Nel settore dell’edilizia industriale e civile, le strutture modulari in acciaio per il supporto di impianti rappresentano una soluzione estremamente diffusa per sostenere canali di ventilazione, tubazioni, canaline elettriche, macchinari, come ventilconvettori o UTA, e altri dispositivi. Sebbene si tratti di elementi non strutturali, la normativa vigente ne richiede una progettazione rigorosa, specialmente in presenza di carichi sismici.

Nel nostro approccio progettuale, vengono eseguite le verifiche di resistenza di ogni componente del sistema supporto conformemente a quanto previsto dalla normativa: non solo i profili ma anche i connettori, le piastre di base e gli ancoraggi alla struttura. Tutti questi elementi, che costituiscono del supporto, rappresentano parti fondamentali per garantire la sicurezza e la prestazione globale del sistema.

1. RIFERIMENTI NORMATIVI: OLTRE LE NTC 2018

Il riferimento principale a livello nazionale è costituito dalle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 18) [1], che forniscono le indicazioni per la progettazione, verifica ed esecuzione di tutte le opere, incluse quelle non strutturali. Queste specificano, al Punto 7.2.3 [1], che gli elementi costruttivi non strutturali devono essere progettati e realizzati in modo tale da non compromettere la stabilità e la sicurezza delle opere principali e in modo da garantire la propria sicurezza e quella delle persone in relazione all’azione dei carichi previsti, inclusa l’azione sismica.

A livello europeo, i riferimenti principali sono le EN1993 (Eurocodice 3 e le sue parti), che trattano la progettazione delle strutture in acciaio, comprese le regole per collegamenti bullonati, piastre, taglio e flessione nei nodi, e la EN1998-1 (Eurocodice 8 parte 1) [2], che, al Punto 6.3.1, definisce i criteri di progettazione antisismica per gli elementi non strutturali. In particolare, la EN 1993-1-8 [3], specifica per i collegamenti, fornisce formule dettagliate per il calcolo della resistenza a taglio e trazione dei collegamenti bullonati, delle piastre di base e delle giunzioni meccaniche, indicando anche i criteri per la rigidezza e duttilità richiesti in condizioni sismiche.

Questo insieme di norme richiede che i nodi siano parte integrante del modello di calcolo e che vengano verificati come elementi resistenti.

In aggiunta, il paragrafo 7.2.4. delle NTC2018 [1] chiarisce in modo dettagliato i criteri e le responsabilità nella progettazione e nell’istallazione degli impianti, attribuendo un ruolo centrale all’installatore. In particolare, l’installatore è responsabile dei collegamenti tra gli impianti e la struttura, ovvero della progettazione dei sistemi di supporto e degli ancoranti. Questo implica che l’installatore non si limita solo alla posa in opera, ma deve garantire che i supporti siano dimensionati correttamente, che i materiali impiegati siano idonei e che le modalità di fissaggio rispettino i criteri di sicurezza. Per questo è fondamentale l’assistenza di un professionista che, con le opportune verifiche, garantisca la corretta progettazione dei supporti da installare.

2. PERCHE' E' FONDAMENTALE VERIFICARE I NODI

Nel dimensionamento di una struttura modulare, i binari che costituiscono il supporto rappresentano solo una parte del sistema. I nodi, ossia i punti in cui questi elementi si uniscono tra loro o al materiale base, sono soggetti a sollecitazioni concentrate (taglio, momento, trazione e torsione) in accordo alle sollecitazioni agenti sui binari stessi ed alle condizioni di vincolo che sono in grado di generare.

Verificare i nodi significa assicurare che la continuità meccanica del sistema sia effettivamente garantita, evitando fenomeni localizzati di deformazione o rottura.

Fig. 2.1: Identificazione dei nodi in un supporto modulare

Per dimostrare come la verifica dei nodi influenzi il dimensionamento complessivo del supporto, si consideri il seguente esempio:

• Struttura a telaio semplice per il supporto impiantistico
• Carico permanente: 70,0 kg/m
• Azione sismica: ag/g = 0,191
• Altezza edificio: 20,0 m
• Quota installazione impianti: 16,0 m

Considerando tali dati di input, sono state eseguite le verifiche del supporto in due configurazioni: nella prima configurazione è stata trascurata la verifica dei nodi, mentre nella seconda configurazione la verifica dei nodi è stata condotta.

2.1 Configurazione 1: analisi del supporto trascurando la verifica dei nodi 

Procedendo con il dimensionamento del supporto e trascurando la verifica dei nodi, la struttura risulta verificata considerando profili aperti del sistema medio Hilti (Fig. 2.2)

Fig. 2.2: Supporto in configurazione 1 trascurando la verifica dei nodi

In questa configurazione, la struttura risulta snella e leggera, ma le piastre di base, gli ancoranti ed i collegamenti tra i profili non sono dimensionati rispetto ai momenti flettenti o al taglio che su di essi agiscono (Fig. 2.3).

Fig. 2.3: Diagrammi di momento (a sinistra) e di taglio (a destra) agenti nella struttura

2.2 Configurazione 2: analisi completa del supporto con verifica dei nodi

Procedendo con la verifica dei nodi, la struttura precedentemente individuata (Fig.02), non risulta verificata. Lo sfruttamento globale è infatti pari a 382,9% e, in particolare, l’utilizzo delle basi risulta essere uguale al 382,9%, quello degli ancoranti al 148%, quello dei connettori al 167,9%, mentre quello dei profili al 88,2%. (Fig. 2.4).

Fig. 2.4: Supporto in configurazione 1 considerando la verifica dei nodi

Al fine di garantire che anche connettori, piastre di base ed ancoranti resistano alle azioni a cui sono soggetti, risulta necessario incrementare la resistenza di tali elementi. La struttura risulta verificata considerando profili scatolari, connettori ad angolo rinforzati e piastre base a due fori del sistema pesante Hilti (Fig. 2.5).

Fig. 2.5: Supporto in configurazione 2 con verifica dei nodi

Questa configurazione tiene conto della reale trasmissione degli sforzi. In particolare, la verifica dei nodi porta alla scelta di collegamenti più resistenti e, in questo specifico esempio, ad un incremento della sezione dei profili ed al passaggio da sistema medio a sistema pesante. Tale accorgimento comporta sicuramente un supporto meno snello ed economicamente più gravoso, ma assicura che nessun elemento della struttura risulti sottodimensionato e comprometta la stabilità e la sicurezza.

3. CONCLUSIONE

Una struttura modulare ben progettata è tale solo se ogni suo componente viene dimensionato secondo le condizioni reali di carico, compresi i nodi. I connettori, le basi e gli ancoraggi non sono semplici elementi di collegamento: rappresentano punti strategici di trasmissione delle sollecitazioni.

Attraverso il nostro approccio progettuale e supportati dai nostri software di calcolo, adottiamo modelli che includono la verifica puntuale dei nodi, così come prescritto dalle normative tecniche vigenti, permettendoci di offrire soluzioni sicure, durature e pienamente conformi. Questa attenzione al dettaglio tecnico è ciò che rende ogni struttura da noi progettata realmente affidabile nel tempo, anche in presenza di eventi sismici.

REFERENZE

[1] Ministero delle infrastrutture e dei Trasporti, “Decreto Ministeriale 17 Gennaio 2018 C.S.LL.PP. Aggiornamento delle «Norme tecniche per le costruzioni»” 2018.

[2] EN 1998-1: Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings.

[3] EN1993-1-8: Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-8: Design of joints.