Il 2026 si preannuncia un anno ricco di ricorrenze per il Collegio dei Tecnici dell’Acciaio. Sono trascorsi, infatti, 60 anni dalla fondazione dell’associazione e l’1 e 2 ottobre si terrà a Roma l’edizione numero 30 del Congresso CTA – Le giornate italiane della costruzione metallica.
Per prepararsi al meglio all’evento, è stato predisposto un folto calendario di corsi online ed eventi in presenza per esplorare e approfondire alcune delle tematiche di più rilevante attualità per le strutture metalliche. Si è da poco concluso il primo di questi appuntamenti formativi, la terza edizione del corso Strutture industriali in acciaio: dimensionamento, analisi FEM, progetto e verifica, svoltasi in modalità FAD dal 23 gennaio al 6 marzo. Il corso ha ottenuto un importante riscontro di partecipazione, tanto da aver richiesto la predisposizione di una quarta edizione che si terrà, sempre in modalità FAD, dall’8 maggio al 19 giugno.
La Redazione di Costruzioni Metalliche ha riunito al tavolino di un virtuale bar i quattro relatori del corso, per scambiare alcune opinioni e considerazioni sulle principali tematiche affrontate durante il recente mese e mezzo di incontri settimanali con un centinaio di colleghi progettisti. Facciamo accomodare Leonardo Bandini, Simone Caffè e Alessandro Desimoni, attuali consiglieri CTA, e Benedetto Cordova, consigliere di lungo corso e membro del comitato editoriale esecutivo della rivista, dando loro la parola in rigoroso ordine di apparizione durante gli incontri online.
Alessandro, tu hai avuto l’onore e l’onere di aprire le danze. Ci racconti brevemente come avete strutturato il corso?
Il corso è articolato in tre parti. Nella prima illustro le principali analisi strutturali e verifiche di resistenza e stabilità che devono essere eseguite per il dimensionamento delle membrature delle strutture in acciaio, cercando di focalizzare l’attenzione sull’analisi dei fenomeni fisici che governano i vari problemi. Nella seconda parte, Simone e Benedetto illustrano la concezione ragionata delle strutture in acciaio, con particolare riferimento agli edifici industriali; centro del loro intervento è l’esempio di calcolo di un pipe rack per un impianto industriale soggetto ad azioni sismiche, per il quale vengono dettagliate le fasi di ideazione, predimensionamento, modellazione FEM, analisi strutturali, verifiche delle membrature e dei dettagli costruttivi. Il gran finale è riservato a Leonardo, che tratta il tema della modellazione a elementi finiti con non linearità meccaniche e geometriche e con imperfezioni (GMNIA) delle strutture a lastra; partendo dall’inquadramento normativo contenuto nei recenti documenti europei, affronta svariati esempi di calcolo, per ognuno dei quali illustra i legami costitutivi del materiale, la scelta dei più idonei elementi finiti, le modalità di modellazione, le tipologie di analisi e la corretta interpretazione dei risultati.
Venendo alla tua parte di corso, dedichi ampio spazio all’excursus normativo e alla presentazione degli Eurocodici di seconda generazione. Quali reputi essere le novità di maggior interesse?
Gli Eurocodici di seconda generazione sono in fase avanzata di pubblicazione, entro settembre 2027 avremo a disposizione tutti i documenti, comprensivi dei primi emendamenti. La serie EN 1993 dedicata alle strutture in acciaio prevede l’emissione di 21 parti, 14 generali e 7 applicative, che copriranno un maggior numero di tematiche rispetto alla prima generazione; in particolare, vi saranno appositi documenti per le travi dotate di forature nelle anime, per i pannelli sandwich e per la progettazione assistita da analisi agli elementi finiti.
Con riferimento alla parte generale 1-1, le novità più significative riguardano l’estensione delle verifiche agli acciai ad alta resistenza, alcune modifiche ai rapporti dimensionali per la classificazione delle sezioni, la riorganizzazione sistematica dei metodi di analisi dei telai, un maggior dettaglio nelle verifiche a torsione con inserimento di formule di interazione che includono anche il bimomento, la possibilità di considerare il comportamento elasto-plastico per le sezioni in classe 3 e alcune modifiche nella formulazione per le verifiche di stabilità flesso-torsionale per elementi inflessi.
A proposito di quest’ultimo tema, dedichi molto spazio alle verifiche di stabilità delle membrature. Come mai questa scelta?
