Circolare applicativa delle NTC 2018

In questo focus mettiamo l’accento sui punti più significativi della Circolare applicativa facendo diretto riferimento ai paragrafi che ne mettono in luce gli aspetti più cruciali.

Introduzione

L’11 febbraio è stata pubblicata in Gazzetta Ufficiale la Circolare applicativa delle Norme Tecniche per le Costruzioni ed è già in vigore.
Il testo definitivo della Circolare era senz’altro molto atteso perché si configura come lo strumento che guida il professionista nella comprensione delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni che hanno apportato alcune variazioni in cui è bene non perdersi nello svolgimento della professione. La Circolare aiuta quindi a raggiungere le prestazioni attese dalle NTC 2018 applicandole correttamente.

Nel testo vengono mostrati degli esempi applicativi di TRAVILOG TITANIUM, il software per il calcolo strutturale con per la Circolare applicativa delle NTC 2018.

C1.1 – LOGICA DELLA NORMA

All’inizio della Circolare e alla fine di questo iter di revisione che ha portato alle NTC 2018 e alla Circolare stessa, troviamo un testo prezioso, proposto e sostenuto dal Prof. Braga, uno dei principali revisori della normativa tecnica.

Le prime righe della Circolare Esplicativa vogliono propriamente commentare la revisione normativa apportata ma anche restituire in poche pagine la chiave di lettura delle NTC e delle prescrizioni riportate nell’ottica di raggiungere le prestazioni fissate in particolare per la verifica, l’esecuzione ed il controllo delle opere civili.

In questo testo viene ricordato come il modello di calcolo ed il metodo di analisi siano i punti cardine di ogni progetto che è tipicamente unico nella sua concezione. E affinché un progetto possa essere la virtuosa applicazione del patto sociale che ogni professionista è portato a rispettare per garantire la sicurezza e l’economicità di un’opera è necessario che il modello di calcolo ed il metodo di analisi rispettino alcuni precisi requisiti.

Per il modello di calcolo vengono sottolineate le prescrizioni riportate ai paragrafi 6.2.2 (“Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica”) e 7.2.6 (“Criteri di modellazione della struttura e dell’azione sismica”) delle NTC 2018. Mentre per il metodo di analisi viene posto l’accento sui paragrafi 4.1.1 (“Valutazione della sicurezza e metodi di analisi”), 6.2.4 (“Verifiche della sicurezza e delle prestazioni”) e 7.3 (“Metodi di analisi e criteri di verifica”).

In generale, ricordati i concetti di capacità e domanda e richiamata la capacità in duttilità, viene evidenziato come i risultati di un’analisi non lineare siano preferibili a quelli di un’analisi lineare perché analizzano meglio il comportamento reale della struttura se opportunamente rappresentata nel modello di calcolo.
Le Norme Tecniche non trascurano, anzi trattano ampiamente, l’analisi lineare, di più comune utilizzo e con un margine di sicurezza più elevato, è allora opportuno ricordare come le prescrizioni contenute nelle NTC, in particolare se si utilizza l’analisi lineare, debbano essere tutte rispettate come evolutive considerazioni necessarie ad appianare la distanza tra il modello elastico lineare e il reale comportamento della struttura.

In queste prime pagine ritroviamo anche alcune essenziali considerazioni sulle costruzioni esistenti, sul livello di conoscenza e sul ruolo fondamentale dei dettagli costruttivi. Viene anche ricordato il principio con cui la norma tecnica approccia la valutazione della sicurezza delle costruzioni esistenti: intervenire localmente, migliorare e solo dove indispensabile adeguare le strutture all’azione sismica di domanda.

Per il costruito si ha più in generale una richiesta di prestazione inferiore a quella che si ha per una nuova costruzione.
Questo aspetto normativo è giustificato dalla volontà di perseguire la massima riduzione del rischio sismico medio sul territorio nazionale, con la consapevolezza di disporre di risorse limitate per intervenire in modo massivo su tutte le costruzioni vulnerabili.

