Garantire standard di sicurezza nei progetti strutturali in acciaio inox Le raccomandazioni di progettazione per le strutture in acciaio inox formulate dal progetto New GeneSS assicurano non solo la sicurezza, ma anche una migliore efficienza a favore delle strategie in materia di sostenibilità. Tecnologie industriali © john saunders/EyeEm/stock.adobe.com Secondo Esther Real, co-coordinatrice del progetto New GeneSS, uno dei tratti distintivi dei telai in acciaio inox utilizzati nell’edilizia e nella costruzione industriale, risiede nel fatto che ogni componente è valutato singolarmente. Ciò, prosegue, si traduce di frequente in modelli che richiedono molto tempo e che risultano eccessivamente semplicistici. «In realtà, le strutture funzionano più che altro come organismi, con travi, colonne e collegamenti che interagiscono insieme. Quando alcuni elementi non sono in grado di sopportare i carichi, questi ultimi sono trasferiti ad altri elementi. I modelli tradizionali ignorano questo tipo di dinamismo», spiega Itsaso Arrayago, co-coordinatrice del progetto. Il progetto New GeneSS, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si prefiggeva di promuovere l’ultima tendenza orientata verso un metodo di progettazione con piastre bidirezionali (DDM, Direct Design Method) più olistico. Avvalendosi di software di simulazione avanzata, il progetto ha tarato i fattori di sicurezza necessari a garantire che i rischi strutturali rientrassero nei limiti di tolleranza stabiliti dalla normativa europea. Il gruppo ha inoltre redatto un manuale di progettazione, rivolto a ingegneri e architetti. Fissare standard di sicurezza Alcuni progressi recenti nell’ambito dei software di analisi strutturale hanno permesso ai progettisti, guidati dai principi DDM, di prevedere con precisione il comportamento di intere strutture complesse. Eppure, prima del progetto New GeneSS, non era stato stipulato alcun standard di sicurezza per far sì che i progetti soddisfacessero i requisiti di sicurezza europei. Al fine di elaborare le linee guida sulla sicurezza, il gruppo del progetto ha raccolto dati sulle strutture in acciaio inox, in particolare quelli relativi a materiali, dimensioni e proprietà geometriche. «Eravamo in attesa di ricevere dati dalle aziende produttrici di acciaio inox; tuttavia, la pandemia ci ha costretto a virare verso la raccolta di dati provenienti da studi precedenti, consolidando l’importanza di archiviare e rendicontare costantemente i dati. Non si sa mai quando potrebbero rivelarsi utili ad altre persone», osserva Arrayago del Politecnico della Catalogna (UPC), istituto che ospita il progetto. I dati sono serviti da informazioni per simulazioni a computer, ossia tramite il software Abaqus, che utilizza il metodo degli elementi finiti, per valutare la probabilità di insorgenza di cedimenti strutturali in condizioni diverse. In seguito alla realizzazione di un modello tridimensionale accurato di telai strutturali diversificati, contraddistinti da geometrie e sezioni differenti, il gruppo ha applicato carichi diversi. I codici normativi, corredati di equazioni che tengono conto di una serie di altezze strutturali, condizioni meteorologiche e luoghi geografici, tra altri criteri, sono stati adottati allo scopo di stabilire la probabile risposta strutturale. «La nostra intenzione era definire il carico massimo che ogni struttura era in grado di sostenere prima di collassare, al fine di stimare la sua “probabilità di cedimento”. La valutazione dei parametri di sicurezza è stata eseguita dopo avere artificialmente ridotto la resistenza delle strutture e aumentato il peso dei carichi, rispetto a quanto non avvenga in uno scenario reale», aggiunge Real. Sono state svolte un totale di 8 000 prove virtuali. Numerosi vantaggi Il contributo scaturito dal progetto aiuta ad accorciare il tempo necessario per la progettazione di strutture in acciaio inox sicure, innovative e più efficienti. «In base alla nostra analisi, l’impiego del nuovo metodo di progettazione con piastre bidirezionali, accompagnato dai nostri orientamenti, fa risparmiare in media circa il 15 % di materiale rispetto agli attuali metodi tradizionali, ottenendo in alcuni casi riduzioni fino al 23 %», evidenzia Arrayago. Ciò non implica soltanto strutture più economiche e più veloci da costruire, ma anche meno impattanti sull’ambiente poiché si evitano alcune delle emissioni di carbonio correlate alla produzione dei materiali. Le linee guida del progetto per ingegneri e architetti, messe a punto per rispettare specificatamente le norme europee, americane e australiane, sono ora liberamente accessibili. «Se da un lato il metodo DDM è ancora in fase di sviluppo e non ancora contemplato nei codici europei relativi alle strutture in acciaio inox, dall’altro è già possibile utilizzare le nostre linee guida sulla sicurezza. Sono in corso sforzi per integrare il metodo DDM nei codici europei e renderlo disponibile ai progettisti. Tuttavia, occorre uno studio più approfondito di altri materiali per garantire la coerenza con tutte le specifiche di progettazione europee», dichiara Real. Il gruppo sta ora ampliando le linee guida per un DDM sicuro per la realizzazione di strutture comuni in acciaio (non inossidabile), allargando altresì il paradigma di progettazione basato sul sistema alle strutture diverse da telai, come ad esempio i ponti. Parole chiave New GeneSS, acciaio inox, analisi strutturale, progettazione con piastre bidirezionali, sicurezza
