Elementi Non Strutturali
Per elementi non strutturali si intendono tutti gli elementi non riconducibili alla struttura primaria, che è costituita dagli elementi che assolvono il compito di garantire la resistenza nei confronti sia delle azioni gravitazionali sia di quelle dovute al sisma. Le Norme Tecniche per le Costruzioni definiscono come non strutturali (NS) gli elementi “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” (§ 7.2.3 NTC 2018). La definizione risulta molto ampia e generica; per fare ordine, si potrebbe avvalersi della suddivisione operata dal documento E-74 della statunitense FEMA (Federal Emergency Management Agency), che suddivide le componenti non strutturali in tre macro-categorie:
- Componenti architettoniche: pareti divisorie, controsoffitti, arredi, vetrate, rivestimenti interni ed esterni, comignoli, recinzioni, decorazioni, ecc.
- Componenti Meccaniche, Elettriche e Impianti (MEP): pompe, refrigeratori, ventilatori, unità di trattamento dell’aria (UTA), motori, pannelli di distribuzione, trasformatori e sistemi di distribuzione tra cui tubazioni, condotte, ecc.
- Componenti di arredo mobili e fisse, attrezzature (FF&E), e il loro contenuto: scaffalature per libri, scaffalature industriali, oggettistica, libri, apparecchiature elettroniche da appoggio o appese, mobili, cucine, attrezzature da officina e altre attrezzature speciali, prodotti in stoccaggio, manufatti artistici.
Danni ad elementi non strutturali dovuti al sisma
I recenti terremoti avvenuti in Italia e nel resto del mondo hanno evidenziato una volta di più la vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali. In alcuni casi, i soli danni agli elementi non strutturali possono essere tali da determinare l’inagibilità di un edificio o da mettere in pericolo la vita degli occupanti. Anche quando questo non sia il caso, essi contribuiscono in maniera molto significativa alle perdite economiche a seguito di un evento sismico e al tempo di downtime di un edificio a seguito di un evento, che contribuisce alle perdite economiche indirette.
Per questi motivi, la valutazione della vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali sta diventando via via un argomento sempre più centrale nell’ambito della ricerca, al fine di ridurre il rischio sismico di tali elementi e, di conseguenza, ridurre le perdite associate al loro danneggiamento. La valutazione della vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali si avvale tipicamente dell’utilizzo di curve di fragilità, che forniscono la probabilità di raggiungimento di un determinato stato limite, in funzione di un parametro di scuotimento sismico, chiamato “Intensity Measure (IM)”.
I danneggiamenti subiti dagli elementi non strutturali, in seguito allo scuotimento del terreno durante un evento sismico, possono essere raggruppati principalmente in quattro tipologie:
- Effetti inerziali: durante un evento sismico la struttura è soggetta a scuotimento, mentre tipicamente la base dell’edificio si muove all’unisono con il terreno. La struttura di elevazione, assieme al suo contenuto, è soggetta a forze inerziali, che tipicamente aumentano all’aumentare della massa della struttura, dell’accelerazione o dei fenomeni di risonanza, e della distanza dalla base della costruzione. Quando oggetti non vincolati o parzialmente vincolati sono soggetti al sisma, le forze inerziali possono causare slittamenti, oscillazioni, urti con altri oggetti o ribaltamenti.
- Deformazioni della struttura: durante un terremoto, gli elementi strutturali degli edifici possono deformarsi in risposta alle sollecitazioni sismiche. Le deformazioni vengono tipicamente valutate a partire dallo spostamento orizzontale relativo tra due piani.
- Distacchi tra strutture adiacenti: le strutture adiacenti ravvicinate o separate da giunto strutturale possono oscillare indipendentemente l’una dall’altra e, qualora la separazione non fosse adeguata, le strutture potrebbero collidere tra loro, causando fenomeni di martellamento, oppure lo spostamento asincrono tra le strutture potrebbe superare la capacità di spostamento dell’elemento non strutturale interposto.
- Interazione tra elementi non strutturali adiacenti: fenomeni di interazione che coinvolgono elementi non strutturali che si comportano in modo differente l’uno dall’altro soggetti all’oscillazione dovuta all’azione sismica. Analogamente a quanto previsto per l’analogo caso di martellamento tra strutture adiacenti, si considera la possibilità di urti tra gli elementi interni o esterni, con oscillazione propria o vincolata a quella propria della struttura, che possono quindi danneggiarsi.
Si riportano nel seguito alcuni esempi fotografici dei danni più frequenti ad elementi non strutturali, osservati a seguito degli ultimi eventi significativi avvenuti in Italia (L’Aquila 2009, Emilia 2012, Italia Centrale 2016-2017). La Figura 1 riporta esempi di danni a controsoffitti avvenuti in edifici che ospitano funzioni di vario tipo (ospedali, uffici, scuole). Questo tipo di danno spesso porta all’inagibilità di porzioni di edifici altrimenti poco danneggiati.
