Eurocodici: cosa sono ed in quale ambito si applicano

/di Nicola Furcolo, Gerardo Carpentieri, Luca Trematerra

Eurocodici: un approfondimento per chiarire cosa sono, a cosa servono e qual è il loro campo di applicazione

Gli Eurocodici (EC) sono le norme europee per la progettazione nel settore delle costruzioni, alle quali si allineano le normative nazionali vigenti, al fine di consentire al professionista l’utilizzo di criteri di calcolo comuni ed adottabili anche all’estero.

Quadro normativo italiano ed europeo

Il quadro delle normative tecniche attualmente vigenti in Italia vede ormai la coesistenza sia delle norme nazionali per le costruzioni, recentemente aggiornate con il dm 17 gennaio 2018 (G.U. n. 42/2018, S.O. n. 8 – NTC 2018) e con la relativa circolare applicativa n. 7/2019, sia dell’insieme, piuttosto vasto, di normative europee.

Queste ultime comprendono gli Eurocodici prodotti dal CEN, nonché i documenti ETAG (EOTA ed EAD) e le norme specifiche dei vari settori (ad esempio, norme tecniche per le prove sui materiali, per i dispositivi antisismici di isolamento e dissipazione, e simili).

Le Appendici Nazionali agli Eurocodici, risalgono al 2012 con la pubblicazione in Gazzetta Ufficiale del Decreto n. 21 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti intitolato “Approvazione delle Appendici nazionali recanti i parametri tecnici per l’applicazione degli Eurocodici“. Quest’ultimo aggiornamento si riferiva ad un insieme di norme europee (gli eurocodici, appunto), che sono stati nel frattempo aggiornati ed ampliati (si pensi in primis alla Parte 4 dell’Eurocodice 2 che riguarda i dispositivi di ancoraggio nelle strutture esistenti in c.a.).

Le normative europee attualmente disponibili sono raggruppate nel seguente modo:

  • Eurocodice 0 (EN 1990) “Criteri generali di progettazione strutturale”;
  • Eurocodice 1 (EN 1991) “Azioni sulle strutture”;
  • Eurocodice 2 (EN 1992) “Progettazione delle strutture in calcestruzzo”;
  • Eurocodice 3 (EN 1993) “Progettazione delle strutture in acciaio”;
  • Eurocodice 4 (EN 1994) “Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo”;
  • Eurocodice 5 (EN 1995) “Progettazione delle strutture in legno”;
  • Eurocodice 6 (EN 1996) “Progettazione delle strutture in muratura”;
  • Eurocodice 7 (EN 1997) “Progettazione geotecnica”;
  • Eurocodice 8 (EN 1998) “Progettazione delle strutture per la resistenza sismica”;
  • Eurocodice 9 (EN 1999) “Progettazione delle strutture in alluminio”.

I precedenti gruppi di documenti tecnici non sono tuttavia tra di loro separati, ma presentano un carattere di interdipendenza e delle influenze reciproche che sono ben rappresentate nella seguente immagine.

Come si vede, mentre le norme tecniche nazionali (NTC 2018) mantengono un carattere di unitarietà (testo unico, integrato dalla circolare esplicativa), gli eurocodici comprendono una serie di documenti tecnici specifici per ciascun argomento.

In quasi tutti i gruppi di eurocodici precedenti è possibile individuare:

  • un primo documento che tratta la progettazione degli edifici, il quale è a sua volta suddiviso in due parti: regole generali di progettazione specifiche del materiale in oggetto, e regole per la resistenza al fuoco;
  • un secondo documento, invece, che riguarda in genere la progettazione dei ponti;
  • eventuali altre parti che trattano temi progettuali specifici.

 

Le seguenti immagini sono tratte da: “Sousa, M.L., Dimova, S. Athanasopoulou, A., Iannaccone, S. Markova, J., State of harmonised use of the Eurocodes, EUR 29732 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2019, ISBN 978-92-76-02911-3, doi:10.2760/22104, JRC115181″.

Organizzazione tra i diversi eurocodici

Organizzazione ed interdipendenze tra i diversi eurocodici

Le norme tecniche italiane comprendono, al Capitolo 12, gli Eurocodici tra i “documenti di comprovata validità” che costituiscono documenti non in contrasto con i criteri ed i livelli di sicurezza previsti dalle stesse NTC 2018.

Gli Eurocodici, all’atto pratico, sono richiamati in diversi punti non trattati (forse anche per esigenze di spazio e semplicità) della norma tecnica vigente. Tra questi argomenti si annoverano, per citarne alcuni, la progettazione dei collegamenti in legno (§ 4.4.9 NTC 2018), le murature confinate (§ 4.5.8 NTC 18) e le verifiche a punzonamento degli elementi in calcestruzzo armato (§ 4.1.2.3.5.4 NTC 2018).

