Metodologie di calcolo del sistema anti‐espulsione dei tamponamenti MURFOR COMPACT

Il presente documento è stato redatto al fine di illustrare le metodologie di calcolo utilizzate per le verifiche delle tamponature esterne di edifici in c.a. nei confronti dell’azione sismica, ai sensi del §7.3.6.2 del D.M. 17/01/2018.

Il D.M. 17/01/2018, al par. 7.3.6.2 VERIFICHE DI STABILITA’ (STA) afferma che, “per gli elementi non strutturali devono essere adottati magisteri atti ad evitare la possibile espulsione sotto l’azione della Fa (v. § 7.2.3) corrispondente allo SL e alla CU considerati”.

Al fine della verifica esemplificativa delle pareti di tamponamento si è fatto riferimento al § 7.2.3 del D.M. 17/01/2018 e al § C7.2.3 della Circolare n. 7 – C.S.LL.PP. del 21/01/2019, in cui si indicano i criteri di progettazione degli elementi strutturali secondari e degli elementi costruttivi non strutturali, tra cui i tamponamenti esterni, che influenzano la risposta strutturale solo attraverso la loro massa ma che risultano comunque significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone.

Murfor® Compact - Sistema di rinforzo per opere in muratura

Criteri di calcolo e di verifica dei tamponamenti di edifici in c.a. : ecco cosa dice la normativa di riferimento

Secondo il § 7.2.3 del D.M. 17/01/2018, gli elementi costruttivi senza funzione strutturale, il cui danneggiamento può provocare danni a persone, devono essere verificati, insieme alle loro connessioni alla struttura, per l’azione sismica corrispondente a ciascuno degli stati limite considerati.

Gli effetti dell’azione sismica sugli elementi costruttivi senza funzione strutturale possono essere determinati applicando a tali elementi una forza orizzontale F_a definita come segue:

F_a = (S_a x W_a) / q_a

dove:

• F_a è la forza sismica orizzontale distribuita o agente nel centro di massa dell’elemento non strutturale nella direzione più sfavorevole, risultante delle forze distribuite proporzionali alla massa;
• S_a è l’accelerazione massima, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento strutturale subisce durante il sisma e corrisponde allo stato limite in esame (§ 3.2.1);
• W_a è il peso dell’elemento;
• q_a è il fattore di struttura dell’elemento;

Per la determinazione di S_a, si farà riferimento a quanto riportato al § C7.2.3 della Circolare n.7 del 21/01/2019, con particolare riferimento alla Formulazione semplificata per costruzioni con struttura a telai, secondo la quale l’accelerazione massima S_a(T_a) può essere determinata attraverso la seguente espressione, rappresentante lo spettro di risposta di piano per l’elemento non strutturale in esame.

dove:

• α è il rapporto tra l’accelerazione massima del terreno ag su sottosuolo di tipo A da considerare nello stato limite in esame (§ 3.2.1) e l’accelerazione di gravità g;
• S è il coefficiente che tiene conto della categoria di sotto suolo e delle condizioni topografiche (§ 3.2.3.2.1);
• T_a è il periodo fondamentale dell’elemento non strutturale;
• T₁ è il periodo fondamentale della costruzione nella direzione considerata;
• Z è la quota del baricentro del pannello rispetto al piano delle fondazioni;
• H è l’altezza dell’edificio rispetto al piano delle fondazioni;
• a,b,a_p sono i parametri definiti in accordo con il periodo fondamentale di vibrazione della costruzione (si veda Fig. C7.2.3 e Tabella C7.2.II).

La norma consente infine di ridurre la domanda sismica S_a su ciascun elemento non strutturale attraverso uno specifico fattore di comportamento q_a:

q_a = 2,0

per: 

• pareti interni ed esterne;
• tramezzature e facciate;
• comignoli, antenne e serbatoi su supporti come mensole non controventate per meno di metà della loro altezza o connesse alla struttura in corrispondenza o al di sopra del loro centro di massa;
• elementi di ancoraggio per armadi e librerie permamenti o direttamente poggiati sul pavimento;
• elementi di ancoraggio per controsoffitti o corpi illuminanti.

