Vice-presidente CTA 2023-2024
Head of Engineering
ArcelorMittal Steligence®
La costruzione metallica, sin dagli inizi della sua storia ormai bicentenaria, si é caratterizzata per essere la compagna imprescindibile di opere strutturali sfidanti ed innovative. A partire dal secondo dopoguerra, tuttavia, un altro materiale, il calcestruzzo armato e precompresso, ha trovato un grande impiego nel contesto dello sviluppo strutturale, principalmente grazie ad un costo competitivo unito alla facile reperibilità di materie prime e di risorse tecniche e umane.
Inutile ricordare che, se molte opere realizzate in questa tipologia spiccano per ingegnosità e qualità realizzativa, la maggior parte delle opere ordinarie realizzate nel periodo del boom economico risultano di valore ingegneristico mediocre e si rivelano al di sotto delle attese in termini di durabilità e sicurezza. Ad oggi, una parte tangibile delle risorse nel campo delle costruzioni sono dedicate alla riparazione, al rinforzo o alla sostituzione di questo patrimonio.
Nell’ambito delle opere civili – ed in particolare degli impalcati da ponte – in questi ultimi decenni in Italia si é assistito ad una affermazione dell’ossatura metallica grazie ad una rinnovata competitività connessa ai metodi di calcolo, ai gradi di acciaio ed alle capacità produttive delle carpenterie. Tuttavia, per quanto riguarda l’edilizia, il suo contributo rimane al di sotto delle possibilità. Altri paesi europei ci dimostrano quotidianamente le grandi potenzialità dell’acciaio e testimoniano gli sviluppi intervenuti negli ultimi decenni.
La costruzione metallica ha dimostrato, infatti, di poter rispondere con soluzioni efficaci agli svariati requisiti tecnici che deve soddisfare. Il problema “storico” dell’acciaio é la sua tenuta in caso di incendio. La risposta convenzionale é stata la protezione termica dell’acciaio per limitarne l’esposizione. Lo sviluppo della costruzione mista acciaio-calcestruzzo, ed in parallelo la definizione di metodi avanzati a partire dagli anni Novanta, hanno permesso di dare risposte strutturali variegate, adattabili e competitive. Grazie all’efficace lavoro di colleghi, queste possibilità sono ad oggi previste nel codice nazionale.
Vari eventi sismici con conseguenze tragiche hanno dato la prova che la costruzione metallica é la tipologia strutturale per eccellenza, grazie alla sua intrinseca leggerezza e duttilità rispetto ad altri materiali tradizionali. In questo senso, è stato fatto un intenso lavoro di ricerca e normativo. Ciononostante, grazie anche ad una resistenza accanita ed al lobbying, altre tipologie meno performanti restano ancorate nella prassi costruttiva nazionale, pur avendo ripetutamente dimostrato la loro pericolosità quando esposte ad eventi sismici importanti.
Nel nuovo millennio, come nuovo tema si é imposta la robustezza strutturale (1), concetto nato in ambito anglosassone per descrivere la capacità della struttura di rispondere in condizioni di esercizio eccezionali con danni proporzionali alle cause. Eventi tragici come l’11 Settembre 2001 hanno dato, a torto o a ragione, grande peso a questo filone. Nonostante un lavoro di ricerca notevole, tuttavia, questo approccio non si é ancora declinato in normative e requisiti cogenti veramente impattanti sul design strutturale per opere convenzionali. A questo fanno eccezione spesso le opere di grande rilievo, quali per esempio le centrali nucleari – opere chiaramente non descritte nella letteratura di grande diffusione – ma nelle quali la costruzione mista acciaio-calcestruzzo per le pareti e degli orizzontamenti ha conquistato una fetta di mercato notevole rispetto al calcestruzzo.