C3.3 – AZIONE DEL VENTO e C3.4 – AZIONE DELLA NEVE

In completamento al testo 2018 delle Norme Tecniche, per la valutazione delle azioni ambientali del vento e della neve è esplicitato il riferimento al tempo di ritorno di un determinata azione.

In particolare poi per l’azione del vento viene maggiormente specificata la valutazione del coefficiente di forma ora denominato coefficiente di pressione c_p, distinto per tipologia di area interessata direttamente o indirettamente dall’azione del vento e secondo alcune casistiche specifiche ben definite.

Per questo punto della Circolare è utile il rimando all’Eurocodice 1 parte 1-3 per l’azione da neve e parte 1-4 per quella da vento; per quest’ultima è utile anche il riferimento alle Istruzioni della CNR DT207.

C7.2.3 – CRITERI DI PROGETTAZIONE DI ELEMENTI STRUTTURALI “SECONDARI” ED ELEMENTI NON STRUTTURALI

Questo è un capitolo da leggere con attenzione perché completa il quadro delle prescrizioni contenute nelle NTC 2018, in particolare in merito agli obblighi e alle responsabilità in merito alla “progettazione” degli elementi non strutturali.
Il testo normativo di riferimento al relativo capitolo 7.2.3 difetta di alcune specifiche circa la valutazione dell’azione di domanda con la quale dimensionare e verificare gli elementi non primari della costruzione. Tale mancanza è voluta ed è dovuta ad una minor considerazione delle formulazioni riportate nel testo delle NTC del 2008:

forza sismica cui è sottoposto l’elemento non strutturale

accelerazione sismica cui è sottoposto l’elemento non strutturale

In sostanza, il testo delle NTC 2008 riportava una formulazione che prevedeva la stima dell’accelerazione cui era sottoposto l’elemento strutturale indagato come funzione del tempo di risposta dell’edificio e dell’altezza cui l’elemento era posto, considerando un legame lineare.
Ma questo legame decade se l’edificio non è regolare ed è inoltre opportuno valutare l’interferenza della struttura nel trasmettere l’azione sismica agli elementi non strutturali.

Questo il motivo per cui nelle NTC 2018 venivano tolte le esplicite valutazioni di S_a e q_a e si hanno nella circolare tre formulazioni che introducono concetti o quantomeno applicazioni nuove.

La definizione di spettro di piano porta alla valutazione dell’accelerazione cui è sottoposto un determinato piano per un specifico modo di comportarsi della struttura. A tale accelerazione viene applicato un fattore di amplificazione che considera lo smorzamento proprio dell’elemento non strutturale e il suo periodo di risposta. Si hanno così per la Circolare applicativa delle NTC 2018 le seguenti formulazioni:

accelerazione del piano j-esimo per il modo i-esimo

fattore di partecipazione modale i-esimo

fattore di amplificazione

accelerazione sismica cui è sottoposto l’elemento non strutturale

Sempre al capitolo C7.2.3 della Circolare viene dato ancora spazio alla valutazione dell’azione sismica cui sono soggetti gli elementi non strutturali con alcune semplificazioni applicative:

formulazione semplificata, a diverse quote, per elementi non strutturali, impianti e meccanismi locali

formulazione semplificata per costruzioni con strutture a telai

C7.3.1 – ANALISI LINEARE O NON LINEARE

Tra le novità applicative, ma non concettuali, introdotte dalle NTC 2018 vi è la correzione alla limitazione delle accelerazioni sismiche di domanda apportate dall’utilizzo di un fattore di comportamento q.

Il concetto è semplice ed è ancora meglio espresso dalle prime pagine del capitolo 1 della Circolare applicativa: utilizzare un fattore di comportamento q non idoneo porta a dei risultati non reali. L’effetto di un’applicazione non corretta del fattore q lo si legge sovrapponendo la valutazione delle accelerazioni sismiche spettrali per la combinazione SLV a quelle della combinazione SLD.

