11 settembre, 25 anni dopo. Bruno Finzi: come la progettazione strutturale ha imparato la lezione della robustezza

Il crollo delle Torri Gemelle dell’11 settembre 2001 ha rappresentato, anche per la comunità dell’ingegneria strutturale, un evento destinato a lasciare conseguenze profonde.

A distanza di venticinque anni, ritengo che l’apprendimento più importante dal punto di vista strutturale sia rappresentato dalla richiesta di robustezza e dall’ingresso delle azioni eccezionali nel dimensionamento strutturale.

Il tema non è evidentemente quello di progettare edifici capaci di resistere a qualsiasi evento immaginabile. Il vero problema è garantire che un evento eccezionale o la perdita locale di uno o più elementi non provochino un collasso sproporzionato rispetto alla causa iniziale.

È su questo principio che si è progressivamente consolidata una nuova attenzione verso la robustezza strutturale.

Azioni eccezionali e robustezza: cosa è cambiato nel progetto

La normativa italiana e gli Eurocodici hanno introdotto entrambe queste richieste e, almeno dal 2008, il progettista è obbligato a tenere conto di due aspetti fondamentali:

1. le azioni eccezionali, quali esplosioni e incendio, sovrapressioni e impatti;
2. la capacità della struttura di non collassare quando uno o più elementi portanti vengono meno.

Si tratta di un cambiamento significativo nella filosofia progettuale.

Non è più sufficiente verificare che ogni singolo elemento sia correttamente dimensionato rispetto alle azioni previste nelle condizioni ordinarie di progetto. È necessario chiedersi anche quale sarà la risposta dell’intero organismo strutturale quando una sua parte viene improvvisamente danneggiata o eliminata.

La domanda fondamentale diventa quindi: cosa accade all’edificio se viene meno localmente un elemento strutturale importante?

Non edifici invulnerabili, ma strutture capaci di limitare il danno

Quando si parla di azioni eccezionali è necessario mantenere una corretta proporzione tra lo scenario ipotizzato e le prestazioni che possono essere realisticamente richieste alla struttura.

Non è possibile pensare che le costruzioni debbano essere dimensionate per sopportare direttamente azioni come l’impatto di un grande aeromobile.

È invece ormai necessario prevedere che eventi eccezionali di scala compatibile con gli scenari progettuali — per esempio l’esplosione di una bombola, di un serbatoio di un’automobile oppure l’impatto di un piccolo aeromobile — non provochino il collasso a catena dell’intera struttura, ma producano soltanto danneggiamenti locali.

Il danno locale può quindi essere accettato.

Quello che deve essere impedito è che tale danno si propaghi al resto dell’edificio provocando conseguenze sproporzionate.

È proprio questa capacità di confinare il danno e prevenire un collasso a catena che rappresenta uno degli aspetti fondamentali della robustezza strutturale.

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Come si verifica oggi la perdita di un elemento strutturale

Per affrontare questo problema, alle tradizionali analisi statiche e dinamiche si sono aggiunte analisi specifiche nelle quali si ipotizza la rimozione di singoli elementi strutturali, come pilastri o travi.

L’obiettivo è verificare che la struttura restante non arrivi al collasso a catena e sia invece capace di trovare un nuovo equilibrio attraverso una redistribuzione delle sollecitazioni.

Questa redistribuzione può avvenire anche a prezzo della plasticizzazione di alcuni elementi e dello sviluppo di grandi deformazioni.

Il passaggio concettuale è importante: non interessa più soltanto verificare la resistenza del singolo elemento, ma comprendere la capacità del sistema strutturale di continuare a resistere riorganizzando schemi complessivamente stabili ai carichi dopo una perdita locale.

Dalla resistenza del singolo elemento alla capacità dell’intero sistema

La robustezza porta quindi a leggere la struttura come un organismo unitario.

Un edificio non può essere considerato sicuro soltanto perché ogni trave, ogni pilastro o ogni elemento resistente soddisfa singolarmente le verifiche di progetto.

Occorre valutare anche come gli elementi interagiscono tra loro e come cambia il funzionamento complessivo della struttura quando uno di essi entra in crisi o viene meno.

In questa prospettiva diventano centrali la ridondanza e la capacità di redistribuzione delle sollecitazioni.

Una struttura deve possedere risorse alternative sufficienti per continuare a trasferire i carichi anche quando il percorso resistente originariamente previsto viene interrotto.

Il principio fondamentale è che la sicurezza globale non può dipendere in maniera determinante da un singolo elemento.

Robustezza e architettura: più vincoli e maggiori costi strutturali

L’introduzione di queste esigenze ha inevitabilmente prodotto conseguenze anche sulla progettazione architettonica.

Robustezza, ridondanza e capacità di resistere alle azioni eccezionali hanno in parte limitato alcuni “voli pindarici” e alcune richieste particolarmente spinte da parte degli architetti.

