Gli elementi non strutturali, tipicamente non considerati nella fase di progettazione di una struttura, interagiscono con il sistema portante di un edificio e risultano essere molto vulnerabili ad azioni sismiche. Per tale motivo, negli ultimi anni sono state sviluppate delle tecnologie che consentono di mitigare il danno prodotto dai terremoti sulle componenti non-strutturali. Tali soluzioni, combinate con sistemi strutturali innovativi, oltre a definire un sistema integrato ad elevate prestazioni antisismiche, garantiscono una notevole riduzione delle perdite socio/economiche e una diminuzione dei tempi di inattività post-sisma.
Contestualmente all'incremento dei costi sismici, gli elementi non-strutturali influenzano le spese legate al dispendio energetico che si verifica durante l'intero ciclo di vita di un edificio. La somma dei costi sismici ad energetici può portare ad ingenti spese, per tale motivo la ricerca si propone di studiare e confrontare le prestazioni antisismiche ed energetiche di elementi non-strutturali di tipo tradizionale, comunemente utilizzati in un edificio, e di soluzioni nuove a basso danneggiamento, nonché di effettuare una valutazione integrata dei relativi costi. Obiettivo finale è l'individuazione della migliore soluzione da adottare per ogni tipologia di componente non-strutturale studiata, combinando prestazioni/costi sismici ed energetici.
Tale studio verrà effettuato prendendo in considerazione 6 edifici casi-studio, di cui 3 sono edifici multipiano in calcestruzzo armato con sistema strutturale tradizionale monolitico e 3 sono caratterizzati da un sistema strutturale a basso danneggiamento. Saranno quindi presi in considerazione diversi involucri esterni (facciate prefabbricate, vetrate o in muratura non armata) e componenti non-strutturali interne (partizioni leggere o pesanti e controsoffitti) per effettuare lo studio integrato sismico/energetico proposto.
La ricerca proposta presenta le seguenti innovatività e conseguenti sviluppi ed avanzamenti sull'attuale stato dell'arte sul tema:
1. Modellazione numerica del sistema integrato strutturale/non-strutturale a basso danneggiamento e studio della interazione tra le diverse componenti dell'edificio
Negli ultimi anni studi numerici approfonditi sono stati effettuati sul sistema strutturale a basso-danneggiamento con tecnologia PRESSS/ PresLam, nonché valutazioni numeriche iniziali sono state prodotte per le singole componenti non-strutturali innovative.
Uno studio numerico del sistema integrato a basso-danneggiamento non è stato ancora sviluppato, ma è invece richiesto per valutare l'effettiva interazione tra parte strutturale e non-strutturale che si verifica sotto azioni sismiche.
2. Calibrazione numerica di nuove curve di fragilità per le diverse componenti non-strutturali a basso danneggiamento
Negli ultimi anni prove sperimentali sui singoli elementi sono state realizzate per studiarne il comportamento sismico e calibrare le relative curve di fragilità.
Analisi parametriche approfondite sui singoli sistemi innovativi consentirà la definizione di nuove curve di fragilità numeriche che potranno essere implementare in appositi programmi di analisi delle perdite socio-economiche post-sisma. Valutazioni dettagliate dei costi e tempi di riparazione associati ai vari sistemi saranno anche necessarie per una corretta definizione della loro vulnerabilità sismica.
3. Combinazione del concetto di sicurezza sismica ed efficienza energetica e analisi integrata delle prestazioni e costi associati
I due concetti di sicurezza sismica ed efficienza energetica sono generalmente studiati separatamente, considerando specifici livelli di accettazione delle relative prestazioni.
Uno studio integrato dei due aspetti consentirebbe una valutazione migliore della reale efficacia delle nuove tecnologie utilizzate per gli elementi non-strutturali, dato che entrambe le prestazioni indirizzano i progettisti nella scelta della tipologia di componente da adottare. Un sistema efficace dal punto di vista sismico ed energetico rappresenterebbe la scelta ottimale.