Detto in altri termini, applicare un fattore q troppo elevato può portare a verificare la struttura allo stato limite di esercizio sismico con azioni anche più grandi di quelle con cui verificheremmo la struttura allo stato limite ultimo sismico ed è bene ridurre lo spettro di un fattore q’.

Se invece ciò è voluto, ovvero il fattore di comportamento q è corretto e corrisponde al reale comportamento della struttura e lo spettro per la combinazione SLD risulta maggiore di quello della combinazione SLV per un determinato tempo di risposta T, è bene ricordare che per la combinazione SLD è doveroso effettuare per la struttura anche le verifiche di resistenza e non solo di rigidezza perché è prevedibile un comportamento plastico degli elementi strutturali anche per eventi sismici di bassa entità.

Queste espressioni introdotte nel teso delle NTC 2018 al capitolo 7.3.1 vengono ora formulate con l’espressione:

C7.3.3.2 – ANALISI LINEARE STATICA

Nella trattazione dell’analisi sismica lineare di tipo statico le NTC 2018 per la valutazione del tempo di risposta principale della struttura propongono una nuova formulazione diversa da quella presente nel teso delle NTC 2008 ovvero:

con d spostamento laterale elastico del punto più alto dell’edificio dovuto alla parte statica della combinazione sismica applicata nella direzione orizzontale.

Nel testo della Circolare viene riproposta anche la formulazione del primo periodo di risposta presente nel testo delle NTC 2008:

con C₁ coefficiente correttivo e H altezza della struttura.

Circa l’eventuale dubbio che può sorgere su quale formulazione sia più adatta, è utile aggiungere alle considerazioni della Circolare stessa alcune note.

Analizziamo una semplice struttura intelaiata in calcestruzzo armato di due piani, regolare in pianta e in elevazione e stimiamo il periodo T1 con la formulazione proposta dalle NTC2018: otteniamo un primo valore T’. Aggiungiamo alla struttura intelaiata le tamponature, capaci di incidere in termini di rigidezza alla risposta della struttura, stimiamo il periodo T1 sempre con la stessa formulazione e otteniamo un periodo T”. Ebbene, calcolando il periodo T₁ con la formulazione proposta dalla Circolare (ovvero dalle NTC 2008) otteniamo lo stesso periodo T”. Nessuna dimostrazione teorica ma una semplice constatazione delle condizioni al contorno con cui utilizzare le due formulazioni.

Per un quadro più esaustivo è necessario riferirsi all’Eurocodice 8 parte 1 da cui queste formulazione sono tratte, paragrafo 4.3.3.2.2.

7.4.4.3.1 – VERIFICHE DI RESISTENZA (RES)

Particolare interesse hanno destato le specifiche contenute nel testo delle NTC 2018 in merito alla verifica dei nodi. Si tratta di prescrizioni nuove rispetto a quelle contenute nel testo delle NTC 2008, come la richiesta di verificare i nodi anche per strutture progettate come non dissipative e la verifica di nodi anche confinati per le strutture progettate come mediamente dissipative (classe di duttilità media, CD’B’).

Il grande cambiamento riguarda soprattutto quei professionisti che operano in zone a bassa sismicità, con azioni sismiche che in genere sono al più paragonabili a quelle del vento. In queste zone da sempre si privilegia una progettazione scarsamente dissipativa, ad esempio prediligendo la scelta di travi in spessore.

Ma il testo della Circolare applicativa ri-modifica la prescrizione tornando a quella proposta dal testo normativo del 2008:Le verifiche di resistenza dei nodi indicate nel presente paragrafo si applicano a strutture in CD”A” e, limitatamente ai nodi non interamente confinati, in CD”B”. Esse non si applicano alle strutture non dissipative.

C7.4.3 – TIPOLOGIE STRUTTURALI E FATTORI DI COMPORTAMENTO

Nel testo delle NTC 2018 in merito alla valutazione della regolarità viene richiesta la stima di un eventuale comportamento torsionale della struttura. Tale valutazione è condotta in funzione del rapporto r^²/ls^² e del nuovo limite di verifica posto pari a 1.