Inoltre, per le seguenti problematiche, il progettista dovrà necessariamente riferirsi alle pertinenti parti degli eurocodici, in quanto non toccate dalle NTC 2018:

  • stima delle azioni durante la costruzione delle opere, delle azioni indotte da gru e da macchinari, nonché da silos e serbatoi;
  • progettazione di strutture di contenimento liquidi (serbatoi);
  • resilienza degli acciai da carpenteria, tensostrutture, acciai da carpenteria di alta resistenza, ponti in acciaio, progettazione di torri, pali, ciminiere, silos, serbatoi, condotte ed apparecchi di sollevamento in acciaio;
  • progettazione di ponti in legno;
  • progettazione delle strutture in alluminio;
  • verifica dei fissaggi nel calcestruzzo.

1) Applicazione degli Eurocodici all’estero

Il rapporto della Commissione Europea JRC (Joint Research Centre) del marzo 2019 illustra i principali risultati ottenuti in merito alla diffusione, a livello mondiale, dell’insieme di documenti prodotti ad oggi.

La potenzialità di diffusione degli Eurocodici è senza dubbio caratterizzata dall’utilizzo dei cosiddetti NDP (Nationally Determined Parameters), ovvero dalla possibilità di definire i parametri più importanti ai fini del calcolo, a partire da quelli “raccomandati” dal documento generale. Questa caratteristica consente un importante grado di apertura delle norme tecniche europee tra i diversi utenti finali, che possono particolareggiare l’insieme dei parametri da utilizzare. Come detto, l’Italia ha ratificato i NDP con il Decreto n. 21 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti intitolato “Approvazione delle Appendici nazionali recanti i parametri tecnici per l’applicazione degli Eurocodici” (G.U. n. 73/2013 – Serie generale).

Altri Paesi, anche al di fuori dell’Europa (come il Singapore), hanno definito i parametri di loro interesse, lasciando i restanti ai valori di default raccomandati.

L’insieme dei parametri adottati da tutti i Paesi che hanno espresso interesse nei confronti del possibile utilizzo in locale degli eurocodici, costituisce un ricco database che, se letto in modo appropriato, consente di capire il modo di costruire di ciascun Paese. L’organizzazione dei documenti tecnici con i parametri nazionali permette di salvaguardare i bisogni e le tradizioni locali, ad esempio, consentendo di scegliere i valori più appropriati delle percentuali geometriche di armature, dei parametri che regolano il meccanismo del taglio in travi e pilastri, del punzonamento, etc..

Come illustrato nella seguente immagine, gli Eurocodici, grazie al loro carattere “aperto” e personalizzabile, sono stati oggetto di interesse anche in Paesi al di fuori dell’Europa.

 

Diffusione degli Eurocodici

Diffusione degli Eurocodici a livello internazionale: in blu i paesi dell’Unione Europea che sono i diretti interessati degli Eurocodici; in rosso acceso i paesi extra EU nei quali gli Eurocodici sono stati adottati o sono in procinto di entrare in vigore; in rosso chiaro i paesi extra-UE che hanno espresso interesse nell’adozione degli Eurocodici

2) Utilizzo degli Eurocodici in Italia

Gli Eurocodici comprendono 58 parti e, in totale, sono presenti ben 1506 NDP (Parametri Definiti da ciascuna nazione).

I valori prescelti dall’Italia, nonché dalle altre nazioni, sono stati inseriti in un database creato dal Joint Research Centre (JRC) del CEN (Commissione Europea per la Normazione). Tale database è accessibile, ad oggi, ad un numero ristretto di utenti deputati al controllo ed immissione dei dati. In particolare, secondo quanto illustrato nel rapporto JRC di Marzo 2019 riguardo alla diffusione degli Eurocodici, l’Italia si è iscritta nel 2 Febbraio 2007 al database e, all’epoca della stesura del rapporto, ha caricato il 23 % dei parametri (vedi seguente figura 2 tratta dal Report JRC).

 

eurocodici

Percentuali di caricamento dei parametri nazionali nel database UE

In particolare, come si evince dalla seguente figura, l’Italia ha pubblicato nel database la quasi totalità dei parametri riguardanti gli Eurocodici 2 (c.a.), 5 (legno), 7 (geotecnica) e 8 (sismica). Mancano, quindi, ancora gran parte dei parametri per l’acciaio e per la muratura.

Si noti che il rapporto si riferisce ai parametri nazionali caricati nel database e non ai parametri adottati, che sono invece indicati nel succitato decreto Mit n. 21 (vedi seguente figura 3 tratta dal Report JRC).

