Quale coefficiente parziale di sicurezza sui materiali deve essere utilizzato per la progettazione sismica?

La normativa fornisce un coefficiente parziale di sicurezza sui materiali per le situazioni eccezionali pari a 1 ma osservo che nella pratica professionale vengono quasi sempre utilizzati i coefficienti usualmente adottati per le situazioni di progetto fondamentali. Quindi, quale coefficiente parziale di sicurezza sui materiali deve essere utilizzato per la progettazione sismica?

Al paragrafo 7.3.6.1 delle NTC 2018 si afferma che “per le strutture a comportamento dissipativo, la capacità delle membrature è calcolata con riferimento al loro comportamento ultimo […]. Per le strutture a comportamento non dissipativo, la capacità delle membrature è calcolata con riferimento al loro comportamento elastico o sostanzialmente elastico” e che “la resistenza dei materiali può essere ridotta per tener conto del degrado per deformazioni cicliche, giustificandolo sulla base di apposite prove sperimentali. In tal caso, ai coefficienti parziali di sicurezza sui materiali si attribuiscono i valori precisati nel Cap. 4 per le situazioni eccezionali”.

La comprensione di tale punto può non essere immediata. Da un lato la condizione di progetto sismica prevede azioni eccezionali agenti sulle strutture a seguito di eventi sismici; d’altro canto, qualora non siano disponibili informazioni precise in merito al possibile degrado della resistenza dei materiali dovuto a deformazioni oligocicliche, si raccomanda di applicare i valori dei coefficienti parziali di sicurezza sui materiali adottati per le situazioni di progetto fondamentali, ipotizzando che il rapporto fra la resistenza residua dopo il degrado e quella iniziale sia approssimativamente uguale al rapporto tra i valori di ?M relativi alle combinazioni di carico eccezionali e fondamentali. Qualora invece, come ribadito dalle NTC 2018, il degrado di resistenza sia tenuto in conto in maniera appropriata nella valutazione delle proprietà meccaniche dei materiali, allora è possibile utilizzare i coefficienti di sicurezza corrispondenti alle situazioni eccezionali. Si tratta di un criterio di carattere generale, valido per i diversi materiali costruttivi e senza distinzione tra le strutture dissipative e quelle non dissipative.

Con riferimento al caso specifico delle strutture in legno, al paragrafo 7.7.6 si afferma che “per la verifica di strutture progettate in conformità al concetto di comportamento strutturale dissipativo (classe di duttilità CD ”A” o CD ”B”), può considerarsi valido quanto riportato nelle verifiche di resistenza (RES) del § 7.3.6.1. quando siano soddisfatti i requisiti di cui al § 7.7.3 per le zone dissipative (anche sulla base di apposite prove sperimentali) e la resistenza del materiale sia opportunamente ridotta del 20% per tener conto del degrado per deformazioni cicliche”.

E’ possibile quindi assumere i coefficienti parziali di sicurezza per le combinazioni eccezionali, tenendo conto in modo esplicito del degrado oligociclico attraverso prove sperimentali o, in mancanza di valutazioni più precise, mediante una riduzione del 20% della resistenza. Questo è possibile poiché, come indicato al paragrafo 7.7.3.1 “le zone considerate dissipative devono essere in grado di deformarsi plasticamente per almeno tre cicli a inversione completa, con un rapporto di duttilità statica pari a 4, per le strutture in CD “B”, e pari a 6, per le strutture in CD “A”, senza che si verifichi una riduzione della loro resistenza maggiore del 20%.” La norma prosegue poi indicando le prescrizioni da rispettarsi per garantire che tali disposizioni siano soddisfatte.

Come proposto in Follesa M. et al., 2018 il valore di progetto della resistenza delle zone dissipative si può valutare, tenendo conto del degrado oligociclico, mediante la relazione:

mentre il valore di progetto della resistenza delle zone non dissipative, progettate in campo elastico, si può valutare mediante la relazione:

dove:

• il fattore di riduzione della resistenza per degrado oligociclico è assunto pari a 0,8
• il coefficientè parziale di sicurezza sui materiali è quello per le combinazioni eccezionali

Riferimenti bibliografici: Follesa M., Fragiacomo M., Casagrande D., Tomasi R., Piazza M., Vassallo D., Canetti D., Rossi S., The new provisions for the seismic design of timber buildings in Europe, Engineering Structures 168 (2018) 736–747

Risposta gentilmente concessa da Assolegno Risponde