Problemi verifica nodi trave-pilastro in c.a.: i punti oscuri delle NTC2018

Problemi verifica nodi trave-pilastro in c.a.: i punti oscuri delle NTC2018

Le norme tecniche per le costruzioni normalmente sono seguite da una Circolare del ministero LLPP che ne chiarisce i contenuti. Purtroppo alcune scelte normative continuano a rimanere oscure come nel caso delle verifiche dei nodi tra trave e pilastro.

Lo studio approfondito della norma, e l’aiuto di un software di calcolo strutturale, possono però aiutare i progettisti.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni relative al DM 14/02/2018, al cap.7, forniscono un certo insieme di indicazioni da rispettare nel momento in cui si esegue un’analisi strutturale con comportamento strutturale dissipativo tra cui spiccano, per importanza, alcuni specifici dettagli costruttivi a volte complicati da realizzare.

La Circolare C.S.LL.PP. n.7 del 21/01/2019, pur fornendo chiarimenti importanti in molti aspetti, non si è rivelata risolutiva in alcune interpretazioni e qui si desidera citare il caso delle limitazioni di armatura nelle travi prevista al punto [7.4.27] del § 7.4.6.2.1 delle NTC18 che recita:

“… La parte dell’armatura longitudinale della trave che si ancora nel nodo, deve essere collocata all’interno delle staffe del pilastro. Per prevenire lo sfilamento di queste armature il diametro delle barre non inclinate deve essere α_{bL} volte l’altezza della sezione del pilastro, …”.

Il paragrafo continua con alcune formule e dettagli che sembrano evidentemente derivati dal paragrafo 5.6.2.2 dell’Eurocodice 8:

“Al fine di prevenire una crisi di aderenza, il diametro delle barre longitudinali delle travi che passano attraverso i collegamenti trave-colonna, d_{bL}, deve essere limitato in accordo con le seguenti espressioni…”.

La norma europea continua con alcune formule, simili alle corrispondenti italiane, e ad alcune figure esplicative sulla realizzazione di ancoraggi in collegamenti trave-pilastro esterni, cioè quelli realizzabili sul perimetro dell’edificio, in cui possono confluire sul pilastro al massimo tre travi, con il chiaro scopo di evitare lo sfilamento delle barre longitudinale della trave.

Fin qui tutto chiaro ma le cose si complicano nel caso dei collegamenti trave-pilastro interni, cioè quelli realizzabili normalmente all’interno dell’edificio. In questo caso le barre di armatura che attraversano il nodo devono essere prolungate nella campata vicina per una lunghezza legata ad un ancoraggio maggiorato del 25% di fyk della barra, per cui non è ipotizzabile che la barra si possa sfilare.

Ma allora perché la norma pone delle richieste anche nel nodo interno? Per comprenderne il motivo, pensiamo ad una possibile situazione del nodo derivante dalla applicazione della gerarchia delle resistenze.

PROBLEMI VERIFICA NODI TRAVE-PILASTRO IN C.A

©Concrete s.r.l.

In questo caso le barre superiori della trave passano da uno sforzo di snervamento per compressione (a destra) ad uno sforzo di snervamento per trazione (a sinistra). Questa variazione di sforzo deve avvenire per aderenza nel tratto interno al nodo ed è proprio per prevenire una crisi di aderenza che le norme richiedono le prescrizioni di cui si è parlato.

Problemi verifica nodi trave-pilastro in c.a.: le differenze nelle richieste normative

Con dei semplici calcoli, il tecnico può confrontare le rispettive richieste di NTC 2018 ed EC 8 in un caso pratico: un nodo in cui una trave 30×40 cm, armata con 3Ø14 sopra e sotto, si connette ad un pilastro 30×30 cm.

Con materiali convenzionali (per il calcolo si è adottato per il calcestruzzo C25/30 e per le barre di armatura, acciaio B450C), utilizzando le prescrizioni delle NTC18, per far rientrare questa verifica si dovrebbe aumentare la larghezza del pilastro a 43cm circa, mentre utilizzando EC8 si dovrebbe aumentare a circa 36cm.

Questo confronto può essere facilmente affrontato con l’utilizzo del software di calcolo strutturale Sismicad 12.16 che prevede la possibilità di utilizzare sia la formulazione delle NTC18 che quella dell’EC8 a scelta dell’utente.

La differenza sopra evidenziata nella dimensione minima del pilastro per un caso così comune, appare elevata e di difficile comprensione. Prevedere aumenti considerevoli nelle dimensioni dei pilastri, soprattutto per strutture ordinarie, pari addirittura al 43% di ciò che normalmente si è stati abituati ad utilizzare con le norme precedenti, appare assai penalizzante, rendendo la tipologia strutturale dei telai trave-pilastro in cemento armato a comportamento dissipativo, da sempre ampiamente utilizzata, praticamente antieconomica.

Problemi verifica nodi trave-pilastro in c.a.: un diverso approccio progettuale

Questa parte della norma appare quindi complicata da soddisfare. Tuttavia le NTC 2018 al paragrafo 7.2.2, che tratta i Criteri generali di progettazione dei sistemi strutturali, riporta un altro assunto:

“La domanda di resistenza valutata con i criteri di progettazione in capacità può essere assunta non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo.”

Probabilmente il normatore ha inserito questa voce per gestire situazioni particolari nelle quali l’applicazione della gerarchia delle resistenze porta a sollecitazioni di taglio eccessivamente alte e non verificabili.

Quanto richiesto al punto [7.4.27] delle NTC 2018, di cui si è discusso fin qui, si può considerare come una domanda di resistenza in termini di aderenza, valutata con criteri di progettazione in capacità. Applicando la considerazione, sopra riportata, del par.7.2.2, si potrebbe valutare la tensione delle barre di armatura a destra e sinistra dell’appoggio in comportamento non dissipativo, sostituendo a fyd (tensione di snervamento dell’acciaio) il valore di metà della loro somma algebrica.

In questo modo appare evidente come si possa raggiungere uno sforzo di aderenza più contenuto, da dissipare nel nodo.

La verifica attraverso il software

La gestione di tale verifica con l’approccio sopra indicato, pare possa essere gestita univocamente attraverso un software di calcolo che preveda espressamente questa possibilità. Sismicad 12.16 è in grado di gestire situazioni di questo tipo lasciando la scelta della soluzione al tecnico, con una apposita opzione di verifica delle travi.

PROBLEMI VERIFICA NODI TRAVE-PILASTRO IN C.A

©Concrete s.r.l.

Quando non sono possibili, per i più disparati motivi, soluzioni tecnologiche diverse dall’adozione della tecnologia costruttiva a telai con travi e pilastri, queste soluzioni interpretative della norma possono essere risolutive, avendo a disposizione un software adeguato.

Contributo a cura di Concrete s.r.l.

I contenuti a cura della redazione di www.ingegneri.cc sono elaborati e visionati da Simona Conte, Giulia Gnola, Daniel Scardina, Gloria Alberti. Gli approfondimenti tecnici si rivolgono ad un pubblico di professionisti che intende restare aggiornato sulle novità di settore.

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