Dall’11 settembre alla progettazione della robustezza: come evitare collassi sproporzionati

Il crollo delle Twin Towers è diventato uno dei riferimenti più ricorrenti quando si affrontano i temi del collasso progressivo e della robustezza strutturale. Ma proprio a distanza di venticinque anni è importante evitare letture troppo semplicistiche: collasso progressivo e collasso sproporzionato non sono sinonimi, e la sola estensione di un collasso non basta a dimostrare una carenza di robustezza.

La questione progettuale è più profonda. Significa chiedersi che cosa accade a una costruzione quando un evento eccezionale compromette improvvisamente uno o più componenti, quali percorsi alternativi possano attivarsi per trasferire i carichi e fino a che punto continuità, duttilità, ridondanza e configurazione dei collegamenti riescano a contenere la propagazione del danno.

È proprio su questo passaggio - dalla robustezza intesa come principio generale alla robustezza come prestazione da progettare e verificare - che si concentra l’intervista al professor Fulvio Parisi. Il confronto entra nel merito delle strategie oggi disponibili: incatenamenti, percorsi alternativi dei carichi, elementi chiave, segmentazione strutturale, gerarchia delle resistenze e progettazione dei collegamenti. E chiarisce perché neppure una struttura correttamente progettata contro il sisma possa essere considerata automaticamente robusta rispetto a esplosioni, impatti o perdite localizzate di elementi portanti.

Lo sguardo si sposta infine sull’evoluzione normativa e scientifica europea. Gli Eurocodici stanno progressivamente portando la robustezza verso un quadro più organico, mentre ricerca e standardizzazione lavorano a metodi prestazionali, probabilistici e multi-pericolo capaci di trasformare un principio di sicurezza in procedure concretamente applicabili alla progettazione di edifici, ponti e infrastrutture.

Su questi temi ne abbiamo parlato con Fulvio Parisi, professore ordinario di Tecnica delle Costruzioni all’Università degli Studi di Napoli Federico II, approfondendo il significato della robustezza strutturale, le strategie per limitare la propagazione del danno e l’evoluzione della progettazione verso approcci sempre più prestazionali e multi-pericolo.

Collasso progressivo e collasso sproporzionato: differenze e significato della robustezza strutturale

1. Gli attentati dell’11 settembre sono spesso richiamati quando si parla di collasso progressivo. Il crollo delle Torri Gemelle può però essere considerato un esempio di collasso progressivo, ma non propriamente di collasso sproporzionato. Qual è la differenza e come va definita correttamente la robustezza strutturale?

Il collasso progressivo e il collasso sproporzionato descrivono due aspetti differenti. Il primo riguarda la modalità di evoluzione del fenomeno: una crisi iniziale si propaga da un componente all’altro attraverso una successione di fallimenti, fino ad interessare una parte rilevante o la totalità della struttura. Il secondo riguarda invece il rapporto tra l’entità del danno iniziale e quella delle conseguenze finali: il collasso è sproporzionato quando un danno iniziale localizzato produce effetti molto più estesi rispetto alla causa che lo ha innescato.

Il crollo delle Torri Gemelle costituisce un chiaro esempio di collasso progressivo, perché la crisi si è propagata verticalmente attraverso una sequenza di cedimenti. Non può tuttavia essere considerato, in senso tecnico-scientifico, un esempio altrettanto chiaro di collasso sproporzionato: gli impatti degli aeromobili, le esplosioni e gli incendi conseguenti produssero un danno iniziale di eccezionale entità, non assimilabile alla perdita localizzata di un singolo elemento o di una porzione limitata della struttura. La sola estensione del collasso finale non dimostra quindi un deficit di robustezza delle Torri Gemelle.

La robustezza strutturale deve essere definita più precisamente come la capacità di una struttura di evitare conseguenze sproporzionate rispetto a un danno iniziale localizzato. Una struttura robusta può subire danni anche significativi, ma deve riuscire a limitarne la propagazione attraverso capacità residua, continuità, duttilità e appropriati meccanismi di redistribuzione delle azioni.

Robustezza, ridondanza, duttilità, resilienza e affidabilità: concetti diversi da non confondere

Come distinguere tecnicamente robustezza, ridondanza, duttilità, resilienza e affidabilità strutturale?

Sono concetti strettamente collegati, ma non equivalenti.

