Istruzioni per la valutazione della robustezza delle costruzioni
VALUTAZIONE DELLA ROBUSTEZZA DELLE COSTRUZIONI
Il presente Documento Tecnico è stato redatto da un gruppo di lavoro costituito da ricercatori di molti Atenei italiani, esperti delle tematiche necessariamente coinvolte ed attivi su tavoli Normativi internazionali, al fine di condurre un’analisi completa ed organica della problematica della robustezza delle costruzioni, dalla valutazione del rischio alla modellazione numerica, dalla concezione progettuale
delle costruzioni alla progettazione di dettagli costruttivi.
La presente Istruzione è strutturata in 8 capitoli ed un’appendice.
Dopo il capitolo 1 di introduzione al tema, nel capitolo 2 vengono forniti i criteri per la definizione degli scenari di rischio e per la quantificazione dell’intensità delle relative azioni. Vengono trattati i principali fenomeni che possono indurre sulla struttura azioni eccezionali, sia di origine naturale che prodotti dall’uomo (fenomeni indotti da azioni sismiche, gravitativi, fondazionali, idraulici, meteorologici, incendi, detonazioni, impatti, etc.) e fornendo le espressioni utili per valutarle in termini quantitativi. Vengono inoltre introdotti alcuni concetti legati alla valutazione delle azioni dovute ad atti vandalici e terroristici e infine alcune considerazioni sugli errori che possono essere commessi in tutte le fasi di progettazione e realizzazione di una struttura e che possono essere considerati come possibili scenari nei riguardi dei quali valutare la robustezza.
Nel capitolo 3 vengono affrontati i concetti di collasso sproporzionato e di collasso progressivo, e si presenta una trattazione del rischio inteso come combinazione di pericolosità, vulnerabilità, ed esposizione. In particolare, viene presentata una analisi probabilistica del rischio cui conseguono alcuni concetti sulla misura del rischio e delle perdite annue attese, nonché sull’analisi di rischio basata su scenari.
Nel capitolo 4 si introduce la definizione delle possibili strategie per la mitigazione del rischio che operano sostanzialmente su diversi livelli: dalla prevenzione dell’accadimento dell’evento, alla prevenzione del danneggiamento locale, fino alla limitazione dell’evoluzione del danneggiamento locale. In generale vengono trattati i possibili approcci di progetto, prestazionali o prescrittivi, utilizzabili per garantire adeguati livelli di robustezza.
Il capitolo 5 presenta i principi alla base di una corretta concezione progettuale della costruzione (“conceptual design” in inglese) in grado di garantire la limitazione del rischio di collasso sproporzionato. Vengono quindi presentati i principali metodi di progettazione: il metodo della resistenza locale che ha l’obiettivo di evitare il danneggiamento locale di quegli elementi il cui collasso porterebbe ad una propagazione incontrollata del danno (progettazione degli elementi chiave); 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; e il metodo basato sulla compartimentazione, che ha lo scopo di limitare l’estensione del collasso sproporzionato dovuto ad un collasso locale isolando la parte strutturale collassata dalla struttura rimanente.
Il capitolo 6, dopo una premessa sulle tecniche di analisi nella quale si forniscono alcuni elementi sulle strategie di modellazione strutturale e sulle tipologie di analisi, è dedicato all’esposizione dei principi che governano la progettazione per la robustezza delle costruzioni.
Sono previste 4 specifiche sezioni, rispettivamente dedicate alla progettazione delle costruzioni in c.a. gettate in opera, delle costruzioni in c.a. prefabbricate, delle costruzioni di acciaio e delle costruzioni di legno. In ciascuna sezione vengono dapprima esposti alcuni casi di crolli causati da carenze nella robustezza, per poi passare a fornire indicazioni e criteri di progetto.
Il capitolo 7 tratta il tema della quantificazione probabilistica e semi-probabilistica della robustezza e 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. Il documento è corredato di due esempi di applicazione dei concetti esposti al caso delle costruzioni di calcestruzzo prefabbricato e di legno (capitolo 8), e di una Appendice che approfondisce alcuni aspetti relativi al comportamento membranale nelle costruzioni in calcestruzzo armato. Dato il suo carattere fondativo, non sono stati trattati nel presente Documento altri temi, pur rilevanti quali ad esempio la robustezza delle costruzioni esistenti. Tra queste, quelle a struttura muraria di particolare rilievo in Italia e di grande ricchezza tipologica funzionale e strutturale, tali da richiedere estese ed approfondite trattazioni, forse anche per tipologia (cfr. ad esempio CNT DT che tratta dei ponti esistenti in muratura).
È interessante a tal proposito ricordare che i primi principi di “robustezza strutturale” possono essere trovati nei criteri di progettazione dei ponti in muratura dell’epoca Napoleonica, che richiedevano che un ponte non collassasse nel caso in cui fosse avvenuto il cedimento completo di una pila portante. Chiaramente, a causa del collasso di una pila e dei due archi portanti da essa sostenuta, il ponte poteva reggere solo se era possibile un percorso alternativo dei carichi, ad esempio con la formazione di un arco naturale nelle murature dei due muri laterali (muri di testa). Non sono stati trattate, inoltre, costruzioni realizzate con particolari tecnologie o materiali, quali ad esempio le costruzioni di vetro. Non sono state infine trattate, per questioni di spazio, le problematiche di robustezza relative alle strutture da ponte, purtroppo così attuali ai giorni nostri in ragione dello stato in cui versano molte infrastrutture in Italia e nel mondo.
Il presente Documento Tecnico è stato redatto da un gruppo di lavoro costituito da ricercatori di molti Atenei italiani, esperti delle tematiche necessariamente coinvolte ed attivi su tavoli Normativi internazionali, al fine di condurre un’analisi completa ed organica della problematica della robustezza delle costruzioni, dalla valutazione del rischio alla modellazione numerica, dalla concezione progettuale delle costruzioni alla progettazione di dettagli costruttivi.
Si ricorda infine che le Istruzioni contenute nel presente Documento Tecnico, per loro genesi e natura, non hanno valore di norma cogente ma possono costituire un prezioso ausilio, per ricercatori e progettisti, ad orientarsi tra i numerosi riferimenti bibliografici dedicati al tema, lasciandoli comunque responsabili finali delle scelte progettuali operate.
FONTE:
CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE COMMISSIONE DI STUDIO PER LA PREDISPOSIZIONE E L’ANALISI
DI NORME TECNICHE RELATIVE ALLE COSTRUZIONI
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