Finalmente la revisione delle Norme Tecniche per le Costruzioni è stata pubblicata. In questo articolo vedremo le novità del D.M. 17/01/2018 relativamente alle strutture in calcestruzzo armato di nuova realizzazione.
Iniziamo dai materiali. Oltre che al calcestruzzo ordinario, è stato normato anche l’utilizzo dei calcestruzzi leggeri (LC – §4.1.12) e dei calcestruzzi fibrorinforzati (FRC – §11.2.12). I primi consentono un risparmio di peso (e quindi di massa) di circa il 30%, i secondi sono indicati in maniera particolare per i consolidamenti strutturali, in quanto anche con piccoli spessore è garantita un elevata resistenza.
Per quanto riguarda la modellazione della rigidezza di calcolo ricordiamo l’applicazione delle rigidezze fessurate. Oltre alle indicazioni già presenti nelle NTC 2008 per l’analisi sismica, c’è stata l’introduzione della differente rigidezza per l’analisi termica SLU ed SLE (§4.1.1.1 e anche §7.2.6). Ciò comporta che per la condizione di carico termica (ΔT) agli SLU la rigidezza da utilizzare è pari alla metà di quella integra, agli SLE è intermedia (si consiglia il 75%). In generale, l’applicazione delle rigidezze fessurate comporta l’utilizzo di 5 diversi modelli di calcolo (vedi articolo “Le rigidezze fessurate in condizioni sismiche”).
Tabella 1: Modelli di calcolo da analizzare per le rigidezze fessurate
Per tutti i tipi di strutture sono state scritte in maniera completa le indicazioni per le strutture a comportamento non dissipativo. Anche per le strutture in c.a. ci sono casi in cui è conveniente utilizzare la progettazione a comportamento non dissipativo (edifici “piccoli” in relazione alla massa o troppo rigidi in relazione al periodo di vibrazione fondamentale). Le indicazioni progettuali da seguire sono le seguenti (§7.4.1):
- Capacità delle membrature valutata in accordo solo con le regole del § 4.1, senza nessun requisito aggiuntivo;
- In nessuna sezione si superi il momento resistente massimo in campo sostanzialmente elastico;
- I nodi travi‐pilastro devono essere progettati con le regole relative alla CD “B” del § 7.4.4.3;
- Verifiche in termini di rigidezza (RIG) e di resistenza (RES), senza applicare le regole specifiche dei dettagli costruttivi e della progettazione in capacità.
Possiamo notare che per i nodi travi-pilastro non ci sono sconti o semplificazioni: esse sono in effetti le parti critiche più importanti per una struttura in c.a. Per le strutture non dissipative il fattore di comportamento (formula 7.3.2 – §7.3) non è 1, come in tanti hanno pensato sino ad ora applicando le NTC 2008, ma è il seguente:
La novità più importante è la verifica di duttilità (DUT – §7.4.4.1.2) prescritta per le sezioni allo spiccato dalle fondazioni (§7.3.6.1) nel caso di comportamento strutturale dissipativo. Si esegue confrontando la capacità espressa in termini di duttilità di curvatura, con la corrispondente domanda (SLV pari a 1.2 volte SLC), secondo la relazione:
Per le comuni abitudini di progettazione, questa verifica risulta molto gravosa e in diversi casi insuperabile. Per risolvere il problema è utile considerare nella nostra verifica i seguenti aspetti:
- Applicazione del modello “confinato” per il calcestruzzo (§4.1.2.1.2) in funzione dell’armatura trasversale (staffe e legature);
- Applicazione del modello a deformazione indefinita dell’acciaio (ipotesi di rottura del calcestruzzo);
- Utilizzo strutture più deformabili (maggior valore per il periodo di vibrazione fondamentale).
Il superamento della verifica di duttilità comporta una maggiore armatura trasversale (per aumentare il confinamento) nelle zone critiche alla base delle colonne a livello di fondazione: non sarà inconsueto avere diverse staffature, in termini di passo o numero dei bracci, tra piede e testa di un pilastro.
Un importante effetto correttivo ha la limitazione della domanda di resistenza presente nel paragrafo 7.2.2. il quale recita: “La domanda di resistenza valutata con i criteri della progettazione in capacità può essere assunta non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo.”. Questa semplice frase, risolve due rilevanti problematiche sollevate in questi anni nell’applicazione delle NTC 2008.
La prima riguarda la domanda da utilizzare per la verifica a taglio (§7.4.4.2.1). La formula di calcolo dell’azione del taglio sollecitante, se non applicato un valore limite, tende ad aumentare a dismisura per elementi corti, come ad esempio pilastri del piano sottotetto e parti dei pilastri che sorreggono le scale.
La seconda riguarda la verifica del nodo strutturale (§7.4.4.3.1). Senza il limite legato al comportamento non dissipativo si rischia di non riuscire a progettare le armature di confinamento del nodo, in quanto queste vengono progettate in funzione della forza di snervamento delle barre di acciaio delle travi:
Sempre nel paragrafo 7.2.2 è presente la tabella riassuntiva dei fattori di sovraresistenza γrd, per la quale possiamo evidenziare l’aumento dei valori per quanto riguarda la classe di duttilità bassa (CD”B”), equiparati in diversi casi alle strutture progettate con CD”A”. Di conseguenza ci dobbiamo aspettare una verifica di “gerarchia delle resistenze” più gravosa (formula 7.4.4 – §7.4.4.2.1).
Qui abbiamo citato solo le modifiche più importanti che riguardano le strutture in c.a. I riferimenti ai vari paragrafi sono utili a rileggere ed approfondire i vari argomenti trattati, molti dei quali necessitano oltre che studio anche esempi applicativi al fine di comprendere l’impatto delle modifiche. Nei prossimi articoli tratteremo gli effetti e le possibili soluzioni da applicare nel passaggio dalle NTC 2008 alle NTC 2018.
Note:
L’immagine introduttiva è tratta dall'”architettura strutturale” dell’Ambasciata d’Italia a Brasilia, di Pier Luigi Nervi.
Link utili:
D.M. 17/01/2018 – Norme Tecniche per le Costruzioni
Il comportamento sismico di strutture in calcestruzzo leggero (da Leca)