Eurocodice 8, materiali e tipologie costruttive: strutture in muratura ed elementi non strutturali

Un quadro normativo rinnovato e più coerente con l’esperienza italiana

La nuova generazione dell’Eurocodice 8 introduce importanti innovazioni nella progettazione sismica delle strutture in muratura e degli elementi non strutturali. Il quadro normativo, significativamente rivisto rispetto alla precedente edizione, si avvicina in modo sostanziale all’impostazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni italiane (NTC 2018), pur introducendo aggiornamenti metodologici fondati sulle più recenti evidenze sperimentali e su un impianto concettuale in diversi ambiti più articolato.

La progettazione sismica degli edifici in muratura è trattata nel Capitolo 14 dell’Eurocodice 8 parte 1-2. Nella parte introduttiva del capitolo viene decritto il ruolo del comportamento scatolare dell’edificio e la distinzione tra due livelli di duttilità: una prima classe in cui il comportamento rimane prevalentemente elastico, con regole costruttive riconducibili all’Eurocodice 6, e una seconda classe che ammette moderate deformazioni inelastiche e meccanismi di dissipazione energetica, con prescrizioni costruttive più articolate.

Verifiche sismiche, modellazione e fattori di comportamento

Una delle innovazioni principali risiede nella definizione dei fattori di comportamento (q), ora ottenuti attraverso la combinazione di tre contributi: un contributo legato alla capacità deformativa in campo non lineare degli elementi strutturali (q_D), uno legato al grado di iperstaticità della struttura e alla capacità di ridistribuzione delle forze interne (q_R), e uno legato a tutte le fonti di sovraresistenza non esplicitamente considerate nel calcolo (q_S, assunto pari a 1,5 per tutte le tipologie costruttive). Questa formulazione consente una valutazione più calibrata del comportamento sismico in relazione alle reali caratteristiche del sistema strutturale. I valori di deformazione limite degli elementi, ricavati da prove sperimentali, sono differenziati per tipo di muratura – armata, non armata, confinata – e sono utilizzati per determinare sia le verifiche in forza sia quelle in spostamento. Tali valori sono stati aggiornati in base alle sperimentazioni più recenti e hanno costituito la base per la valutazione dei fattori di comportamento, in particolare di q_D. Nel complesso, i fattori di struttura proposti risultano inferiori a quelli attualmente presenti nelle NTC 2018.

Il Capitolo 14 affronta con maggiore completezza rispetto al passato anche la risposta fuori piano dei pannelli murari, una delle criticità più rilevanti nelle costruzioni in muratura. Sono previsti approcci sia in forza, basati su spettri di piano e fattori q specifici per i singoli elementi, sia in spostamento, che richiamano i contenuti della Parte 3 del codice per quanto riguarda edifici esistenti. Nel caso in cui il pannello murario rispetti alcuni requisiti geometrici (snellezza), dipendenti dal livello dell’azione sismica, è consentito al progettista non effettuare la verifica esplicita per azioni fuori piano.

Un ulteriore aspetto significativo è l’introduzione dei coefficienti di affidabilità γ_Rd, da applicare alla capacità deformativa per ottenere il valore di progetto nelle verifiche in spostamento: una procedura che consente di tenere sotto controllo la probabilità di superamento dello stato limite e porta, di fatto, a una riduzione dei valori di spostamento utilizzabili rispetto a quanto previsto dalle attuali NTC.

Sul piano della modellazione, il codice consente il ricorso a modelli lineari semplificati, inclusi quelli a telaio equivalente o macroelementi, con l’eventuale possibilità di trascurare il contributo flessionale degli elementi orizzontali (come cordoli e fasce), a patto di rispettare alcune condizioni. Nell’analisi lineare globale, molto significativa è la possibilità per il progettista di fare ricorso alla ridistribuzione delle forze interne, nel rispetto di alcuni limiti, secondo criteri che in parte riprendono le attuali norme italiane, in parte si basano su approcci più recenti, sempre sviluppati in ambito nazionale.

Anche per l’analisi non lineare statica (pushover), che resta uno strumento molto diffuso nella pratica, perlomeno in Italia, l’Eurocodice fornisce indicazioni aggiornate e modelli costitutivi coerenti con l’esperienza progettuale corrente, incluso l’utilizzo di semplici legami costitutivi bilineari.

