La verifica dei nodi con le NTC 2018 nelle strutture in c.a.

Qualche riflessione sul fattore di struttura nella progettazione di strutture in calcestruzzo

 È passato ormai qualche mese dall’entrata in vigore delle Norme Tecniche del 2018 ed è possibile fare qualche primo bilancio sulle modifiche che sono state apportate rispetto alla vecchia normativa. Sicuramente la possibilità di usare un fattore di struttura maggiore di quello unitario, che può arrivare fino a 1,5 per le strutture non dissipative (questa possibilità era già prevista dagli eurocodici) è un ottimo strumento che permette al progettista di avere più respiro.

Se questo aiuta moltissimo nella progettazione delle strutture in acciaio, purtroppo non si può dire la stessa cosa per le strutture a telaio in cemento armato in quanto le NTC2018 hanno inserito una verifica per i nodi estremamente restrittiva che deve essere applicata a tutte le strutture: a quelle in classe di duttilità alta, a quelle in classe di duttilità bassa e, ahimè, anche a quelle non dissipative. 

Come funziona la verifica dei nodi 

La domanda a taglio in direzione orizzontale deve essere calcolata tenendo conto delle sollecitazioni più gravose che, per effetto dell’azione sismica, si possono verificare negli elementi che vi confluiscono. Viene calcolata con le seguenti formule:

in cui:
- γ_Rd vale 1,20 per le strutture in CD “A”, 1,10 per le strutture in CD”B” e quelle non dissipative; 
- A_s1 ed A_s2 sono rispettivamente l’area dell’armatura superiore ed inferiore della trave 
- V_C è la forza di taglio nel pilastro al di sopra del nodo, derivante dall’analisi in condizioni sismiche.

Analizzando le due formule possiamo vedere che l’unico parametro con cui possiamo abbassare la domanda è diminuire il più possibile l’armatura longitudinale A_s1 e A_s2

La compressione nel puntone diagonale indotta dal meccanismo a traliccio non deve eccedere la resistenza a compressione del calcestruzzo. In assenza di modelli più accurati, il requisito può ritenersi soddisfatto se:

- α_j è un coefficiente che vale 0,6 per nodi interni e 0,48 per nodi esterni;
- ν_d è la forza assiale nel pilastro al di sopra del nodo, normalizzata rispetto alla resistenza a compressione della sezione di solo calcestruzzo;
- h_jc è la distanza tra le giaciture più esterne delle armature del pilastro,
- b_j è la larghezza effettiva del nodo.

Solitamente questa verifica risulta sempre soddisfatta, è la verifica a trazione quella che sta dando problemi a tutti i progettisti di cemento armato. È possibile effettuare questa verifica utilizzando due diverse formulazioni:

in cui i simboli già utilizzati hanno il significato in precedenza illustrato, A_sh è l’area totale della sezione delle staffe e h_jw è la distanza tra le giaciture di armature superiori e inferiori della trave.

In alternativa, l’integrità del nodo a seguito della fessurazione diagonale può essere garantita integralmente dalle staffe orizzontali se:

dove

-per γ_Rd , A_s1 ed A_s2 hanno il valore visto in precedenza,
- ν_d è la forza assiale normalizzata agente al di sopra del nodo, per i nodi interni, al di sotto del nodo, per i nodi esterni.

I parametri su cui possiamo intervenire sono questi:

- diminuire il più possibile l’armatura longitudinale  A_s1 e A_s2
- aumentare il diametro delle staffe nel nodo
- diminuire il passo. 

La richiesta di armatura A_sh è solitamente molto alta, andando, quindi, a generare dei particolari costruttivi molto complicati o addirittura non realizzabili.

Cosa fare allora? 

Domanda a cui è molto difficile rispondere, fino a che la circolare non verrà approvata non ci resta che fare del nostro meglio per creare dettagli al nodo realizzabili e verificati, magari utilizzando la trattazione degli Eurocodici (che comporta comunque un’assunzione di responsabilità maggiore), o, in alternativa, pensare di adottare altre soluzioni come quelle con orizzontamenti a soletta piena.

L’ultima bozza della circolare sembrerebbe voler provare a rimediare a questa situazione escludendo da questa verifica le strutture non dissipative e limitandola ai soli nodi esterni per le strutture progettare in CD “B”.

La bozza della circolare inoltre esplicita la possibilità di poter tener conto dell’effetto di confinamento del calcestruzzo così come indicato al § 4.1.2.1.2.1 delle NTC2018, ponendo α_j = 0,48 (f_ck,c / f_ck), avendo cura di considerare soltanto il volume di calcestruzzo effettivamente confinato.

Se venisse approvata la circolare così come da quest’ultima bozza sicuramente l’aspetto tecnico verrebbe, se non risolto, sicuramente migliorato. Purtroppo non possiamo dire la stessa cosa per quanto riguarda l’aspetto legale: infatti la Circolare non è cogente e non ha lo stesso valore della Normativa. Per risolvere la questione una volta per tutte servirebbe un decreto ministeriale.

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