Da sempre sono appassionato dell’evoluzione normativa, di quanto l’approccio ad alcune tematiche sia cambiato nel corso degli anni e di come si sia giunti alle attuali formulazioni presenti nei codici che applichiamo nelle nostre progettazioni. È innegabile che le trattazioni proposte negli Eurocodici siano più raffinate rispetto al passato, ma spesso – in particolare per le verifiche di stabilità – hanno raggiunto un notevole grado di complessità, con espressioni che contengono un elevato numero di parametri adimensionali dei quali non è sempre immediato cogliere il significato fisico. Inoltre, per alcune grandezze fondamentali – quali la lunghezza libera di inflessione delle aste compresse e il momento critico per l’instabilità flesso-torsionale – né la prima né la seconda generazione degli Eurocodici forniscono indicazioni esplicite.
Per tali motivazioni, ho cercato di raccogliere tutte le principali informazioni presenti in letteratura sul tema, per fornire strumenti operativi ai progettisti per affrontare le verifiche nei confronti di quella che reputo la modalità di collasso più insidiosa per le membrature in acciaio.
In questa terza edizione è stata ampliata la trattazione degli elementi a lastra caricati nel piano, alla luce del nuovo EN 1993-1-5:2024. Cosa cambia per i progettisti?
L’impostazione del documento di seconda generazione ricalca quella del suo predecessore, proponendo gli ormai consolidati metodi delle sezioni efficaci e delle tensioni ridotte. Per quanto concerne le sezioni efficaci, la metodologia non è variata, ma sono state riviste alcune regole, in particolare quelle relative alla procedura di interpolazione tra il comportamento di tipo colonna e quello di tipo piastra, alla verifica di resistenza ai carichi trasversali concentrati (patch loading), alla verifica dell’instabilità indotta dalle flange, alla verifica degli irrigidenti trasversali e alle formule di interazione per la combinazione dei vari stati tensionali. Il metodo delle tensioni ridotte è stato esteso al carico biassiale ed è stato inserito un diagramma di flusso che ne dettaglia l’applicazione; è stato, inoltre, introdotto un fattore correttivo nella formula di interazione tra i vari stati tensionali, in quanto la relazione contenuta nel documento di prima generazione poteva fornire domini di resistenza non conservativi in alcuni casi particolari.
L’aumento dell’onere computazionale è evidente, in particolare per il metodo delle tensioni ridotte, ma i risultati appaiono, almeno dai pochi casi che abbiamo avuto occasione di testare, maggiormente congruenti con le analisi numeriche GMNIA, delle quali tratta ampiamente Leonardo nella sua parte di corso.
Ringraziamo Alessandro e passiamo la parola a Simone e Benedetto, che nei loro tre incontri hanno illustrato la progettazione di un Pipe Rack. Simone, alla luce dell’esempio proposto e della tua esperienza professionale, quali aspetti si devono considerare nella progettazione antisismica di strutture in acciaio in ambito industriale?
La progettazione sismica delle strutture in acciaio in ambito industriale richiede un approccio che non può essere definito in modo univoco, poiché dipende da diversi fattori quali la pericolosità sismica del sito, la tipologia strutturale adottata, il livello prestazionale richiesto e le specifiche esigenze operative dell’impianto. A differenza di molti edifici civili, nelle strutture industriali la continuità operativa e la protezione delle apparecchiature assumono spesso un ruolo determinante nelle scelte progettuali. In numerosi casi, infatti, il danno economico derivante dal fermo produttivo può risultare superiore a quello associato al danneggiamento della struttura stessa.
Come possiamo inquadrare la tematica dal punto di vista normativo?
Le normative sismiche prevedono diversi approcci progettuali, che riflettono differenti strategie di risposta strutturale. Gli approcci non dissipativo e a bassa dissipazione, quest’ultimo corrispondente alla classe di duttilità DC1 dell’Eurocodice 8 di seconda generazione e concettualmente analogo a quanto previsto dalle NTC 2018, si basano sull’ipotesi di un comportamento elastico o sostanzialmente elastico della struttura sotto l’azione sismica di progetto. In questo caso la progettazione non fa affidamento sulla dissipazione di energia mediante plasticizzazioni diffuse e non richiede l’applicazione dei principi di gerarchia delle resistenze, con evidenti vantaggi in termini di semplicità progettuale e costruttiva. Per questo motivo tale approccio risulta spesso particolarmente efficace per strutture industriali situate in aree a sismicità bassa o moderata, dove l’obiettivo principale è limitare il danneggiamento e preservare la funzionalità dell’impianto.
