Come valutare la robustezza delle costruzioni, le istruzioni del CNR

Robustezza delle costruzioni: dalla valutazione del rischio, alla concezione progettuale delle costruzioni ed alla progettazione di dettagli costruttivi

La sicurezza delle costruzioni dipende dal soddisfacimento delle verifiche nei confronti delle diverse combinazioni delle azioni di progetto, valutate con riferimento agli stati limite che verosimilmente si possono verificare durante la vita nominale di progetto: si parla di “robustezza delle costruzioni“.

Per robustezza delle costruzioni si intende, quindi, la capacità della costruzione di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità dell’azione che innesca un danno iniziale, rispetto ad un’azione eccezionale che non è compresa tra le azioni di progetto o che può essere compresa ma con più bassa intensità.

La maggior parte delle norme di progettazione prescrive che le costruzioni siano dotate di adeguata robustezza nei confronti di azioni eccezionali, in relazione sia all’uso previsto, sia alle conseguenze di un eventuale collasso e, per alcune tipologie di costruzione, prescrivono verifiche specifiche sotto tali azioni eccezionali in combinazione con le altre azioni esplicite di progetto.

Al riguardo, il CNR ha recentemente approvato il documento tecnico DT 214/2018, dal titolo “Istruzioni per la robustezza delle costruzioni“, contenente una dettagliata analisi sul tema: dalla valutazione del rischio alla modellazione numerica, dalla concezione progettuale delle costruzioni alla progettazione di dettagli costruttivi.

Il documento come ricordato dal CNR, non ha valore di norma cogente ma rappresenta un prezioso strumento di ausilio per ricercatori e progettisti, comunque responsabili finali delle scelte progettuali.

Il documento rimarrà in inchiesta pubblica fino al 31 gennaio 2019; l’8 febbraio la Commissione CNR darà l’approvazione sul documento finale.

Obiettivo

Le istruzioni hanno l’obiettivo di chiarire:

  • i concetti base relativi alla  valutazione di robustezza di una costruzione
  • gli obiettivi che possono essere prefissati
  • i possibili approcci e le metodologie (deterministiche, probabilistiche o semi-probabilistiche)
  • i criteri per la progettazione, siano essi di tipo prescrittivo o basati su valutazioni quantitative e modellazioni

nonché orientare ricercatori e progettisti tra i numerosi riferimenti bibliografici sul tema.

Contenuti

Il documento è strutturata in 8 capitoli ed un’appendice; i principali argomenti vengono di seguito così sintetizzati.

1 – Criteri per la definizione degli scenari di rischio e per la quantificazione dell’intensità delle relative azioni

In questo capitolo vengono analizzati gli scenari di rischio, relativi alla valutazione della robustezza, cui può essere soggetta una costruzione nel corso della sua vita, fenomeni che possono essere causati sia da singole azioni, causate da eventi naturali eccezionali e/o estremi o provocate dall’uomo,  sia da combinazioni di eventi; in particolare si hanno:

  • fenomeni indotti da azione sismica
    • terremoto
    • maremoto
  • fenomeni naturali gravitativi
    • frane di materiale sciolto
    • colate detritiche
    • colli di roccia
    • valanghe di neve
    • eruzioni vulcaniche
  • cedimenti di fondazione
    • smottamenti
    • modificazioni del livello di falda
  • fenomeni idraulici
  • fenomeni metereologici
    • trombe d’aria e tempeste
    • formazioni di ghiaccio
  • incendio e detonazioni
    • fuoco
    • detonazioni in ambiente libero
    • detonazioni in ambiente confinato
  • impatti di veicoli, imbarcazioni e velivoli
    • impatto di veicoli a motore
    • impatto di imbarcazioni
    • impatto di velivoli
  • atti vandalici e terroristici
  • errori di concezione/progettazione/esecuzione

Per i principali fenomeni che possono indurre sulla struttura azioni eccezionali, vengono fornite le espressioni utili per valutare la robustezza in termini quantitativi; introdotti, inoltre, alcuni concetti legati alla valutazione delle azioni dovute ad atti vandalici e terroristici ed infine alcune considerazioni sugli errori che possono essere commessi in tutte le fasi di progettazione e realizzazione di una struttura.

