Cartongesso antisismico: proprietà, normative, innovazioni

Il cartongesso è un materiale da costruzione sempre più utilizzato anche in ambito antisismico, grazie alle sue particolari caratteristiche che lo rendono adatto a conferire maggiore sicurezza alle strutture anche in zone a rischio sismico. 

In questo articolo approfondiremo il tema dell'impiego del cartongesso nelle costruzioni antisismiche, analizzando nel dettaglio le proprietà di questo materiale, le normative tecniche di riferimento, le migliori tecniche costruttive da adottare e le più recenti innovazioni in ambito di soluzioni antisismiche a base di cartongesso.

Le proprietà antisismiche del cartongesso

Il cartongesso è un materiale da costruzione a base di gesso rivestito su entrambi i lati da fogli di cartone speciale. La sua struttura conferisce al cartongesso eccellenti proprietà che lo rendono ideale per essere utilizzato nelle costruzioni antisismiche.

Resistenza meccanica e leggerezza

Pur essendo molto leggero, con un peso specifico di circa 15 kg/m2 per ogni centimetro di spessore, il cartongesso possiede una resistenza meccanica elevata. Le lastre in cartongesso hanno infatti una resistenza a flessione fino a 7 N/mm2 e una resistenza a compressione che può arrivare a oltre 20 N/mm2. Inoltre, grazie al ridotto peso specifico, il cartongesso permette di realizzare pareti con un peso notevolmente inferiore rispetto alle pareti in muratura tradizionale. Questa combinazione di leggerezza e resistenza meccanica rendono il cartongesso un materiale ideale per le case antisismiche.

Elasticità e capacità deformativa

A differenza di materiali rigidi come il calcestruzzo o la muratura, il cartongesso possiede una buona elasticità e capacità deformativa. Questa caratteristica consente alle strutture in cartongesso di assorbire meglio le sollecitazioni sismiche, evitando la formazione di lesioni e cedimenti. Inoltre, il cartongesso accoppiato con strutture metalliche garantisce ottime capacità dissipative, permettendo di assorbire grandi quantità di energia in caso di eventi sismici intensi.

Reazione al fuoco

Il cartongesso possiede eccellenti doti di reazione al fuoco, essendo un materiale incombustibile (Classe A1). Questa proprietà contribuisce a migliorare il comportamento antincendio delle strutture, aspetto fondamentale per garantire l'incolumità degli occupanti in caso di scosse di terremoto. Il cartongesso non produce fumo né gocce ardenti in caso d'incendio.

Isolamento termico e acustico

Oltre alle capacità strutturali, il cartongesso offre elevate prestazioni di isolamento termico e acustico. Le pareti realizzate con lastre di cartongesso hanno un ottimo potere fonoisolante e fonoassorbente, garantendo comfort abitativo e protezione dai rumori. Inoltre, l'isolamento termico del cartongesso permette di ottenere involucri edilizi ad alta efficienza energetica.

Versatilità e facilità di posa in opera

I pannelli in cartongesso sono estremamente versatili e consentono di realizzare una vasta gamma di elementi costruttivi: pareti, contropareti, controsoffitti, tramezzature ecc. Inoltre la posa in opera è semplice e veloce, non richiede opere di finitura e produce pochissimi sfridi. 

Il cartongesso può essere tagliato e sagomato con estrema facilità per adattarsi alle varie esigenze progettuali e costruttive.

Tecniche costruttive con cartongesso in zona sismica

Per sfruttare al meglio le potenzialità antisismiche del cartongesso è necessario utilizzare tecniche costruttive appropriate, nel rispetto delle normative vigenti. Analizziamo le principali soluzioni per realizzare elementi strutturali e di tamponatura con il cartongesso in zone a rischio sismico.

Pareti antisismiche

Le pareti in cartongesso rappresentano elementi fondamentali per la resistenza sismica degli edifici. Esistono diversi sistemi antisismici testati e certificati, realizzati accoppiando lastre di cartongesso con sottostrutture metalliche.

I profili metallici devono essere opportunamente dimensionati per sopportare i carichi verticali e orizzontali previsti dalle normative. Le lastre vengono fissate ai montanti con viti autofilettanti e i giunti vengono trattati con apposite stucchi e bande. È possibile realizzare pareti singole o doppie, con intercapedine per migliorare l'isolamento. Questi sistemi garantiscono eccellenti prestazioni sismiche, con una elevata resistenza ai carichi laterali.

