Vita nominale di progetto e classi d’uso

Vita nominale, classe d’uso e periodo di riferimento sono fattori fondamentali per determinare le azioni sismiche sulle costruzioni. Scopri questi concetti di base per la progettazione strutturale

Le opere strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle Norme Tecniche per la Costruzione (NTC).

Secondo le NTC, il progettista deve definire nel progetto la “vita nominale di progetto” della struttura. La nozione di vita nominale di progetto è strettamente legata al concetto di classi d’uso e di periodo di riferimento, scopriamo questi parametri fondamentali.

Prima di entrare nello specifico, ti consiglio di utilizzare il software di calcolo strutturale, la soluzione modulare per la progettazione strutturale di edifici nuovi ed esistenti in cemento armato, muratura, acciaio e legno.

Vita nominale ntc 2018: che cos’è la vita nominale di progetto?

La vita nominale, le classi d’uso ed il periodo di riferimento sono fattori che servono per il calcolo dell’accelerazione di picco al suolo (PGA), che misura l’intensità di un terremoto in ogni singola area geografica.

Costituiscono misure fondamentali per determinare il periodo di tempo in cui una struttura sia in grado di mantenere un certo livello prestazionale e definiscono, dunque, il grado di sicurezza delle strutture in presenza di azioni sismiche.

Per definizione, secondo il punto 2.4.1 delle NTC 2018, la “vita nominale di progetto V_N di un’opera è convenzionalmente definita come il numero di anni nel quale è previsto che l’opera, purché soggetta alla necessaria manutenzione, mantenga specifici livelli prestazionali”.

V_N è dunque il parametro convenzionale correlato alla durata dell’opera definita in sede progettuale per le verifiche dei fenomeni dipendenti dal tempo, ad esempio fatica, durabilità, ecc.

Si ricorda, inoltre, che il periodo di ritorno dei sovraccarichi e delle azioni climatiche agenti sulla costruzione non è correlato alla vita nominale dell’opera, essendo i livelli di affidabilità regolati dalla combinazione dei coefficienti parziali . Questi ultimi, infatti, sono definiti indipendentemente dalla vita nominale attesa per la costruzione con un preassegnato periodo di ritorno (ad esempio, 50 anni per le azioni ambientali, 1000 anni per le azioni da traffico, ecc.).

Quali sono i valori minimi della vita nominale di progetto?

Come detto, la vita nominale di progetto V_N indica il numero di anni per cui l’opera strutturale deve poter essere utilizzata per lo scopo al quale è destinata ed esistono dei valori minimi di da adottare a seconda delle diverse destinazioni (civile, industriale) e in funzione della tipologia di costruzione (temporanee / provvisorie, ordinarie, strategiche).

I valori minimi da adottare sono definiti dalla norma. Secondo le norme NTC 2018, i valori minimi V_N per i diversi tipi di costruzione sono i seguenti:

per le costruzioni temporanee e provvisorie, la vita nominale di progetto deve essere di almeno 10 anni;
per le costruzioni con livelli di prestazioni ordinarie, i valori minimi di progetto sono pari a 50 anni;
per le costruzioni con livelli di prestazioni elevati, la vita nominale non deve essere inferiore a 100 anni.

Valori minimi di vita nominale di progetto: NTC 2018

Da notare che non occorre considerare temporanee le costruzioni o parti di esse che possono essere smantellate al fine di essere riutilizzate.

Inoltre, per un’opera di nuova realizzazione in cui la fase di costruzione sia prevista in sede di progetto di durata P_N, la vita nominale di progetto per determinare l’azione sismica deve essere pari almeno a P_N e, in ogni caso, maggiore di 5 anni.

Le verifiche sismiche di opere di tipo 1 o in fase di costruzione possono omettersi quando il progetto preveda che tale condizione permanga per meno di 2 anni.

Se si adotta un valore di una vita nominale superiore al valore minimo, si avrà una costruzione dotata di una maggiore capacità resistente alle azioni sismiche che, conseguentemente, subirà danni minori e, quindi, minori costi di manutenzione per la riparazione del danno prodottosi.

Classi d’uso 2018: che cos’è la classe d’uso?

All’interno delle NTC 2018 viene proposta una classificazione delle strutture in funzione delle classi d’uso.

In base alla classe d’uso, come vedremo tra poco, varia una grandezza fondamentale che è il periodo di riferimento.

Quante sono le classi d’uso?

Le classi d’uso sono definite in base al livello di affollamento degli edifici o al loro interesse strategico.

Nello specifico, le classi d’uso sono 4:

Classe d’uso I;
Classe d’uso II;
Classe d’uso III;
Classe d’uso IV.

Nella Classe d’uso I rientrano le costruzioni con presenza occasionale di persone, come edifici agricoli.

La Classe d’uso II include costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Si tratta di:

industrie con attività non pericolose per l’ambiente;
ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV;
reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza;
dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti.

La Classe III contiene costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Rientrano in questa categoria:

industrie con attività pericolose per l’ambiente;
reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV;
ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza;
dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso.

Infine, la Classe d’uso IV include le costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità:

industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente;
reti viarie di tipo A o B, di cui al DM 5/11/2001, n. 6792, “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B;
ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico;
dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.

