In questo video viene modellata e caricata una struttura con piastre di fondazione ed elevazione in cemento armato, vengono illustrate le verifiche di punzonamento.
Vengono inoltre disegnate sia le armature longitudinali che per taglio e punzonamento con il nuovo modulo per il disegno automatico.
Rilasciato PRO_SAP RY2018(b) v18.1.3 disponibile nell’area download con novità sul check armature C.A. e sulle staffe differenziate nei nodi dei pilastri.
Qui potete trovare il pdf con le novità; disponibile anche un videocorso con le novità sul disegno delle armature a taglio delle piastre in CA.
Come oramai è noto a tutti i progettisti, una delle criticità emerse in questo primo periodo di applicazione delle NTC2018 è la verifica dei nodi delle strutture in Cemento Armato.
Con le precedenti NTC2008 e con L’Eurocodice 8 questa verifica di resistenza è riservata alle strutture progettate in alta duttilità (CDA), con NTC2018 è obbligatoria anche per CDB e strutture non dissipative (per i nodi trave-pilastro di strutture a comportamento non dissipativo si devono applicare le regole di progetto relative alla CD “B”, par 7.4. COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO).
Vediamo in dettaglio quali sono:
La domanda si calcola con le formule delle NTC2018:
domanda
Analizzando le due formule riportate dalla normativa possiamo vedere che per abbassare la domanda è possibile diminuire l’armatura delle travi in corrispondenza del pilastro (As1 e As2)
Nel nodo si crea un meccanismo a traliccio taglio-trazione e taglio compressione.
Per il calcolo della resistenza a taglio compressione si deve fare riferimento alla formula 7.4.8 delle NTC2018:
Verifiche nodi: capacità del calcestruzzo
Ovviamente la verifica dei nodi lato calcestruzzo si esegue andando a confrontare questo valore con la domanda, questa verifica è generalmente soddisfatta senza accorgimenti.
Analizzando la formula per il calcolo della capacità possiamo vedere che la capacità aumenta se aumenta la larghezza effettiva del nodo bj (che dipende dalla base della trave e dalla sezione del pilastro).
Per quanto riguarda la verifica a trazione, la normativa richiede che all’interno dei nodi la sollecitazione di trazione diagonale non superi la resistenza a trazione del calcestruzzo: nel caso questa condizione non risulti soddisfatta è necessario inserire un’adeguata armatura di confinamento dei nodi (Ash).
Sono previste due formulazioni alternative:
Area staffe [7.4.10]
Area staffe [7.4.11] e [7.4.12]
Per diminuire l’area delle staffe Ash è possibile, ancora, diminuire l’armatura delle travi (As1 e As2).
Il paragrafo 7.4.6.2.3 prevede ulteriori limitazioni di armatura: oltre a quanto richiesto dalla verifica nel § 7.4.4.3.1, lungo le armature longitudinali del pilastro che attraversano i nodi devono essere disposte staffe di contenimento in quantità almeno pari alla maggiore prevista nelle zone adiacenti al nodo del pilastro inferiore e superiore; nel caso di nodi interamente confinati il passo risultante può essere raddoppiato, ma non può essere maggiore di 15 cm.
La formula 7.4.10 è particolarmente gravosa. È piuttosto frequente ottenere dei passi staffe nel nodo di 1 o 2 cm. Le formule 7.4.11 e 7.4.12 possono essere meno gravose, ma la richiesta di armatura nel nodo (Ash) resta piuttosto elevata.
Naturalmente PRO_SAP automatizza le verifiche sia lato calcestruzzo che lato acciaio; propone l’area di staffe Ash minore risultante dalle formule 7.4.10 oppure 7.4.11 e 7.4.12.
Nella finestra di controllo generale è possibile controllare i risultati delle verifiche, con riferimento all’immagine seguente è possibile individuare:
→ Armatura trasversale, che riporta i risultati delle staffe nel pilastro,
→ Armatura trasversale (per confinamento), che riporta le staffe nel nodo.
Si può notare che lungo il pilastro sono state inserite staffe Φ 8 a 2 bracci (2+2 d8), mentre nel nodo sono state inserite staffe Φ10 a 4 bracci (4+4 d10). Nell’archivio delle sezioni è possibile differenziare il numero di bracci delle staffe tra pilastro e nodo; nel criterio di progetto è possibile differenziare il diametro per le staffe tra pilastro e nodo (disponibile nella versione di PRO_SAP v18.1.3 e successive).