È tuttavia importante considerare che, in assenza di una progettazione esplicitamente orientata alla formazione di meccanismi duttili e controllati, qualora l’azione sismica reale superi significativamente quella attesa, il comportamento della struttura diventa difficilmente prevedibile. L’alternativa che propone l’EN1998-1-1:2025 è rappresentata dalla progettazione dissipativa in classe di duttilità DC2, che introduce una dissipazione a livello locale e un conseguente capacity design semplificato meno oneroso rispetto alla classe di duttilità più elevata. Questo approccio consente di ottenere un comportamento sismico più controllato e un adeguato livello di sovraresistenza strutturale, senza richiedere livelli elevati di duttilità globale. Il danneggiamento atteso tende, quindi, a rimanere limitato e localizzato, rendendo possibili interventi di riparazione mirati e riducendo l’impatto sull’operatività dell’impianto. La progettazione in classe di duttilità DC3 rappresenta, invece, il livello più avanzato di progettazione dissipativa previsto dall’Eurocodice 8 di seconda generazione e garantisce un controllo molto rigoroso dei meccanismi di danneggiamento attraverso l’applicazione completa dei principi di capacity design. Tuttavia, questa strategia comporta un aumento significativo della complessità progettuale e dei requisiti costruttivi, oltre a prevedere la dissipazione dell’energia sismica tramite plasticizzazioni diffuse a livello globale. Di conseguenza, al termine dell’evento sismico di progetto la struttura può risultare ampiamente danneggiata, condizione che, pur essendo accettabile per edifici ordinari, può risultare meno compatibile con le esigenze di continuità operativa tipiche degli impianti industriali.
In conclusione, quale reputi essere l’approccio più efficace per progettare strutture in acciaio in ambito industriale soggette ad azione sismica?
In questo contesto, la scelta dell’approccio progettuale più appropriato deve derivare da un equilibrio tra sicurezza sismica, robustezza strutturale, sostenibilità economica e requisiti funzionali dell’impianto. Nella pratica progettuale, soprattutto in contesti caratterizzati da sismicità medio-bassa, l’approccio dissipativo in classe DC2 rappresenterà una soluzione efficace, in grado di garantire un adeguato livello di sicurezza limitando al contempo il danneggiamento strutturale e favorendo una più rapida ripresa delle attività produttive.
Benedetto, nell’esempio di calcolo che proponete al corso ci sono pagine e pagine di analisi e verifiche all’apparenza complesse. È sempre stato così?
Il calcolo delle strutture in acciaio è divenuto molto complesso negli ultimi decenni.
Quando cominciai a lavorare, cinquanta anni fa ormai, c’era una sola normativa di una quarantina di pagine per l’acciaio, la CNR UNI 10011, e la mia azienda – che era all’avanguardia nel campo del software – aveva il programma di analisi lineare elastica Stress, che girava su un computer main frame, comandato mediante schede perforate. Noi giovani ingegneri compilavamo a matita dei fogli speciali, secondo la sintassi dei software, una riga per ogni scheda da perforare, poi li portavamo all’ufficio schede perforate, uno stanzone dove sedevano molte ragazze, ognuna davanti ad una perforatrice che occupava metà della loro scrivania e che loro facevano andare con grande velocità e in silenzio. All’inizio della sala c’era una signora di mezza età che intercettava i giovani ingegneri impedendo loro di rivolgersi direttamente alle signorine: “Ingegnere venga qua, dia a me i tracciati e torni oggi dopo le 16 a ritirare le schede”. Ritirate le schede, le portavamo in sala computer e le consegnavamo a un tecnico in camice bianco. In genere il giorno dopo, potevamo ritirare il tabulato. Eravamo all’avanguardia, altre aziende non avevano nessun software. Gli ingegneri anziani però snobbavano questi programmi, preferendo i calcoli manuali, come le capriate risolte con i cremoniani. Qualcuno addirittura preferiva il regoloalla calcolatrice perché, diceva, con la calcolatrice si può sbagliare di tanto, mentre col regolo si è approssimati ma non si sbaglia mai. Loro avevano in mente come le strutture dovevano essere: se dimensionavi una trave e ti dicevano: “Ingegnere, è sicuro?”, tu andavi a controllarla e ti accorgevi che avevi fatto un errore. Se ti chiedevano: “Ingegnere, quanto pesa al metro quadro il capannone che ha dimensionato?”, tu gli comunicavi il peso e se ricevevi un sorriso in cambio vuol dire che avevi dimensionato senza errori. Facevano pochi calcoli quegli ingegneri, e molto semplici, ma sapevano come le strutture funzionavano, che sforzo c’era in una colonna, in una trave, nel corrente di una capriata, senza bisogno di consultare tabulati.
