Dettagli costruttivi delle travi: studiare la normativa può limitarne la severità

Interpretare le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 nei dettagli appare un compito complesso per molti tecnici. Il software tecnico può fornire risposte interpretative e aiutare gli ingegneri nella progettazione strutturale.

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Progettare secondo un comportamento dissipativo e non dissipativo

Una delle principali novità introdotte dalle NTC 2018 rispetto alle NTC08 consiste nella possibilità del progettista di scelta tra la adozione di un comportamento strutturale dissipativo o non dissipativo.

Optando per un comportamento strutturale non dissipativo la valutazione della domanda avviene attraverso un modello elastico ipotizzando che le strutture rimangano in campo elastico o sostanzialmente elastico. La valutazione della capacità per il cemento armato viene valutata secondo il §4.1 delle NTC18 senza requisiti aggiuntivi. Solo per i nodi trave-pilastro dei telai vengono fornite prescrizioni dalla norma e dalla circolare esplicativa.

Adottando un comportamento strutturale dissipativo nella valutazione della domanda si considerano le non linearità dei materiali prendendo in conto la capacità dissipativa di alcuni elementi strutturali in grado di evolvere in campo plastico. Ciò comporta il rispetto di un insieme di indicazioni che, come noto, sono contenute nel capitolo 7 delle NTC 2018 che codifica i criteri della progettazione in capacità. 

La precisazione delle NTC 2018 al §7.2.2

La applicazione delle NTC08 negli anni scorsi ha evidenziato alcuni casi in cui la progettazione in capacità porta a risultati di difficile se non impossibile realizzazione. Tipico è il caso di aste in c.a. di piccola luce per le quali la applicazione della gerarchia delle resistenze porta a sollecitazioni di taglio elevate e non verificabili a causa della rottura delle bielle.

Credo che sia per questi motivi che il normatore ha inserito nelle NTC18 al §7.2.2 la seguente precisazione:

“La domanda di resistenza valutata con i criteri di progettazione in capacità può essere assunta non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo.”

Si tratta di una precisazione molto importante che ha stimolato i produttori di software strutturale a mitigare alcune criticità applicative della norma.

A dire il vero anche prima delle NTC18 il software di calcolo Sismicad superava il problema delle aste corte in c.a. richiedendo per quelle campate una capacità di resistenza adeguata alla domanda valutata con comportamento non dissipativo. La richiesta veniva soddisfatta dal programma incrementando le sollecitazioni del modello dissipativo del fattore di comportamento q dato che per NTC08 al comportamento non dissipativo corrisponde un fattore di comportamento q=1. 

La cosa non era espressamente prevista dalla norma e quindi comportava una certa assunzione di responsabilità del progettista. 

Ovviamente la precisazione di NTC18 ha sollevato i progettisti dal problema di possibili contestazioni. Con una nuova versione di Sismicad si è confermata la modalità di risoluzione dei problemi delle aste corte in c.a. con la differenza che le sollecitazioni di verifica si ottengono da quelle del modello dissipativo incrementandole nel rapporto q/qnd essendo qnd il fattore di comportamento previsto in caso di comportamento non dissipativo.

Le verifiche delle aste interessate vanno poi condotte in campo sostanzialmente elastico limitando cioè le dilatazioni dei materiali ai limiti elastici nella valutazione dei domini di resistenza come previsto da NTC18 in caso di comportamento non dissipativo.  

Dettagli costruttivi

La precisazione della norma ha anche aperto la strada al soddisfacimento di alcuni specifici dettagli costruttivi in essa riportati con riferimento a singoli elementi strutturali quali travi, pilastri, nodi trave-pilastro che si sono rivelati negli anni difficili da eseguire. 

È ad esempio il caso della prescrizione al §7.4.6.2.1 di NTC18 che riguarda la limitazione del diametro delle barre di travi nell’attraversamento dei nodi trave-pilastro che non deve superare αlb volte la altezza della sezione del pilastro con αlb dato da:

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È noto come la applicazione della formula ai nodi interni delle travi agli ultimi piani di un edificio costringe spesso ad ingrandire la dimensione del pilastro rispetto a quella del piano inferiore; cosa questa contraria al comune buon senso.

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La figura rappresenta una possibile situazione del nodo interno conseguente all’applicazione della gerarchia delle resistenze ed aiuta a comprendere le motivazioni della prescrizione.

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Nel caso di figura le barre superiori passano da uno sforzo di snervamento per compressione (a destra) ad uno sforzo di snervamento per trazione (a sinistra). Questa variazione di sforzo deve avvenire per aderenza nel tratto interno al nodo. Ed è proprio per prevenire una crisi di aderenza che la norma richiede la limitazione del diametro delle barre, come abbiamo avuto modo di trattare nel dettaglio in un altro articolo su Ingenio.

Si tratta di una domanda di resistenza (in termini di aderenza) valutata con i criteri della progettazione in capacità.

Questa domanda di resistenza può essere assunta non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo.

Operativamente il software deve consentire innanzitutto al progettista di scegliere se eseguire la verifica di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo. In questa ipotesi Sismicad , in ogni combinazione sismica, valuta il reale valore delle tensioni nelle barre a destra e a sinistra dell’appoggio nella ipotesi di comportamento non dissipativo e applica le formule 7.4.27 sostituendo a fyd (tensione di snervamento dell’acciaio) il valore di metà del modulo della loro somma vettoriale.

Sismicad 12.16 propone per gli utenti meno smaliziati la soluzione più conservativa; esiste però la possibilità da parte del progettista di scegliere tra più soluzioni:

Studiare approfonditamente una nuova normativa può richiedere del tempo ma questa appare la strada maestra per valutare operativamente le strategie più efficaci per una progettazione strutturale in grado di conciliare le esigenze del normatore con quelle del professionista. Il tecnico può non avere a disposizione questo tempo ma i produttori di software possono approfondire specifici argomenti di interesse generale che si evidenziano dal continuo riscontro con le difficoltà operative dei professionisti, fornendo soluzioni da trasferire ai propri utenti attraverso una specifica formazione.