Un altro punto importante del capitolo 14 sono le indicazioni riguardanti i cosiddetti edifici semplici, per i quali, sotto certe condizioni di regolarità geometrica, costruttiva e di distribuzione dei setti, è possibile evitare le verifiche di dettaglio sotto sisma. Questa possibilità, già contemplata nelle norme italiane, è recepita anche a livello europeo, con requisiti costruttivi analoghi e con un riferimento al minimo quantitativo di sezione muraria nelle due direzioni principali, parametro che resta tuttavia a discrezione degli Stati membri attraverso gli NDP (Nationally Determined Parameters).

In generale, relativamente ai contenuti del capitolo 14, dovrebbe essere possibile arrivare ad un allineamento quasi completo delle future nuove NTC italiane con il nuovo Eurocodice, prestando tuttavia attenzione ad alcuni aspetti specifici su cui l’esperienza nazionale italiana costituisce un riferimento di rilievo.    

 In occasione dell'evento di Pavia, organizzato da Eucentre e ReLUIS, INGENIO ha intervistato in esclusiva il Prof. Guido Magenes.

Elementi non strutturali e tamponature: criteri aggiornati per la sicurezza

Il Capitolo 7 dell’Eurocodice 8 parte 1-2 è dedicato agli elementi costruttivi non strutturali (ancillary elements), con una trattazione particolarmente estesa delle tamponature in muratura. Il codice distingue tra tamponature interagenti e non interagenti, con ulteriori sottoclassi basate sul loro comportamento duttile o meno. Di particolare interesse e novità è il riconoscimento delle tamponature duttili, sviluppate prevalentemente in ambito italiano, che grazie all’impiego di giunti deformabili o a scorrimento consentono un controllo efficace delle sollecitazioni trasmesse al telaio, un magiore controllo del danno e in generale un comportamento più favorevole sotto sisma.

Per la definizione dell’azione sismica sugli elementi non strutturali, il codice propone un metodo basato su spettri di piano in accelerazione, derivati da modelli che considerano anche la risposta non lineare della struttura principale e dell’elemento secondario. In edifici di pochi piani, spesso è sufficiente considerare il contributo del primo modo di vibrare, semplificando così le valutazioni.

Dal punto di vista della modellazione degli edifici con tamponature murarie, il cap. 7 prevede diversi possibili metodi:

• a) metodi in cui l’interazione globale con le tamponature non viene modellata esplicitamente (modello strutturale “nudo”), trascurando completamente il contributo irrigidente delle tamponature, oppur considerando il contributo irrigidente delle tamponature a posteriori in modo semplificato;
• b) metodi in cui le tamponature sono esplicitamente modellate, elastici lineari;
• c) metodi in cui le tamponature sono esplicitamente modellate, non lineari.

La norma indica in quali casi è possibile utilizzare i modellli di tipo a) e quando invece è necessario ricorrere ai metodi di tipo b) o c). Nel caso di modelli di tipo b), è richiesta una verifica di resistenza (in forza) anche delle tamponature.

È da osservare che, per quanto riguarda il progetto dei telai con tamponature murarie, l’EC8 di nuova generazione presenta numerose differenze rispetto alla vecchia generazione, con diverse, significative nuove prescrizioni. Molte novità sono il frutto di un aggiornamento dello stato delle conoscenze (in particolare di tipo sperimentale). Tuttavia, alcune delle nuove prescrizioni sono state oggetto di grande discussione nei gruppi di lavoro. Tra queste:

• la modalità con cui svolgere l’analisi strutturale quando si deve modellare esplicitamente la rigidezza nel piano delle tamponature nelle verifiche in forza con analisi lineare, e la relativa necessità di sottoporre le tamponature interagenti ad una verifica di resistenza in forza nel piano;
• la valutazione delle spinte locali esercitate dalle tamponature interagenti sulle colonne;
• per le tamponature definite come non interagenti (caratterizzate dalla presenza di opportuni giunti di separazione dal telaio), fino a quali valori di spostamento è necessario garantire la non interazione con il telaio (SD, danno severo, e NC a collasso).

Nel complesso, si ritiene che resti ancora da valutare in modo sistematico l’impatto che il cap. 7 dell’EC 8 parte 1-2 avrà sulla progettazione dei telai con tamponature murarie. Per tale motivo, l’allineamento delle future NTC al nuovo EC8 su questo punto richiederà qualche cautela ed approfondimento.