→ La finestra di controllo generale mostra inoltre se si tratta di un nodo confinato o meno, la verifica lato calcestruzzo [7.4.8] e indica se è stata applicata la formula 7.4.10 (in questo caso NO), oppure le formule 7.4.11 e 7.4.12.
Calcolo automatico dei nodi con PRO_SAP
Come abbiamo detto più volte uno dei parametri che entrano in gioco nella verifica dei nodi è la quantità di armatura longitudinale presente nelle travi.
PRO_SAP consente di ridurre l’armatura longitudinale presente sull’appoggio delle travi agendo sulla ridistribuzione dei momenti prevista dal paragrafo 4.1.1.1, e gestita in automatico con il fattore di ridistribuzione presente nei criteri di progetto delle travi.
Ridistribuzione dei momenti
Per ridurre l’armatura longitudinale delle travi è inoltre possibile utilizzare le travi tralicciate reticolari composte: questa tecnologia ha due ben distinte fasi di vita:
Nella fase 1, posa a secco di travi e solai e getto integrativo, le travi sono vincolate agli appoggi con vincolo di cerniera o carrello.
Nella fase 2, a getto consolidato e resistente, le travi sono vincolate (in generale) con vincolo di continuità con i pilastri, con i muri e con le altre travi.
Il vantaggio delle travi tralicciate reticolari composte è quindi quello di avere una maggiore armatura in campata ed una minore armatura all’appoggio.
In letteratura è possibile trovare ulteriori indicazioni riguardanti il passo delle staffe.
Per esempio nel volume Designers’ guide to Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance in riferimento all’armatura necessaria per il confinamento si dice:
Designers’ Guide to Eurocode 8
Dagli esperimenti condotti si è osservata una crescita lineare della resistenza a taglio con l’aumento della percentuale di armatura del nodo. Tuttavia la resistenza sembra tendere ad un valore limite. Oltre lo 0.4% di armatura nel nodo la resistenza a taglio non aumenta essendo sempre data dalla resistenza a taglio compressione del calcestruzzo. In altre parole, dai lavori di Kitayama sembrerebbe che non sia necessario mettere tanta armatura nel nodo perché oltre un certo limite la crisi avverrà lato calcestruzzo, indipendentemente da quante staffe si aggiungono. Bisogna comunque ricordare che, pur non aumentando la resistenza del nodo, l’effetto confinamento aumenta significativamente la duttilità del nodo stesso.
Al momento però la norma italiana non fa riferimento a questi studi e non prevede nessun limite per quanto riguarda la staffatura del nodo. PRO_SAP fornisce comunque al progettista la possibilità di limitare allo 0.4% l’armatura del nodo, ma è una opzione che sconsigliamo di usare perché non è prevista dalle NTC2018.
In questo estratto della documentazione di affidabilità di PRO_SAP sono disponibili i calcoli manuali fatti dall’Ing. Giuseppe Meringolo (meringolo@2si.it)
⇒ Per ridurre la domanda si può:
⇒ Per aumentare la capacità a taglio compressione si può:
⇒ Per aumentare il passo delle staffe necessarie al confinamento si può:
—
Ing. Alberto Marin (marin@2si.it)
Ing. Gennj Venturini (venturini@2si.it)
Un ringraziamento a Reluis per l’immagine del nodo, a METAL.RI e ASSOPREM per le informazioni e le immagini sulle travi tralicciate reticolari composte e all’Ing. Alessandro Marrazzo per gli interessanti suggerimenti.
Le NTC 2018 introducono novità per quanto riguarda le verifiche di duttilità, infatti la tabella 7.3.III ne prevede l’obbligatorietà nei casi esplicitamente indicati dalla norma.
verifiche di duttilità
Dobbiamo verificare che i singoli elementi strutturali e la struttura nel suo insieme possiedano una capacità in duttilità:
La norma da la possibilità di scegliere come soddisfare la domanda per analisi lineari attraverso tre strade alternative:
Vediamo ora una applicazione pratica del punto 2, ovvero poniamoci nel caso in cui la struttura abbia un comportamento dissipativo (q> 1.5), non vogliamo rispettare i requisiti previsti dalla norma, quindi dobbiamo esplicitare le verifiche di duttilità.
