Verso l’aggiornamento delle norme sul cemento armato: le proposte del gruppo WP11

Il lavoro di revisione normativa rappresenta uno dei momenti più delicati e strategici per l’ingegneria strutturale, perché traduce l’avanzamento della ricerca in strumenti operativi per la progettazione. In questo contesto si inseriscono le proposte sviluppate dal gruppo di ricerca WP11 “Costruzioni in cemento armato” nel triennio 2022–2024, coordinato dal professor Giorgio Monti e da Enrico Spacone. Le attività hanno coinvolto numerose unità di ricerca e si sono concentrate principalmente su aggiornamenti ai capitoli 4 e 7 delle NTC, con l’obiettivo di migliorare coerenza, affidabilità e applicabilità dei metodi di analisi e verifica. La relazione è stata effettuata in occasione della presentazione del volume "Contributi ReLUIS per una revisione della normativa tecnica italiana"

Più che risultati definitivi, il lavoro del gruppo rappresenta un insieme strutturato di proposte, molte delle quali già mature, altre ancora in evoluzione, ma tutte accomunate da un solido fondamento meccanico e da un forte legame con le più recenti evidenze sperimentali e teoriche.

La definizione dello stato limite globale e i metodi di analisi

Uno dei contributi più significativi riguarda la proposta di introdurre in modo esplicito il concetto di stato limite globale. Questo può essere raggiunto sia attraverso l’attivazione di uno o più meccanismi di collasso, sia mediante il superamento di limiti fenomenologici, come spostamenti o forze massime. L’introduzione di questa nozione mira a rendere più coerente il legame tra comportamento strutturale reale e modellazione normativa.

Nel caso delle analisi non lineari, il gruppo propone due approcci alternativi: il metodo dei coefficienti parziali e quello del coefficiente globale. Quest’ultimo si basa sull’impiego dei valori medi delle proprietà dei materiali e sulla determinazione di una capacità globale (QRM), successivamente ridotta tramite un coefficiente globale γR. In linea con il Model Code 2020, l’approccio è stato inizialmente formulato per uno o due meccanismi strutturali, ma è attualmente in fase di estensione a sistemi più complessi, con l’obiettivo di raggiungere una formulazione generale e confrontabile anche con altri materiali strutturali.

Parallelamente, sono stati proposti aggiornamenti puntuali alle formulazioni relative al confinamento del calcestruzzo, con particolare riferimento alle sezioni rettangolari. Si tratta di affinamenti più che di revisioni radicali, ma che contribuiscono a migliorare l’accuratezza delle previsioni di resistenza e duttilità.

ReLUIS e Dipartimento della Protezione Civile: un contributo scientifico per l’evoluzione delle Norme Tecniche per le Costruzioni
Il volume “Contributi ReLUIS per una revisione della normativa tecnica italiana” offre proposte prenormative e applicative sui principali temi dell’ingegneria sismica e della sicurezza strutturale.
LEGGI L'APPROFONDIMENTO

Nuove formulazioni per il taglio e il contributo del machine learning

Un ambito in cui le proposte del WP11 risultano particolarmente innovative è quello della resistenza a taglio degli elementi in cemento armato. Per gli elementi privi di armature trasversali, è stata sviluppata una nuova formulazione derivata da approcci di machine learning applicati a database sperimentali aggiornati e criticamente selezionati. Questo processo ha consentito di eliminare dati ritenuti non affidabili e di ottenere una relazione più rappresentativa del comportamento reale.

Per gli elementi dotati di armatura a taglio, la formulazione resta ancorata alla teoria del puntone ad inclinazione variabile, ma con un aggiornamento dei coefficienti principali, anch’esso supportato da tecniche di apprendimento automatico. I risultati mostrano una notevole accuratezza predittiva, con rapporti tra resistenza calcolata e sperimentale prossimi all’unità, senza la necessità di procedure iterative complesse come quelle previste in alcune versioni avanzate dell’Eurocodice 2.

Particolarmente rilevante è anche l’estensione al caso di taglio biassiale nei pilastri, ambito caratterizzato da una limitata disponibilità di dati sperimentali. Nonostante ciò, le prime verifiche indicano prestazioni molto promettenti, confermando la solidità dell’impostazione meccanica adottata.

