L'acciaio nelle NTC 2018: tutte le novità e le soluzioni con Sismicad

Le novità normative introdotte dalle NTC 2018 non cambiano la sostanza dell’approccio progettuale. L’intento pare essere l’allineamento con la norma europea e una visione di favore verso le strutture non dissipative.

Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni emanate con il D.M. del 17 gennaio 2018 introducono alcune novità riguardanti le verifiche di strutture in acciaio

Le novità riguardanti le strutture in acciaio

Anche in questo caso sono meglio specificate alcune parti e ci sono nuovi allineamenti alle norme europee. Forse la novità più rilevante riguarda la gestione del fattore di comportamento per strutture non dissipative.

Nel capitolo 4 della norma viene previsto l’impiego dell’acciaio inox che però richiama l’Eurocodice 3.

Nello stesso capitolo, la ridefinizione della classificazione delle sezioni non coinvolge particolarmente l'analisi strutturale, trattandosi essenzialmente di una variazione nella nomenclatura delle classi stesse:

  • la classe 1 è ora definita "duttile" in luogo di "compatta", aggettivo ora attribuito alla sola classe 2;
  • la classe 3 è ora definita "semi-compatta", in luogo di "moderatamente snella".

La verifica delle sezioni in classe 4 può essere condotta, in accordo a quanto già previsto dall'Eurocodice, col metodo delle caratteristiche geometriche "efficaci" o con il metodo delle tensioni ridotte indicato in UNI EN 1993-1-5. Nel Sismicad viene prevista la verifica con il solo primo metodo.

Cambia la resistenza di sezioni a I e H in classe 1-2 doppiamente simmetriche soggette a flessione e taglio: analogamente all'Eurocodice, nella formula 4.2.32, in luogo dell'area a taglio Av, prevista in D.M. 14-01-08, deve ora essere utilizzata l'area Aw dell'anima.

La verifica per instabilità flesso-torsionale (svergolamento), prevista nel D.M. 14-01-08 per sole travi inflesse con sezione a I e H, viene ora allineata all'Eurocodice. In questo modo fa riferimento, nel caso di sezioni diverse da queste tipologie, a quanto previsto dal metodo generale della EN 1993-1-1 §6.3.2.2.

Nelle unioni bullonate precaricate sono stati differenziati i coefficienti di sicurezza per la determinazione del precarico di unioni a serraggio controllato e non controllato. Per le prime la resistenza caratteristica a trazione del precarico è ora considerata pari a quella di calcolo. Sempre per tale tipo di unioni sono stati maggiormente specificati i coefficienti di attrito tra piastre a contatto. Inoltre è prevista la possibilità di utilizzare fori asolati, riferendosi per il calcolo e le modalità esecutive alla EN1993-1-8. Queste indicazioni però non sono considerate in Sismicad.

Per quanto riguarda le saldature è ora presente una nuova limitazione alla tensione ortogonale nei cordoni d’angolo (4.2.8.2.4), peraltro già prevista dall'Eurocodice.

I principi generali di progettazione sono meglio definiti nel capitolo 7, soprattutto in relazione alla duttilità, definendone i dettagli per ogni tipologia strutturale.

Cosa piuttosto utile per strutture in acciaio è la variazione nel valore del fattore di comportamento, così come viene rinominato il fattore di struttura, che può arrivare ad 1,5 per strutture non dissipative.

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La possibilità di ridurre l’azione sismica in strutture non dissipative comporta un forte vantaggio per il progettista che si unisce alla possibilità di non applicare molte regole di progettazione e verifica atte ad assicurare la duttilità strutturale. Per strutture in acciaio, normalmente piuttosto leggere anche se articolate, questo approccio è particolarmente favorito.

Per strutture dissipative, invece, si prevede ora anche una verifica “esplicita” della duttilità, con confronto di domanda e capacità in relazione alla deformabilità strutturale. Questa verifica elimina l’osservanza delle prescrizioni di duttilità ma non è ancora ben specificata a causa della difficile valutazione della duttilità con metodi che non siano sperimentali o modellazioni complesse. Resta comunque valido, analogamente al D.M. 14-01-08, il criterio che permette di verificare la duttilità mediante la classe della sezione. Sempre in merito alla duttilità, è stato introdotto per le colonne delle strutture a telaio una limitazione allo sforzo normale agente (7.5.3).

Il coefficiente di sovraresistenza γRD da utilizzare ad esempio nelle verifiche di gerarchia di resistenza delle colonne (che nella nuova versione delle norme tecniche "perde" la maiuscola diventando γRd) è ora indipendente dalla classe di duttilità, e vale 1,3 sia per classe di duttilità "A" che per classe di duttilità "B", a differenza di quanto era previsto con il D.M. 14-01-08 che in classe “B” dava il valore di 1,10.

Altra variazione riguarda i coefficienti di sovraresistenza dei materiali nel caso di strutture dissipative. C’è un cambio di denominazione da γRd a γOV con un ritocco del valore rispetto a quelli del D.M. 14-01-08. Tale variazione "penalizza" maggiormente gli acciai con elevato limite di snervamento: ad esempio per acciaio S355 si passa da un valore di 1,10 a un valore di 1,25.

Sempre per strutture dissipative è stata modificata la formula per il calcolo del fattore Ω delle sollecitazioni sismiche delle colonne: al momento plastico di ogni trave va ora sottratto il momento flettente gravitazionale. Tale approccio rende più comprensibile tale coefficiente nell'ipotesi di linearità, dandogli il significato di minimo moltiplicatore dell'azione sismica per cui si ha la formazione della prima cerniera plastica sulle travi.

Infine è stato specificato che nella verifica di gerarchia dei nodi trave-colonna (formula 7.5.11) e analogamente a quanto già richiesto per il c.a., qualora i momenti delle colonne al di sopra e al di sotto del nodo siano tra loro di verso discorde, al primo membro si dovrà porre la maggiore delle capacità a flessione delle colonne (il maggior momento plastico), mentre al secondo membro andrà sommata la capacità dell'altra colonna. Ciò porta a una notevole difficoltà nella verifica in quanto, per una colonna con stessa sezione sopra e sotto il nodo, i momenti resistenti sono simili tra loro.

Nel capitolo 11 sono stati infine aggiornati i riferimenti normativi, con attenzione alle indicazioni europee. E' stata inoltre introdotta la possibilità di utilizzare bulloni di classe 4.8 e 5.8. 

Conclusioni

Nell’ambito delle strutture in acciaio il D.M. 17-01-18 pare fornire indicazioni generali che comunque sono state implementate in Sismicad così come specificato in questo testo. Attendiamo l’uscita della Circolare esplicativa per valutare se saranno proposte altre modifiche. Per ora le principali novità riguardano la progettazione per azioni sismiche. Nei test che abbiamo effettuato abbiamo avuto modo di notare un notevole aggravio nelle verifiche delle strutture dissipative. Tale considerazione, unita anche al fatto di poter utilizzare un fattore di comportamento fino a 1,5 per strutture non dissipative, fa propendere sempre più all'utilizzo di queste ultime.

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