Il Work Package 17 di ReLUIS: un laboratorio nazionale sulla sicurezza sismica dei componenti non strutturali

Negli ultimi terremoti italiani i danni ai componenti non strutturali hanno spesso superato, per entità economica e impatto funzionale, quelli alle strutture portanti. Impianti, partizioni, facciate e tamponamenti condizionano la sicurezza delle persone, la continuità d’uso degli edifici e i tempi di ripresa post-evento. Il Work Package 17 di ReLUIS nasce proprio con l’obiettivo di colmare il divario tra progettazione strutturale e comportamento reale dei componenti non strutturali sotto azione sismica. Attraverso un lavoro coordinato tra università e centri di ricerca, il WP17 integra modellazione avanzata, dati sperimentali, valutazioni di fragilità e temi di qualificazione dei prodotti. Il risultato è un quadro organico che punta a migliorare strumenti di progetto, norme tecniche e pratiche di certificazione.

Il Work Package 17 si inserisce nel programma di ricerca ReLUIS con l’obiettivo di affrontare in modo sistematico il tema della sicurezza sismica dei componenti non strutturali negli edifici e nelle infrastrutture. Il carattere distintivo di questo WP è la sua forte multidisciplinarità: coordinato dalle Università di Napoli Federico II e Parthenope, coinvolge l’ITC-CNR, lo IUSS di Pavia, le Università di Bologna, del Sannio e del Salento, oltre all’Università Telematica Pegaso. Il WP17 è stato presentato da Edoardo Cosenza e Antonio Occhiuzzi in occasione dell'evento di Napoli sul Progetto DPC ReLUIS 2024-26.

L’organizzazione delle attività in quattro task consente di coprire l’intera filiera della sicurezza dei componenti non strutturali: dalla valutazione della domanda sismica alla progettazione dei collegamenti, fino ai temi della qualificazione, certificazione e sperimentazione delle partizioni interne. Questo impianto riflette un cambio di paradigma ormai maturo nella comunità tecnica: la prestazione sismica di un edificio non dipende più soltanto dalla capacità della struttura portante di evitare il collasso, ma anche dal comportamento dei componenti non strutturali, che incidono in modo determinante sulle perdite economiche, sulla funzionalità post-sisma e sulla sicurezza delle persone.

Valutazione della domanda sismica e modelli di fragilità per i componenti non strutturali

Uno dei contributi centrali del WP17 riguarda lo sviluppo di metodi e modelli per la valutazione della domanda sismica sui componenti non strutturali, con particolare riferimento agli edifici in calcestruzzo armato. L’unità di ricerca della Federico II ha lavorato sulla definizione di spettri di piano numerici, strumenti indispensabili per stimare in modo realistico le accelerazioni e le deformazioni che agiscono sulle componenti installate ai diversi livelli dell’edificio.

Un risultato di particolare rilievo applicativo riguarda la validazione delle formule semplificate di domanda sismica previste dalla Circolare alle NTC. Il confronto tra valutazioni “raffinate”, ottenute tramite modelli numerici avanzati, e quelle semplificate ha mostrato come, nell’intervallo di frequenze di maggiore interesse per molti componenti non strutturali, l’approccio normativo risulti complessivamente conservativo. Questo esito rafforza la fiducia negli strumenti oggi disponibili al progettista, pur aprendo la strada a possibili affinamenti futuri per una migliore calibrazione della domanda.

Accanto alla stima della domanda, un altro filone di ricerca riguarda la definizione di modelli di fragilità per fenomeni specifici, come il “locking” dei contenuti non deformabili. L’Università di Bologna ha proposto modelli che si fondano non solo su simulazioni, ma anche su dati sperimentali provenienti dall’Osservatorio Sismico delle Strutture, utilizzando le riaccelerazioni di piano effettivamente registrate negli edifici monitorati. L’uso di dati reali rappresenta un passaggio cruciale verso modelli di fragilità più affidabili e ancorati al comportamento osservato in condizioni di esercizio reale.

Impianti, collegamenti e componenti sospesi: vulnerabilità spesso sottovalutate

Il tema dei collegamenti e delle componenti impiantistiche emerge come uno degli ambiti a maggiore criticità operativa. Le attività del WP17 mostrano come la vulnerabilità degli impianti non dipenda solo dall’intensità dell’azione sismica, ma anche dalla configurazione geometrica delle reti e dalla deformabilità degli elementi di supporto.

L’Università del Salento ha approfondito l’influenza della componente verticale dell’azione sismica sulla vulnerabilità degli impianti installati su impalcati deformabili, proseguendo un filone già avviato nel precedente progetto ReLUIS-DPC. L’introduzione esplicita della deformabilità nel piano degli impalcati consente di cogliere meccanismi di amplificazione della domanda che risultano particolarmente critici per gli impianti sospesi.