Oggi il tema sicuramente di attualità é la sostenibilità delle costruzioni (2). Dal punto di vista tecnico, le basi erano già poste da un buon decennio, tuttavia la vera novità é la volontà politica e dell’opinione pubblica di porre criteri ed obiettivi per le strutture di nuova progettazione. Senza entrare nel dettaglio, l’acciaio si trova anche sotto questo punto vista in posizione favorevole. Infatti, é il materiale riciclabile per definizione – e fattualmente già riciclato al 98%. Quando non é riutilizzato tal quale (cosa che accade spesso per alcuni prodotti, come le travi commerciali classiche), può essere riciclato in quasi ogni lega e forma si trovi, attraverso la filiera forno elettrico, eventualmente anche per ottenere acciai altoresistenziali mediante processi produttivi moderni.
A questo stato di fatto si aggiunge l’innovazione recente che muove la filiera siderurgica per mettere a punto processi produttivi meno impattanti della filiera primaria a base di minerale di ferro. Tra i vari processi in corso di studio, quello che probabilmente avrà effetti maggiori riguarda la sostituzione della filiera altoforno con altre filiere, quali il procedimento DRI (riduzione diretta del minerale ferroso con idrogeno). E’ importante sottolineare che l’approccio alla sostenibilità della siderurgia riguarda la riduzione dell’impatto ambientale mantenendo le stesse specifiche dei materiali. E già oggi sono disponibili sul mercato prodotti siderurgici con capacità meccaniche e geometriche equivalenti ma con impatto ambientale ridotto fino all’85% rispetto ai prodotti convenzionali.
Al tema della sostenibilità si connettono altri temi, di natura strutturale. L’acciaio é in genere utilizzato in combinazione con altri materiali: la sostenibilità può mescolare le carte, in quanto il calcestruzzo tradizionale sarà sostituito parzialmente da altri altre opzioni. Lo sviluppo di nuove forme di collaborazione sarà quindi un tema di primaria importanza. Il calcestruzzo a basso impatto ambientale, a differenza dell’acciaio, propone spesso delle caratteristiche meccaniche molto differenti: il comportamento misto con l’acciaio diventa quindi un tema di ricerca imprescindibile. Al contempo, nuovi materiali, in primis il legno strutturale, si impongono a giusto titolo come delle scelte ovvie laddove la sostenibilità diventa importante. Nel caso delle combinazioni legno-acciaio é facile prevedere che nuove forme strutturali prenderanno vita e saranno sviluppati metodi di calcolo per tenere in conto il comportamento misto. In ogni caso, per tutti questi nuovi sviluppi, alla progettazione convenzionale si accompagnerà lo studio antincendio ed antisismico. Ci aspetta, pertanto, ancora lavoro interessante ed innovativo.
Si può quindi prevedere che questi nuovi temi innoveranno il lavoro dei progettisti e stimoleranno i ricercatori di questa materia negli anni a venire. Tutti questi temi sono trattati su questa rivista [Costruzioni Metalliche, n.d.r.] e saranno affrontati, in particolare, al XXIX Congresso CTA previsto a Milano il 26-28 Settembre 2024. Cari Lettori, i Vostri contributi alla Rivista ed al Congresso, secondo le possibilità e le disponibilità di ciascuno, sono sempre benvenuti per contribuire allo “studio ed al perfezionamento della costruzione metallica”.
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(1) Il tema della Robustezza Strutturale con riferimento alle strutture in acciaio è stato affrontato nel seminario/webinar: “PROGETTO NEI CONFRONTI DEL COLLASSO PROGRESSIVO DI STRUTTURE DI ACCIAIO E DI ACCIAIO-CALCESTRUZZO”, tenuto il 20-21 maggio 2022 presso il Politecnico di Milano e via web, organizzato dal CTA e dall’Università di Trento nell’ambito dell’attività di disseminazione del progetto di ricerca europeo FAILNOMORE – “Mitigation of the risk of progressive collapse in steel and composite building frames”.
Del progetto è possibile scaricare il Manuale di Progettazione, gli Esempi di Progetto e le Slide del Seminario.
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(2) Il CTA ha trattato il tema della Sostenibilità con il webinar “PROGETTAZIONE SOSTENIBILE DELLE STRUTTURE METALLICHE: CRITERI ED APPLICAZIONI”, 31 marzo 2022.
Molti articoli sono stati pubblicati su Costruzioni Metalliche relativi a questo argomento. Possono essere cercati nel nostro Archivio.
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