Eurocodice 8: Geotecnica, fondazioni e opere di sostegno

Un documento ponte tra geotecnica e progettazione strutturale sismica

La nuova Parte 5 dell’Eurocodice 8 rappresenta un importante tassello nella costruzione di un sistema normativo europeo integrato per la progettazione sismica delle opere geotecniche. Non si tratta di un documento isolato, bensì di un segmento che si interfaccia in modo diretto e coerente con le altre parti degli Eurocodici, in particolare con l’1.1 dell’Eurocodice 8, dedicata alle azioni sismiche e ai metodi di analisi strutturale, e con l’Eurocodice 7, che tratta la progettazione geotecnica in senso ampio.

Questa nuova parte nasce da un lavoro collegiale, ma fortemente focalizzato, in cui si è cercato di dare coerenza normativa ai complessi problemi legati alla risposta sismica delle fondazioni e alla loro interazione con il terreno. Luigi Callisto, che ha avuto un ruolo centrale nel processo di revisione del testo, ha illustrato i contenuti del documento ponendo particolare attenzione proprio a questi aspetti, durante una presentazione tecnica rivolta a una platea di specialisti del settore.

Il punto di partenza è la relazione tra questa Parte 5 e gli altri documenti normativi. Non si può infatti parlare di fondazioni in zona sismica senza fare riferimento, ad esempio, alla definizione di azione sismica presente nella Parte 1.1, o alla caratterizzazione del sottosuolo, che resta saldamente ancorata alla Parte 2 dell’Eurocodice 7. La logica seguita è semplice ma efficace: l’indagine geotecnica è unitaria, non ha senso dividere ciò che serve per la progettazione statica da ciò che serve per la progettazione sismica. È quindi nella Parte 7-2 che si trovano le indicazioni sulla caratterizzazione del sito, compresi i fenomeni di liquefazione e instabilità di versante, mentre la Parte 5 dell’Eurocodice 8 si concentra su come queste informazioni si traducono in criteri progettuali, analisi e verifiche.

Dall’analisi alla verifica: un approccio coerente ma flessibile

Il cuore del documento è rappresentato dai capitoli dedicati all’interazione terreno-struttura e alla progettazione delle fondazioni. Qui emerge un’impostazione molto chiara: da una parte si descrive come modellare l’interazione con il terreno all’interno dell’analisi strutturale (modifica dei modelli, introduzione di molle e smorzamenti), dall’altra si affrontano le verifiche geotecniche e strutturali vere e proprie.

Uno degli aspetti innovativi riguarda proprio questa separazione tra analisi e verifica. È stato scelto di lasciare aperta al progettista la possibilità di adottare un approccio coerente ma flessibile: si può eseguire l’analisi strutturale in termini di forze oppure di spostamenti, così come le verifiche delle fondazioni possono essere impostate in uno dei due domini. Tuttavia, Callisto invita alla coerenza: se l’analisi della struttura in elevazione è fatta in termini di forze, anche le verifiche di fondazione dovrebbero seguire lo stesso approccio; viceversa, se si adotta un’analisi in termini di spostamento, allora è corretto verificare le fondazioni secondo criteri prestazionali legati alla deformabilità.

Nel caso dell’analisi in forze, il documento richiede l’inserimento esplicito delle masse di fondazione nel modello strutturale, insieme alla rappresentazione della risposta del terreno tramite molle – che, almeno nell’analisi modale, devono essere necessariamente lineari. Un altro elemento importante è l’introduzione dello smorzamento di fondazione nel calcolo del fattore di comportamento, tramite un coefficiente riduttivo (η), calcolato a partire dallo smorzamento equivalente dell’intero sistema. Questo smorzamento è a sua volta ricavato pesando le energie elastiche assorbite dai diversi elementi deformabili, fondazione inclusa.

Per quanto riguarda le verifiche, la Parte 5 propone un modello coerente con i principi della gerarchia delle resistenze. Gli elementi strutturali devono essere sovraresistenti, soprattutto nei collegamenti con la fondazione. Tuttavia, si ammette che il terreno possa plasticizzarsi entro limiti controllati. A tale scopo, il documento introduce un fattore di riduzione dell’azione sismica (χ), calibrato in funzione dello spostamento residuo ritenuto accettabile per la fondazione. Questo approccio consente una valutazione più realistica e prestazionale del comportamento in esercizio.

Le capacità di fondazione, soprattutto per carichi orizzontali e coppie, possono essere verificate con due approcci: uno più avanzato, basato su una superficie ultima nello spazio generalizzato delle forze (con parametri da stimare), e uno più classico, ancorato alla tradizione geotecnica europea, che fa uso della formula trinomiale di Terzaghi e delle relative modifiche per eccentricità e inclinazioni.

Anche le fondazioni su pali ricevono un’attenzione specifica. Oltre alle verifiche portanti verticali, sono previste anche verifiche per le azioni orizzontali, in cui si può ammettere una parziale plasticizzazione dei pali, a condizione che venga valutata la compatibilità con le deformazioni permanenti e con la capacità resistente dell’elemento.

In occasione dell'evento organizzato da Eucentre e ReLUIS, INGENIO ha intervistato in esclusiva il Prof. Luigi Callisto. Guarda la videoregistrazione.

Opere di sostegno e gallerie: estensione della norma agli elementi complessi

Non meno importanti sono le novità introdotte per le opere di sostegno. Qui la norma introduce una distinzione concettualmente innovativa tra opere “displacing” e “non displacing”. Le prime sono quelle che, sotto l’azione sismica, tendono ad accumulare spostamenti permanenti, per esempio perché hanno un lato debole verso valle. In questi casi, la prestazione sismica dell’opera si misura sia in termini di spostamenti residui, sia di sollecitazioni massime. Le seconde, invece, non accumulano spostamenti permanenti e si comportano in modo più elastico, per cui la verifica è focalizzata sulle sollecitazioni strutturali massime.

Infine, una sezione interamente nuova è dedicata alle opere in sotterraneo, in particolare alle gallerie. Si tratta di un’area finora trascurata nella normativa sismica europea. Il documento non si spinge fino alle verifiche, ma fornisce criteri per la determinazione delle azioni sismiche (o, più correttamente, degli effetti delle azioni) sui rivestimenti. L’approccio prevalente è quello degli spostamenti imposti: si calcolano le deformazioni che si produrrebbero nel terreno in assenza dell’opera, e si valuta come il rivestimento, opponendosi a questi movimenti, venga sollecitato. Il modello può essere basato su molle lineari o su continui elastici, e la verifica consiste nel mantenere il rivestimento in campo elastico.

Testo estratto dalla videoregistrazione dell'intervento, mediante ausilio dell'Intelligenza Artificiale.