Gerarchia, robustezza, ridondanza, rottura protetta (FAIL SAFE)
l comportamento strutturale sotto carico di incendio, unito alla dispersione dei valori delle caratteristiche di resistenza, ha portato all’introduzione di principi generali di progettazione che si basano sui concetti di gerarchia, robustezza e ridondanza. La gerarchia assegna indici di importanza ai diversi elementi strutturali, mentre la robustezza e la ridondanza garantiscono una sicurezza adeguata anche in caso di rottura accidentale di un elemento.
E’ accettato che alcuni componenti possano collassare in situazioni accidentali senza però compromettere la stabilità globale del sistema strutturale.
Questo tipo di prestazione si definisce “rottura protetta”, ma è meglio conosciuta col termine anglosassone fail safe. Nel caso di una struttura in acciaio, si può dire che questa è fail safe se la crisi di uno o più suoi componenti non compromette la sicurezza dell’intera struttura nei confronti degli utenti.
Appare quindi di importanza fondamentale verificare che la struttura sia in grado di ridistribuire i carichi prevedendo possibili percorsi alternativi per le sollecitazioni, accettando la rottura spontanea e/o accidentale di alcuni elementi o parte di essi.
Gerarchia strutturale
Gli elementi strutturali vengono classificati sulla base delle possibili conseguenze, in termini di perdite sia materiali che umane, derivanti dal loro collasso.
E’ fondamentale conservare la gerarchia delle resistenza anche in condizioni d’incendio sia per strutture in c.a. che in acciaio.
Per le strutture in acciaio, il più delle volte si deve far ricorso a particolari protettivi. Anche il loro dimensionamento deve essere pensato in funzione della gerarchia sotto carico d’incendio.
Robustezza strutturale
La robustezza strutturale è la capacità di un elemento, o di una parte strutturale, di evitare danni sproporzionati come conseguenza di una causa che abbia provocato un danno limitato. Il soddisfacimento di questo requisito consente di realizzare strutture in grado di mettere in campo tutte le proprie riserve di resistenza fino al collasso, attraverso l’attivazione di molteplici percorsi alternativi di trasferimento dei carichi. Allo stesso tempo si allontana il pericolo di collasso generalizzato a seguito di rotture localizzate della struttura (collasso progressivo).
La robustezza strutturale può essere ottenuta anche mediante l’adozione di opportune scelte progettuali e di adeguati provvedimenti costruttivi, ad esempio:
- evitando, eliminando o riducendo i rischi ai quali la struttura può essere soggetta (prevenzione);
- adottando una soluzione strutturale che abbia una bassa sensibilità ai rischi considerati;
- progettando un sistema strutturale che possa sopportare in sicurezza:
- la rottura accidentale di un elemento strutturale o il verificarsi di un danno localizzato nell’elemento stesso;
- la rottura accidentale di una porzione limitata della struttura.
Ridondanza strutturale
La ridondanza strutturale rappresenta la capacità della struttura di ridistribuire al suo interno lo stato di sforzo, in modo tale che il collasso di una sua parte non provochi il collasso dell’intera struttura. Tale requisito rappresenta quindi un mezzo per progettare strutture robuste. In una struttura ridondante i carichi possono essere sostenuti:
- dallo stesso meccanismo resistente di partenza, ma di resistenza diminuita a seguito del danneggiamento subito;
- attraverso meccanismi resistenti alternativi.
Ridondanza di sezione e di sistema
La ridondanza di sezione rappresenta la capacità della sezione di un elemento strutturale di mantenere una capacità resistente residua a seguito della rottura di una sua parte ovvero, in modo equivalente, la proprietà per cui la rottura di una parte della sezione non ne provoca la rottura totale.
La ridondanza di struttura, invece, rappresenta la capacità della struttura di trasferire i carichi, a seguito della rottura di un elemento o di una parte, secondo meccanismi alternativi rispetto a quello di progetto.