La robustezza è la capacità della struttura di evitare conseguenze sproporzionate rispetto a un danno iniziale. La ridondanza indica invece la disponibilità di elementi e percorsi alternativi attraverso i quali redistribuire le azioni non più sostenute dai componenti danneggiati. La ridondanza può favorire la robustezza, ma non la garantisce automaticamente: la redistribuzione potrebbe sovraccaricare altri elementi e contribuire alla propagazione del danno. In tale caso, può dunque essere più efficace una strategia come la segmentazione oppure una loro combinazione.

La duttilità è la capacità di sviluppare deformazioni plastiche e dissipare energia senza crisi fragili. È quindi una risorsa essenziale per mobilitare meccanismi resistenti alternativi, come l’azione catenaria delle travi o quella membranale dei solai.

L’affidabilità esprime, in termini probabilistici, la capacità di soddisfare prefissati obiettivi prestazionali durante un periodo di riferimento ed è collegata alla probabilità di fallimento.

La resilienza considera invece una scala temporale e sistemica più ampia: comprende la capacità di assorbire l’evento, conservare una funzionalità residua e recuperare le prestazioni entro tempi accettabili. Una maggiore robustezza può pertanto contribuire alla resilienza, ma quest’ultima dipende anche dalle risorse, dalle strategie di ripristino e dall’organizzazione del sistema.

Attesa la necessità dei professionisti (non solo dei ricercatori) di comprendere tutti questi aspetti e gli sviluppi scientifici e normativi sulla progettazione, la valutazione, il consolidamento e, più in generale, la gestione delle strutture per fronteggiare gli eventi estremi (ormai sempre più frequenti ed intensi anche per effetto del cambiamento climatico), ho pensato di creare una scuola di alta formazione dell’Università degli Studi di Napoli Federico II denominata SARAH Advanced School “Structural Robustness and Resilient Infrastructure against Extreme Hazards” .

La prima edizione si è tenuta nel 2024 mentre la terza edizione consecutiva si è svolta dal 7 all’11 settembre 2026. Per la prima volta, la terza edizione della SARAH Advanced School è stata tenuta in modalità ibrida – consentendo una trasmissione globale di lezioni, esercitazioni e talk di ricerca, in modalità sincrona e asincrona – e ha visto la partecipazione di docenti di riconosciuto prestigio internazionale, giovani ricercatori e professionisti dall’Europa, dagli Stati Uniti d’America, dall’America Latina, dall’Africa e dall’Asia. Gli interessati alla prossima edizione possono scrivere a sarah.school@unina.it per poter essere inseriti nella nostra mailing list e ricevere informazioni appena saranno disponibili.

La robustezza come prestazione da progettare e verificare

La robustezza deve essere considerata una proprietà intrinseca della struttura oppure una vera e propria prestazione da progettare e verificare?

Dal punto di vista concettuale, la robustezza può essere descritta come una proprietà o capacità del sistema strutturale, ma dipende anche dall’evento estremo che può investire la struttura. Nella pratica progettuale, tuttavia, la robustezza deve essere trattata come una vera prestazione da perseguire e verificare in aggiunta (non in sostituzione) agli obiettivi di sicurezza relativi alle condizioni di esercizio e a quelle ultime. Non è infatti corretto affermare che una struttura sia robusta in termini assoluti: occorre specificare rispetto a quale scenario di danno, quale prestazione e quali conseguenze ritenute accettabili.

La robustezza dipende certamente da caratteristiche intrinseche quali lo schema strutturale, la continuità, la ridondanza, la duttilità e la configurazione dei collegamenti. Tuttavia, la loro semplice presenza non dimostra che, dopo la crisi di un elemento, la struttura conservi un comportamento soddisfacente. È necessario verificare se il danno possa essere confinato oppure se siano effettivamente disponibili meccanismi alternativi capaci di trasferire i carichi.

La progettazione dovrebbe quindi partire dalla definizione degli scenari rilevanti e degli obiettivi prestazionali, graduando l’accuratezza delle verifiche in funzione delle conseguenze attese del collasso. Per le opere più importanti o strategiche, ciò può richiedere analisi esplicite della struttura danneggiata e, nei casi più complessi, una valutazione probabilistica del rischio.

Come progettare la robustezza: continuità, percorsi alternativi, elementi chiave e segmentazione

Quali sono oggi le principali strategie per garantire robustezza: continuità strutturale, incatenamenti, compartimentazione strutturale, percorsi alternativi dei carichi, elementi chiave?

