VULNERABILITÀ SISMICA IN GENERALE E DELL IMPIANTISTICA ANTINCENDIO IN PARTICOLARE

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1 XIV Convegno Nazionale La vulnerabilità sismica dei sistemi di protezione contro l incendio VULNERABILITÀ SISMICA IN GENERALE E DELL IMPIANTISTICA ANTINCENDIO IN PARTICOLARE Prof. Ing. Stefano Grimaz Direttore SPRINT-Lab Sicurezza e protezione intersettoriale Università degli Studi di Udine Politecnico di Milano Aula Rogers Milano 7 novembre 2012

2 Per iniziare: il caso dell ospedale dell Aquila 6 aprile 2009 L Aquila M W 6.3 2

3 Impatto dei terremoti terremoto causa DANNI effetto 1 2 DANNI FISICI AGLI EDIFICI E INFRASTRUTTURE DANNI ALLE PERSONE 3 PERDITE ECONOMICHE E FUNZIONALI EDIFICI MODERNI 70% DEL VALORE ESPOSTO È COSTITUITO DA ELEMENTI NON STRUTTURALI GRAN PARTE DELLE FUNZIONI STRATEGICHE SONO FORNITE DA IMPIANTI ANCHE CON DANNI STRUTTURALI LIMITATI ELEVATE PERDITE ECONOMICHE PERDITE DI FUNZIONALITÀ 3

4 Danni simici agli elementi non strutturali PROBLEMA NOTO GIÀ A INIZIO SECOLO SCORSO prime osservazioni in Giappone PRIMO RAPPORTO DETTAGLIATO SUI DANNI NON STRUTTURALI: - TERREMOTO ALASKA SAN FERNANDO 1976 INFLUENZA SULLE NORME SISMICHE 4

5 Effetti dell azione sismica TIPOLOGIE DI DANNO SISMICO RICORRENTE COMPONENTI NON STRUTTURALI IMPIANTISTICI ELEMENTI NON STRUTTURALI INTERAGENTI DISLOCAZIONI ROTTURE RILASCI CROLLI INDOTTI 5

6 Osservazioni sui danni non strutturali DANNO NON STRUTTURALE CAUSATO DALL INTERAZIONE TRA ELEMENTI DANNO ASSOCIATO ALLE DEFORMAZIONI RELATIVE DELLA STRUTTURA 6

7 Osservazioni sui danni non strutturali EVIDENZE DI EFFETTI DOVUTI ALL INTERAZIONE TRA ELEMENTI DANNO ASSOCIATO ALLE INTERAZIONI TRA ELEMENTI NON STRUTTURALI 7

8 I danni agli impianti antincendio GLI IMPIANTI SONO FORTEMENTE INTERCONNESSI CON ALTRI ELEMENTI STRUTTURALI E NON STRUTTURALI DANNO ASSOCIATO ALLE INTERAZIONI TRA ELEMENTI NON STRUTTURALI 8

9 Criticità dei componenti antincendio Equipaggiamento o componente Generatori di emergenza Pompe antincendio Riserve idriche Tubazioni Tipologia di danneggiamento o criticità rottura degli smorzatori delle vibrazioni rottura delle alimentazioni di combustibile, di segnale, di elettricità rottura dei condotti di evacuazione rottura degli ancoraggio al basamento disallineamento tra pompa e motore rottura delle tubazioni rottura della vasca di contenimento rottura delle tubazioni rotture o perdite di tenuta 9

10 Modello concettuale e vulnerabilità causa effetto sistema valori esposti AZIONE RISPOSTA CONSEGUENZA pericolosità vulnerabilità esposizione danno (atteso) (probabilità occorrenza) e avversità dell azione propensione del sistema contenente valori a generare danno quando è sottoposto ad una azione avversa entità e natura dei valori esposti 10

11 Il modello concettuale nel caso sismico Valori esposti Persone, beni, capitali, attività, funzioni sistema AZIONE RISPOSTA CONSEGUENZA Analisi di vulnerabilità Individuazione delle potenziali criticità di riposta all azione sismica mantenimento funzioni rottura/spandimenti fuori servizio/avarie 11

12 Categorie di impianti IMPIANTI E SISTEMI ORDINARI - Impianti che non hanno funzione strategica - Danno legato al solo danneggiamento fisico - Mancato funzionamento tollerabile IMPIANTI E SISTEMI ESSENZIALI - Impianti che svolgono una funzione strategica - Il mancato funzionamento non è tollerabile IMPIANTI E SISTEMI PERICOLOSI - Il danneggiamento può produrre situazioni di pericolosità per persone e beni - Danno legato alle conseguenze indirette prodotte dal rilascio si sostanze (incendio, allagamento, esalazioni) 12

13 L azione sismica AZIONE Forze inerziali indotte dal moto del suolo Spostamenti relativi A x3 A x2 UBICAZIONE E MODALITÀ DI INSTALLAZIONE DEL COMPONENTE GIOCANO UN RUOLO DETERMINANTE NELLA DEFINIZIONE DELL AZIONE A x1 A xg M M M K,c K,c M accoppiamento amplificazioni dinamiche moti relativi PROBLEMA DINAMICO F = M x a risonanza 13