Controsoffitti antisismici

I controsoffitti svolgono un ruolo chiave nella protezione antisismica degli edifici. Devono essere progettati e realizzati in modo da rimanere solidali alla struttura sovrastante anche in caso di forti oscillazioni. Si utilizzano pannelli in cartongesso rinforzati, fissati a una struttura metallica resistente tramite pendinatura rigidamente ancorata.

È possibile realizzare diverse configurazioni di controsoffitti antisismici, anche dotati di sistemi integrati di illuminazione e impiantistica. Contribuiscono ad aumentare la rigidezza dei solai e a prevenire il ribaltamento delle pareti perimetrali.

Partizioni interne

Per realizzare tramezzature interne leggere si possono utilizzare sistemi a secco in cartongesso con struttura metallica. Queste partizioni, se correttamente progettate, non costituiscono elemento di debolezza in caso di sisma.

È necessario utilizzare profili metallici di dimensioni adeguate, lastre di spessore sufficiente, fissaggi idonei alla sollecitazione sismica e giunti con nastri d'armatura. Le partizioni interne devono essere isolate dalle strutture perimetrali tramite giunti di dilatazione, in modo da non trasferire sollecitazioni durante il sisma.

Integrazione con sistemi a telaio

Il cartongesso si abbina perfettamente a strutture intelaiate in calcestruzzo armato o acciaio, migliorandone il comportamento sismico complessivo. Viene utilizzato per realizzare tamponamenti leggeri, tramezzature interne e controsoffitti. L'integrazione con telai in calcestruzzo o acciaio permette di sfruttare i punti di forza dei diversi materiali. Il cartongesso apporta leggerezza, mentre il sistema intelaiato garantisce resistenza e rigidezza.

Normative tecniche per l'utilizzo del cartongesso in zona sismica

In Italia l'utilizzo del cartongesso nelle costruzioni, anche in zone sismiche, è regolamentato da normative nazionali e linee guida specifiche. Vediamo quali sono i principali riferimenti tecnici da rispettare.

Norme Tecniche per le Costruzioni 2018

Le NTC 2018, approvate con il D.M. 17 gennaio 2018, costituiscono l'attuale testo normativo di riferimento per le costruzioni nelle zone sismiche italiane. Contengono indicazioni generali sulla progettazione antisismica e sui requisiti degli elementi strutturali e non strutturali.

Per i sistemi a secco in cartongesso vengono fornite prescrizioni su: carichi verticali, sollecitazioni sismiche, collegamenti alla struttura portante, giunti, modalità di ancoraggio. Questi sistemi devono essere progettati e dimensionati rispettando le NTC 2018.

Eurocodici

Gli Eurocodici, normative tecniche europee per le costruzioni, contengono principi e regole di progettazione che si applicano anche ai sistemi in cartongesso. In particolare l'Eurocodice 8 riguarda la progettazione delle strutture in zona sismica.

L'Eurocodice 9 si riferisce specificamente al progetto di elementi in cartongesso su orditura metallica e fornisce indicazioni sulle verifiche di resistenza e deformabilità da eseguire.

Linee guida cartongesso

Le Linee Guida Cartongesso, stilate dall'associazione di categoria Assogesso, raccolgono principi e regole per una corretta progettazione e messa in opera di sistemi a secco in cartongesso.

Contengono indicazioni specifiche per l'utilizzo del cartongesso in zona sismica, come la realizzazione di pareti, contropareti, tramezzature e controsoffitti antisismici. Sono un utile documento tecnico di riferimento per progettisti e imprese.

Certificazioni e rapporti di prova

I produttori di sistemi in cartongesso eseguono test di laboratorio per certificare le prestazioni antisismiche dei propri prodotti, secondo le norme tecniche applicabili.

I rapporti di prova e le certificazioni dei singoli sistemi a marchio sono fondamentali per attestarne l'idoneità all'impiego in zona sismica. Bisogna utilizzare solo prodotti testati e certificati.

Dettagli costruttivi per partizioni in cartongesso antisismiche

Per garantire un comportamento ottimale dei sistemi in cartongesso in caso di sisma è necessario eseguire una posa a regola d'arte, rispettando alcuni accorgimenti:

Lastre di cartongesso

• Utilizzare lastre di tipo antisismico, più resistenti alla flessione.
• Minimo 2 lastre per parete, meglio se accoppiate sfalsate.
• Spessore adeguato in base a carichi e altezza parete.
• Giunti verticali sfalsati tra lastre adiacenti.

