento UE 305/2011;

[Punto (C) § 11.1 – NTC2018] C) materiali e prodotti per uso strutturale non ricadenti in una delle tipologie A) o B. In tali casi il fabbricante dovrà pervenire alla Marcatura CE sulla base della pertinente 'Valutazione Tecnica Europea' (ETA), oppure dovrà ottenere un 'Certificato di Valutazione Tecnica' rilasciato dal Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, previa istruttoria del Servizio Tecnico Centrale, anche sulla base di Linee Guida approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, ove disponibili; con decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, su conforme parere della competente Sezione, sono approvate Linee Guida relative alle specifiche procedure per il rilascio del 'Certificato di Valutazione Tecnica'.

Procedura di accettazione (§ 11.9.3)

Paragrafo completamente rivisto dove è stata integrata la parte della norma europea armonizzata UNI EN 15129.

[§ 11.9.3 – NTC2018] I controlli di accettazione in cantiere sono obbligatori per tutte le tipologie di dispositivi e sono demandati al Direttore dei Lavori il quale, prima della messa in opera, è tenuto ad accertare e a verificare la prescritta documentazione di qualificazione, e a rifiutare le eventuali forniture non conformi. Il Direttore dei Lavori dovrà inoltre effettuare la verifica geometrica e delle tolleranza dimensionali, nonché le prove di accettazione di seguito specificate.
Le prove di accettazione devono essere eseguite e certificate da un laboratorio di cui all'articolo 59 del DPR 380/2001, dotato di adeguata competenza, attrezzatura ed organizzazione.
Per i dispositivi rientranti nel campo di applicazione della norma europea armonizzata UNI EN 15129, le metodologie per le prove di accettazione ed i relativi criteri di valutazione, ove non diversamente specificato nel seguito, sono quelli indicati, per ciascun tipo di dispositivo, nella suddetta norma europea armonizzata con riferimento alle prove di Controllo di Produzione in Fabbrica (Factory Production Control tests). Il numero dei dispositivi da sottoporre a prove di accettazione è di seguito specificato per ciascun tipo di dispositivo
E' possibile impiegare, ai fini delle prove di accettazione, le prove di Controllo di Produzione in Fabbrica effettuate nell'ambito del mantenimento della qualificazione dei dispositivi stessi ai sensi della norma europea sopra detta, nel numero che la stessa norma prevede, a condizione che:
– il campionamento dei dispositivi sia stato effettuato, sui lotti destinati allo specifico cantiere, dal Direttore dei Lavori del cantiere stesso;
– le prove siano eseguite e certificate da un laboratorio di cui all'articolo 59 del DPR 380/2001, dotato di adeguata competenza, attrezzatura ed organizzazione.
– I suddetti certificati riportino esplicitamente l'indicazione del o dei cantieri ove viene utilizzata la fornitura.
Per dispositivi non ricadenti nel campo di applicazione della norma europea armonizzata UNI EN 15129 le prove di accettazione, che rimangono obbligatorie, saranno eseguite secondo le modalità e con i criteri di valutazione riportate nelle specifiche tecniche europee, oppure nella Certificazione di valutazione tecnica, di riferimento.
Qualora i risultati dei controlli di accettazione non risultassero soddisfacenti, il Direttore dei lavori rifiuta la fornitura.
I dispositivi sottoposti a prove di qualificazione o di accettazione potranno essere utilizzati nella costruzione solo se gli elementi sollecitati in campo non lineare vengono sostituiti o se la loro resistenza alla fatica oligociclica è almeno di un ordine di grandezza superiore al numero dei cicli delle prove, e comunque previo accertamento della loro perfetta integrità e piena funzionalità a seguito delle prove, da accertare attraverso la successiva effettuazione delle prove di accettazione ed il controllo dei relativi parametri di verifica.

Considerazioni Finali

Per concludere, è noto che in molte parti del mondo l'isolamento sismico ha assunto un ruolo sempre più importante nella progettazione di strutture resistenti ai terremoti anche nelle costruzioni di edilizia ordinaria. In Italia invece si avverte ancora una certa riluttanza nell'avventurarsi in questo approccio progettuale perché c'è un 'limite culturale' che dal principio scoraggia sia il tecnico incaricato della progettazione che deve affrontare un lavoro apparentemente più oneroso e sia la committenza che deve sostenere maggiori costi durante i lavori di realizzazione.
Si spera che l'attuale ricostruzione in Italia Centrale, sostenuta da un adeguata informazione e prevenzione del rischio sismico, sia occasione anche per i tecnici e la committenza privata, di implementare l'isolamento alla base in edifici ordinari, non solo in seguito alla campanella di allarme dell'ennesimo terremoto in un territorio che da sempre è ad alto rischio sismico.

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Bibliografia e Approfondimenti

Normativa, Libri e Articoli

D.M. 17 gennaio 2018 – Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni;
• UNI EN 15129:2009, Dispositivi antisismici;
• Seismic retrofit of an existing building with insulation to the base (2017) – Diego Lallopizzi;
• D. Foti, M. Mongelli (2011), 'Isolatori sismici per edifici esistenti e di nuova costruzione', Dario Flaccovio Editore;
L'isolamento sismico nelle NTC-2018, Clemente, Bongiovanni, Buffarini, Saitta – ENEA Centro Ricerche Casaccia, Roma (Ingenio – Gen. 2018);
Enea: l’isolamento sismico ben progettato consente di ridurre il costo di costruzione.

Diego Lallopizzi

Svolgo la libera professione come Ingegnere Edile. Mi occupo di Progettazione (BIM) Architettonica e Strutturale curando anche aspetti relativi alla Classificazione del Rischio Sismico degli edifici esistenti (cit. SismaBonus). Prediligo l'utilizzo di materiali e tecniche innovativi con un occhio sempre attento alla riqualificazione energetica e al comfort termoacustico sia dell'involucro dell'edificio che degli impianti.

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