2 – Rischio di collasso sproporzionato

Nel capitolo vengono affrontati i concetti di “collasso sproporzionato” e di “collasso progressivo”, laddove si intende rispettivamente:

  •  un collasso caratterizzato da una marcata sproporzione tra l’evento che interessa la struttura e le sue conseguenze in termini di estensione della parte di struttura
    interessata dal collasso (tale collasso può anche interessare l’intera struttura)
  • qualora la crisi di uno o più elementi strutturali causi una serie di collassi successivi fino a coinvolgere buona parte o tutta la struttura (anche detto comunemente collasso a catena o effetto domino)

In particolare, viene analizzato:

  • il concetto di rischio, inteso come combinazione di pericolosità, vulnerabilità, ed esposizione
  • le cause scatenanti un collasso e le relative strategie di progettazione
  • analisi probabilistica del rischio
  • misura del rischio e delle perdite annue attese
  • analisi di rischio basata su scenari

3 – Strategie per la riduzione del rischio

Introdotta la definizione delle possibili strategie per la mitigazione del rischio che operano sostanzialmente su diversi livelli: dalla prevenzione dell’accadimento dell’evento ad eventuali approcci progettuali utilizzabili per garantire adeguati livelli di robustezza.

In particolare, vengono trattati:

  • requisiti strutturali
  • strategie per la mitigazione del rischio
  • classificazione degli approcci di progetto, utilizzabili per garantire adeguati livelli di robustezza
    • approcci prescrittivi o prestazionali
    • metodi di progetto indiretti e diretti
    • metodi di progetto a minaccia generica o specifica
  • metodi di progetto indiretti
  • metodi di progetto diretti
  • metodi di riduzione dell’entità delle azioni eccezionali e dell’esposizione della struttura all’azione
  • inquadramento delle possibili strategie per la riduzione del rischio

4 – Concezione progettuale per la robustezza

Il capitolo in questione si focalizza sui principi alla base di una corretta concezione progettuale della costruzione (conceptual design), in grado di garantire la limitazione del rischio di collasso sproporzionato. Vengono quindi presentati i principali metodi di progettazione:

  • metodo della resistenza locale, il progettazione degli elementi chiave che ha l’obiettivo di evitare il danneggiamento locale di quegli elementi il cui collasso porterebbe ad una propagazione incontrollata del danno
  • effetto ponte, il metodo basato sull’individuazione di percorsi alternativi dei carichi che richiede alla struttura di essere in grado di ridistribuire i carichi portati dagli elementi collassati in seguito al danneggiamento locale agli elementi strutturali integri
  • compartimentazione, ha lo scopo di limitare l’estensione del collasso sproporzionato dovuto ad un collasso locale isolando la parte strutturale
    collassata dalla struttura rimanente

5 – Progetto per la robustezza

Il capitolo è dedicato all’esposizione dei principi che governano la progettazione per la robustezza delle costruzioni, così suddiviso.

  • costruzioni in c.a
  • costruzioni gettate in opera
  • costruzioni in c.a. prefabbricate
  • costruzioni di acciaio e delle costruzioni di legno

Per ciascun tipo di ostruzioni vengono inizialmente esposti alcuni casi di crolli causati da carenze nella robustezza, per passare poi a fornire indicazioni e criteri di progetto.

6 – Quantificazione probabilistica e semi-probabilistica della robustezza

Il capitolo introduce espressioni per una stima del fattore di sicurezza globale e, in caso di approcci semplificati, per una stima dei valori dei coefficienti parziali di sicurezza dei materiali da utilizzare per le valutazioni di robustezza.

7 – Esempi e casi studio

L’ultimo capitolo descrive due esempi di applicazione dei concetti esposti al caso delle costruzioni di calcestruzzo prefabbricato e di legno

  • effetti membranali in solai continui in presenza di carichi statici eccezionali
  • edifici a pareti in X-LAM: prescrizioni per la robustezza

8 – Appendice

Chiude il documento l’appendice contenente alcuni  approfondimenti relativi al comportamento membranale nelle costruzioni in calcestruzzo armato.

 

Clicca qui per conoscere EdiLus, il software BIM dedicato al calcolo strutturale degli edifici in cemento armato, muratura, acciaio e legno, nuovi ed esistenti

Clicca qui per scaricare il documento tecnico DT 214/2018

 


Vuoi rimanere aggiornato su questo argomento e sulle principali novità legate al mondo dell'edilizia?

Iscriviti GRATIS alla Newsletter

0 commenti

Lascia un Commento

Vuoi partecipare alla discussione?
Fornisci il tuo contributo!

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *