Con l’obiettivo di chiarire i possibili scenari progettuali con cui gli strutturisti si confronteranno per le nuove progettazioni delle strutture in c.a., cercheremo di fare ordine sulle innovazioni introdotte dalle NTC 2018 e approfondite dalla Circolare applicativa entrata in vigore ieri. A seconda, infatti, delle assunzioni fatte prima dell’inizio dell’effettiva progettazione, cambia la modalità di calcolo sia della domanda che della capacità della struttura in oggetto come meglio spiegato nel seguito.

Circolare NTC, cemento armato: come cambia la progettazione

Il comportamento di un sistema strutturale, o meglio dei suoi elementi primari nei confronti dell’azione sismica, determina una diversità di risposta e di conseguenza una diversa strategia di progettazione. In particolare, la struttura può rispondere ad una sollecitazione sismica manifestando un comportamento strutturale non dissipativo o un comportamento strutturale dissipativo.

Nel primo caso la struttura deve essere analizzata attraverso un modello elastico; nel secondo caso, invece, poiché un elevato numero di membrature evolvono in campo plastico mentre la restante parte della struttura rimane in campo elastico, la domanda viene valutata tenendo conto della capacità dissipativa della struttura in esame. In particolare, tale capacità dissipativa può essere presa in conto IMPLICITAMENTE attraverso il fattore di comportamento  e conseguentemente adottare un modello di comportamento elastico; oppure ESPLICITAMENTE adottando una legge costitutiva non lineare per il materiale strutturale.

Vengono, invece, definiti elementi secondari quelli progettati per resistere ai soli carichi verticali.

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Al fine di progettare correttamente gli elementi strutturali, vengono forniti schemi di riferimento che esplicitano le verifiche da eseguire in funzione della tipologia di elemento, della classe d’uso (CU) della struttura in oggetto nonché dallo stato limite di riferimento.

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La condizione in termini di rigidezza sulla struttura si ritiene soddisfatta qualora la conseguente deformazione degli elementi strutturali non produca sugli elementi non strutturali danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile. In caso di costruzioni civili e industriali questa condizione si può ritenere soddisfatta quando gli spostamenti di interpiano ottenuti dall’analisi in presenza dell’azione sismica allo SLE di progetto, funzione della classe d’uso considerata, siano inferiori ai limiti indicati nel par.7.3.6.1. DECRETO 17 gennaio 2018. Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”.

Verifiche di resistenza (RES)

Si deve verificare che i singoli elementi strutturali e la struttura nel suo insieme possiedano una CAPACITÀ IN RESISTENZA sufficiente a soddisfare la DOMANDA allo stato limite considerato.

Modifica della domanda

OSSERVAZIONE TEORICA: nel caso di progettazione dissipativa con fattore di struttura, quando allo SLV si adottano fattori di comportamento  elevati (mediamente superiori a 2.5), può accadere che le ordinate dello spettro SLD superino le corrispondenti ordinate dello spettro SLV. Tale costatazione si traduce con la possibile plasticizzazione degli elementi strutturali anche per eventi sismici relativamente frequenti, quali quelli corrispondenti allo SLD.

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In classe d’uso III IV, dunque, le strategie di progettazione sono due e sono così individuabili:

1) Il progettista potrà scegliere (nonché motivare con apposito paragrafo all’interno della relazione a corredo della progettazione) lo spettro che fornisce l’ordinata più gravosa per il periodo di riferimento della struttura in oggetto.

2) Il progettista potrà usare un nuovo fattore di comportamento q’, ridotto rispetto a quello ipotizzato in prima fase.

Quando invece si opera in classe d’uso I e II sarà il progettista stesso a dover scegliere se accettare il danno strutturale per terremoti frequenti quali quelli allo SLD (e quindi eseguire le sole verifiche di RIG per tale stato limite) o operare come in classe d’uso III e IV.

Modifica del fattore di comportamento

Il nuovo fattore di comportamento q’ può essere ottenuto, per ciascuna direzione, dalla relazione:

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Dove:

  • è il fattore di comportamento non dissipativo definito
  • è il periodo del primo modo traslazionale nella direzione considerata
  • la risposta spettrale elastica allo SLV relativa al periodo
  • la risposta spettrale elastica allo SLD relativa al periodo .

Modifica della capacità

Mentre per le strutture a comportamento dissipativo, la capacità delle membrature primarie è calcolata con riferimento al comportamento ultimo dei materiali costituenti la sezione, come i progettisti erano soliti fare prima dell’entrata in vigore dell’aggiornamento normativo; per le strutture a comportamento NON dissipativo viene introdotta un’importate novità, la capacità delle membrature primarie è calcolata con riferimento al comportamento elastico, ovvero, è limitata superiormente dalla curvatura di prima plasticizzazione.

Verifiche di duttilità (DUT)

Si deve verificare che i singoli elementi strutturali e la struttura nel suo insieme possiedano una capacità in duttilità. In particolare, nel caso di analisi lineare, la verifica di duttilità si può ritenere soddisfatta se si verificano le condizioni rappresentate negli schemi a seguire:

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La struttura oggetto di verifica presenta, comunque, zone che possiamo definire “singolari” rispetto agli schemi precedenti. Esistono sezioni per le quali la verifica di duttilità va sempre ESPLICITATA a meno di non far riferimento a dettagli costruttivi aggiuntivi rispetto a quelli standard da Capitolo 4 / Capitolo 7 NTC2018. Queste zone singolari sono:

  • le zone dissipative allo spiccato di fondazione degli elementi strutturali primari
  • le zone terminali di tutti i pilastri secondari.

In tali zone o si verifica esplicitamente che la capacità in duttilità è almeno pari:

  • a 1.2 volte la domanda in duttilità locale, valutata in corrispondenza dello SLV, nel caso si utilizzino modelli lineari
  • alla domanda in duttilità locale e globale allo SLC nel caso si utilizzino modelli non lineari.

Oppure si adottano dei dettagli costruttivi specifici per la duttilità esplicitati nel par. 7.4.6.2.2. DECRETO 17 gennaio 2018. Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”.

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Elemento strutturale primario

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Elemento strutturale secondario

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