NTC 2018 vs NTC 2008: progettare nuove strutture in c.a.

Novità, spunti e modifiche introdotte con l’aggiornamento della normativa tecnica

Il 22 marzo 2018 è entrato in vigore il Decreto Ministeriale del 17.01.2018 meglio noto come NTC 2018; esso rappresenta l’aggiornamento della normativa tecnica del 2008.

Premettendo che non è sempre semplice il confronto tra le normative, soprattutto quando le modifiche sono parziali e spesso più correttive che sostanziali, cerchiamo di spiegare brevemente cosa è stato introdotto e come affrontare la progettazione dei nuovi edifici in c.a. alla luce di tale aggiornamento.

Dal punto di vista del calcolo delle sollecitazioni non vi è, in pratica, alcuna differenza rispetto alle metodologie già introdotte nel 2008. Il confronto interessante, invece, riguarda il design della sezione resistente. Nel dettaglio andremo, quindi, a confrontare le differenze riscontrabili tra la progettazione delle armature per un nuovo edificio in cemento armato prima e dopo l’entrata in vigore di tale aggiornamento.

NTC 2018 e la duttilità strutturale

Sicuramente la maggior innovazione della NTC 2018 è stata esplicitare la verifica di duttilità. Ma cosa si intende esattamente per duttilità di una struttura?

“La duttilità di una struttura è la capacità deformativa in campo anelastico, ovvero la capacità dissipare una significativa quantità di energia per isteresi senza che si osservi una sostanziale riduzione di resistenza.”

Per resistere ad un evento sismico violento la struttura deve essere in grado dissipare parte dell’energia sismica. Tale dissipazione può avvenire soltanto se la struttura entra in campo post-elastico mediante la formazione di meccanismi con deformazioni plastiche permanenti concentrate in zone critiche (cerniere plastiche).

Le verifiche di duttilità servono proprio a garantire un comportamento plastico della struttura in esame.

Le NTC 2008 imponevano in modo intrinseco il superamento delle verifiche di duttilità, prescrivendo dei severi dettagli costruttivi per le zone critiche. Con l’entrata in vigore della NTC 2018, il progettista strutturale può scegliere di derogare a tali indicazioni di dettaglio ed esplicitare le verifiche di duttilità o riferirsi ai dettagli costruttivi imposti dalla normativa. Resta l’obbligo di eseguire la verifica di duttilità a livello dello spiccato di fondazione.

La verifica di duttilità a livello dello spiccato di fondazione

La verifica di duttilità compara la capacità di duttilità di curvatura, funzione dello sforzo normale agente, con la domanda.

In particolare la domanda, definita nel par.7.4.4.1.2 D.M. 17.01.2018, è funzione del periodo principale, come di seguito esplicitato:

La seguente figura diagramma la domanda in duttilità in funzione del periodo e spiega come le strutture più rigide risultino fortemente penalizzate.

Per quanto riguarda invece la capacità (par.4.1.2.3.4.2 D.M. 17.01.2018), essa è il rapporto tra una curvatura ultima, corrispondente o alla perdita del 15% della resistenza flessionale o al raggiungimento della deformazione ultima di acciaio o calcestruzzo, e una curvatura convenzionale di prima plasticizzazione corrispondente alla deformazione di snervamento dell’acciaio o del calcestruzzo.

Analizzando il problema del soddisfacimento della verifica di duttilità da un punto di vista più pratico, va osservato che la duttilità è influenzata dai seguenti fattori:

• • Sforzo normale
  • Armatura longitudinale

• Confinamento del cls ovvero staffe chiuse e legature

In realtà, come mostrato da analisi accurate, la percentuale di armatura longitudinale e lo sforzo normale poco modificano globalmente il comportamento della sezione.

