Il terremoto dell’Emilia del 2012 ha evidenziato in modo drammatico la vulnerabilità sismica dei capannoni prefabbricati. Tra gli elementi più esposti, i pannelli di tamponamento che si sono rivelati particolarmente critici per il rischio di ribaltamento. SismoShock, sviluppato da Sismocell, è un dispositivo dissipativo che assicura il vincolo dei pannelli in caso di terremoto, consentendo uno spostamento relativo tra gli elementi senza irrigidire la struttura. 

---

Il ruolo dei tamponamenti prefabbricati negli edifici industriali

I tamponamenti prefabbricati in calcestruzzo, negli edifici industriali, rappresentano una soluzione di chiusura perimetrale dell’edificio con vantaggi evidenti:

• velocità di montaggio e prevedibilità dei tempi, costi competitivi grazie alla produzione in stabilimento;

• garanzia di qualità della produzione con un risultato finale che consente costanza di caratteristiche e prestazioni;

• possibilità di scegliere tra un’ampia gamma di finiture (aggregati naturali, graniglie colorate, ghiaie di fiume ecc.).

  

 

I pannelli prefabbricati generalmente presentano uno spessore variabile nell’ordine di 15-25 cm, una larghezza variabile da 1 a 2,5 mt e una lunghezza che è pari all’altezza dell’edificio o alla distanza tra due pilastri. La lunghezza dei pannelli è determinata dalla configurazione con cui vengono progettati ed installati nella struttura: verticalmente o orizzontalmente.

Negli edifici prefabbricati i pannelli sono realizzati in conglomerato cementizio armato e, per migliorare le prestazioni termiche, è quasi sempre inserito uno strato di materiale isolante. Nell’ambito del dimensionamento della struttura prefabbricata sono considerati come elementi non strutturali, non avendo una funzione portante nell’edificio, ma risultando “portati” dalla struttura.

  

Vulnerabilità sismica dei pannelli prefabbricati

Il terremoto che ha colpito l’Emilia ha interessato in modo significativo un’area industriale caratterizzata da numerosi edifici prefabbricati in cemento armato, mettendo in evidenza le specifiche vulnerabilità dei pannelli di tamponamento.

L’effetto del terremoto sugli edifici prefabbricati ha evidenziato la differente deformabilità della struttura rispetto al tamponamento a pannelli. La maggiore rigidezza dei tamponamenti prefabbricati rispetto alla struttura a pilastri isolati, produce differenti spostamenti tra gli elementi strutturali e non strutturali. Inoltre, pilastri e tamponamenti sono collegati da elementi in acciaio pensati e dimensionati solo per l’azione del peso verticale e l’azione orizzontale fuori piano del vento. Non per consentire spostamenti nel piano del pannello né per dissipare energia sismica.

 

  

L’effetto dell’azione sismica è quello di creare sollecitazioni di taglio negli ancoraggi dei tamponamenti alla struttura, azione per cui i collegamenti non sono stati dimensionati. Quando l’azione di taglio è elevata si verifica la rottura del collegamento ed il conseguente ribaltamento fuori piano dei pannelli non più trattenuti dall’ancoraggio.

L’entità di tali azioni di taglio è maggiore dove è più elevato lo spostamento reciproco tra struttura e pannelli e quindi nella parte alta dell’edificio dove è più probabile che si verifichi il distacco.

  

Meccanismi di collasso dei pannelli prefabbricati

Dall’analisi dei collassi prodotti dal terremoto è possibile definire dei meccanismi di collasso tipici dei pannelli. La differente configurazione di posizionamento dei pannelli, con orientamento verticale o orizzontale, produce meccanismi di distacco differenti.

In particolare, i pannelli verticali, alla rottura dell’ancoraggio in sommità, ribaltano ruotando rispetto all’appoggio alla base.

 

  

Più complesso risulta il collasso dei pannelli orizzontali, in quanto posti a quote differenti nell’edificio. L’ osservazione degli effetti del terremoto del 2012 ha evidenziato la maggiore vulnerabilità dei pannelli orizzontali posti a quota più elevata nell’edificio.

La rottura dei collegamenti tra pannelli e struttura a pilastri avviene, oltre che per differente entità della deformazione, anche per differente forma della configurazione deformata. I pilastri, come elementi snelli, hanno una deformata che segue una legge proporzionale al cubo dell’altezza. I pannelli, come pareti tozze, hanno una deformabilità legata alla sollecitazione a taglio e quindi con andamento lineare con l’altezza.

La differente deformazione di pannelli e pilastri rende non idonea una configurazione con 4 punti di ancoraggio dei pannelli orizzontali, due alla base e due in sommità. L’azione sismica orizzontale produce quindi la rottura degli ancoraggi “in eccesso” per ridurre la connessione a due punti alla stessa quota, che consente la diversa deformazione di pilastri e pannelli. In questa configurazione i pannelli orizzontali non risultano più stabili al ribaltamento e si staccano completamente dalla struttura.

