Nodi in CA progettati con NTC2018: 4 possibili soluzioni

Come oramai è noto a tutti i progettisti, una delle criticità emersa 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.

Vediamo in dettaglio quali sono:

> la domanda
> la capacità
> le formule per il calcolo del passo delle staffe nel nodo
> 4 possibili soluzioni per ottimizzare l’armatura del nodo

Calcolo della domanda

La domanda si calcola con le formule 7.4.6 e 7.4.7 delle NTC2018, 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).

Calcolo della capacità a taglio compressione dei nodi

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, 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).

Calcolo delle staffe di confinamento dei nodi

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 la 7.4.10 oppure le 7.4.11 e 7.4.12:

Queste formule sono il punto critico di tutta la verifica: la richiesta di armatura Ash è generalmente alta e può portare a passi staffe molto piccoli.

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.

Possibili soluzioni

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.

1. Utilizzare la minore delle aree del ferro proposte dalla norma. 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.
2. Ridurre l’armatura longitudinale con la ridistribuzione dei momenti. 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.
3. Ridurre l’armatura delle travi utilizzando travi tralicciate reticolari composte.
4. Limitare l’area delle staffe: nel esempio nel volume Designers’ guide to Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance in riferimento all’armatura necessaria per il confinamento si dice che 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. Bisogna 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 link è possibile trovare approfondimenti e calcoli manuali sulla verifica dei nodi in c.a.

Un ringraziamento a Reluis per l’immagine del nodo.