Non esiste una strategia universalmente migliore: la scelta dipende dalla tipologia strutturale, dall’evento considerato e dalle conseguenze potenziali. La continuità consente il trasferimento delle azioni tra i diversi componenti e costituisce il presupposto per mobilitare una risposta sistemica. La predisposizione di incatenamenti orizzontali e/o verticali è una modalità prevalentemente prescrittiva per garantire integrità e favorire meccanismi resistenti quali l’azione catenaria e quella membranale.

L’analisi dei percorsi alternativi dei carichi è invece un approccio prestazionale diretto: si ipotizza un danno locale (ad esempio, persino la perdita di un pilastro, una porzione di parete o un altro componente) e si verifica se la struttura danneggiata riesca ancora a sostenere le azioni previste senza sviluppare un collasso sproporzionato.

La progettazione degli elementi chiave mira a impedire la crisi di componenti la cui perdita avrebbe effetti particolarmente gravi. È una strategia legata a pericoli identificabili e richiede che tali elementi o collegamenti siano dimensionati e protetti rispetto alle azioni eccezionali pertinenti.

La compartimentazione, o segmentazione strutturale, segue una logica apparentemente opposta alla continuità: suddivide l’opera in sottosistemi mediante confini o “fusibili” progettati per arrestare la propagazione del collasso. Le soluzioni più efficaci derivano spesso dalla combinazione ragionata di più strategie.

Come si misura la robustezza strutturale: indicatori deterministici, probabilistici e basati sul rischio

È possibile definire quantitativamente il livello di robustezza di un edificio o rimane ancora una valutazione in parte convenzionale?

È possibile quantificare alcuni aspetti della robustezza, ma non disponiamo ancora di una misura unica e universalmente accettata. Gli indicatori deterministici confrontano, ad esempio, la capacità portante, la rigidezza, gli spostamenti, l’energia o l’estensione del danno della struttura integra e di quella danneggiata. Gli approcci probabilistici valutano invece come cambia la probabilità di fallimento o l’indice di affidabilità in seguito al danno. Gli indicatori basati sul rischio considerano anche le conseguenze dirette e indirette del possibile collasso.

Queste misure consentono di confrontare differenti soluzioni progettuali, scenari di danno o strategie di consolidamento. Tuttavia, il risultato dipende dalla prestazione scelta, dalla localizzazione ed estensione del danno ipotizzato, dal periodo di riferimento e dal criterio utilizzato per stabilire quando una conseguenza diventi sproporzionata.

Possiamo quindi quantificare la robustezza rispetto a scenari e obiettivi chiaramente definiti, ma non attribuire alla struttura un valore assoluto indipendente dal contesto. La componente convenzionale risiede soprattutto nella selezione e modellazione degli scenari nonché nella definizione delle soglie di accettabilità. Una delle principali sfide della standardizzazione è proprio rendere tali scelte più omogenee, trasparenti e verificabili.

Collegamenti, regolarità e gerarchia delle resistenze: cosa determina davvero la robustezza

Quanto incidono sulla robustezza la regolarità strutturale, la gerarchia delle resistenze e la configurazione dei collegamenti?

Incidono in misura determinante, perché condizionano sia la localizzazione del danno sia la possibilità di redistribuire le azioni dopo la crisi di un componente. Una configurazione regolare generalmente favorisce percorsi dei carichi più chiari e riduce concentrazioni impreviste di domanda. La regolarità, tuttavia, non è di per sé una garanzia di robustezza: occorre verificare il comportamento della struttura nello stato danneggiato.

La gerarchia delle resistenze è importante perché consente di indirizzare la risposta verso meccanismi duttili, evitando crisi fragili e improvvise. Tuttavia, la gerarchia concepita per un determinato tipo di azione, ad esempio quella sismica, non è necessariamente ottimale dopo la perdita locale di un elemento portante. Deve quindi essere valutata rispetto ai meccanismi che si intendono attivare nello specifico scenario di danno.

I collegamenti rappresentano spesso l’aspetto decisivo. Devono possedere non soltanto resistenza, ma anche capacità deformativa e rotazionale, continuità e adeguato ancoraggio, così da consentire l’attivazione dei percorsi alternativi. Una struttura geometricamente ridondante può risultare poco robusta se i collegamenti cedono prematuramente. Viceversa, collegamenti opportunamente progettati possono mobilitare risorse strutturali normalmente non impegnate. Laddove si adotta la segmentazione, i collegamenti devono invece funzionare in modo controllato come confini o fusibili strutturali per arrestare la propagazione del collasso.

