Nuovo Eurocodice 8: contributi ReLUIS su spettro sismico, siti e amplificazioni

La revisione dell’Eurocodice 8 rappresenta uno dei passaggi più importanti degli ultimi anni nel campo della progettazione sismica europea. Il processo di aggiornamento ha coinvolto numerosi gruppi di ricerca e ha richiesto un intenso lavoro di verifica e miglioramento dei modelli utilizzati per descrivere l’azione sismica. In questo contesto la comunità scientifica italiana ha svolto un ruolo significativo, anche attraverso le attività coordinate dalla rete RELUIS. Il Work Package 18, dedicato ai contributi normativi per l’azione sismica, ha affrontato diversi aspetti chiave della definizione dello spettro di progetto, della caratterizzazione delle condizioni di sito e della rappresentazione delle componenti del moto sismico. I risultati di queste ricerche hanno contribuito a rafforzare il legame tra osservazioni sperimentali, studi di pericolosità sismica e sviluppo delle norme tecniche.

La definizione dell’azione sismica rappresenta uno degli elementi più delicati dell’ingegneria sismica normativa, perché costituisce il punto di raccordo tra la conoscenza scientifica del fenomeno e la progettazione strutturale. Negli ultimi anni questo tema è stato oggetto di un intenso lavoro di ricerca coordinato nell’ambito della rete ReLUIS, in particolare attraverso il Work Package 18 dedicato ai contributi normativi per l’azione sismica. Le attività hanno coinvolto numerosi gruppi di ricerca italiani – tra cui il Politecnico di Milano, l’Università di Napoli Federico II, l’Università di Pavia, l’Università di Siena e la sede milanese dell’INGV – e si sono sviluppate in stretta connessione con il processo di revisione dell’Eurocodice 8. Sul tema ha relazionato Roberto Paolucci, in occasione dell’evento di presentazione del volume “Contributi ReLUIS per una revisione della normativa tecnica italiana”, organizzato da ReLUIS in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile e svoltosi a Roma il 25 novembre.

Molti dei risultati di queste ricerche sono confluiti direttamente nella nuova versione dell’Eurocodice dedicata alla progettazione sismica. Il lavoro ha riguardato sia la verifica critica delle formulazioni esistenti sia la proposta di modelli aggiornati, basati su un’analisi sistematica dei dati accelerometrici e sui più recenti sviluppi degli studi di pericolosità sismica. L’obiettivo è stato quello di migliorare la coerenza tra modelli normativi e conoscenza scientifica, mantenendo al contempo un livello di applicabilità compatibile con le esigenze della pratica progettuale.

La definizione dello spettro elastico nel nuovo Eurocodice 8

Uno degli aspetti centrali del nuovo Eurocodice 8 riguarda la definizione dello spettro elastico di progetto. Pur mantenendo una forma sostanzialmente analoga a quella già familiare ai progettisti, il modello spettrale si basa ora su una parametrizzazione più essenziale rispetto a quella adottata nelle Norme Tecniche per le Costruzioni italiane.

Nel nuovo impianto normativo l’azione sismica è descritta attraverso due parametri principali derivati dall’analisi di pericolosità sismica: l’ordinata spettrale massima dello spettro di accelerazione, che rappresenta il plateau dello spettro a corto periodo, e l’ordinata spettrale corrispondente al periodo di un secondo. Questi parametri sintetizzano in modo efficace l’intensità del moto sismico atteso e consentono di ricostruire l’intero spettro elastico.

La scelta di utilizzare due soli parametri rappresenta una semplificazione rispetto al sistema adottato nelle NTC 2018, che impiega tre parametri legati all’hazard sismico. Tuttavia la nuova formulazione resta pienamente ancorata ai risultati degli studi di pericolosità sismica, in particolare al modello europeo sviluppato negli ultimi anni e riportato nell’Eurocodice come riferimento informativo. Questo approccio permette di mantenere un collegamento diretto tra spettro di progetto e analisi probabilistiche del moto sismico.

