Vita Nominale "di Progetto": significato e utilizzo spiegato dalla Circolare applicativa delle NTC2018

Luca Sanpaolesi - Università di Pisa, Professore Emerito di Tecnica delle Costruzioni Paolo Formichi - Università di Pisa, Chairman TC250/SC10 Basis of Structural Design – EN1990 18/09/2018 7155

Circolare Applicativa delle NTC 2018

Capitolo 2, Sicurezza e prestazioni attese – La Vita Nominale di Progetto delle costruzioni

Il concetto di Vita Nominale delle costruzioni, già introdotto dalle NTC 2008, è stato lievemente modificato nelle recenti NTC2018, che hanno aggiunto la specificazione “di Progetto”, ma il vero, e più significativo aggiornamento su questo dato fondamentale per la progettazione viene offerto dalla Circolare applicativa delle NTC 2018, recentemente approvata dall’Assemblea Generale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. 

Che cos'è la Vita Nominale di Progetto: alcuni chiarimenti dalla Circolare NTC 2018

Al capitolo 2, il testo della Circolare, riprende ed amplia l’illustrazione della Vita Nominale di Progetto, facendo definitiva chiarezza sul suo significato ed utilizzo

Sugli organi di stampa non è raro imbattersi in inesattezze anche gravi, non ultimo il caso del tragico crollo del ponte “Morandi” a Genova, essedo stato scritto che quell’opera andava demolita essendo terminata la sua vita nominale. Ma anche tra i Tecnici, la Vita Nominale è talvolta oggetto di qualche inesattezza: talvolta essa è confusa con il parametro al quale legare la valutazione delle azioni variabili, e tra queste principalmente quelle di natura climatica, assimilando il tempo di ritorno dell’azione alla Vita Nominale della struttura. E’ parso quindi opportuno dedicare questo breve approfondimento al concetto di Vita Nominale, alla luce dei recenti chiarimenti offerti dalla Circolare e della normativa internazionale.

Al punto 2.4.1 delle NTC2018, la Vita Nominale di Progetto di un’opera viene convenzionalmente definita “come il numero di anni nel quale è previsto che l’opera, purché soggetta alla necessaria manutenzione, mantenga specifici livelli prestazionali”.

Le differenti opere sono classificate in tre diverse categorie, cui sono associati livelli di prestazione crescenti:

  • strutture temporanee,
  • strutture cui sono richieste prestazioni ordinarie
  • e, infine, strutture con livelli di prestazione elevati.

A loro volta i tre livelli di prestazione sono associati a valori minimi della Vita Nominale VN dell’opera, rispettivamente pari a 10, 50 e 100 anni.

La durata dell’opera è quindi un parametro convenzionale, assunto in sede di progetto (da qui la specificazione delle vigenti NTC), cui debbono essere riferite le verifiche dei fenomeni dipendenti dal tempo, quali la durabilità o la fatica, mediante il corretto dimensionamento dei particolari costruttivi.

Questa definizione è pienamente coerente, fatta salva la classificazione nelle tre categorie, con l’uso che dello stesso concetto viene fatto negli Eurocodici, e segnatamente nella EN1990 Basis of Structural Design, la cui più recente bozza di revisione (aprile 2018), al punto 4.5(1), recita: “The design service life should be used to determine the time-dependent performance of the structure. NOTE Examples of time-dependent performance include durability, fatigue, and deformation due to consolidation of the ground”.

Appare quindi chiaro che il parametro VN nulla ha a che fare con la quota dipendente dal tempo delle azioni variabili di natura climatica, i cui effetti sono contemplati nella scelta dei valori caratteristici delle azioni stesse e nell’entità dei coefficienti parziali γF, adottati nelle combinazioni SLU, sui quali il Progettista non è chiamato ad intervenire, essendo questi valori legati alla definizione del livello di affidabilità obiettivo per le costruzioni, che, come è noto, è prerogativa esclusiva delle Norme Tecniche.

Quando impiegare VN nella progettazione strutturale?

Ed è proprio su questo aspetto che il testo della Circolare si sofferma per fugare ogni dubbio interpretativo sull’impiego di VN nella progettazione strutturale. Viene, infatti, richiamata l’attenzione sulla convenzionalità della scelta del valore del tempo di ritorno delle azioni variabili, cui è associato il valore caratteristico dell’azione stessa, da prendersi a riferimento per la determinazione del valore di progetto, attraverso la moltiplicazione per i coefficienti parziali γF. Come noto, per le azioni climatiche il tempo di ritorno è generalmente pari a 50 anni, cui corrisponde una probabilità annua di superamento pari a circa il 2%, mentre per le azioni da traffico il tempo di ritorno è assunto pari a 1'000 anni, non essendo richiesta la modulazione dei valori caratteristici per adeguare il tempo di ritorno delle azioni alla durata della vita nominale. 

Alcune eccezioni previste dalle NTC 2018

ponte-in-costruzioneVi sono comunque delle eccezioni, che le NTC2018 introducono, per la prima volta, nelle specifiche disposizioni riportate ai punti 3.3.2 per le azioni del vento, 3.4.2 per le azioni della neve e 3.5.2 per quelle della temperatura.

