Le omologazioni - nazionali, per esempio tedesche o austriache, oppure europee, ad esempio "ETA European Technical Approval", per l'uso strutturale di materiali e prodotti indicano sistematicamente, quale limitazione d'utilizzo strutturale, il loro impiego per carichi statici o quasi statici. Si richiede se tale affermazione sia in contrasto con la verifica agli stati limite, in zona sismica, di strutture realizzate con tali elementi?

28.05.2009 | Nr.: 1966

Risposta

La caratterizzazione meccanica, quindi la descrizione del comportamento strutturale e la definizione dei profili caratteristici dei materiali e dei prodotti per uso strutturale, avviene sulla base di prove sperimentali normate a livello europeo, in modo da poter garantire non solo l'applicazione sistematica delle medesime condizioni di prova, ma soprattutto - nel caso del legno e dei prodotti a base legno - per poter descrivere i profili caratteristici di resistenza in accordo con le regole di dimensionamento e di verifica contenute nelle pertinenti normative di calcolo.

Con riguardo a tali regole non è necessario differenziare fra le varie normative ad oggi in vigore, in quanto i principi generali sono descritti in modo praticamente identico, per quanto riguarda le strutture in legno, nei diversi capitoli delle Norme Tecniche per le Costruzioni DM2008, negli Eurocodici, e in altre normative nazionali di riconosciuto e provato valore scientifico.

La certificazione delle caratteristiche meccaniche di un prodotto, come pure la certificazione della qualità dei materiali normati (come il legno massiccio di una determinata classe di resistenza o il legno lamellare incollato, prodotti secondo la normativa vigente, e di cui viene certificata la correttezza della qualità prodotta da un determinato produttore) avviene sulla base di queste prove, considerando fra l'altro anche gli effetti in relazione alle diverse condizioni esistenti tra prova in laboratorio e lo stato di servizio effettivo in opera. In particolar modo gli effetti della durata e della velocità di carico giocano in questo contesto un ruolo non indifferente. I valori caratteristici della resistenza e della rigidezza contenuti nei profili prestazionali dei materiali e dei prodotti per uso strutturale si riferiscono quindi a condizioni ben definite e devono essere “corretti” in fase di verifica secondo le prescrizioni contenute nelle normative. Ad esempio, la durata del carico è presa in considerazione nella scelta del coefficiente di correzione k_mod, coefficiente che risulta dipendere anche della combinazione di carichi considerata, dalle condizioni di servizio e dal tipo di materiale (legno, pannelli ecc.).

Per la determinazione dei parametri di duttilità da applicare al comportamento meccanico dei collegamenti in caso di calcolo delle sollecitazioni dovute all’azione sismica delle strutture in legno, le procedure sperimentali da adottare - come pure le procedure di elaborazione dei risultati ottenuti - sono definite nella normativa EN12512, cui l’Eurocodice 8 fa espressamente riferimento e che tratta in modo specifico questo argomento. Presupposto per l’applicazione di questi parametri è l’applicazione delle procedure di calcolo e di verifica per cui essi sono stati definiti, in particolar modo per quanto riguarda gli aspetti probabilistici e statistici (definizione dei valori di riferimento e dei coefficienti di sicurezza), la dimensione assoluta degli elementi in questione (effetti di volume) e la durata del carico. Per quanto riguarda la durata del carico e il suo effetto sulla resistenza, nell’Eurocodice 8 si fa esplicito riferimento alla durata di carico “istantanea” e i valori corrispondenti di k_mod, come indicato nel capoverso precedente. Al fine di evitare interpretazioni scorrette, è interessante rilevare come non esista nessuna procedura specifica di prova sperimentale che porti alla definizione di un profilo prestazionale per casi di carico “dinamico”, ma di questo si tiene conto appunto in fase di dimensionamento e verifica tramite i coefficienti correttivi riferiti alla durata di carico istantanea.

La durata di carico prevista per il materiale e i prodotti per uso strutturale è pure definita nelle diverse normative in modo univoco, sulla base delle classi di durata del carico (permanente, lunga, media, breve e istantanea). La classe di durata istantanea deve essere applicata per i carichi dovuti al vento e per tutti carichi “accidentali” (o “eccezionali”, secondo una vecchia definizione), tra i quali si annovera esplicitamente anche il sisma.

Le normative relative al calcolo e alla verifica degli elementi strutturali in legno - il capitolo 7 delle NTC - DM2008, come pure l'EC8 - indicano esplicitamente come i valori di calcolo della resistenza del materiale applicabili per il caso dello sollecitazioni provocate dal sisma siano quelli relativi alla durata di carico istantanea. Il comportamento meccanico del legno in caso di sollecitazione sismica è quindi - secondo le normative attuali - identico, in relazione alla durata del carico, a quello riscontrabile per il caso degli altri carichi di medesima durata, come per esempio il vento.

Le basi normative per l'applicazione e la verifica degli elementi strutturali di legno in caso di azione sismica, sono i capitoli 4.4 (resistenza del materiale), 7.7 (azioni sismiche) e 11.7 (materiali e prodotti) delle Norme Tecniche per le Costruzioni - DM 2008, oppure gli Eurocodici 1 (carichi), 5 (costruzioni e strutture in legno) e 8 (dimensionamento in caso di azioni sismiche, specificatamente il capitolo 8 sulle costruzioni in legno).

Il riferimento al carico statico o quasi statico, indicato nelle omologazioni e nelle certificazioni, rimanda quindi da un lato ad una procedura di prova normata dall’altro all'applicazione delle pertinenti normative per il calcolo delle strutture di legno. La considerazione di carichi che non siano "statici o quasi statici" - cioè che non rientrano nelle classi di durata del carico descritte sopra - non è prevista nelle procedure sperimentali visto che si suppone che esista, come in effetti esiste, una normativa di calcolo e verifica che consenta di passare dai valori così determinati sperimentalmente ai valori da utilizzare sotto altra condizione di carico (ciò vale sia per le condizioni di carico “istantanee” sia, ad esempio, per quelle di lunga durata). Al momento non sono disponibili indicazioni per la determinazione “diretta” di profili caratteristici del materiale o dei prodotti per questi casi, in quanto non si rendono necessarie per le procedure di verifica attualmente presenti.

La verifica per sollecitazioni dovute all'azione sismica - definiti sulla base di considerazioni statiche o dinamiche, secondo le indicazioni delle medesime normative - deve avvenire quindi con i valori della resistenza del materiale applicabili per i carichi di durata istantanea.

La limitazione contenuta nel testo delle omologazioni è quindi compatibile con l'applicazione e la verifica strutturale in caso di azione sismica, a patto che si utilizzino le normative europee (o nazionali) attuali e secondo le prescrizioni contenute nelle Norme Tecniche per le Costruzioni - DM2008. Non è invece immediata, anzi è sconsigliabile, l’applicazione di una normativa di calcolo “antica” (ad esempio alle tensioni ammissibili) utilizzando i valori ricavati sperimentalmente secondo le attuali (nuove) procedure di prova.

Ricordiamo, per completezza, che questa informazione legata alla procedura di prova è contenuta in tutte le omologazioni di materiali, prodotti e mezzi di collegamento per uso strutturale.