Percentuali di completamento del caricamento dei parametri nazionali nel database UE, divise per ciascun paese e ciascun gruppo di Eurocodici

Sempre dal rapporto JRC, inoltre, si evince come l’Italia ha accettato dal 60 all’80% dei valori raccomandati dei Parametri Nazionali, ed il 100 % dei valori raccomandati per le strutture in acciaio.

eurocodici

Percentuali di accettazione dei valori raccomandati dei Parametri Nazionali (NDP) sul totale

 

Un discorso a parte, inoltre, meritano le Appendici presenti nelle varie norme comunitarie. Queste ultime possono comprendere anche altri parametri nazionali, e ciascuna nazione può decidere se adottarle (in modo “obbligatorio”, oppure “informativo”), ovvero respingerle.

Dal Rapporto JRC si evince che la maggioranza delle Appendici sono state accettate come “Informative” dai vari stati europei, senza essere obbligatorie, ma tuttavia costituendo di fatto un riferimento di “comprovata validità”.

Tra i vari annessi, che affrontano temi tecnici specifici importanti nelle applicazioni strutturali, si annoverano:

  • Appendice F dell’Eurocodice 2: definisce una metodologia per il progetto delle armature negli elementi piani;
  • Appendice G dell’Eurocodice 2: affronta il problema dell’interazione terreno-struttura;
  • Appendice H dell’Eurocodice 2: illustra il problema degli effetti globali del II ordine nelle strutture in c.a.;
  • Appendici A e B dell’Eurocodice 3: descrivono le metodologie di verifica contro l’instabilità delle membrature in acciaio;
  • Appendici A e B dell’Eurocodice 7: contengono i fattori parziali da utilizzare per i pertinenti Approcci Progettuali da seguire per la progettazione delle strutture di fondazione;
  • Appendice B dell’Eurocodice 8: definisce la procedura per la verifica di pushover (dal metodo N2).

2.1) Basi di progettazione e stima delle azioni

Le metodologie da seguire per la progettazione delle strutture e l’entità delle azioni da considerare nelle analisi strutturali sono definite, rispettivamente, nell’Eurocodice 0 (EN 1990) e nelle varie parti dell’Eurocodice 1 (EN 1991).

In particolare, tra le azioni da considerare, si annoverano:

  • azione dei pesi propri dovuti ad elementi strutturali e non strutturali (EN 1991 Parte 1-1);
  • azione dei carichi variabili, ovvero accidentali (EN 1991 Parte 1-7);
  • azione del vento (EN 1991 Parte 1-4);
  • azione della neve (EN 1991 Parte 1-3).

In una serie di documenti a parte (facenti parte dell’Eurocodice 8) sono trattati gli effetti dell’azione sismica sulle varie tipologie e parti strutturali (edifici, ponti, fondazioni ed opere geotecniche in generale). Il metodo di calcolo adottato come base per la progettazione, è quello agli Stati Limite (SL). Come è noto, vengono individuati due gruppi di SL, quelli ultimi (SLU) e quelli di esercizio (SLE). Per entrambi occorre in generale verificare che:

Ed ≤ Rd allo SLU             Ed ≤ Cd allo SLE

dove:

  • Ed è il generico valore di progetto dell’effetto all’azione considerata;
  • Rd è il generico valore di progetto della resistenza allo SLU oggetto di verifica;
  • Cd è il generico valore limite di progetto del criterio di verifica allo SLE considerato.

2.2) Progettazione delle strutture con gli Eurocodici

La progettazione delle strutture realizzate con i più diffusi materiali, sia realizzate in opera che prefabbricate, è affrontata nei seguenti gruppi di documenti:

  • EN 1992: strutture in calcestruzzo armato (normale e precompresso);
  • EN 1993: strutture in acciaio (con relativi collegamenti bullonati, saldati, etc.);
  • EN 1994: strutture miste in acciaio e calcestruzzo armato;
  • EN 1995: strutture in legno (a telaio o a pannello);
  • EN 1996: strutture in muratura (ordinaria, armata, confinata);
  • EN 1999: strutture in alluminio.

Nel caso, frequentissimo, di strutture “miste”, poiché costituite da più tipologie di materiali, sarà necessario utilizzare le parti pertinenti di ciascun documento precedente, selezionando le verifiche necessarie.

Ciascun documento affronta la maggior parte dei problemi strutturali che riguardano la progettazione degli edifici o dei ponti, tra i quali:

  • determinazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali delle membrature portanti da verificare (calcestruzzo normale o alleggerito, acciai per armature ordinarie o da precompressione, acciai da carpenteria, legno, murature);
  • definizione dei copriferri, degli interferri minimi, delle classi di esposizione ambientali (da ordinarie ad aggressive) e dei dispositivi o tecniche di protezione da predisporre per garantire una adeguata durabilità delle opere;
  • metodi di analisi lineari e non lineari (con plasticità ed effetti del II ordine e delle imperfezioni);
  • verifiche per i meccanismi di collasso allo SLU: flessione, taglio, torsione, punzonamento, fatica;
  • requisiti nei confronti degli SLE: fessurazione, deformabilità, vibrazioni;
  • dettagli strutturali: armature minime e massime, spessori minimi/massimi delle membrature, dimensioni minime delle membrature, etc.