Gli strumenti disponibili all’epoca, manuali e informatici, consentivano quindi di condurre analisi di tipo elastico lineare. Vi è mai capitato che servisse “qualcosa in più”, magari per trattare problemi particolari?
Certo, tutto andava bene se restavi nel conosciuto. L’azienda produceva, tra l’altro, tralicci (li chiamavano pali) per gli elettrodotti che spesso testavano a rottura in una stazione di prova, quando si trattava di un prototipo da replicare in parecchi esemplari. Un giorno era in prova un palo di questi, strallato, praticamente un’asta tralicciata molto snella alta decine di metri, connessa agli stralli in alto e incernierata a terra, quindi compressa, ma anche inflessa nel caso in cui un conduttore si fosse spezzato e ovviamente quello dell’altro lato lo mandasse in flessione. Il palo venne provato appunto simulando la rottura di un conduttore, ma si ruppe a un carico sensibilmente più basso di quello indicato dal calcolo. Cos’era successo? Il palo era snello, con un solo conduttore che lo mandava in flessione faceva una freccia così grande che, per gli effetti del second’ordine, aumentava troppo la compressione sui montanti del traliccio che cedevano per instabilità. A volte il semplice calcolo elastico lineare senza effetti P-Delta non è sufficiente, fu la lezione che imparammo.
Negli anni le normative e gli strumenti di calcolo si sono molto evoluti, diventando inevitabilmente più complessi. Che messaggio vorresti dare ai giovani ingegneri che non hanno vissuto l’epoca dei calcoli manuali?
Oggi abbiamo una normativa di centinaia di pagine, che affronta parecchi argomenti in profondità ma che è difficile da comprendere bene, e abbiamo software potentissimi che svolgono analisi strutturali un tempo impensabili, mettendo in luce fenomeni che in passato non si riusciva a valutare, ma sono anch’essi complessi da usare bene, come la normativa.
La tentazione dei giovani ingegneri è quella di affidarsi ciecamente a questi programmi e rinunciare a valutazioni più semplici, magari approssimate, ma che comunque colgono la sostanza dei problemi e consentono al progettista di tenere sotto controllo la struttura che deve progettare, oltre che valutare se si è impiegato correttamente il software. Nel webinar Alessandro ha cercato di esplorare i meandri della normativa, Simone ha parlato delle moderne strategie di progettazione in zona sismica e Leonardo ha mostrato le analisi FEM che è possibile effettuare, ma tutto ciò non deve far sottovalutare l’importanza di approcci progettuali più semplici e approssimati, da impiegare nelle fasi di ideazione e predimensionamento delle strutture.
Veniamo, infine, a Leonardo, che abbiamo visto scalpitare durante le interviste dei suoi amici. So che gli argomenti di questo corso ti stanno molto a cuore e mi ha molto colpito l’incipit del tuo intervento in cui parli di “cambio di paradigma dell’utilizzo del metodo agli elementi finiti”. Cosa intendi con questa definizione?
Quello che stiamo vivendo negli ultimi anni, in molti ambiti della progettazione delle strutture in acciaio, può essere descritto a tutti gli effetti come un vero e proprio cambio di paradigma nell’utilizzo degli elementi finiti. Il 6 novembre del 2025 è stato pubblicato il documento normativo EN 1993-1-14 “Design assisted by Finite Element Analysis”, il primo testo degli Eurocodici interamente dedicato alla progettazione assistita da modelli numerici. È vero che nella prima generazione degli Eurocodici questo tema non era del tutto assente: era trattato nell’Annex C della EN 1993-1-5. Tuttavia, il passaggio da annesso di norma specifica per strutture a piastra a documento autonomo, con valenza generale, rappresenta un salto normativo tutt’altro che marginale. Gran parte delle strutture in acciaio che progettiamo quotidianamente coinvolge elementi a piastra sottili: travi composte saldate, travi a cassone, piastre nervate, connessioni tra elementi metallici, oppure strutture a guscio come serbatoi, sili o elementi curvi. In tutti questi casi la risposta strutturale è spesso governata da fenomeni complessi: instabilità locali e globali, ampie escursioni in campo plastico, meccanismi resistenti post-critici. In questo contesto i modelli agli elementi finiti rappresentano uno strumento di straordinaria efficacia.
Sei anche un appassionato della storia degli elementi finiti. Come si è giunti dagli albori del metodo alle attuali applicazioni come strumento progettuale?
