Robustezza strutturale e collasso progressivo: come evitare il peggio
Il 14 agosto 2018, alle 11:36, il ponte Morandi a Genova crollava. In pochi secondi, un viadotto che sembrava eterno si è trasformato in un cumulo di macerie, causando 43 vittime. Quel giorno abbiamo capito, tutti noi tecnici, che la robustezza strutturale non è un concetto astratto da manuale: è la differenza tra un danno locale e una tragedia. In questo articolo affrontiamo il tema del collasso progressivo e delle strategie progettuali che, se applicate con rigore, possono evitare il peggio. Perché progettare non significa solo calcolare sollecitazioni, ma prevedere l’imprevisto.
Che cosa sono robustezza strutturale e collasso progressivo
Quando parliamo di robustezza strutturale, ci riferiamo alla capacità di una costruzione di resistere a eventi eccezionali — impatti, esplosioni, incendi, errori di esecuzione — senza che il danneggiamento locale si propaghi in modo sproporzionato. Il collasso progressivo è proprio questo: una reazione a catena in cui il cedimento di un elemento trascina con sé l’intera struttura. Non riguarda solo i grandi ponti: anche un edificio residenziale, un capannone industriale o una scuola possono essere vulnerabili se progettati senza criteri di robustezza.
Definizione di robustezza secondo l’Eurocodice
L’EN 1991-1-7, ovvero l’Eurocodice 1 Parte 1-7, definisce la robustezza come la capacità della struttura di resistere a eventi quali incendio, esplosione, impatto o conseguenze di errori umani, senza essere danneggiata in misura sproporzionata rispetto alla causa originale. È un concetto che va oltre la semplice resistenza: parliamo di resilienza strutturale, di capacità di assorbire un danno mantenendo l’integrità globale.
Collasso progressivo: esempi e meccanismi
Il ponte Morandi a Genova è l’esempio italiano più drammatico. Il cedimento di uno strallo ha innescato il collasso di una porzione significativa del viadotto, con un meccanismo che ha evidenziato la mancanza di ridondanza e di percorsi alternativi di carico. Altri esempi internazionali includono il Ronan Point a Londra nel 1968, dove un’esplosione di gas fece crollare un intero angolo dell’edificio. I meccanismi tipici sono:
- Effetto domino: il cedimento di una colonna sovraccarica gli elementi adiacenti.
- Mancanza di continuità: giunti deboli che non trasferiscono i carichi alternativi.
- Fusibili assenti: nessun elemento sacrificabile che protegga la struttura principale.
Perché se ne parla sempre più spesso in Italia
Dopo il Morandi, il dibattito sulla sicurezza delle infrastrutture italiane si è intensificato. Molti viadotti e ponti costruiti negli anni ’60 e ’70 presentano carenze di ridondanza e materiali degradati. Le NTC 2018 hanno introdotto riferimenti più espliciti alla robustezza, ma la strada verso una cultura progettuale diffusa è ancora lunga.
Il quadro normativo italiano ed europeo
In Italia, la robustezza strutturale trova spazio nelle Norme Tecniche per le Costruzioni e nell’Eurocodice. Non si tratta di obblighi formali fine a sé stessi: sono strumenti che guidano il progettista verso scelte consapevoli.
Le NTC 2018 e l’approccio alla robustezza
Le NTC 2018, al capitolo 2.6, trattano esplicitamente la robustezza come requisito prestazionale. Si richiede che le strutture siano progettate per resistere a azioni eccezionali, con strategie che includono la ridondanza, la continuità e la gerarchia delle resistenze. Il capitolo sottolinea che la robustezza va considerata fin dalle fasi iniziali della progettazione, non come verifica a posteriori.
EN 1991-1-7: strategie e metodi
L’Eurocodice 1 Parte 1-7 fornisce strategie per affrontare azioni eccezionali. Tra queste:
- Progettare per resistere a carichi identificati (esplosioni, impatti).
- Prevenire il collasso progressivo attraverso ridondanza e continuità.
- Limitare l’estensione del danno con elementi sacrificabili.
Il documento introduce anche metodi di verifica come l’analisi lineare con percorsi alternativi di carico e l’analisi non lineare per scenari più complessi.
Il ruolo del Genio Civile e delle verifiche
In Italia, il Genio Civile svolge un ruolo cruciale nell’approvazione dei progetti e nelle verifiche di sicurezza, soprattutto per infrastrutture strategiche. Tuttavia, la normativa non sempre impone analisi di robustezza per edifici ordinari, lasciando spazio a interpretazioni che possono risultare pericolose.
Strategie progettuali per strutture robuste
Progettare per la robustezza significa adottare un approccio olistico, in cui ogni scelta costruttiva contribuisce alla sicurezza globale.
Ridondanza e iperstaticità
Una struttura iperstatica ha percorsi di carico alternativi: se un elemento cede, gli altri possono assorbire il carico. Nei ponti, la ridondanza si ottiene con sistemi a più campate o con cavi ridondanti. Negli edifici, con telai multipli e controventi distribuiti.
Gerarchia delle resistenze e dettagli costruttivi
La gerarchia delle resistenze prevede che alcuni elementi siano progettati per cedere prima di altri, proteggendo le parti critiche. Nei nodi in acciaio, ad esempio, si possono prevedere piastre di estremità più deboli della trave, in modo che la plasticizzazione avvenga lì e non nelle colonne.