Modellazione non lineare e revisione delle analisi pushover

Nel capitolo 7, le proposte si concentrano sulla modellazione strutturale e sulle analisi sismiche non lineari. In primo luogo, viene evidenziata la necessità di esplicitare in normativa le tipologie di modelli non lineari utilizzabili, distinguendo tra modelli a plasticità diffusa e concentrata e chiarendone ambiti di applicazione e limiti.

Per quanto riguarda le analisi pushover, il gruppo propone una revisione significativa delle distribuzioni di forze. In particolare, viene suggerita l’eliminazione della distribuzione derivata dall’analisi dinamica lineare attualmente inclusa nel gruppo 1, sostituendola con una distribuzione multimodale più coerente con il comportamento reale delle strutture.

Un chiarimento importante riguarda inoltre il vettore delle deformate modali Φ, che non dovrebbe più essere rigidamente associato al primo modo di vibrare, ma rappresentare più in generale la forma degli spostamenti assunti dalla struttura. Questa impostazione consente una maggiore flessibilità e coerenza nell’applicazione del metodo N2.

Per gli edifici torsionalmente flessibili, viene proposta l’introduzione di una versione modificata del metodo N2, in grado di evitare sottostime della domanda sismica. Sul fronte delle combinazioni delle azioni sismiche, si suggerisce di affiancare alla regola del 100-30 anche la combinazione SRSS, già ampiamente adottata a livello internazionale, limitandone però l’uso alle analisi lineari.

Dettagli costruttivi, duttilità e armonizzazione normativa

Le proposte includono anche interventi sui dettagli costruttivi, con l’obiettivo di migliorare la duttilità e la robustezza delle strutture. Tra questi, si segnala la riduzione delle distanze tra le staffe nelle travi, uniformandole ai valori già previsti per i pilastri, al fine di limitare il rischio di instabilità delle armature longitudinali.

Particolarmente rilevante è la revisione del rapporto geometrico dell’armatura tesa. La definizione attuale, basata sul rapporto tra area di acciaio e sezione lorda, viene sostituita da una formulazione più coerente con la pratica internazionale, che fa riferimento alla sezione efficace. Contestualmente, si propone l’aggiornamento dei valori minimi e massimi, in linea con i nuovi Eurocodici, favorendo così una maggiore armonizzazione normativa.

Infine, per quanto riguarda la duttilità nei pilastri, viene suggerito di semplificare le verifiche esplicite attraverso l’adozione di regole costruttive aggiornate, capaci di garantire prestazioni adeguate senza appesantire eccessivamente il processo progettuale.

Conclusioni

Le proposte sviluppate dal gruppo WP11 rappresentano un contributo significativo al processo di aggiornamento delle norme tecniche per il cemento armato. Il lavoro si distingue per l’equilibrio tra innovazione e continuità, introducendo nuovi strumenti e concetti senza perdere il riferimento alla tradizione consolidata della progettazione strutturale.

L’integrazione di approcci avanzati, come il machine learning, con solide basi meccaniche, insieme all’attenzione alla praticabilità delle soluzioni proposte, rende questo insieme di contributi particolarmente rilevante per il futuro della normativa. Il percorso è ancora in evoluzione, ma le direzioni tracciate appaiono già oggi chiare e promettenti.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE DELL'INTERVENTO DI ENRICO SPACONE

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto dell'IA.

IN SINTESI
-Il gruppo VP11 propone aggiornamenti ai capitoli 4 e 7 delle NTC 2018, introducendo il concetto di stato limite globale e nuovi approcci alle analisi non lineari.
-Viene sviluppato il metodo del coefficiente globale, in linea con il Model Code 2020, per una valutazione più coerente della capacità strutturale.
-Nuove formule per la resistenza a taglio, basate anche su machine learning, migliorano l’accuratezza rispetto ai dati sperimentali.
-Revisione delle analisi pushover, con aggiornamenti sulle distribuzioni di forze, sul vettore degli spostamenti e sull’uso del metodo N2.
-Interventi su dettagli costruttivi e duttilità, con armonizzazione ai nuovi Eurocodici e maggiore attenzione alla sicurezza delle armature.