14 La risposta del sistema AZIONI DA INTERAZIONE RISPOSTA DEL PACCHETTO NON STRUTTURALE PROGETTAZIONE INTEGRATA RISPOSTA DI UN SISTEMA 14

15 Criteri di progettazione antisismica STRATEGIA DI PROGETTO ELIMINAZIONE DELLE CRITICITÀ LEGATE AL LAYOUT DISTRIBUTIVO LEGATE AL TIPO DI INSTALLAZIONE DEI COMPONENTI LEGATE ALLE INTERAZIONI NEGATIVE CON ALTRI ELEMENTI 15

16 Criticità legate al lay-out distributivo PRESENZA DI GIUNTI SISMICI giunto sismico!!!!! RIDURRE NUMERO ATTRAVERSAMENTI PREVEDERE I PUNTI DI ATTRAVERSAMENTO E L UBICAZIONE DELLE ATTREZZATURE IL PIÙ IN BASSO POSSIBILE 16

17 Criticità legate al tipo di installazione Pendini Oscillazioni trasversali longitudinali e per inflessione Appoggio su rulli Fuoriuscita dalla sede e caduta Appoggio per attrito Scorrimento spostamento dalla sede ADEGUATA SCELTA E COORETTO DIMENSIONAMENTO DEI DISPOSITIVI DI VINCOLO 17

18 Criticità e modalità di installazione 10cm 20cm 4 cm DISLOCAZIONI DEFORMAZIONI INDOTTE 5 cm 18

19 Criticità e modalità di installazione PERDITE DI TENUTA 19

20 Criticità legate alle interazioni MARTELLAMENTO MOTI RELATIVI 20

21 Criticità legate alle interazioni INTERAZIONE TRA COMPONENTI NON STRUTTURALI 21

22 Elementi critici del sistema GIUNZIONI (manicotti) SEPARAZIONI (giunti sismici e termici) GIOCHI (spazi liberi di oscillazione e movimento) RINFORZI DI ONDEGGIAMENTO (controventature) ELEMENTI DA VALUTARE NELLA PROGETTAZIONE ANCORAGGI CONNESSIONI INTERFERENZE 22

23 Criticità delle giunzioni Tipo giunzione Effetti causati da moti relativi indotti in linea schiacciamento compenetrazione distacco strappo con deviazione schiacciamento compenetrazione sbandamento laterale distacco strappo RIDUZIONE SPOSTAMENTI RELATIVI 23

24 Criticità attraversamento giunti sismici attraversamento giunto di separazione distacco strappo schiacciamento sbandamento laterale ATTRAVERSAMENTO FLESSIBILE ATTRAVERSAMENTO DISACCOPPIATO 24

25 Criticità ondeggiamento PUNTI CRITICI CONNESSIONE TUBAZIONE-STAFFA ELEMENTI DI SOSTEGNO ANCORAGGIO ALLA STRUTTURA verticale longitudinale trasversale 4 vie PUNTI DI ATTENZIONE POSIZIONAMENTO CONTROVENTI TIPOLOGIA CONTROVENTI SISTEMI/MODALITÀ DI ANCORAGGIO 25

26 Criteri posizionamento controventi Se il disassamento è inferiore a s/16 può essere considerato come tratta lineare disassamento tratta Controventi laterali alle estremità della tratta DEFINIZIONE DI TRATTA LINEARE CONTROVENTATURE LATERALI MINIME IN TRATTA tratta distanza controventi longitudinali max 60cm max 60cm Interasse massimo CONTROVENTATURE LATERALI AGGIUNTIVE CONTROVENTATURE LONGITUDINALI IN UNA TRATTA Ancoraggio trasversale alla fine della tratta orizzontale Maggiore di S/2 Minore di S/2 Se l apparecchiatura non è montata in modo rigido e la tubazione non è controventata prevedere una connessione flessibile H Se H>S/2 ancorarlo al suolo Ancoraggi nelle TRATTE CORTE Ancoraggi nei PUNTI TERMINALI IMPEDIRE DEFORMAZIONI INDOTTE DA MOTI RELATIVI 26

27 Ancoraggio apparecchiature Forze inerziali Forze inerziali pianta prospetto F F Fv W H W 4 W 4 2 x F 2 x F 2 x FH 2 x FH 4 4 2L 2L 2 x Fv 4 2 x Fv 4 peso scorrimento latrerale L ribaltamento sollevamento Sul singolo ancoraggio considerare la combinazione più sfavorevole DIMENSIONAMENTO DISPOSITIVI E ANCORAGGI scienza e tecnica delle costruzioni 27