Per quanto attiene, invece, i requisiti per la progettazione antisismica occorre riferirsi a quanto contenuto nelle varie parti dell’Eurocodice 8. Quest’ultimo consente, similmente a quanto viene previsto dalla normativa tecnica italiana, una progettazione degli edifici assumendo:

  • un comportamento non dissipativo: adottabile qualora si voglia garantire un comportamento elastico della struttura sotto le azioni sismiche, anche agli SLU sismici (ovvero lo Stato Limite di Salvaguardia della Vita o lo Stato Limite di Prevenzione del Collasso);
  • un comportamento dissipativo di livello normale (detto CD “B”) o alto (detto CD “A”). In questo caso, vengono adottati i criteri del cosiddetto “Capacity Design” prevedendo delle opportune zone dissipative e dei fattori di sovra-resistenza per scongiurare possibili meccanismi di collasso di tipo fragile (es. taglio, meccanismi di piano, etc.).

Vengono, inoltre, affrontati altri temi specifici come le strutture sismo-isolate e le strutture esistenti, in specifici documenti. Infine, la progettazione delle fondazioni deve essere condotta secondo i dettami dell’Eurocodice 6. In questo caso vengono definiti vari Approcci Progettuali (ben 3) ai quali corrispondono predeterminate combinazioni di carico.

3) Il futuro degli Eurocodici

Gli Eurocodici stanno prendendo sempre più piede nella pratica professionale, costituendo un indispensabile punto di riferimento per la progettazione. Il loro carattere aperto e personalizzabile ne ha consentito una celere diffusione non solo a livello nazionale ed europeo, ma anche a livello internazionale. È auspicabile, nel breve-medio termine, che ciascun stato europeo (compresa l’Italia) passi alla completa adozione degli eurocodici come normativa di riferimento.

Gli sviluppi futuri degli Eurocodici sono illustrati nel documento di programmazione a medio termine CEN/TC 250 – N798 dello JRC (Joint Research Centre) del CEN (Commissione Europea per la Normazione). Tale documento, prendendo come base di partenza le pertinenti normative ISO, prevede i seguenti sviluppi futuri:

  • stima delle azioni sulle strutture dovute a ghiaccio, onde e correnti;
  • utilizzo del vetro strutturale nella progettazione delle strutture;
  • progetto di strutture pultruse in materiali compositi fibrorinforzati;
  • progetto di tensostrutture.

Un ulteriore punto che era stato previsto nel documento riguardava il progetto delle strutture esistenti, che ha portato alla pubblicazione dell’Eurocodice 8 Parte 3 (Valutazione ed adeguamento degli edifici).

Altri aspetti citati dal documento riguardano la progettazione di strutture con materiali innovativi (materiali compositi fibrosi, calcestruzzi ad alte prestazioni, etc.); sia per l’applicazione come rinforzo strutturale di edifici esistenti, che come materiale per strutture nuove (sotto forma di barre o profili pultrusi). Tali argomenti, allo stato attuale, sono coperti da normative americane e da numerose istruzioni del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

4) Il calcolo strutturale con gli Eurocodici

EdiLus consente di eseguire il calcolo strutturale secondo gli Eurocodici strutturali. Infatti, creando un nuovo progetto all’avvio del programma è possibile impostare “Eurocodici” come normativa da utilizzare per le verifiche strutturali.

Successivamente, è possibile selezionare, tramite un wizard dedicato, il set di parametri necessari all’applicazione degli Eurocodici in conformità agli Annessi Nazionali pubblicati dalla nazione specifica. È, quindi, possibile scegliere tra i parametri nazionali di: Europa (valori raccomandati CEN), Francia, Portogallo, Spagna, Regno Unito, Singapore.

NDP parametri nazionali

Una volta selezionato l’annesso nazionale da utilizzare, tutti i parametri nazionali verranno impostati ai valori di default adottati dalla specifica nazione. È anche possibile creare un set di parametri nazionali personalizzato ed esportarlo tramite un opportuno file.

Il calcolo delle strutture in zona sismica, differentemente da quanto prevede la normativa italiana (D.M. 2018), può essere effettuato utilizzando due possibili metodologie di calcolo degli spettri sismici (spettro tipo 1 o tipo 2), come previsto al § 3.2.2.2 della EN 1998-1.

Mappa pericolosità sismica europa

Parametri sismici eurocodice