Le verifiche consistono nel confronto tra una DOMANDA e una CAPACITÀ, per edifici in cemento armato la verifica di travi, pilastri e pareti è esplicitata al paragrafo 7.4.4.1.2:
verifiche di edifici in C.A.
Si nota come la norma definisca due domande di duttilità: in spostamento (GLOBALE) µd e in curvatura (LOCALE) µfi
La domanda di duttilità è strettamente legata al fattore di comportamento q, infatti lo scopo di questa verifica è controllare che la struttura sia in grado di dissipare energia in maniera coerente con il fattore q.
PRO_SAP fornisce per ciascun modello i valori di domanda di duttilità per ciascuna direzione perché dipende dal periodo proprio T 1 calcolati secondo quanto previsto dal paragrafo della norma 7.4.4.1.2
È sufficiente utilizzare il comando:
Dati di progetto -> analisi sismica – duttilità
Il periodo viene valutato al passo 4 dei casi di carico sismici nel caso di analisi statica, oppure è il periodo del modo di vibrare che eccita più massa in ciascuna direzione nel caso di analisi dinamica.
Abbiamo visto che la domanda dipende dal periodo proprio T 1 e dal fattore di comportamento q adottato, ora sarà necessario valutare se la struttura ha una capacità coerente col fattore di comportamento q.
La capacità di duttilità in termini di curvatura per strutture in cemento armato dipende, oltre che dai materiali, dalle armature e dallo sforzo normale: va calcolata secondo quanto previsto dal paragrafo 4.1.2.3.4.2 delle NTC 2018, Verifiche di resistenza e duttilità.
Capacità
Si allega uno stralcio della documentazione di affidabilità con i calcoli svolti in dettaglio dall’Ing. Meringolo ( meringolo@2si.it ).
La normativa prevede due strade:
PRO_SAP: verifiche automatiche
PRO_SAP esegue entrambe le verifiche, in particolare la seconda non compromette lo stato di progetto perché non è sempre obbligatoria; è possibile trovare le due verifiche nei menu dei risultati della progettazione di travi, pilastri e pareti:
controllo duttilità -> verifica [7.4.29]
controllo duttilità -> verifica 4.4.2.2
…in conclusione:
Per prefabbricati(*), per strutture in cemento armato con q > 1.5 e nelle quali, ad esempio, voglio personalizzare le armature.
Con verifiche semplificate che tengano conto dei volumi del nucleo di calcestruzzo e delle staffe nei casi previsti dalla norma, oppure con la valutazione puntuale di domanda e capacità in termini di duttilità in curvatura.
Ing. Gennj Venturini – venturini@2si.it
(*) 7.4.5.1 TIPOLOGIE STRUTTURALI E FATTORI DI COMPORTAMENTO
[…] Nelle strutture con pilastri incastrati alla base e orizzontamenti collegati ad essi mediante cerniere fisse, la dissipazione di energia avviene unicamente nelle sezioni dei pilastri allo spiccato dalle fondazioni o dalla struttura scatolare rigida di base di cui al § 7.2.1. Per assicurare l’efficacia di tale dissipazione, in tali zone è richiesta la verifica di duttilità, indipendentemente dai particolari costruttivi adottati. A tal fine, non è consentito il ricorso alla [7.4.29] di cui al § 7.4.6.2.2.
Le nuove NTC2018 hanno introdotto alcune modifiche sulla verifica a punzonamento delle piastre in calcestruzzo armato rispetto alla precedente normativa. Quanto sono sostanziali questi cambiamenti?
Vediamo assieme le novità ed un esempio applicativo di calcolo con PRO_SAP.
Il pericolo del punzonamento sussiste nelle piastre con appoggio o carico puntiforme. Ovvero, esso può dipendere da un carico concentrato o da una reazione agente su un’area relativamente piccola di una piastra o di una fondazione, genericamente definita “area caricata”.
Per bassi valori del carico le dilatazioni tangenziali sono maggiori di quelle radiali. Per tal motivo si producono dapprima delle fessurazioni radiali e solo agli stadi superiori di carico alcune fessurazioni circolari.