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.
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La classificazione dei siti e i nuovi fattori di amplificazione

Un ambito in cui il contributo della ricerca italiana è stato particolarmente significativo riguarda la caratterizzazione delle condizioni di sito e la definizione dei fattori di amplificazione stratigrafica. Il nuovo Eurocodice mantiene la classificazione in categorie di suolo ormai consolidata nella pratica progettuale – dalle classi A a E – introducendo tuttavia una ulteriore categoria, la classe F, dedicata ai siti con substrato roccioso molto profondo, superiore a 100 metri.

La principale innovazione consiste nel passaggio da una definizione discreta dei fattori di amplificazione a una formulazione continua. Nelle normative precedenti i valori di amplificazione erano associati a ciascuna categoria di suolo attraverso tabelle discrete, con il rischio di generare variazioni significative del fattore in presenza di differenze minime nei parametri geotecnici. Nel nuovo approccio i fattori dipendono invece in modo continuo dalla velocità media delle onde di taglio nel sottosuolo, parametro equivalente alla VS30 utilizzata nelle NTC 2018.

Questa formulazione consente di evitare discontinuità artificiali tra categorie di sito e di rappresentare in modo più realistico la variabilità delle condizioni geologiche. Inoltre il modello permette, qualora disponibile, di utilizzare anche la frequenza fondamentale del sito come parametro alternativo alla profondità dei sedimenti.

La calibrazione dei fattori di amplificazione è stata effettuata attraverso modelli empirici derivati dall’analisi dei dati accelerometrici. In questo contesto la collaborazione con l’INGV di Milano ha svolto un ruolo fondamentale, grazie alla consolidata esperienza nello studio dei database di registrazioni sismiche. Verifiche indipendenti sono state condotte anche utilizzando i dati della rete accelerometrica giapponese KiK-net, che offre un patrimonio informativo unico grazie alla presenza di stazioni sia in superficie sia in profondità, con profili di velocità ben caratterizzati. I risultati hanno mostrato una buona coerenza tra i fattori di amplificazione previsti dal modello e i valori mediani osservati nelle registrazioni reali.

È importante sottolineare che i fattori di amplificazione normativi devono essere interpretati proprio come valori mediani rappresentativi di una classe di sito. La loro funzione non è descrivere con precisione il comportamento di un singolo sito, ma fornire una rappresentazione statistica adeguata della risposta media del terreno.

La componente verticale del moto sismico

Un altro tema oggetto di revisione riguarda la rappresentazione della componente verticale del moto sismico. Nelle normative precedenti questa componente risultava spesso semplificata, soprattutto per quanto riguarda il rapporto tra accelerazioni verticali e orizzontali ai periodi più lunghi.

Le osservazioni provenienti dai database accelerometrici indicano che il rapporto tra le componenti verticale e orizzontale del moto sismico tende ad assumere valori compresi mediamente tra 0,6 e 0,7 per periodi dell’ordine di un secondo o superiori. Nelle formulazioni normative precedenti tali valori risultavano talvolta sottostimati, in particolare nelle aree a bassa sismicità.

Nel nuovo Eurocodice la componente verticale viene definita partendo dallo spettro orizzontale e applicando opportuni coefficienti correttivi. Il rapporto tra le due componenti viene assunto pari a 0,6 per periodi dell’ordine di un secondo, mentre per i periodi più brevi il valore dipende dal livello di sismicità dell’area, risultando più elevato nelle zone a maggiore pericolosità.

Le ricerche sviluppate nell’ambito di RELUIS hanno inoltre esplorato la possibilità di introdurre una dipendenza di questo rapporto anche dalle condizioni di sito. Sebbene tale approccio permetta una rappresentazione più raffinata del fenomeno, le analisi comparative mostrano che i risultati ottenuti non differiscono in modo sostanziale da quelli previsti dall’Eurocodice. Rimane quindi aperta la questione del bilanciamento tra maggiore accuratezza e complessità normativa.