La capacità in curvatura è, invece, fortemente influenzata dal legame costitutivo del materiale. Mentre per l’acciaio la nuova normativa non modifica il contenuto del vecchio decreto, per il cls esplicita per la prima volta la variazione del legame costitutivo al passare da un materiale non confinato a uno confinato fino a uno in cui vi siano legature interne.

Il soddisfacimento delle richieste della nuova normativa tecnica determina, quindi, l’infittimento della staffatura al piede delle strutture verticali sismo-resistenti.

Differente coefficiente di sovra-resistenza

Un’ulteriore modifica introdotta dalla NTC 2018 riguarda il coefficiente di sovra-resistenza a presso flessione per i pilastri che passa da 1.1 “NTC 2008” a 1.3 “NTC 2018”. Tale modifica comporta un incremento per la sollecitazione di calcolo dei pilastri del 20%; per far fronte a tale incremento di sollecitazione lo strutturista può procedere:

• Ridimensionando le sezioni (si preferisce una diminuzione della sezione delle travi)
• Orientando diversamente le sezioni
• Aumentando l’armatura longitudinale (scelta sconsigliata perché comporta sia perdita di duttilità che incremento della richiesta a taglio)

Verifica degli elementi corti

La NTC2018 ripropone quanto specificato nella NTC 2008 per i criteri di progettazione basati sulla gerarchia di resistenza. In particolare tale criterio comporta che la domanda a taglio dei pilastri sia funzione della resistenza flessionale e della luce di questi ultimi.

Diagrammando la domanda a taglio in funzione della luce del pilastro, si osserva come la domanda tenda all’infinto quando la luce tende a zero. La NTC 2018, nel par.7.2.2, chiarisce

“…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…”

Ovvero si può assumere come valore massimo della domanda il valore V_ND, cioè quello derivante dall’analisi della struttura con fattore di comportamento q relativo alle strutture non dissipative (q_max=1.5).

Verifica dei Nodi

Gli eventi sismici hanno evidenziato come la rottura fragile a taglio dei nodi non confinati sia uno dei problemi principali delle strutture in c.a.

La NTC 2008 imponeva la verifica dei nodi solo quando la struttura era progettata in classe di duttilità alta mentre chiedeva il rispetto dei dettagli costruttivi sia per la classe di duttilità alta che bassa.

La NTC 2018 amplia questo concetto imponendo la verifica dei nodi non solo in CD’A’ e CD’B’ ma anche in caso di strutture non dissipative.

Per quanto riguarda i dettagli costruttivi, invece, la NTC 2018 semplifica quanto imposto dalla NTC 2008.

La NTC 2018, quindi, imponendo le verifiche consente una distribuzione razionale delle armature nei nodi, determinando l’infittimento del passo della staffatura lì dove necessario senza determinare un incremento globale delle armature.

Quale supporto offre Blumatica per progettare in conformità alla NTC 2018?

Blumatica BIMBIM è l’acronimo di “Building Information Modeling”, traducibile in Modello di Informazioni di un Edificio. Il NIBS (National Institutes of Building Science) definisce il BIM come la “rappresentazione digitale di caratteristiche fisiche e funzionali di un oggetto”. StructurIT è il nuovo software per la progettazione strutturale. Esso è stato ideato per avere criteri di verifica personalizzabili per elemento. La medesima struttura potrà essere sottoposta a diverse procedure di design (CD’A’, CD’B’, ND) salvando i risultati e confrontandoli direttamente.

Blumatica BIMBIM è l’acronimo di “Building Information Modeling”, traducibile in Modello di Informazioni di un Edificio. Il NIBS (National Institutes of Building Science) definisce il BIM come la “rappresentazione digitale di caratteristiche fisiche e funzionali di un oggetto”. StructurIT è quindi ideato per rispondere ai criteri imposti dalla nuova normativa tecnica, minimizzando lo sforzo dell’utente e razionalizzando l’impiego delle armature nelle nuove strutture in c.a.

Scopri maggiori informazioni su Blumatica BIM StructurIT