Distribuzioni delle fessure dovute a punzonamento.
A tal proposito le norme prevedono la verifica di resistenza a taglio lungo determinati perimetri, definiti “perimetri efficaci”.
Nelle Norme Tecniche per le Costruzioni ’08 non era specificata la procedura di calcolo per eseguire la verifica delle piastre in calcestruzzo, ma c’erano solo indicazioni sul perimetro efficace da tenere in considerazione, lasciando al progettista la libertà della scelta del criterio di rottura. Infatti, le NTC’08 riportano: ”… la resistenza al punzonamento deve essere valutata, utilizzando formule di comprovata affidabilità, sulla base della resistenza a trazione del calcestruzzo, intendendo la sollecitazione distribuita su di un perimetro efficace di piastra distante 2d dall’impronta caricata…”
Le Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni 2018, oltre ad indicare il perimetro efficace da utilizzare nella verifica a punzonamento, specificano di far riferimento ai relativi paragrafi dell’Eurocodice EC2 per la verifica a punzonamento nel caso di elementi non armati a taglio (§6.4.4) e di elementi con la presenza di armature e taglio (§6.4.5).
Paragrafo 4.1.2.3.5.4 delle NTC’18
L’EC2 prevede che la verifica punzonamento sia eseguita lungo un perimetro efficace posto a una distanza di 2 volte l’altezza utile della sezione a partire dal perimetro della sezione del pilastro che sollecita la piastra in calcestruzzo. L’altezza utile della sezione d è calcolata come la media delle altezze utili lungo le 2 direzioni x ed y.
La verifica a punzonamento va eseguita su due perimetri efficaci:
ver 6.53) Perimetro a filo pilastro U0 ved < vRd,max
ver 6.47) Perimetro efficace U1 ved < vRd,c
Se tale verifica non risulta soddisfatta è necessario inserire delle apposite armature a taglio-punzonamento come proposto nel paragrafo 6.4.5 dell’EC2 (ved < vRd,cs). Inoltre si consiglia di calcolare il perimetro Uout oltre il quale non si richiede la presenza di armature a taglio (6.54).
La tensione tangenziale sollecitante di calcolo, come propone l’Eurocodice viene calcolata tramite il rapporto dello sforzo di punzonamento Ved trasmesso del pilastro e la superficie laterale, del solido inscritto nel perimetro di verifica, amplificato di un coefficiente β.
ver 6.53) Nel caso della verifica a filo pilastro, la superficie laterale è calcolata come il prodotto U0*d, con U0 il perimetro del pilastro considerato e d altezza utile della sezione in precedenza descritta.
ver 6.47) Nel caso della verifica lungo il perimento efficace, la superficie laterale è calcolata come il prodotto U1*d, con U1 il perimetro efficace considerato e d altezza utile della sezione prima descritta. E’ di seguito riportata un’immagine con l’esempio di calcolo dei perimetri sopra descritti per un pilastro rettangolare di lati C1 e C2.
Esempio di calcolo dei perimetro filo pilastro U0 e perimetro efficace U1
Il coefficiente β amplificativo è dipendente dall’eccentricità (ex ed ey), calcolata come distanza del tratto infinitesimo del perimetro dall’asse intorno al quale agiscono il momento Medx e Medy, e la geometria del pilastro.
Paragrafo 6.4.3 dell’ EC2 – Valori amplificativi raccomandati
Comunque, visto l’onere di calcolo per i coefficienti amplificativi, l’Eurocodice raccomanda di adottare una serie di valori approssimati da utilizzare in base alla disposizione del pilastro nella pianta della piastra in calcestruzzo, distinguendo pilastro interno, di bordo e d’angolo.
Inoltre, lo sforzo sollecitante di punzonamento può essere ridotto nel caso si tratti di una piastra di fondazione, a causa dell’effetto favorevole della pressione del suolo.
La resistenza a punzonamento nel caso di piastre prive di armature a taglio è affidata ai meccanismi resistenti di un modello a pettine (ingranamento degli inerti, effetto spinotto, effetto pettine), come raccomanda al paragrafo 6.4.4 l’Eurocodice.