Come si può notare, più la classe d’uso è alta, più il collasso delle strutture può causare dei seri danni; in termini di perdita di vite umane e di efficienza delle strutture strategiche come ponti, ospedali. Occorrerà, dunque, garantire prestazioni migliori (periodo di riferimento più alto).

Classi d’uso nel calcolo strutturale: NTC 2018

Al variare della classe d’uso, è associato un coefficiente d’uso C_U.

Il valore del coefficiente d’uso C_U è definito specificamente nel seguente modo:

per la Classe d’uso di I categoria, il coefficiente d’uso è pari a 0,7;
per la Classe d’uso II categoria, il coefficiente è pari a 1,0;
per la Classe d’uso III categoria, il coefficiente è pari a 1,5;
per la Classe d’uso IV categoria, il coefficiente è pari a 2,0.

Classi d’uso e coefficienti d’uso NTC 2018

Cos’è il periodo di riferimento?

Le azioni sismiche sulle costruzioni vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento V_R che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicando la vita nominale di progetto V_N per il coefficiente corrispondente alla classe d’uso C_U:

V_R= V_N⋅ C_U

Per le costruzioni a servizio di attività a rischio di incidente rilevante si adotteranno valori di C_U anche superiori a 2, in relazione alle conseguenze sull’ambiente e sulla pubblica incolumità determinate dal raggiungimento degli stati limite.

Pertanto, maggiore è la vita nominale o la classe d’uso, maggiore sarà il periodo di riferimento e maggiori saranno le accelerazioni di picco al suolo (PGA), ossia la misura della massima accelerazione del suolo indotta dal terremoto.

Esempio pratico di calcolo di periodo di riferimento

Proviamo a fare un esempio ed immaginiamo di dover progettare una villetta.

Per una costruzione di questa tipologia, la classe d’uso di riferimento è di tipo II, a cui corrisponde un coefficiente d’uso pari a 1.

In base alle richieste della committenza, immaginiamo di prevedere una durata di progetto P_N pari a 2 anni. La vita nominale (minima) prevista dalla norma è 50 anni, ma decidiamo di assumere V_N = 100 anni al fine di associare un maggior grado di sicurezza.

Calcoliamo, quindi, il periodo di riferimento come prodotto di V_N e C_U e otteniamo:

Pertanto, dovremo definire l’azione di progetto sulla base di un periodo di riferimento pari a 100 anni.

Di seguito, vediamo come è possibile definire questa condizione nei “parametri dell’azione sismica” di un software di calcolo strutturale, che ti supporta passo a passo nell’analisi sismica e la progettazione strutturale di edifici nuovi ed esistenti in cemento armato, muratura, acciaio e legno.

Parametri dell’azione sismica: EdiLus

Download GratuitoNTC 2018: Norme tecniche per le costruzioni 2018 PDF

Design working life: Eurocodice EN 1990

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

All’interno dell’Eurocodice 0 emergono i concetti precedentemente analizzati, specificamente definiti come “design working life” (vita utile di progetto).

Più precisamente, al capitolo 2.3 dell’Eurocodice 01 “Criteri generali di progettazione strutturale”, viene definito il design working life come il periodo per il quale una struttura o una parte di essa deve poter essere utilizzata, con una manutenzione preventiva, ma senza il bisogno di interventi straordinari, per lo scopo al quale è destinata.

Tale periodo deve essere definito come specificato all’interno dell’Eurocodice nel quale si ha una tabella, in cui le strutture vengono suddivise in 5 classi, ognuna delle quali include specifiche opere strutturali e ad ognuna delle quali appartiene un indicativo valore di vita utile di progetto.

Design working life: Eurocodice EN 1990

Specificamente, la tabella ci mostra:

la categoria 1 comprende le strutture temporanee che dovrebbero avere il valore di vita utile di progetto pari a 10 anni;
la categoria 2 include le parti strutturali sostituibili, come ad esempio le travi carroponte e gli apparecchi di appoggio con una vita utile che va dai 10 ai 25 anni;
alla categoria 3 appartengono gli edifici agricoli e simili con una vita utile che dai 15 ai 30 anni;
la categoria 4 include gli edifici ed altri tipi di costruzioni con una vita utile pari a 50 anni;
la categoria 5 comprende, invece, edifici monumentali, ponti e altre strutture di ingegneria civile strategicamente importanti, il cui valore di vita utile deve essere pari a 100 anni.

Si specifica, inoltre, le strutture o parti di strutture che vengono demolite in funzione di un loro riutilizzo non sono da considerarsi come temporanee.

Per eseguire il calcolo strutturale secondo gli Eurocodici strutturali, ti suggerisco di utilizzare uno specifico software di calcolo strutturale, in cui, creando un nuovo progetto all’avvio del programma, è possibile impostare “Eurocodici” come normativa da utilizzare per le verifiche strutturali.

EdiLus: Wizard nuovo documento con impostazione Eurocodici

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, Slovenia e Croazia.

EdiLus: gestione annessi internazionali

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.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/vita-nominale-di-progetto-e-classi-duso/