28 Cosa prevedono le NTC

29 L azione secondo le NTC

30 L azione secondo le NTC

31 Riferimenti per valutazione/progettazione 31

32 Finalità Fornire criteri e indicazioni operative per ridurre la vulnerabilità sismica degli impianti antincendio REQUISITI MINIMI DI SICUREZZA SISMICA Fornire indicazioni di tipo preventivo per evitare situazioni di difficoltà o di pericolo per le persone in caso di terremoto legate alla evacuabilità dei luoghi e alla generazione di effetti indotti connessi con il rischio d incendio, quali ad esempio rilasci di sostanze pericolose o infiammabili. QUANDO, DOVE, COSA E PERCHÉ è opportuno fare COME per ridurre la vulnerabilità riferimenti utili NTC2008 DIMENSIONAMENTO 32

33 Requisiti di sicurezza sismica Requisiti minimi di sicurezza sismica per garantire, a seconda delle esigenze: incolumità delle persone mantenimento funzionalità o pronto ripristino post sisma evitare situazioni di pericolo Requisiti di sicurezza sismica sigla S F R descrizione Mantenimento stabilità Mantenimento funzionalità Pronta ripristinabilità obiettivo specifico non generare situazioni di pericolo per le persone non determinare compromissioni di servizio consentire il ripristino delle funzioni nel breve periodo D C Assenza di perdite di fluidi Assenza di perdite di fluidi pericolosi non generare situazioni di difficoltà o disagio nell evacuazione per rilascio di sostanze o per caduta di elementi non generare situazioni critiche per rilascio di sostanze pericolose 33

34 Criteri progettuali (in sintesi) Elemento Lay-out Criteri progettuali (in ordine di priorità) Preferire sistemi distributivi organizzati a livelli inferiori alla quota campagna Preferire sistemi di distribuzione ridondanti Prevedere ove necessario di riserva per la fornitura dei fluidi Attraversamento giunti sismici Apparecchiature Interazioni Tipo di installazione Ridurre il numero di attraversamenti nei giunti di separazione sismica Portare più possibile gli attraversamenti al piano di campagna o interrato Installare giunti flessibili Posizionare le apparecchiature pesanti i ai piani bassi in modo da non produrre effetti dinamici di interazione tra sistema impiantistico e struttura o tra sistema ed altri elementi non strutturali Controllare gli spostamenti relativi tra componenti dell impianto e altri componenti (controsoffitti, partizioni, altri impianti) lasciando opportuni spazi di rispetto o rendendo solidali i vari sistemi Evitare sistemi di appoggio/trattenuta per solo attrito Evitare sistemi di installazione su rullo con possibilità di fuoriuscita dalle sedi di appoggio in caso di sisma Controllo delle oscillazioni longitudinali e trasversali delle tubazioni con opportuno posizionamento dei sistemi di controventamento + DIMENSIONAMENTO DISPOSITIVI E ANCORAGGI (NTC 2008) 34

35 Riferimenti per la progettazione Monografie e documenti tecnici Monografie AICARR ATC 51-2 FEMA NFPA 13 Manuale SMACNA Guida tecnica INAIL Ancoraggi Approval Standard assicurativi Manuali tecnici di industrie di settore 35

36 Fasi di valutazione con le linee di indirizzo 1 CONTESTUALIZZAZIONE E DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI DELLE VALUTAZIONI (REQUISITI DI SICUREZZA SISMICA) 2 INDIVIDUAZIONE DELLE CRITICITÀ E DELLE SOLUZIONI PROGETTUALI PIÙ OPPORTUNE PER RIDURRE LE VULNERABILITÀ (SCHEDE GUIDA DI INDIVIDUAZIONE DELLE CRITICITÀ E DELLE SOLUZIONI) 3 DIMENSIONAMENTO DEI SINGOLI ELEMENTI E COMPONENTI (RIMANDO A NORME STANDARD E DOCUMENTI TECNICI ESISTENTI) 36

37 Conclusioni L INTERAZIONE TRA I VARI COMPONENTI COSTITUISCE UNO DEI PRINCIPALI ELEMENTI DI CRITICITÀ NON BASTA LA PROGETTAZIONE DEL SINGOLO COMPONENTE SOPRATTUTTO SE SI DEVE MANTENERE LA FUNZIONALITÀ E AGIBILITÀ DEI LOCALI APPROCCIO PROGETTUALE MIRATO AD ELIMINARE LE CRITICITÀ ANCHE E SOPRATTUTTO LEGATE ALLE SCELTE DEL LAY-OUT IMPORTANZA DELLA CORRETTA DISPOSIZIONE E DELL ADEGUATO DIMENSIONAMENTO DEGLI ANCORAGGI E DELLE CONTROVENTATURE PROGETTAZIONE CONTESTUALIZZATA E COORDINATA In questo quadro le Linee di indirizzo del Ministero costituiscono: UNA GUIDA PER L INDIVIDUAZIONE DELLE VULNERABILITÀ E PER LA RICERCA DELLE POTENZIALI STRATEGIE E SOLUZIONI PER ELIMINARLE O RIDURLE (SIA PER NUOVE COSTRUZIONI SIA PER QUELLE ESISTENTI) 37

38 GRAZIE PER L ATTENZIONE! Stefano Grimaz SPRINT-Lab Sicurezza e protezione intersettoriale Università degli Studi di Udine stefano.grimaz@uniud.it 38