Tale resistenza sarà funzione dell’altezza utile d all’interno del coefficiente k (contributo ingranamenti inerti), della percentuale geometrica di armatura ρ (contributo effetto spinotto), calcolata come media tra le percentuali nelle direzioni x ed y, dalla resistenza caratteristica cilindrica fck (resistente alla sezione d’incastro) e dallo sforzo di compressione della piastra. Tale resistenza dovrà essere superiore alla minima vmin del solo calcestruzzo.
La resistenza a punzonamento nel caso di piastre munite di armature a taglio è somma di due contributi.
La verifica a punzonamento a filo pilastro è soddisfatta se le tensioni tangenziali siano minori delle tensioni massime resistenti vRd,max calcolate come descritto al paragrafo 6.3N dell’Eurocodice. Tale tensione resistente è calcolata tramite la resistenza di calcolo del calcestruzzo e un coefficiente υ che tiene conto dell’effetto di fessurazione.
Qualora sia necessario inserire dell’armatura per taglio punzonamento, l’EC2 consiglia di calcolare il perimetro Uout oltre il quale non si richiede le armature a taglio. Tale perimetro è ricavato semplicemente dalla formula per il calcolo delle tensioni tangenziali agenti, ponendo le tensioni tangenziali pari al valore di resistente a punzonamento per gli elementi privi di armatura a taglio e ricavando come incognita il perimetro in questione.
Inoltre, l’Eurocodice raccomanda che l’armatura più distante non sia disposta oltre una distanza di k volte d (altezza utile) all’interno di Uout, con k consigliabile prendere 1.5.
L’esempio proposto nei riguardi della verifica a punzonamento secondo EC2 è stato eseguito considerando un edificio di 3 piani con solai modellati a piastra in calcestruzzo e platea di fondazione.
Modello PRO_SAP
Le piastre in calcestruzzo hanno uno spessore s = 20cm, copriferro c = 3cm, una maglia di armature di ϕ10/20cm in direzione x ed y. E’ stato utilizzato un calcestruzzo di classe c25/30 ed acciaio B450C per le barre.
PRO_SAP automatizza le verifiche a punzonamento.
Calcola e graficizza il perimetro efficace U1 ed esegue le verifiche ver 6.47 e ver 6.53 citate in precedenza.
Nel caso sia necessaria armatura a punzonamento PRO_SAP la calcola in automatico.
Al di fuori del perimetro critico PRO_SAP controlla comunque che la tensione tangenziale sia minore del limite per le piastre non armate a taglio
Dalle analisi eseguite si è ricavato il rapporto δ = ved / vRd,max per la verifica ver 6.53 precedentemente citata, ovvero la verifica 6.53 EC2. Tale rapporto è minore dell’unità quindi soddisfa quanto previsto dall’Eurocodice con un valore di δ = 0.53 .
In seguito abbiamo ricavato il rapporto δ = ved / vRd,c per la ver 6.47 precedentemente citata, ovvero la verifica 6.47 EC2. Tale rapporto è maggiore dell’unità, risulta infatti δ =2.15, quindi nel punto in esame va inserita un’apposita armatura a taglio-punzonamento.
Verifica PRO_SAP EC2 6.53
L’armatura a taglio-punzonamento, ricavata come previsto dal paragrafo 6.4.5 dell’EC2, risulta avere un valore minimo di Asw = 42.45 cm2 distributa all’interno del perimetro efficacie Uout , perimetro calcolato come raccomandato dall’Eurocodice nella formula 6.54 dell’EC2.
PRO_SAP, inoltre, restituisce un coefficiente amplificativo di d associato al perimetro Uout. Tale coefficiente, risulta pari K’=6.13.
Calcoli manuali, pag 1
Calcoli manuali, pag 2
Calcoli manuali, pag 3
ver 6.53) Perimetro a filo pilastro U0 ved < vRd,max
ver 6.47) Perimetro efficace U1 ved < vRd,c
PRO_SAP disegna in automatico le armature necessarie per le verifiche di punzonamento in questo post https://www.2si.it/it/2018/06/25/progettazione-esecutiva-delle-piastre-in-c-a/ è presente un videocorso con una applicazione pratica.
