Eurocodice 8: Analisi e progettazione strutturale, approcci alle forze, sicurezza e duttilità

La nuova generazione dell’Eurocodice 8, in particolare la Parte 1-1, rappresenta un passaggio evolutivo cruciale nella progettazione sismica. Dopo oltre un decennio di lavoro, il documento integra nuove definizioni, approcci progettuali e criteri di sicurezza calibrati su basi probabilistiche. Il Prof. Paolo Franchin, nella sua relazione, ha illustrato i principali aggiornamenti, con particolare attenzione alle classi di duttilità, ai metodi di progettazione force-based e displacement-based, e al nuovo impianto di verifica della sicurezza strutturale.

Obiettivi Prestazionali e Classi di Conseguenza

Gli obiettivi prestazionali rimangono invariati: salvaguardia della vita umana, limitazione del danno e operatività post-sisma per le strutture critiche. La classificazione dell’importanza strutturale evolve sostituendo le Importance Classes con le Consequence Classes (in linea con EN 1990), rendendo omogeneo il concetto a livello di tutti gli Eurocodici.

Ogni classe di conseguenza è associata a specifici livelli di azione sismica per l’insieme degli stati limite, definiti secondo la logica della classica “matrice di prestazione”.

Classi di Duttilità: DC1, DC2, DC3

Una delle novità più rilevanti è l’introduzione di nuove classi di duttilità:

• DC1: comportamento non dissipativo, verifica solo a resistenza;
• DC2: comportamento parzialmente dissipativo, non richiede la gerarchia delle resistenze, ma solo il controllo dei drift. Progettazione più semplice, con notevoli vantaggi operativi;
• DC3: completamente dissipativo, analoga, a seconda del materiale, alla precedente DCM (es: cemento armato) o DCH (es: acciaio).

In particolare, la DC2 rappresenta un bilanciamento efficace tra semplificazione progettuale e prestazione sismica, prevedendo un impiego crescente nella pratica strutturale ordinaria.

Approcci Progettuali: Force-Based vs Displacement-Based

Force-Based Design

Il metodo tradizionale, basato sul fattore di comportamento q, è stato riformulato per maggiore trasparenza. Il nuovo q è espresso come:

q = q_S * q_R * q_D

dove:

q_S = sovraresistenza

q_R = ridondanza strutturale (iperstaticità)

q_D = duttilità disponibile

Questo approccio esplicita la vera escursione plastica e riconosce che il fattore q non rappresenta direttamente il rapporto tra domanda e capacità plastica.

Displacement-Based Design

Ora incluso nella Parte 1 (non solo nella Parte 3), l’approccio displacement-based permette la progettazione diretta anche di nuove strutture. Basato su analisi statica non lineare (pushover) o analisi dinamica non lineare per le strutture più complesse, consente una progettazione prestazionale più raffinata. Le verifiche sono eseguite su:

• rotazioni di cerniera plastica (domanda vs capacità),
• drift interpiano,
• meccanismi fragili (es. taglio).

I modelli devono essere coerenti con quelli descritti nel Capitolo 7, che prescrive i modelli costitutivi, calibrati per diversi materiali e tipologie strutturali, da adottare in modo da garantire uniformità e coerenza delle valutazioni ai sensi della norma.

In occasione dell'evento di Pavia, INGENIO ha intervistato in esclusiva il Prof. Paolo Franchin.

Verifiche: Meccanismi duttili e fragili

Le verifiche sono calibrate secondo lo stato limite considerato:

• Significant Damage (SD, equivalente al nostro SLV): verifica principale;
• Near Collapse (NC, equivalente al nostro SLC): implicita se SD è soddisfatto, grazie a coefficienti riduttivi α e γ.

Le capacità plastiche (es. rotazioni ultime) sono derivate da modelli empirici con dispersioni statistiche esplicitate. Le verifiche al taglio introducono la differenziazione tra capacità a SD e NC, tenendo conto di degrado e incrudimento.

Fattori parziali e sicurezza strutturale

Il nuovo impianto normativo adotta una visione coerente con l’approccio probabilistico. I fattori parziali (γ) sono applicati alle medie delle resistenze (non ai frattili inferiori), con coefficienti calibrati per garantire una affidabilità obiettivo coerente tra force-based e displacement-based design.

La sicurezza è espressa in termini di probabilità di collasso e indice di affidabilità (β). Il periodo di ritorno dell’azione sismica è anch’esso derivato in base al β obiettivo, rendendo il framework completamente integrato con EN 1990 e riducendo i Nationally Determined Parameters.

Modellazione: Capitolo 7 dell’Eurocodice 8 Parte 1

Il nuovo Capitolo 7 include modelli meccanici riconosciuti per:

• Cemento armato;
• Acciaio;
• Strutture composte;
• Legno.

I modelli sono aggiornati rispetto a quelli della Parte 3 corrente (esistente), sono tutti caratterizzati con parametri statistici espliciti (media, coeff. di variazione), necessari per le verifiche probabilistiche e per la determinazione dei fattori parziali.

Le principali innovazioni introdotte dall’Eurocodice 8 Parte 1.1 di seconda generazione:

• Introduzione chiara e razionale di classi di duttilità semplificate;
• Adozione sistematica del displacement-based design anche per strutture nuove;
• Unificazione e coerenza dei criteri di verifica con l’approccio prestazionale;
• Maggiore trasparenza e tracciabilità dei parametri di progetto;
• Nuovo impianto di sicurezza basato su affidabilità strutturale esplicita.

La nuova norma non solo modernizza gli strumenti progettuali, ma ne semplifica l’uso, mantenendo al contempo la robustezza ingegneristica necessaria per affrontare le sfide della progettazione sismica contemporanea, inclusi edifici alti e strutture critiche.