 

 

Pannelli di tamponamento verticali

Per i pannelli verticali il meccanismo di collasso che si verifica a seguito del distacco del collegamento in sommità è la semplice rotazione alla base del tamponamento. Quindi per evitarne la caduta è sufficiente integrare il collegamento in sommità mediante dispositivi dissipativi per evitare il ribaltamento, una volta avvenuto il distacco. Nella figura seguente è indicato lo schema di rotazione del pannello verticale con le forze sul vincolo (P= peso pannello; Fa = azione sismica sul pannello) e il conseguente cinematismo di attivazione del dispositivo antisismico utilizzato per il collegamento.

  

 

Pannelli di tamponamento orizzontali

Più articolata risulta la situazione per i pannelli orizzontali, per i quali non è scontato che il vincolo posto nella parte inferiore dei pannelli non risulti compromesso dall’azione sismica. In caso di rottura del vincolo alla base dei pannelli si verifica che il peso del pannello deve essere portato dagli altri ancoraggi o da quelli aggiuntivi. Questa situazione è facilmente ipotizzabile per i pannelli posti al di sopra di finestrature a nastro dove il solo ancoraggio ai pilastri garantisce la portata del peso proprio del pannello. Nel definire dei meccanismi di collasso dei pannelli sarà da evitare che il pannello perda l’appoggio inferiore sui pilastri, in modo da realizzare un meccanismo di ribaltamento.

Nella figura seguente è indicato un possibile schema di rotazione del pannello orizzontale con le forze trasmesse su ciascuno dei due lati del pannello (P= peso pannello; Fa = azione sismica sul pannello) e il conseguente cinematismo di attivazione del dispositivo antisismico utilizzato per il collegamento.

 

  

Il collegamento in sommità al pannello orizzontale dovrà stabilizzare il pannello evitandone la rotazione mentre, alla base, dovrà essere migliorata la connessione esistente per portare il carico verticale. Quindi per evitarne la caduta è necessario dimensionare un collegamento integrativo alla base del pannello che resista al peso; conseguentemente, con due collegamenti, ognuno di essi dovrà sostenere la metà del carico verticale.

 

La soluzione Sismocell al ribaltamento

Per evitare il ribaltamento dei pannelli, controllando le forze impulsive che si generano al distacco, Sismocell ha sviluppato uno specifico dispositivo di dissipazione a trazione SismoShock .

I dispositivi dissipativi SismoShock sono stati ideati per integrare i collegamenti dei pannelli di tamponamento, garantendo il vincolo orizzontale senza impedire lo spostamento relativo tra pannelli e pilastri. Con il funzionamento a fusibile dissipativo, il dispositivo è in grado di limitare le forze impulsive dovute al distacco improvviso , riducendo le sollecitazioni trasferite alle strutture.

 

  

La realizzazione di un vincolo non rigido alla struttura consente di assecondare la flessibilità propria dell’edificio prefabbricato, senza introdurre irrigidimenti che causano incremento dell’azione sismica.

I dispositivi SismoShock consentono di soddisfare all’indicazione normativa del par. 4.1.10.5.2 NTC 2018 (Realizzazione delle unioni e dei collegamenti) “Le unioni ed i collegamenti fra elementi prefabbricati devono avere resistenza e deformabilità coerenti con le ipotesi progettuali …”.

L’evidenza raccolta dopo il sisma dell’Emilia e gli studi condotti negli anni mostrano quanto sia importante intervenire sui collegamenti dei pannelli per evitare distacchi e ribaltamenti. L’utilizzo di soluzioni capaci di consentire gli spostamenti della struttura senza irrigidirla, come i dispositivi dissipativi SismoShock, permette di trattenere il tamponamento anche in condizioni di sollecitazioni sismiche.

Adottare sistemi progettati per gestire in modo controllato il distacco dei pannelli significa ridurre in modo concreto il rischio di collasso e aumentare la sicurezza degli edifici prefabbricati esistenti, garantendo prestazioni più affidabili in caso di terremoto.

I danni osservati nei capannoni prefabbricati mostrano come i pannelli di tamponamento, se collegati con sistemi non progettati per la risposta sismica, possano attivare pericolosi meccanismi di distacco e ribaltamento fuori piano. La diversa deformabilità tra pannelli e struttura portante impone soluzioni capaci di controllare le azioni impulsive senza irrigidire il sistema. In questo quadro, dispositivi dissipativi a trazione come SismoShock consentono il trattenimento del pannello in sicurezza, migliorando il comportamento sismico complessivo dei tamponamenti.

---

Se vuoi conoscere tutte le soluzioni antisismiche per edifici prefabbricati di SISMOCELL 

CLICCA QUI