Elementi sacrificabili e fusibili strutturali
I fusibili strutturali sono elementi progettati per rompersi o deformarsi in modo controllato, dissipando energia. Esempi includono i dispositivi di dissipazione nei controventi o le connessioni a taglio nei telai in acciaio. L’obiettivo è proteggere la struttura principale a costo di un danno localizzato.
Robustezza nelle strutture in acciaio
L’acciaio offre vantaggi in termini di duttilità e resistenza, ma presenta criticità legate a connessioni e instabilità.
Connessioni e nodi: il punto debole
Nelle strutture in acciaio, i nodi sono spesso il punto critico. Connessioni bullonate mal progettate possono slittare o rompersi fragilmente; saldature difettose possono innescare cricche. Il crollo del Francis Scott Key Bridge a Baltimore nel 2024, causato dall’impatto di una nave, ha mostrato come anche strutture in acciaio apparentemente robuste possano collassare se un elemento chiave viene meno.
Acciaio vs calcestruzzo: vantaggi e criticità
L’acciaio è più duttile e leggero, ma richiede protezione antincendio e manutenzione. Il calcestruzzo armato è più massivo e resistente al fuoco, ma può essere fragile se non adeguatamente armato. La scelta dipende dal contesto e dalle azioni eccezionali previste.
Esempi italiani: ponti e viadotti in acciaio
Molti viadotti italiani degli anni ’60 e ’70 utilizzano strutture miste acciaio-calcestruzzo. Il ponte Morandi stesso aveva elementi in acciaio e calcestruzzo precompresso. La lezione è chiara: la robustezza va verificata considerando l’intera vita utile della struttura, non solo il momento della costruzione.
Progettazione antincendio e robustezza
L’incendio è una delle azioni eccezionali più insidiose. La progettazione antincendio non può prescindere dalla robustezza strutturale.
Incendio come azione eccezionale
L’incendio del grattacielo Grenfell a Londra nel 2017 ha mostrato come un rivestimento infiammabile possa propagare il fuoco e compromettere la struttura. In Italia, il DM 16/02/2007 stabilisce i criteri per la resistenza al fuoco delle strutture, richiedendo verifiche di stabilità in condizioni di incendio.
Protezione passiva e materiali
La protezione passiva include rivestimenti intumescenti, pannelli isolanti e calcestruzzo di copertura per le armature. La scelta dei materiali deve considerare la loro comportamento alle alte temperature: l’acciaio perde resistenza rapidamente, il calcestruzzo può spallare.
Casi studio: incendi in edifici italiani
L’incendio del teatro Petruzzelli a Bari nel 1991 e quello della Torre dei Moro a Milano nel 2021 sono esempi di come il fuoco possa causare danni strutturali significativi. In entrambi i casi, la robustezza delle strutture ha giocato un ruolo nel limitare il collasso totale.
Verifiche e metodi di analisi
La verifica della robustezza richiede strumenti avanzati e un approccio multidisciplinare.
Analisi lineare vs non lineare
L’analisi lineare è più semplice ma non cattura la plasticizzazione e i grandi spostamenti. L’analisi non lineare, sebbene più complessa, permette di simulare il comportamento reale della struttura fino al collasso.
Pushover e analisi dinamica
L’analisi pushover è una tecnica non lineare statica che valuta la capacità della struttura di resistere a forze orizzontali progressive. L’analisi dinamica non lineare è ancora più accurata ma richiede risorse computazionali significative.
Software e modellazione FEM
Software come SAP2000 e Midas offrono moduli specifici per l’analisi della robustezza e del collasso progressivo. La modellazione agli elementi finiti è ormai indispensabile per verifiche accurate, ma richiede competenza e spirito critico: un modello sbagliato può dare falsa sicurezza.
FAQ
Che differenza c’è tra robustezza e resistenza strutturale?
La resistenza è la capacità di sopportare carichi senza rompersi; la robustezza è la capacità di resistere a eventi eccezionali senza collassi sproporzionati. Una struttura può essere resistente ma non robusta.
Le NTC 2018 obbligano a verificare la robustezza per tutti gli edifici?
Le NTC 2018 richiedono la robustezza come requisito, ma l’applicazione pratica dipende dalla tipologia e dall’importanza dell’edificio. Per edifici ordinari, spesso ci si limita a misure di buona progettazione.
Il collasso progressivo può essere evitato solo con l’acciaio?
No, l’acciaio offre vantaggi in duttilità, ma anche il calcestruzzo armato ben progettato può essere robusto. La chiave è la ridondanza e la continuità, indipendentemente dal materiale.
Quali sono i riferimenti normativi per la progettazione antincendio in Italia?
Il DM 16/02/2007 è il principale riferimento, integrato dalle NTC 2018 e dalle norme europee EN 1991-1-2 e EN 1993-1-2 per le strutture in acciaio.
Come si può verificare la robustezza di un ponte esistente?
Con ispezioni visive, prove non distruttive, analisi FEM e, se necessario, analisi non lineari. La valutazione deve considerare degrado, fatica e scenari di danno.
La robustezza strutturale non è un optional: è una responsabilità etica e tecnica che ogni progettista deve assumersi. Dopo Genova, dopo Baltimore, non possiamo più permetterci di ignorare il collasso progressivo. Continuiamo a formarci, a confrontarci, a condividere esperienze. Perché la sicurezza non è un costo, è un dovere.