Progettazione sismica e robustezza: perché il sisma non copre tutti gli eventi eccezionali

Una struttura progettata correttamente nei confronti del sisma può essere considerata automaticamente robusta anche rispetto ad altre azioni eccezionali?

Assolutamente no. La progettazione sismica può offrire importanti benefici in termini di robustezza grazie alla continuità, alla duttilità e ai dettagli costruttivi che introduce, ma non costituisce automaticamente una verifica nei confronti del collasso sproporzionato.

Il terremoto interessa generalmente l’intera struttura, producendo azioni prevalentemente orizzontali e una domanda distribuita. Eventi come un’esplosione, un impatto o una crisi locale possono invece eliminare improvvisamente un singolo pilastro, una parete o un collegamento, imponendo alla parte restante della struttura di redistribuire verticalmente i carichi gravitazionali. In queste condizioni diventano determinanti gli effetti dinamici, le grandi deformazioni, l’azione catenaria delle travi e quella membranale dei solai: meccanismi che non sono normalmente oggetto delle ordinarie verifiche sismiche.

Anche la gerarchia delle resistenze progettata per fornire resistenza sismica può avere effetti differenti nello scenario di perdita locale di un componente. Le evidenze scientifiche mostrano che in molti casi la progettazione sismica può incrementare significativamente la capacità portante residua di una struttura soggetta ad un danno localizzato, ma non garantisce sempre un livello adeguato di robustezza. Occorre quindi adottare un approccio multi-pericolo e verificare esplicitamente gli scenari di danno ritenuti rilevanti.

Robustezza strutturale negli Eurocodici: verso criteri europei più prestazionali e condivisi

Come stanno evolvendo gli Eurocodici e la ricerca europea rispetto alla progettazione della robustezza?

In una mia relazione plenaria al Convegno IF CRASC ’25, tenutosi a Napoli nel 2025 (GUARDA IL VIDEO) ho fornito aggiornamenti in merito all’evoluzione scientifica, tecnica e normativa sul tema della robustezza.

Gli Eurocodici hanno già introdotto il principio secondo cui una costruzione non deve subire danni sproporzionati rispetto alla causa iniziale. L’EN 1990 stabilisce i princìpi generali e collega il livello delle verifiche alle conseguenze del collasso, mentre l’EN 1991-1-7 disciplina le azioni eccezionali e richiama strategie quali gli incatenamenti, i percorsi alternativi dei carichi e la progettazione degli elementi chiave. Le disposizioni sono state tuttavia storicamente distribuite tra documenti differenti e non sempre forniscono criteri omogenei e quantitativi per progettare e verificare la robustezza.

Un passaggio importante è rappresentato dalla Guidance on the design for structural robustness del Joint Research Centre della Commissione europea, pubblicata nel 2024 e liberamente scaricabile dal web, alla quale ho contribuito come coautore. Il documento raccoglie lo stato dell’arte scientifico e normativo, analizza criticamente le disposizioni disponibili e approfondisce definizioni, scenari di danno, strategie progettuali, metodi di analisi e possibili criteri quantitativi. Esso costituisce una rilevante base tecnico-scientifica per costruire una visione europea armonizzata della robustezza strutturale.

Sono inoltre direttamente coinvolto nel gruppo di lavoro europeo CEN/TC 250/WG 6 “Robustness”, nell’ambito del quale abbiamo predisposto un Technical Report (TR) dedicato alla progettazione orientata alla robustezza strutturale. Se approvato, esso costituirà il primo documento europeo di standardizzazione specificamente dedicato al tema. Pur avendo natura inizialmente informativa (nel senso che non è obbligatorio rispettarlo), questo TR rappresenterebbe un passaggio fondamentale verso criteri condivisi e, in prospettiva, verso disposizioni normative come uno standard o persino un eurocodice specifico.

Parallelamente, la ricerca europea si sta orientando verso approcci prestazionali e probabilistici, valutazioni multi-pericolo e nel ciclo di vita, trattamento esplicito delle incertezze e simulazioni avanzate del comportamento strutturale fino al collasso. L’obiettivo è passare dall’enunciazione di un principio generale di sicurezza a procedure concretamente applicabili per progettare, verificare e confrontare la robustezza di edifici, ponti e altre opere di ingegneria civile.