1 Questioni introduttive
1.1 Stati limite e valori caratteristici dei parametri
Le norme tecniche sono lo strumento attraverso il quale le aspettative della societĂ in materia di costruzioni (sicurezza, funzionalitĂ , durabilitĂ e sostenibilitĂ ) vengono tradotte in principi e regole, o, se si preferisce, in requisiti di progetto.
Il formato che le norme tecniche hanno acquisito negli anni piĂč recenti a livello internazionale (EC7, 2004; Japanese Code 21, 2006; AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 2008) Ăš quello degli âstati limiteâ, intendendosi con unâaccezione ampia di tale terminologia il verificarsi di uno scenario che non consente piĂč il soddisfacimento dei suddetti requisiti di progetto.
Gli errori del passato, anche se a volte privi di rilevanti ricadute, e gli eventi di collasso, talora caratterizzati da tragiche conseguenze, sono fonte primaria di insegnamento e costituiscono emblematici esempi di stati limite. Per questo motivo le norme richiamano, nellâambito dei vari capitoli, i meccanismi che possono dar vita ad uno scenario di stato limite ultimo (SLU) e raccomandano procedure di verifica che, tenendo conto delle diverse fonti di incertezza attraverso coefficienti di sicurezza parziali, assicurano che la probabilitĂ di occorrenza dello stato limite sia estremamente ridotta.
I coefficienti di sicurezza parziali possono comunque avere scarso significato, soprattutto in campo geotecnico, se non viene chiarito come devâessere scelto il valore caratteristico dei parametri.
In campo geotecnico questo aspetto del problema, non disgiunto dalla definizione del modello geotecnico del sito, risulta particolarmente rilevante e giova qui richiamare, sia pure brevemente, quanto raccomandato dallâEC7 e dalle NTC18 (in particolare nellâambito della Circolare Applicativa delle NTC18, C.S.LL.PP., 2019) in materia di programmazione delle indagini e scelta dei parametri.
LâEC7 e le NTC18 definiscono il valore caratteristico come una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro che risulta pertinente allo stato limite considerato.
Si noti come questa definizione ponga innanzitutto lâenfasi sul giudizio del progettista nella scelta di un valore rappresentativo, che non si riferisce solo al parametro in quanto tale, ma allo stato limite considerato.
Il passaggio successivo dal valore rappresentativo al valore caratteristico rimanda necessariamente alla qualitĂ e alla quantitĂ delle indagini geotecniche ed Ăš questo certamente lâaspetto piĂč rilevante, giacchĂ© esso condiziona tutto il processo. Vanno infatti tenuti ben presenti nella programmazione delle indagini quanto influenti possano essere fattori quali:
a) la dipendenza della risposta meccanica dei terreni dalla storia pregressa e dai percorsi di carico che caratterizzano il problema in esame;
b) il carattere non lineare del legame costitutivo, anche a piccole deformazioni;
c) il comportamento instabile dei materiali consistenti;
d) le differenze tra la risposta dellâelemento di volume e quella dellâammasso alla scala dellâopera;
e) la variabilitĂ spaziale dei depositi naturali.
1.2 Gli approcci di progetto
Una volta operata la scelta del valore caratteristico, i coefficienti di sicurezza parziali in campo geotecnico possono essere applicati ai parametri di resistenza al taglio o alla resistenza (capacitĂ ) del sistema struttura-terreno. Con riferimento per esempio al calcolo del carico limite di una fondazione diretta, i coefficienti di sicurezza possono essere applicati allâangolo di resistenza al taglio e alla coesione, oppure possono essere applicati alla fine del processo al valore del carico limite.
Questi possibili e tra loro diversi modi di procedere vengono configurati nellâambito dellâEC7 sotto forma di Approcci di Progetto (anche se forse andrebbero ridefiniti piĂč propriamente come approcci di verifica), sovente presentati in alternativa.
Eâ chiaramente possibile addurre motivazioni a favore dellâuno o dellâaltro approccio, basate sia su argomentazioni scientifiche, sia sulla tradizione radicata nella cultura tecnica, che fonda le proprie radici nellâesperienza che nel tempo ha consentito di validare e consolidare un determinato approccio.
La nuova versione delle nostre norme tecniche ha eliminato la possibilitĂ degli approcci alternativi alla progettazione, conseguendo una sostanziale semplificazione delle procedure resa possibile dallâesperienza progressivamente accumulata nellâapplicazione delle precedenti norme tecniche (NTC08).
In particolare, lâApproccio 1 viene oggi riservato alle paratie, alle opere in sotterraneo e a tutte le categorie di opere e interventi non previste esplicitamente nella Norma. LâApproccio 2 Ăš invece riservato alle fondazioni e ai muri di sostegno.
Va inoltre osservato come per tutte le opere e gli interventi la progettazione debba rispettare le prescrizioni contenute sia nel Capitolo 6, esplicitamente dedicato alla progettazione geotecnica, sia nel Capitolo 7, in particolare nel paragrafo 7.11, per quanto riguarda gli aspetti sismici.
1.3 Gli approcci DA1 e DA2 e i relativi coefficienti parziali stabiliti dai documenti di applicazione nazionali (NAD)
LâEurocodice 7 e le NTC18 prevedono diverse categorie di Stati Limite Ultimi (SLU) per ognuna delle quali sono prescritti specifici gruppi di coefficienti parziali:
â stato limite ultimo per raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali (compresi gli elementi delle fondazioni);
â stato limite ultimo per raggiungimento della resistenza del terreno interagente con la struttura, con sviluppo di meccanismi di collasso dellâinsieme terreno-struttura;
â stato limite ultimo per perdita di equilibrio della struttura o del terreno dovuta alla sottospinta dellâacqua (verifica a sollevamento);
â stato limite ultimo causato dallâerosione e dal sifonamento del terreno per elevati gradienti idraulici di filtrazione.
Per ogni stato limite ultimo i requisiti di sicurezza sono soddisfatti se viene rispettata la condizione:
dove Ed Ăš il valore di progetto dellâazione (o dellâeffetto dellâazione) e Rd Ăš il valore di progetto della resistenza ...