Struttura metallica

• Profili con spessore adeguato ai carichi previsti.
• Prevedere profili supplementari di irrigidimento.
• Collegamenti rigidi tra profili.
• Adeguata densità di fissaggio a soffitto e pavimento.

Fissaggi

• Viti autofilettanti ad alta resistenza alla trazione
• Interasse di avvitatura ridotto nelle zone critiche
• Evitare l'uso di chiodi nei sistemi antisismici

Giunti

• Nastratura armata dei giunti per garantire continuità
• Giunti di dilatazione per isolare partizioni dalle pareti
• Sigillatura accurata di aperture e fori passaggio impianti

Elementi di irrigidimento

• Cornici d'angolo con profili metallici resistenti.
• Rinforzo diagonale con profili a C nei punti critici.
• Inserti di irrigidimento nel caso di grandi dimensioni.

Soluzioni innovative di cartongesso per le costruzioni antisismiche

L'industria del cartongesso sta sviluppando nuove soluzioni ad alte prestazioni per migliorare ulteriormente il comportamento sismico di pareti, contropareti e partizioni interne.

Analizziamo alcune delle più interessanti innovazioni recenti nel campo dei sistemi antisismici in cartongesso.

Lastre ad alta resistenza

Sono state messe a punto lastre in cartongesso con additivi minerali che aumentano notevolmente la resistenza a flessione, fino a 15 N/mm2, contro i 7-9 N/mm2 dei prodotti standard. Le lastre ad alta resistenza offrono migliori prestazioni meccaniche in caso di sollecitazioni sismiche intense.

Rinforzi con fibre

L'integrazione di fibre sintetiche o naturali nella matrice di gesso delle lastre conferisce una elevata tenacità e un comportamento duttile. Le fibre contrastano efficacemente la propagazione delle fessure. I ricercatori stanno sperimentando varie tipologie di fibre come rinforzo per il cartongesso.

Giunti innovativi

Sono stati sviluppati nuovi materiali e geometrie per i nastri d'armatura dei giunti con prestazioni migliorate. I giunti rappresentano potenziali punti di debolezza, quindi un loro perfezionamento incrementa la resistenza d'insieme delle pareti in cartongesso. Sono allo studio anche giunti dinamici che consentono micro-movimenti controllati sotto carico.

Pannelli compositi

Vengono prodotti pannelli accoppiati cartongesso-calcestruzzo, cartongesso-lana di roccia o cartongesso con inclusioni di altri materiali. I pannelli compositi combinano i vantaggi di resistenza del calcestruzzo con la leggerezza e lavorabilità del cartongesso. 

Cartongesso fibrorinforzato

L'aggiunta di fibre direttamente nell'impasto di produzione del gesso permette di ottenere lastre di cartongesso fibrorinforzate ad elevate prestazioni meccaniche. Le fibre più utilizzate sono quelle di vetro, polipropilene e acciaio. Il cartongesso fibrorinforzato ha migliori capacità dissipative di energia in caso di azioni sismiche.

Ruolo del cartongesso nelle tecniche di adeguamento sismico

Il cartongesso può essere impiegato proficuamente anche nelle opere di miglioramento e adeguamento sismico di edifici esistenti. Analizziamo alcune delle principali tecniche in cui questo materiale svolge un ruolo chiave.

Controventature metalliche con tamponamenti

Le controventature in acciaio vengono spesso utilizzate per aumentare la resistenza sismica di edifici esistenti. I tamponamenti realizzati con pannelli in cartongesso alleggeriscono la struttura e forniscono un elevato grado di protezione in caso di collasso locale. Vengono impiegati pannelli anticrack di cartongesso accoppiati a lastre di rivestimento. 

Rinforzo di solai con soletta collaborante

La realizzazione di una soletta collaborante in calcestruzzo armato sopra il solaio è una tecnica diffusa di rinforzo. L'utilizzo di pannelli in cartongesso per il soffitto consente di limitare l'aumento dei carichi permanenti e l'impatto sull'architettura. Inoltre fornisce un ottimo vincolo fra solaio e soletta collaborante.

Inserimento di sistemi antisfondellamento

Per impedire lo sfondellamento delle tamponature in caso di sisma, si possono inserire controsoffitti antisfondellamento realizzati con pannelli in cartongesso rinforzato, ancorati al solaio sovrastante. Questi controsoffitti leggeri forniscono un efficace vincolo trasversale alle pareti aumentando notevolmente la sicurezza.