Si tratta della progettazione delle fasi di realizzazione o di ristrutturazione di opere, la cui durata sia limitata nel tempo, per le quali è possibile fare riferimento a valori caratteristici ridotti delle azioni climatiche stesse, attesa la ridotta probabilità di attingere il valore caratteristico nell’arco della breve fase transitoria. Può essere questo il caso delle fasi di varo degli impalcati da ponte.
A titolo di esempio, secondo quanto indicato al punto 3.3.2 delle NTC2018, se la durata della fase transitoria in esame è non superiore a 3 mesi, si potrà assumere quale valore caratteristico della velocità di riferimento del vento vr il valore con TR=5 anni, cui corrisponde una riduzione del 14% rispetto al corrispondente valore cinquantennale, pari ad una riduzione di circa il 30% in termini di pressione eolica. 

Diverso è l’uso del concetto di Vita Nominale di Progetto che viene fatto nella progettazione sismica nelle NTC, dove questa interviene nella definizione dell’entità dell’azione, unitamente alla classe d’uso della costruzione, al tipo di terreno ed alla pericolosità sismica del sito. Come noto, infatti, data la probabilità di superamento dell’azione per ciascuno stato limite considerato e assegnata la pericolosità sismica del sito, l’azione sismica viene determinata in base al periodo di riferimento dell’opera VR. Quest’ultimo è a sua volta funzione della Vita Nominale di Progetto, attraverso il coefficiente d’uso Cu, riferito alla classe d’uso della costruzione. Dal periodo di riferimento VR si ricava quindi il tempo di ritorno dell’azione sismica, e finalmente il valore caratteristico dell’azione stessa, cui corrispondono i prefissati livelli di probabilità di superamento. Il valore così determinato viene combinato con le altre azioni, secondo i criteri della combinazione sismica (eccezionale), vale a dire senza ulteriori “margini di sicurezza” dal lato delle azioni attraverso coefficienti parziali γF>1, come invece accade nel caso delle altre combinazioni SLU, non di carattere sismico o eccezionale. In altri termini, in questo caso la definizione del valore di progetto dell’azione non è convenzionalmente basata sulla definizione congiunta di valore caratteristico e coefficiente parziale (γF), ma viene limitata alla definizione del valore caratteristico con determinata probabilità di superamento per i diversi stati limite e per un dato periodo di riferimento, che diviene esso stesso la variabile attraverso cui modulare l’intensità dell’azione sismica stessa.

Livello di prestazione e classe d'uso della costruzione

Ciò detto è opportuno sottolineare come il livello di prestazione, in termini di durabilità e, più in generale, nei confronti degli aspetti dipendenti dal tempo, sia cosa fondamentalmente differente dalla classe d’uso da attribuire alla costruzione. Quest’ultima è dettata dall’entità delle conseguenze dell’eventuale collasso dell’opera conseguente alle azioni sismiche; il livello di prestazione ai fini della durabilità è, invece, materia di valutazioni tecnico-economiche di competenza del Committente, anche a seguito dei suggerimenti formulati dal Progettista. In altre parole, ad un’opera in classe d’uso 3, possono essere richiesti livelli di prestazione differenti in termini di durabilità, con la scelta di valori diversi della Vita Nominale di Progetto, pur sempre superiori ai minimi per la classe di prestazioni in cui la struttura ricade. L’adozione di valori della Vita Nominale di Progetto superiori ai minimi indicati dalle Norme per un dato livello di prestazione condurrà, quindi, al dimensionamento di dettagli costruttivi più durevoli e, per le ragioni sopra illustrate, anche una struttura dotata di maggiore capacità sismica, per la quale è possibile attendersi livelli di danneggiamento minori nel corso della vita nominale e, quindi, costi inferiori per le riparazioni dei danni.

Nella valutazione della sicurezza di una costruzione esistente nei confronti delle azioni sismiche, la Circolare chiarisce, inoltre, che il valore di riferimento da adottare nelle analisi è VN = 50 anni. Essendo tale valore il minimo prescritto dalle Norme per costruzioni non di carattere temporaneo, lo scopo della precisazione è quello di offrire un termine di confronto omogeneo per le valutazioni condotte su differenti costruzioni esistenti, indipendentemente dal livello prestazionale in termini di durabilità, che sarà posto alla base della progettazione degli interventi da eseguirsi sulla singola costruzione.

Da tutto quanto sopra appare evidente il ruolo del livello diprestazione”, fissato dal Committente per le nuove costruzioni (nel rispetto dei livelli minimi stabili dalle Norme) e che sarà richiesto alla struttura durante tutta la sua vita nominale. Ciò chiarisce anche il cambiamento di terminologia adottato dalle NTC2018 rispetto alle precedenti NTC2008; le opere sono ora classificate sulla base del livello prestazionale richiesto e non più mediante esempi, peraltro non esaustivi, di opere classificabili nelle diverse categorie di prestazione.

Tutto questo non è però ancora sufficiente per rispondere alla legittima domanda: “e terminata la Vita Nominale che cosa ne sarà della costruzione?”. La risposta si trova, ancora una volta nella Circolare.

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