Parallelamente, l’Università del Sannio ha analizzato l’effetto della configurazione delle reti impiantistiche, con particolare riferimento agli impianti antincendio di tipo sprinkler. Le attività di ispezione di edifici reali hanno permesso di ricostruire geometrie e topologie tipiche delle reti di impianto, successivamente utilizzate per la costruzione di modelli numerici. Questo approccio “dal campo al modello” consente di valutare in modo più realistico la domanda sismica sugli impianti e di individuare configurazioni intrinsecamente più vulnerabili, offrendo indicazioni utili sia per la progettazione di nuove installazioni sia per la valutazione dell’esistente.

Qualificazione, certificazione e dialogo con le norme tecniche

Un altro asse strategico del WP17 riguarda il tema della qualificazione e certificazione dei componenti non strutturali, con l’obiettivo di ridurre la distanza tra mondo della produzione e mondo della progettazione strutturale. Le ricerche condotte mostrano come le procedure di qualificazione, tradizionalmente orientate agli aspetti di tecnologia edilizia e di prestazione funzionale, debbano oggi integrare in modo sistematico la risposta alle azioni sismiche.

In questo contesto si collocano gli studi sull’uso degli spettri di piano per la qualificazione delle componenti non strutturali, che confermano la tendenza conservativa delle formulazioni normative vigenti ma al tempo stesso suggeriscono possibili evoluzioni. Particolarmente interessante è anche l’approccio proposto dallo IUSS di Pavia, che introduce una classificazione “sismica” dei componenti non strutturali in termini di perdite attese, in analogia con quanto avviene per la classificazione del rischio sismico degli edifici. Questo tipo di inquadramento può rappresentare un ponte tra valutazione della sicurezza e valutazione economica delle conseguenze del sisma, rendendo più leggibile l’impatto delle scelte progettuali.

Sul fronte della modellazione avanzata, l’ITC-CNR e l’Università Telematica Pegaso stanno sviluppando modelli agli elementi finiti di partizioni vetrate, sistemi complessi composti da più elementi e materiali spesso non pensati per un comportamento strutturale. L’attenzione a dettagli costruttivi, materiali elastomerici e componenti in alluminio consente di cogliere meccanismi di interazione che sfuggono ai modelli semplificati.

In parallelo, il coinvolgimento del WP17 in iniziative europee per l’aggiornamento dei documenti di qualificazione delle partizioni interne introduce un tema di grande rilievo: evitare che le procedure di certificazione parlino un linguaggio diverso da quello dell’ingegneria strutturale. L’esperienza passata sulle facciate continue mostra come disallineamenti tra norma armonizzata e approccio strutturale possano generare criticità applicative significative. Il lavoro in corso mira proprio a costruire un terreno comune, in cui la qualificazione sotto azioni sismiche sia coerente con i criteri di progetto adottati dagli ingegneri.

La sperimentazione sulle partizioni interne: verso una valutazione realistica delle prestazioni

Il Task 4 del WP17 rappresenta la sintesi operativa delle attività di ricerca, concentrandosi sulla sperimentazione delle partizioni interne. Le prove quasi statiche sulle partizioni in acciaio e cartongesso consentono di caratterizzarne in modo approfondito le proprietà dinamiche e le prestazioni sismiche, andando oltre una visione puramente “di prodotto” per entrare nel merito dei meccanismi di danneggiamento e perdita di funzionalità.

Un elemento di particolare innovazione è l’adattamento di un’apparecchiatura originariamente progettata per le facciate continue, capace di imporre movimenti bidirezionali rapidi tra due livelli, per testare porzioni di partizione interna soggette a accelerazioni differenziate di piano. Questo consente di riprodurre in laboratorio condizioni cinematiche più vicine a quelle reali che si verificano in edificio durante un terremoto. Le difficoltà operative legate alla fragilità dei campioni e alla necessità di realizzare le partizioni direttamente in sito di prova hanno richiesto la progettazione di sistemi di interfaccia dedicati, ma aprono la strada a una sperimentazione di qualità elevata.

L’obiettivo di medio periodo è quello di integrare i risultati sperimentali con i modelli di domanda e di fragilità sviluppati negli altri task, costruendo un quadro coerente che vada dalla previsione dell’azione sismica alla valutazione delle prestazioni e delle perdite attese. In questa prospettiva, il WP17 non rappresenta solo un insieme di attività di ricerca, ma un vero e proprio laboratorio nazionale sul comportamento sismico dei componenti non strutturali, con ricadute dirette sulla pratica professionale, sulla normativa tecnica e sulle procedure di qualificazione dei prodotti.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE INTEGRALE DELL'INTERVENTO DI EDOARDO COSENZA E ANTONIO OCCHIUZZI.

Il testo è stato elaborato tramite la videoregistrazione dell'intervento, mediante l'uso dell'IA.

IN SINTESI
-Validazione degli spettri di piano e delle formule semplificate NTC per la domanda sismica sui componenti non strutturali.
-Analisi della vulnerabilità di impianti e componenti sospesi, includendo effetti della componente verticale del sisma e della configurazione delle reti.
-Integrazione tra modelli di fragilità, dati sperimentali e valutazione delle perdite attese per i componenti non strutturali.
-Avanzamento dei criteri di qualificazione e certificazione sismica dei prodotti, in dialogo con le norme europee.
Sperimentazione innovativa su partizioni interne per riprodurre condizioni cinematiche realistiche di piano.