Questo ha comportato anche un aumento dei costi strutturali.

Progettare una struttura capace di sopportare la perdita di elementi importanti significa infatti prevedere risorse aggiuntive, continuità, ridondanza e capacità di redistribuzione che possono entrare in contrasto con la ricerca dell’ottimizzazione estrema.

A mio avviso, tuttavia, questi principi non hanno ancora inciso abbastanza sulla scelta dei materiali e delle tecnologie costruttive.

Il ruolo dell’acciaio nella progettazione in robustezza

L’acciaio è sicuramente il materiale più affidabile e “generoso” nei confronti della robustezza strutturale, se debitamente ben progettate e protette alle azioni da incendio.

Le sue caratteristiche consentono infatti di sviluppare capacità di deformazione, plasticizzazione e redistribuzione delle sollecitazioni particolarmente preziose quando la struttura viene chiamata a funzionare in condizioni molto diverse da quelle ordinarie.

Queste proprietà diventano fondamentali quando uno o più elementi vengono danneggiati e il sistema deve trovare nuovi meccanismi resistenti.

Nonostante questi vantaggi, l’utilizzo dell’acciaio e il suo costo non hanno ancora consentito di rendere questa scelta prevalente nella maggioranza delle costruzioni.

La selezione del materiale e la scelta della tipologia dei nodi continua quindi a dipendere anche da considerazioni economiche e tecnologiche che non sempre coincidono con la soluzione teoricamente più favorevole sotto il profilo della robustezza.

Dalla vulnerabilità sismica un grande aiuto alle analisi di robustezza

Un contributo fondamentale allo sviluppo delle analisi di robustezza è arrivato dall’esperienza maturata nello studio della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti.

Le analisi sviluppate in questo ambito hanno insegnato ai progettisti a osservare come cambia progressivamente il comportamento di una struttura al crescere delle sollecitazioni e all’aumentare del degrado localizzato.

È diventato così possibile evidenziare gli elementi che di volta in volta raggiungono la plasticizzazione e comprendere come, di conseguenza, si redistribuiscano le sollecitazioni e cambino le rigidezze all’interno del sistema.

Questa esperienza è molto utile anche nelle verifiche di robustezza.

In entrambi i casi non interessa soltanto individuare l’elemento che raggiunge per primo la propria capacità resistente. È soprattutto necessario capire che cosa succede dopo, come reagisce il resto della struttura e se esistono risorse sufficienti per impedire l’innesco di un collasso progressivo.

Vulnerabilità sismica, ridondanza e progettazione dei nuovi edifici

Lo studio degli edifici esistenti ha quindi fornito strumenti concettuali e metodi numerici evoluti importanti anche per la progettazione dei nuovi edifici.

Le analisi di vulnerabilità hanno abituato il progettista a non fermarsi alla condizione elastica e a considerare l’evoluzione della risposta strutturale attraverso plasticizzazioni, modifiche di rigidezza e redistribuzioni delle sollecitazioni.

Questo patrimonio di esperienza è stato fondamentale per imparare a progettare in robustezza e ridondanza.

Esiste quindi un legame molto stretto tra ciò che abbiamo imparato dalla vulnerabilità sismica delle costruzioni esistenti e il modo con cui oggi possiamo affrontare la robustezza dei nuovi edifici.

La vera eredità tecnica dell’11 settembre

A distanza di venticinque anni, la lezione strutturale dell’11 settembre non consiste nell’immaginare edifici indistruttibili.

Consiste piuttosto nell’aver reso centrale una domanda: che cosa accade se una parte della struttura viene meno?

Da questa domanda derivano la crescente attenzione alle azioni eccezionali, alla robustezza, alla ridondanza e alla capacità dell’organismo strutturale di redistribuire le sollecitazioni senza arrivare al collasso a catena.

La sicurezza strutturale non è quindi soltanto capacità di resistere alle azioni previste nelle normali condizioni di progetto.

È anche capacità di reagire all’imprevisto, accettare eventualmente un danno locale e impedire che tale danno si trasformi nel collasso dell’intero edificio, provocando una perdita di vite umane sproporzionata rispetto alle cause innescanti.

È questa, a mio avviso, una delle eredità tecniche più importanti che l’11 settembre 2001 ha lasciato alla progettazione strutturale contemporanea.

RIFERIMENTI NORMATIVI 
UNI EN 1990-1:2026 – Eurocodice – Criteri generali di progettazione strutturale e geotecnica – Parte 1: Regole generali
UNI EN 1991-1-7:2025 – Eurocodice 1 – Azioni sulle strutture – Parte 1-7: Azioni generali – Azioni eccezionali
UNI EN 1991-1-2:2024 – Eurocodice 1 – Azioni sulle strutture – Parte 1-2: Azioni sulle strutture esposte al fuoco