Miglioramenti nella rappresentazione degli spostamenti e dei parametri di moto

La revisione dell’Eurocodice 8 ha riguardato anche altri aspetti della caratterizzazione del moto sismico, in particolare la descrizione dello spettro di spostamento ai lunghi periodi. In questo ambito è stato modificato il parametro che definisce la transizione verso il ramo dominato dagli spostamenti, rendendolo dipendente dall’ordinata spettrale a un secondo invece che dalla sola accelerazione di picco al suolo. Questa scelta riflette meglio il comportamento dinamico delle strutture con periodi elevati, per le quali lo spostamento rappresenta la grandezza più significativa.

Sono stati inoltre migliorati i modelli per la stima della velocità massima del suolo, eliminando alcune distorsioni presenti nelle formulazioni precedenti, che tendevano a sovrastimare i valori più bassi e a sottostimare quelli più elevati.

Un ulteriore sviluppo riguarda la definizione di una magnitudo convenzionale associata allo spettro di progetto. Poiché lo spettro deriva in realtà dall’effetto combinato di terremoti di magnitudo diversa, non è immediato individuare un valore rappresentativo da utilizzare in analisi specifiche, come quelle di liquefazione. La proposta elaborata nell’ambito del processo di revisione dell’Eurocodice consente di associare una magnitudo convenzionale in funzione dell’ordinata spettrale a un secondo, permettendo così una procedura semplice e coerente con le mappe di pericolosità sismica europee.

Infine, alcune verifiche condotte utilizzando dati accelerometrici provenienti da reti dense hanno permesso di confrontare le formulazioni normative relative agli spostamenti differenziali del suolo. Le analisi indicano che le relazioni adottate nelle NTC 2018 forniscono in generale un limite superiore adeguato, mentre l’Eurocodice tende ad adottare valori leggermente meno conservativi ma comunque compatibili con le osservazioni sperimentali.

Nel complesso, i risultati di queste ricerche mostrano come l’evoluzione dell’Eurocodice 8 sia stata accompagnata da un significativo contributo della comunità scientifica italiana. L’integrazione tra analisi dei dati reali, modellazione empirica e sviluppo normativo rappresenta un passaggio fondamentale per migliorare la capacità delle norme di rappresentare in modo realistico l’azione sismica, mantenendo al tempo stesso un equilibrio tra accuratezza scientifica e applicabilità nella pratica progettuale.

IN SINTESI
-Il lavoro del WP18 della rete RELUIS ha contribuito allo sviluppo scientifico della nuova versione dell’Eurocodice 8, con studi mirati alla revisione dei modelli utilizzati per definire l’azione sismica di progetto.
-Il nuovo spettro elastico europeo utilizza due parametri principali derivati dalla pericolosità sismica (ordinata spettrale di plateau e ordinata a 1 secondo), semplificando la parametrizzazione rispetto alle NTC italiane ma mantenendo il collegamento con i modelli di hazard.
-La classificazione dei siti e i fattori di amplificazione sono stati aggiornati introducendo formulazioni continue basate sulla velocità delle onde di taglio nel sottosuolo, riducendo le discontinuità tra categorie di suolo e migliorando la rappresentazione delle condizioni geologiche.
-Sono stati sviluppati nuovi modelli per la componente verticale del moto sismico, calibrati su dati accelerometrici, con rapporti verticale/orizzontale più coerenti con le osservazioni sperimentali.
-Ulteriori miglioramenti riguardano la descrizione degli spostamenti ai lunghi periodi, la stima della velocità massima del suolo e la definizione di una magnitudo convenzionale associata allo spettro di progetto, utili per analisi geotecniche come la liquefazione.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE INTEGRALE DELL'INTERVENTO DI ROBERTO PAOLUCCI.

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