Ing. Giuseppe Meringolo, meringolo@2si.it
Le NTC2018 trattano il tema delle strutture non dissipative in maniera più dettagliata rispetto alle normative precedenti ed introducono alcune novità, vediamole assieme perchè la possibilità di progettare una struttura di questo tipo potrebbe essere vantaggiosa.
Su questo fronte nessuna novità, in analogia alle precedenti NTC 2008 sono identificati due comportamenti strutturali: dissipativo e non dissipativo.
NTC 2018 par 7.2.2
La prima novità delle NTC 2018 rispetto alle NTC2008 riguarda il fatto che è previsto un fattore di comportamento q specifico per strutture non dissipative, mentre le norme precedenti dicevano di utilizzare lo spettro elastico (quindi implicitamente q=1).
NTC 2008: par 7.3.2
Con le nuove norme il valore di q per le strutture non dissipative può arrivare fino a 1.5, questo è importante perché consente di ridurre le azioni sismiche di progetto passando infatti dallo spettro elastico ad uno spettro di progetto con una (seppur piccola) riduzione delle azioni sismiche.
NTC 2018 par. 7.3.1 fattore q
PRO_SAP al passo 3 della definizione dei casi di carico sismici prevede quindi le tre classi di duttilità:
Il consueto comando di Aiuto fornisce una procedura automatica e una relazione illustrativa sul calcolo del fattore q, rimane sempre la possibilità per il progettista di assegnare manualmente i fattori di comportamento q.
PRO_SAP calcolo fattore di comportamento
Nel capitolo 7.4 si trovano le novità più interessanti, che riguardano la progettazione degli edifici nuovi in cemento armato.
NTC2018 par 7.4
In particolare è introdotto il concetto di momento resistente in campo sostanzialmente elastico (approfondiremo questo aspetto in un post specifico per non dilungarci troppo). In altre parole la norma ci consente di realizzare una struttura che non dissipi energia, ma ci penalizza richiedendo che la curvatura delle sezioni in cemento armato sia limitata a quella di prima plasticizzazione.
Questo paragrafo ci dà altre importanti informazioni:
Ultima (ma non ultima) nota, riguarda i dettagli costruttivi.
Le NTC 2018 infatti prevedono che le limitazioni geometriche sulle dimensioni degli elementi strutturali (pilastri, travi, …) si applichino solo per le strutture dissipative. Questo significa che sarà possibile utilizzare travi a spessore (compatibilmente con le nuove verifiche dei nodi) e che non ci saranno più limiti alle dimensioni dei pilastri.
Anche le limitazioni di armatura (armature longitudinali minime e massime, passi staffe, etc.) del capitolo 7 sono da applicarsi SOLO per strutture dissipative.
NTC2018 par 7.4.6 dettagli costruttivi
Come abbiamo visto nell’immagine precedente, è possibile definire il comportamento strutturale non dissipativo per l’intero edificio nel passo 3 della definizione dei casi di carico sismici di PRO_SAP.
In alternativa è possibile definire parti di struttura a comportamento non dissipativo all’interno di una struttura dissipativa. Un esempio classico è una struttura scatolare rigida al di sotto della fondazione. Per considerare la struttura scatolare non dissipativa si può agire sui criteri di progetto di quella parte di struttura.
In altre parole è possibile sfruttare la progettazione in capacità con lo spettro ridotto con il fattore di comportamento q e considerare non dissipativa una singola porzione di struttura.
Criteri di progetto PRO_SAP
In questo post https://www.2si.it/it/2019/03/12/nodi-ca-circolare2019/ sono stati raccolti gli aggiornamenti relativi alla verifica dei nodi con la circolare 2019.
Ing. Gennj Venturini
venturini@2si.it
Le nuove NTC2018 hanno introdotto alcune modifiche sulla zonizzazione e di conseguenza sul calcolo delle azioni della neve sulle costruzioni in alcune località rispetto alla precedente normativa. Vediamo le sostanziali novità proposte ed alcuni esempi applicativi di calcolo con PRO_SAP.
