Quali parametri progettuali scegliere per definire l’azione sismica?

La vita nominale

Le norme tecniche per le costruzioni NTC2018 introducono un primo parametro prestazionale: la vita nominale V_N, «definita come il numero di anni nel quale è previsto che l’opera, purché soggetta alla necessaria manutenzione, mantenga specifici livelli prestazionali».

È l’arco temporale, scelto dal progettista, durante il quale le strutture richiedono solo manutenzione ordinaria, al cui termine è necessario però operare una fisiologica manutenzione straordinaria e una nuova verifica analitica della sicurezza strutturale. Questo parametro è correlato ai fenomeni dipendenti dal tempo, quale degrado, fatica, danneggiamento, e alla relativa durabilità. Pertanto, la scadenza temporale della vita nominale deve rappresentare l’occasione per una nuova verifica della struttura, accompagnata dalle prove sui materiali, per valutare il livello di sicurezza complessivo del fabbricato dopo i cimenti subiti nel tempo

Le NTC2018 individuano nella tab. 2.4.I tre valori minimi di riferimento della vita nominale, che potranno essere aumentati dal progettista con idonea giustificazione. Per edilizia residenziale o con affollamenti non elevati, tradizionalmente il termine di riferimento di V_N sono almeno 50 anni. Per infrastrutture o comunque nei casi in cui la committenza e il progettista ritengano doveroso allungare i tempi della durabilità, potrà essere scelto anche il valore pari a 100 anni, dotando la costruzione di una maggiore resistenza alle azioni sismiche e ai relativi danni.

La classe d’uso

Un secondo fattore importante è la classe d’uso così definita in relazione alle conseguenze di interruzione dell’operatività dei soccorsi e della gestione post-sismica dell’emergenza:

• classe I: costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli;
• classe II: costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti;
• classe III: costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso;
• classe IV: costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente. Reti viarie, ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.

Il corretto inquadramento della più consona classe d’uso relativa ad ogni caso studio è desumibile nell’Elenco A dell’Allegato 1 del Decreto della Presidenza del Consiglio dei Ministri 21/10/2003, e più specificatamente nei decreti che ciascuna Regione ha legiferato in merito ad elenchi più dettagliati per edifici di classe III (rilevanti) e IV (strategici).  Ad ogni classe d’uso è associato un relativo coefficiente C_U (tab. 2.4.I).

Il periodo di riferimento

Il prodotto della vita nominale e della classe d’uso determina il periodo di riferimento per l’azione sismica V_R:

V_R = V_N · C_U

Trattandosi di una valutazione semiprobabilistica, la sicurezza sismica è considerata all’interno di un arco temporale, ossia il periodo di riferimento V_R, in cui cade una certa probabilità (10% nel caso di stato limite di salvaguardia della vita) che avvenga almeno un evento sismico di intensità pari o superiore all’accelerazione attesa al suolo per il sito in cui ricade la struttura.

Rappresenta il limite temporale più prossimo alla progettazione a garantire un livello sufficiente di sicurezza sismica all’intervento di miglioramento o riduzione del rischio sismico, trascorso il quale dovrà necessariamente essere rivalutata la sicurezza della struttura dopo gli effetti del tempo e gli eventuali danneggiamenti (anche sismici, se si sono succeduti terremoti). Per un edificio di civile abitazione in classe d’uso II e vita nominale di 50 anni, il periodo di riferimento coincide con la vita nominale. Per un edificio scolastico con la stessa vita nominale di 50 anni e classe d’uso III, il periodo di riferimento sarà 75 anni.

Maggiore sarà il valore della vita nominale o della classe d’uso scelto dal progettista, maggiore sarà il periodo di riferimento e le relative accelerazioni sismiche che la struttura progettata sarà in grado di sostenere.