Miglioramento dei collegamenti pareti-solai

Un importante intervento di consolidamento sismico consiste nel migliorare la connessione fra pareti portanti e solai. Lastre di cartongesso antisismico vengono impiegate per realizzare le connessioni, rinforzando il comportamento scatolare dei maschi murari.

Controventatura con pannelli in cartongesso

I sistemi di controventatura con pannelli di cartongesso accoppiati a profili metallici forniscono irrigidimento trasversale migliorando nettamente il comportamento sismico globale degli edifici esistenti. Vengono posizionati all'interno o all'esterno delle pareti, in base alle necessità progettuali.

Cerchiature di consolidamento

Le cerchiature realizzate con profili metallici e bande di cartongesso rappresentano un diffuso sistema di consolidamento locale di edifici in muratura. Forniscono un efficace confinamento tridimensionale, incrementando resistenza e duttilità dei maschi murari. Il cartongesso consente di ottenere cerchiature leggere e compatte.

Prospettive e sviluppi futuri del cartongesso antisismico

Il settore del cartongesso è in rapida evoluzione e si prevedono interessanti sviluppi futuri delle tecnologie e prodotti per l'impiego antisismico.

Materiali avanzati

Verranno introdotti nuovi materiali per realizzare lastre di cartongesso più performanti e leggere: compositi fibrorinforzati, espansi ad alta resistenza, leghe metalliche innovative. Ciò migliorerà le capacità dissipative.

Sistemi multifunzionali

Saranno sviluppati sistemi che integrano le prestazioni strutturali con funzioni aggiuntive come l'isolamento acustico, termico e la distribuzione impiantistica. I pannelli assumeranno un ruolo attivo nelle prestazioni dell'edificio.

Modellazione digitale avanzata

Le tecniche BIM saranno sempre più impiegate per ottimizzare la modellazione digitale e la progettazione antisismica di sistemi complessi in cartongesso. Ciò faciliterà anche la prefabbricazione in stabilimento.

Monitoraggio dinamico

Verranno introdotte soluzioni di monitoraggio dinamico permanente delle strutture tramite sensori integrati nei sistemi di cartongesso. Ciò consentirà di valutare costantemente la risposta sismica degli edifici.

Resilienza migliorata

Obiettivo prioritario sarà migliorare la resilienza sismica delle strutture in cartongesso, con soluzioni che consentano di limitare i danni e ripristinare rapidamente l'agibilità post-sisma.

In sintesi, grazie all'innovazione dei materiali e delle tecnologie costruttive il cartongesso consoliderà il suo ruolo chiave nell'edilizia antisismica, consentendo la realizzazione di edifici sempre più sicuri e performanti.

Conclusioni

L'utilizzo del cartongesso nelle costruzioni antisismiche si è notevolmente diffuso negli ultimi anni, grazie alle eccellenti prestazioni che questo materiale è in grado di garantire in termini di resistenza sismica, leggerezza, semplicità realizzativa ed economicità.

Le particolari proprietà fisico-meccaniche del cartongesso, come la resistenza a flessione, la capacità deformativa e l'abbinamento con strutture intelaiate, lo rendono una soluzione estremamente valida per la realizzazione di elementi strutturali e di tamponatura in zone a rischio sismico.

Gli attuali sistemi antisismici in cartongesso, se correttamente progettati e messi in opera, consentono di realizzare edifici capaci di resistere ad azioni sismiche intense, limitando al massimo il rischio di crolli e cedimenti. Le più recenti innovazioni stanno migliorando ulteriormente le già eccellenti prestazioni di questi prodotti.

Normative e linee guida forniscono ai progettisti indicazioni chiare su come utilizzare correttamente il cartongesso dal punto di vista strutturale, dettagliando caratteristiche tecniche, requisiti prestazionali e accorgimenti costruttivi da adottare.

L'impiego del cartongesso è strategico anche nell'adeguamento sismico di edifici esistenti, grazie alla versatilità e leggerezza di questo materiale che consente interventi efficaci e poco invasivi.

I continui progressi nell'ambito di materiali, tecnologie produttive e soluzioni ingegneristiche permetteranno al cartongesso di esprimere pienamente il suo potenziale nelle costruzioni antisismiche del futuro.