L’azione della neve sulle coperture e in generale sulla statica degli edifici è una di quelle tematiche dell’ingegneria che spesso finiscono per essere messe in secondo piano nelle discussioni tra professionisti a favore di altre molto più gettonate. Il carico della neve al suolo dipende dalle condizioni locali di clima e di esposizione, considerata la variabilità delle precipitazioni nevose da zona a zona (il territorio nazionale è suddiviso in 3 zone nevose). In mancanza di adeguate indagini statistiche e specifici studi locali, […] non dovrà essere assunto minore di quello calcolato in base alle espressioni riportate al punto 3.4.I delle nuove NTC, cui corrispondono valori associati ad un periodo di ritorno pari a 50 anni per le varie zone indicate in figura. Va richiamato il fatto che tale zonizzazione non può tenere conto di aspetti specifici e locali che, se necessario, dovranno essere definiti singolarmente.
Fig. 3.4.I – Zone di carico della neve
Nelle NTC2018 la zona di carico della neve di alcune località è stata modificata rispetto alla precedente. Come si osserva dall’immagine sottostante sono state inserite delle nuove province nella zona I-Mediterranea e nella zona II (riquadro rosso), mentre alcune provincie della zona III sono state collocate nella zona II riquadro verde).
Zone di carico della neve – Nuova zonizzazione NTC2018
Par 3.4.1 – Calcolo del carico neve sulle coperture
Un’altra novità rispetto alla precedente normativa riguarda l’introduzione del concetto di tempo di ritorno nel calcolo del carico neve caratteristico qsk che consente di assumere per opere in fase di costruttive o transitorie un tempo di ritorno TR diverso da 50 anni.
Per ora non ci sono specifiche in merito al calcolo, ma con probabilità saranno contenuti all’interno della circolare esplicativa.
Par 3.4.2 – Introduzione del concetto di TR per fasi costruttive o transitorie
Il calcolo del carico neve caratteristico qsk per le diverse zone nevose, nelle nuove norme tecniche sulle costruzioni 2018, non ha avuto nessun cambiamento rispetto alle precedenti NTC08. In PRO_SAP attraverso l’applicativo per il calcolo delle azioni sulla costruzione è già possibile effettuare il calcolo come previsto dalla nuova normativa, inserendo la provincia del comune di interesse, l’altezza sul livello del mare as del sito della struttura, spuntando la tipologia di copertura in esame e la zona di esposizione.
Nel primo esempio mostrato è stata considerata una costruzione in provincia di Avellino (un delle zone in ex-Zona III) ad un altezza sul livello del mare di 348m. Come anticipato precedentemente, si può osservare come a seguito delle nuova zonizzazione ora la provincia ricada della zona nevosa II.
Esempio I – PRO_SAP definizione della località per il calcolo delle azioni del vento e della neve
Il test viene eseguito considerando una copertura monofalda con un inclinazione di 0.0 gradi, in una zona battuta dal vento.
Esempio I – PRO_SAP definizione dei parametri per il calcolo dell’azione della neve
Di seguito si riporta la relazione di calcolo ottenuta da PRO_SAP ed il calcolo manuale di confronto.
Esempio I – Relazione di calcolo
Esempio I – Calcolo dell’azione del vento
Nel secondo esempio in esame sono state calcolate le combinazioni di carico neve sulla copertura a due falde asimmetriche rappresentata in figura, ipotizzando che la costruzione isolata sorga in provincia di Modena, su un’area pianeggiante ad una quota di 50 m s.l.m.
(Il test di esempio è stato preso dalle dispense del Prof. Ing. Francesco Zanghì scaricabili a questo link)
Esempio II – Calcolo dell’azione della neve
Esempio II – PRO_SAP definizione della località per il calcolo delle azioni del vento e della neve
Esempio II – PRO_SAP definizione dei parametri per il calcolo dell’azione della neve
Anche in questo caso si riporta di seguito la relazione di calcolo ottenuta da PRO_SAP.
Esempio II – Relazione di calcolo
Attraverso questo link è possibile scaricare il testo ufficiale delle nuove NTC2018
Ing. Giuseppe Meringolo
Le nuove NTC2018 hanno introdotto alcune modifiche sul calcolo delle azioni da vento sulle costruzioni rispetto alla precedente normativa. Quanto sono sostanziali questi cambiamenti?
Attraverso un esempio pratico faremo un confronto manuale tra la metodologia proposta dalla vecchia normativa e quella nuova, evidenziando eventuali scostamenti.