In assenza di specifiche analisi, il periodo fondamentale della costruzione, ai sensi del § C7.3.3.2 della Circolare del 21/01/2019, può essere calcolato in prima approssimazione con l'espressione:

T₁ = C₁ x H^3/4

dove:

• H è l’altezza della costruzione, in metri, misurata a partire dal piano di fondazione;
• C₁ vale 0,085 per costruzioni con struttura a telaio di acciaio o di legno, 0,075 per strutture a telaio di calcestruzzo armato e 0,050 per costruzioni di muratura o qualsiasi altro tipo di struttura.

Il periodo di vibrazione dell’elemento non strutturale (T_a) può essere calcolato con la seguente formulazione:

dove:

• k è il numero che indica il modo di vibrazione considerato (1,2,3…);
• h è l’altezza del pannello di tamponatura;
• L è la base del pannello di tamponatura;
• s è lo spessore del pannello di tamponatura;
• γ è il peso per unità di volume del pannello di tamponatura;
• E è il modulo elastico del pannello di tamponatura;
• I è il momento di inerzia del pannello di tamponatura per la sezione considerata;
• g è l’accelerazione di gravità.

È bene precisare che per quel che concerne il rapporto tra il periodo fondamentale dell’elemento non strutturale e il periodo fondamentale della costruzione, è ragionevole supporre che questo tenda a zero, essendo la tamponatura all’interno del telaio in c.a. di per se molto più rigida rispetto alla costruzione stessa.

Calcolata la forza orizzontale F_a, possiamo procedere alla verifica di sicurezza, considerando la più gravosa delle seguenti ipotesi di calcolo:

1. Tamponatura doppiamente appoggiata in testa ed al piede con carico concentrato in mezzeria
   
   In tale ipotesi il momento sollecitante massimo, valutato nella sezione di mezzeria, è pari a:
   In tale ipotesi il momento resistente è invece pari a:
2. Tamponatura doppiamente appoggiata in testa ed al piede con carico uniformemente distribuito
   In tale ipotesi il momento sollecitante massimo, valutato nella sezione di mezzeria, è pari a:
   In tale ipotesi il momento resistente è invece pari a:
3. Cinematismo con formazione di cerniere plastiche in appoggio e in mezzeria
   In tale ipotesi il momento ribaltante massimo, valutato nella sezione di mezzeria, è pari a:
   In tale ipotesi il momento stabilizzante, con riferimento alla sezione di mezzeria, è invece pari a:

dove:

• F_a è la forza sismica orizzontale agente al centro di massa della tamponatura;
• W_a è il peso della tamponatura.

È importante, per pareti caratterizzate da estensioni significative, la valutazione dell’azione del vento in alternativa all’azione sismica. Infatti l’azione del vento potrebbe risultare talvolta più gravosa soprattutto in zone a bassa sismicità.

In tutte e tre le ipotesi considerate la verifica per lo SLV risulterà soddisfatta se M_rd/M_ed ≥ 1.

Per costruzioni di classe d’uso III e IV, tale verifica dovrà essere condotta anche per lo SLD.

Nel caso in cui risulti M_Rd Ed, occorrerà progettare dei presidi atti a scongiurare una possibile espulsione delle tamponature.

Normativa tecnica di riferimento per il dimensionamento della struttura

Il dimensionamento della struttura è stato sviluppato nel rispetto delle normative elencate:

• OPCM 3274 del 20/03/03 ‐ Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica: Allegato 1 - classificazione sismica del territorio italiano;
• D.M. 14/01/08 - Nuove norme tecniche per le costruzioni;
• Circolare 2 Febbraio 2009, n° 617 ‐ Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 Gennaio 2008.
• D.M. 17/01/2018 ‐ Norme tecniche per le costruzioni 2018;
• Circolare 21 Gennaio 2019, n° 7 ‐ Istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle “Nuove norme tecniche".

Il dimensionamento del sistema “MURFOR COMPACT”

Qualora le verifiche di stabilità delle tamponature non risultino soddisfatte, occorrerà prevedere dei presidi anti-espulsione delle tamponature. Si procederà nel seguito ad illustrare il dimensionamento del sistema “Murfor^® Compact” della Bekaert, sistema provvisto di marcatura CE mediante ETA 18/0316: v2, disponibile in due distinte versioni: Larghezza = 50mm e 100mm.

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Per maggiori info contatta:
Pierpaolo Fumagalli - Sales Manager South Europe Bekaert - pierpaolo.fumagalli@bekaert.com

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