Quando Ray W. Clough, insieme a M. J. Turner e ai colleghi dell’Università di Berkeley, nel 1952 formalizzò il Direct Stiffness Method e introdusse poco dopo il termine Finite Element Method, fu subito chiaro il potenziale della discretizzazione numerica per comprendere il comportamento di sistemi strutturali complessi. Per molti decenni, tuttavia, il FEM è stato utilizzato prevalentemente come strumento di analisi: serviva a determinare stati di sollecitazione, distribuzioni di tensione o risposte dinamiche, mentre la verifica di sicurezza veniva demandata a procedure indirette basate su modelli teorici, semi-empirici o empirici. Parallelamente, i modelli numerici hanno rappresentato uno strumento con cui affiancare le prove sperimentali volte a individuare le formulazioni alla base dei meccanismi di resistenza: ne è un esempio il cosiddetto metodo delle bande diagonali di trazione. Negli ultimi anni, però, l’uso del FEM sta progressivamente cambiando. I modelli numerici non sono più soltanto uno strumento per calcolare le sollecitazioni: diventano sempre più spesso strumenti di progettazione diretta. Procedure basate su analisi numeriche non lineari – in particolare analisi GMNIA (geometrically and materially nonlinear analysis with imperfections) – stanno affiancando, e in alcuni casi sostituendo, approcci analitici tradizionali prima nella progettazione dei collegamenti e poi nella verifica di intere membrature.
Mancava, tuttavia, un importante tassello…
L’introduzione di un documento normativo dedicato alla progettazione assistita da analisi agli elementi finiti rappresenta una sorta di riconoscimento formale di una pratica che si era inizialmente diffusa soprattutto nella ricerca o in studi professionali specializzati. Naturalmente, dal punto di vista scientifico, non si tratta di un’idea nuova. Già a metà degli anni ’90 autori come Klaus-Jürgen Bathe trattavano in modo sistematico l’uso delle analisi non lineari per la valutazione della resistenza strutturale. Ciò che cambia oggi è il contesto: queste procedure stanno progressivamente entrando nella pratica professionale ordinaria.
Come hai condensato 70 anni di applicazioni FEM in due pomeriggi?
Nelle otto ore di lezione a mia disposizione descrivo un percorso. L’idea è simile a quella seguita da Donald White con la comunità ingegneristica americana nell’introduzione del Direct Analysis Method nell’AISC 360, metodo che dal 2005 è diventato il riferimento principale per il calcolo delle strutture in acciaio negli Stati Uniti e che, con terminologia dell’Eurocodice di seconda generazione, possiamo ricondurre all’approccio GNIA + M3. Un percorso strutturato attraverso esempi – in gran parte relativi a plated structures, quindi nell’ambito dell’EN 1993-1-5 – nei quali analisi numerica e verifiche analitiche procedono in parallelo. L’obiettivo è mostrare non solo le potenzialità ma anche le criticità dell’approccio numerico: modellazione FEM, sensibilità alla mesh, discretizzazione di carichi e vincoli, definizione delle non linearità, percorsi di equilibrio, fenomeni di instabilità locale e globale, gestione delle imperfezioni. Quando nel 1957, proposero all’allora giovanissimo Edward L. Wilson di seguire il primo corso di calcolo computazionale delle strutture, la sua risposta fu: “I have no plans to use a digital computer.” Decise comunque di frequentarlo… Anni dopo raccontò: “I took the new course. It changed my life. Also, I realized it was human to avoid change.” Forse, queste frasi descrivono bene ancora oggi il momento che la nostra disciplina sta attraversando.
In conclusione, come giudichi l’esperienza di questa terza edizione del corso?
Per quanto riguarda il corso nel suo complesso, credo che uno dei suoi punti di forza sia la combinazione di esperienze diverse. Tutti e quattro proveniamo da una formazione maturata nell’ambito della CNR UNI 10011, che per molti anni ha rappresentato un riferimento fondamentale per la progettazione delle strutture in acciaio in Italia. Allo stesso tempo abbiamo seguito da vicino l’evoluzione degli Eurocodici sin dalle prime versioni ENV fino alla seconda generazione oggi in fase di rilascio, approfondendone i contenuti attraverso i numerosi Technical Reports e contributi scientifici che ne costituiscono il background teorico. Questo doppio sguardo – radicato nella tradizione progettuale ma attento alle evoluzioni più recenti – è probabilmente l’ingrediente principale che ha guidato l’impostazione del corso.