Le principali novità riguardano la modifica della formula per il calcolo della velocità base di riferimento e l’introduzione del concetto di tempo di ritorno per il calcolo della velocità di riferimento che consente di considerare un’azione ridotta, attraverso un apposito coefficiente, nel caso di strutture in fase di costruzione o transitorie con durata prevista inferiore ad un anno.
Paragrafo 3.3.1 – Definizione della velocità base di riferimento
Paragrafo 3.3.2 – Definizione della velocità di riferimento
In PRO_SAP attraverso l’applicativo per il calcolo delle azioni sulla costruzione è già possibile effettuare il calcolo come previsto dalla nuova normativa.
Nell’esempio in esame è stata considerata una costruzione di altezza 10 metri in provincia di Catania ad un’altezza sul livello del mare pari a 1200 metri.
PRO_SAP definizione della località per il calcolo delle azioni del vento e della neve
PRO_SAP definizione dei parametri per il calcolo dell’azione del vento
Di seguito si riporta la relazione di calcolo ottenuta da PRO_SAP ed il calcolo manuale di confronto effettuato con le vecchie NTC2008 e con le nuove NTC2018.
Si può osservare che, nonostante sia stata modificata la formula per il calcolo della velocità di riferimento, i valori di pressione ottenuti non presentano scostamenti rilevanti.
Le novità sostanziali attese dovrebbero riguardare il calcolo dei coefficienti aereodinamici, per la quale si attende la pubblicazione della circolare applicativa.
Esempio di relazione di calcolo
Calcolo dell’azione del vento: confronto con la precedente normativa
Attraverso questo link è possibile scaricare il testo ufficiale delle nuove NTC2018
Ing. Mirco Basaglia
La muratura armata rispetto alla tradizionale muratura ordinaria offre una maggiore duttilità ed ha il vantaggio di poter assorbire anche sforzi di trazione. Le NTC2018 riconoscono la maggiore duttilità di una struttura in muratura armata rispetto alla muratura ordinaria consentendo l’utilizzo di un fattore di comportamento maggiore.
Le nuove norme forniscono una tabella dove sono elencati i requisiti geometrici delle pareti resistenti al sisma. Gli elementi in muratura armata sono soggetti a regole meno restrittive: sono consentite snellezze maggiori rispetto alla muratura ordinaria. Inoltre non è previsto nessun limite per quanto riguarda il rapporto tra larghezza del maschio murario ed altezza delle aperture adiacenti:
La tabella 7.8.I delle NTC2018
Il DM2018 prevede anche la possibilità di progettare la muratura armata “in capacità”, ovvero con l’applicazione di un criterio di gerarchia delle resistenze.
Il termine “in capacità” è stato utilizzato dalle nuove norme per allinearsi alla terminologia presente sugli Eurocodici. Il vantaggio di questo approccio è ottenere una struttura con una maggiore duttilità e quindi un maggiore fattore di comportamento. Tuttavia il progettista dovrà assicurarsi che la struttura abbia effettivamente la duttilità ipotizzata in fase di scelta del fattore di comportamento.
In pratica se il progettista decide di progettare la struttura in capacità le verifiche a taglio non saranno più condotte in base alle sollecitazioni derivanti dall’analisi della struttura. Infatti si dovrà fare in modo di evitare il collasso per taglio assicurandosi che sia preceduto dal collasso per flessione.
Secondo le nuove norme questo obiettivo si può conseguire utilizzando per le verifiche a taglio le azioni risultanti dalla resistenza a collasso per flessione opportunamente amplificate per un fattore di sovraresistenza. Le NTC2018 suggeriscono che questo fattore di sovraresistenza sia assunto pari ad 1,50.
In questo video della serie PRO_SAP tips abbiamo analizzato nel dettaglio il testo delle NTC2018 facendo anche un confronto con l’Eurocodice 6 che per questo tipo di strutture fornisce indicazioni alternative rispetto a quelle del nuovo DM per il calcolo della resistenza a taglio delle pareti. Nella seconda parte del video è possibile vedere come mettere in pratica la norma con PRO_SAP ed il suo modulo per il progetto e la verifica degli elementi in muratura armata.
Ing. Alberto Marin
