Progettazione Staffaggio Antisismico: Parametri delle Condotte

Francesco Maria Sebastiani

Mercoledì, 27 Maggio 2015
Scritto da  Francesco Maria Sebastiani

Tempo di lettura stimato: 6 minuti

Nel seguente articolo analizzeremo tutti i parametri della condotta di cui è composto l’impianto tecnologico da rendere antisismico; tali parametri riguarderanno il suo peso proprio e quello portato dalla condotta, oltre che il suo comportamento sotto le azioni sismiche.

Ma prima di esaminare uno ad uno tali parametri, va evidenziato che la condotta è considerata, all’interno dell’involucro edilizio che la ospita, come “elemento non strutturale”, intendendo con tale definizione l’elemento senza funzione strutturale, il cui danneggiamento può provocare danni a cose e a persone, e che quindi deve essere verificato insieme alle sue connessioni alla struttura a cui è assicurata, per l’azione sismica corrispondente a ciascuno degli stati limite considerati.

Tale dimensionamento è valido sia per condotte impiegate negli impianti HVAC che per quelle facenti parte di sistemi di evacuazione fumo e calore.

Specificatamente alle condotte per il controllo dei fumi iniziamo a esaminare le informazioni a noi utili per determinare il peso proprio della condotta :

1 - Materiale (MC) e spessore (SpC) condotta :

a seconda della tipologia di applicazione della condotta:

il materiale di cui è composta la condotta può essere:

Gli spessori di tali materiali variano a secondo del loro grado di utilizzo e dei vari player presenti sul mercato:

:

Acciaio zincato ? = 8.250 kg/mc spessore 0,6÷1,5mm
Silicato di calcio ? =   120 kg/mc spessore   10÷50mm

     

staffaggio antisismico

 

2 - Sezione condotta (SezC) :

anche questo parametro dipende dal materiale e dal grado di utilizzo per cui è stato progettato l’impianto e in genere può essere di forma rettangolare o circolare con diverse dimensioni della sezione trasversale:

 

Rettangolare    dimensioni    B 200÷1.250 x H 200÷1.250
Circolare dimensioni    D 150÷1.000

3 - Peso Staffaggi statici (Pstatic):

l’intero impianto tecnologico risulta essere assicurato alla struttura che lo ospita per mezzo di staffaggi statici trasversali rispetto al suo sviluppo, con un interasse dipendente da esigenze progettuali oltre che da vincoli imposti da Normative Tecniche vigenti. Pertanto, noto il numero e la dimensione di tali staffaggi, è possibile determinarne il peso totale.

staffaggio antisismico

 

4 - Peso Staffaggi sismici (Pseismic)

l’impianto tecnologico, per essere antisismico, deve essere dotato di staffaggi che assorbano l’azione sismica, rendendo le condotte dell’impianto solidali con la struttura ospitante; con tale sistema si vanno a evitare così spostamenti relativi dannosi agli staffaggi stati, oltre che alla condotta stessa e a tutti gli elementi che essa ospita per il suo funzionamento.

Il calcolo del numero esatto degli staffaggi sismici viene eseguito in maniera iterativa: ipotizzato uno schema coerente di questi e quindi il loro numero e peso totale, noti i parametri relativi alla costruzione ospitante, alla pericolosità del sito e al sottosuolo e topografia del sito, si è in grado di calcolare la forza sismica Fa; a questo punto il numero degli staffaggi sismici andrà verificato con tale forza e nel caso risultasse un sovradimensionamento verranno diminuiti, altrimenti aumentati; successivamente si ricalcolerà il valore di Fa fino a quando il numero degli staffaggi non risulterà ottimizzato.

Vediamo ora il peso portato dalla condotta :

5 - Materiale (MC) e spessore (SpC) isolate :

le condotte possono essere coibentate in modo che non trasmettano calore e/o vibrazioni sonore, per mezzo di rivestimenti con spessori differenti, in base al loro grado di utilizzo:

 

Elastomeri spessori 10÷50mm
Polietileni spessori 10÷50mm
Lane minerali spessori 10÷50mm

               

Continuiamo la nostra disamina dei parametri della condotta, esaminado quelli che caratterizzano il suo  comportamento sotto le azioni sismiche :

6 - Fattore di struttura della condotta (qa)

Tale parametro identifica in caso di evento sismico le proprietà di dissipazione energetica della condotta, intesa come “elemento non strutturale”.

In genere il suo valore viene stimato pari a 2,0 come dimostrato dalla Norme Tecniche sulle Costruzioni per mezzo di una tabella qui di seguito riportata:

 

Elemento non strutturale qa
Parapetti o decorazioni aggettanti 1,0
Insegne o pannelli pubblicitari
Ciminiere, antenne e serbatoi su supporti funzionanti come mensole senza controventi per più di metà della loro altezza
Pareti interne ed esterne 2,0
Tramezzature e facciate
Ciminiere, antenne e serbatoi su supporti funzionanti 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 permanenti direttamente appoggiati sul pavimento
Elementi di ancoraggio per controsoffitti e corpi illuminanti

 

7 - Periodo fondamentale di vibrazione della condotta (Ta) :

Tale valore corrisponde al tempo in secondi necessario all’elemento condotta per compiere una oscillazione completa. Una stessa condotta può oscillare in molti modi e per ogni modo di oscillare o vibrare si può misurare un diverso periodo.

Qualora il periodo fondamentale di vibrazione della condotta  fosse sconosciuto, a vantaggio di sicurezza si può considerare questo uguale al periodo fondamentale di vibrazione della costruzione (Ta = T1).

8 - Altezza condotta ( Z ) :staffaggio antisismico

Quota del baricentro della condotta, misurata a partire dal piano di imposta della fondazione della costruzione ospitante.

 

 

9 - Distanza condotta - solaio ospitante  (dc) : staffaggio antisismico

Distanza tra l’intradosso del solaio ospitante l’impianto e il baricentro della condotta. Tale valore risulterà utile per  la determinazione del peso degli staffaggi statici e sismici, oltre che della geometria di quest’ultimi.

 

 

 

 

Concludiamo dicendo che note che caratteristiche proprie della condotta e della sua coibentazione costituite dal tipo di materiale, spessore e grandezze geometriche, oltre che le caratteristiche degli staffaggi statici e sismici, sarà subito determinato il peso totale della condotta Wa;

 

tale parametro, insieme al periodo fondamentale della condotta qa, influenzerà in maniera importante la forza sismica Fa, intesa come forza statica equivalente alle forze di inerzia indotte dall’azione sismica, l’uno in maniera direttamente proporzionale, l’altro in maniera inversamente proporzionale; tale osservazione è subito evidente osservando la relazione proposta dalle Norme Tecniche sulle Costruzioni, esaminata nell’articolo relativo ai parametri impianti antisismici, che qui si seguito riproponiamo.

staffaggio antisismico

Precisiamo inoltre che il parametro Z relativo alla quota della condotta influirà in maniera direttamente proporzionale l’accelerazione massima Sa, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento non strutturale condotta subisce durante il sisma.

Con questo articolo si conclude l’esamina di tutti qui parametri che concorrono alla determinazione della forza sismica Fa agente nel baricentro della condotta, utile per il dimensionamento degli staffaggi sismici trasversali e longitudinali.

Seguirà la procedura per tale dimensionamento, commentando al contempo come al variare di alcuni dati, la risposta sismica assuma valori totalmente differenti.

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