Pareti mobili interne a prova di sisma. Le soluzioni di Universal Selecta

Le pareti mobili sono elementi che permettono di definire l’organizzazione degli spazi interni di ambienti di lavoro, abitazioni ed edifici pubblici e si distinguono in base alle prestazioni tecniche che le caratterizzano in termini di isolamento acustico e resistenza agli urti e alle sollecitazioni meccaniche. Anche se spesso questo aspetto viene trascurato, è necessario che la loro integrità sia garantita anche quando sono sottoposte a sollecitazioni generate da eventi sismici.Indice:

• Perché è importante progettare pareti mobili antisismiche
• Il comportamento delle pareti mobili in caso di terremoto
• Prove sperimentali per definire stati limite di danneggiamento
• I risultati delle prove effettuate sulle pareti mobili interne

Le pareti mobili interne sono elementi non strutturali e, quindi, non partecipano alla stabilità complessiva dell’edificio. Per questo motivo, spesso e volentieri, non vengono prese in considerazione nel processo di progettazione strutturale dell’architettura, con conseguenze che possono ripercuotersi sull’operabilità di edifici strategici colpiti da eventi sismici.

Le norme attualmente in vigore prevedono che vengano effettuate verifiche della resistenza agli urti e alla spinta orizzontale sulla struttura dell’edificio; al fine di garantire la migliore integrità possibile è bene progettare pareti interne che abbiano caratteristiche adeguate a sopportare anche eventuali sollecitazioni sismiche.Universal Selecta realizza pareti mobili certificate, sia in termini di prestazioni acustiche che statiche, e dotate di Marcatura CE ai sensi della CPR (EU) 305/2011.

Le soluzioni messe a punto da Universal Selecta rispecchiano la filosofia del “performance based design”, secondo cui la performance di un edificio in risposta all’azione di un terremoto è definita sia in base al comportamento degli elementi strutturali che di quelli non strutturali.

Per questo motivo l’azienda ha condotto una campagna sperimentale, analizzando il comportamento di partizioni interne, elementi generalmente collegati al pavimento e al soffitto della struttura portante, soggette ad azioni indotte da un terremoto.

Perché è importante progettare pareti mobili antisismiche

A seguito del manifestarsi di terremoti recenti, e dell’analisi delle conseguenze provocate dalla loro azione sugli edifici, è emerso che i componenti non strutturali rappresentano spesso la parte più significativa del costo totale; inoltre, la loro compromissione può essere la causa determinante di una interruzione delle attività per un lungo periodo.

Oltre alle problematiche legate ai costi emergono anche aspetti legati alla sicurezza. Gli elementi non strutturali, infatti, rappresentano una seria minaccia all’incolumità della vita umana dal momento che sotto l’azione di sollecitazioni sismiche non si muovono in modo unitario con la struttura, ma possono staccarsi dai punti in cui sono fissati e trasformarsi in oggetti potenzialmente contundenti.

I danni causati agli elementi non strutturali, come possono essere le pareti mobili, si innescano solitamente in corrispondenza di livelli di deformazione molto più piccoli di quelli richiesti dagli elementi strutturali e spesso sono la causa dell’evacuazione di edifici post‐sisma. Infine, si osserva che la risposta sismica di componenti non  strutturali può condizionare anche significativamente quella delle strutture portanti.

Il comportamento delle pareti mobili in caso di terremoto

Quando la struttura primaria è soggetta all’azione di un sisma tende ad oscillare e trasferisce le sollecitazioni agli elementi secondari i quali, a loro volta, oscillano con frequenze che possono essere sensibilmente diverse rispetto a quelle della struttura primaria. Questo dipende dal peso proprio del componente non strutturale e dalla tipologia di collegamento tra struttura portante e componente stesso.

Per effetto di queste oscillazioni la partizione può subire danni legati a deformazioni nel piano del componente o al collasso fuori dal piano del componente. Osservando i livelli di danneggiamento è possibile individuare il comportamento sismico del componente non strutturale; nello specifico, vengono misurati i valori del drift di interpiano e dell’accelerazione corrispondenti al raggiungimento di 3 stati limite di danneggiamento:

• DS1, danno lieve ‐ necessità di riparare leggermente il campione, al fine di ripristinare le sue condizioni originali.
• DS2, danno moderato ‐ il componente è danneggiato e deve essere parzialmente sostituito.
• DS3, danno severo ‐ il livello di danneggiamento raggiunto è tale per cui il componente deve essere totalmente sostituito per garantire la sicurezza degli occupanti.

Prove sperimentali per definire stati limite di danneggiamento

Come si verificano questi parametri? Attraverso prove sperimentali su componenti in scala reale, utilizzando una speciale apparecchiatura per prove sismiche di elementi piani.

Le prove sperimentali di Universal Selecta sono state eseguite presso il laboratorio ITC‐CNR di San Giuliano Milanese, ente di ricerca e di TAB che 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.

Per l’esecuzione delle prove sono stati considerati riferimenti internazionali quali l’AAMA 501.6 per il crescendo test e l’AC156 per le prove dinamiche. Nello specifico sono state eseguite due tipologie di prove:

• Prove in piano, per individuare spostamenti di interpiano,
• Prove dinamiche monodirezionali, fuori dal piano del componente.

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 all’1% dell’interpiano (3 cm) con livello di danno superiore a DS1.

Le prove in piano per individuare spostamenti di interpiano

Le prove in piano vengono svolte secondo un protocollo che ITC‐CNR sta sviluppando internamente sulla base dell’American Architectural Manufacturers Association AAMA 501.6. Prevedono una storia di carico crescente in spostamenti da applicare al componente, ma con frequenze pari a 2 Hz e 1 Hz che permettono di testare l’elemento attraverso un range di frequenze tipiche degli edifici a cui tali componenti sono collegati.

Le prove dinamiche monodirezionali fuori dal piano

Le prove dinamiche monodirezionali, invece, permettono di individuare l’accelerazione registrata nel centro di massa e corrispondente all’attingimento dei vari stati limite mediante applicazione di accelerogrammi artificiali.

Sono svolte secondo un protocollo di carico che ITC‐CNR sta sviluppando sulla base dell’ AC156 dell’ International Code Council – Evaluation Service (ICC‐ES) e in questo specifico caso sono state eseguite su partizioni Spark, Sthreep e MEC102 con inserimento di porte del tipo A, M e C51, in condizioni limite assimilabili a quelle riscontrabili nei progetti di edifici.

I risultati delle prove effettuate sulle pareti mobili interne

Comportamento della 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 all’1,6%.

Comportamento della 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 è stato raggiunto, invece, con un drift pari al 5%

Comportamento della 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 al 5%.

Considerazioni finali

L’esecuzione delle prove sui campioni di parete Spark, Sthreep e MEC102 ha evidenziato, quindi, 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.

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