A tale metodo di valutazione viene aggiunto un metodo alternativo basato sul rapporto dei periodi di risposta della struttura. In particolare viene valutato il rapporto tra il periodo traslazione disaccoppiato e il periodo torsionale disaccoppiato

se tale rapporto e inferiore a 1 la struttura è classificata come deformabile torsionalmente.

C8.4.3 INTERVENTO DI ADEGUAMENTO

Siamo a un capitolo molto discusso in fase di revisione normativa. Una indicazione a cui il professionista non può sottrarsi ma per la quale è necessario mettere in campo più risorse di quelle a disposizione della committenza.

Il capitolo spiega quali sono gli interventi per i quali occorre ottemperare ai nuovi obblighi che riguardano l’adeguamento degli edifici esistenti.

Nel paragrafo delle NTC 2018 è stata introdotta un’espressione molto affine alle norme urbanistiche e poco a quelle tecniche; si tratta di un’espressione che rende difficile l’attuazione delle disposizioni regionali dei Piani Casa o dei Piani di Recupero Sottotetto:Una variazione dell’altezza dell’edificio dovuta alla realizzazione di cordoli sommitali o a variazioni della copertura che non comportino incrementi di superficie abitabile, non è considerato ampliamento, ai sensi della condizione a). In tal caso non è necessario procedere all’adeguamento, salvo che non ricorrano una o più delle condizioni di cui agli altri precedenti punti.

La Circolare applicativa propone un testo esplicativo a riguardo:In merito all’ultimo capoverso del § 8.4.3, esso stabilisce che non è necessario procedere all’adeguamento, salvo che non ricorrano una o più delle condizioni b), c), d) od e) di cui allo stesso § 8.4.3, solo nel caso di “variazione dell’altezza dell’edificio” causata dalla realizzazione di cordoli sommitali oppure causata da variazioni della copertura che non comportino incrementi di superficie abitabile. La “variazione dell’altezza dell’edificio” è localmente definita dalle norme urbanistiche e dai regolamenti edilizi.

C8.5.3.1 – COSTRUZIONI DI MURATURA e C8.7.1.3.1.1 – PARETI MURARIE

Il capitolo C8 della nuova Circolare applicativa resta vincolante per la valutazione della sicurezza di costruzioni esistenti in muratura.
Particolare importanza ha nella trattazione degli edifici esistenti la caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali; così il testo dell’appendice A della precedente Circolare è ora accorpato al capitolo C8 della Circolare esplicativa ed è aggiornato e migliorato.

Per quanto riguarda le caratteristiche dei parametri meccanici viene aggiornata la tabella sia per le murature considerate che per i parametri riportati. Vengono eliminati da questa tabella i materiali “più moderni” i cui parametri sono riconducibili alle specifiche riportate al capitolo 11 delle NTC 2018 e viene aggiunto il parametro f_v0, ma solo per quelle murature per le quali è possibile considerare una rottura a taglio per scorrimento.

Anche nel capitolo di definizione delle capacità degli edifici in muratura vengono aggiornate e chiarite alcune specifiche come la distinzione dei meccanismi di rottura per maschi murari e fasce di piano. Per i maschi murari si verificano: pressoflessione, taglio-scorrimento e taglio con fessurazione diagonale. Mentre per le fasce si verificano: pressoflessione e taglio con fessurazione diagonale.

Vengono inoltre aggiornate le specifiche di capacità a pressoflessione e taglio con l’introduzione di nuovi parametri di calcolo.

Resistenza a trazione delle fasce di piano

Resistenza a taglio per muratura irregolare

Resistenza a taglio per muratura regolare

C8.7.2.2.1 – ANALISI STATICA LINEARE e C8.7.3.2.5 – TRAVI E PILASTRI: TAGLIO

Anche per la valutazione della sicurezza degli edifici esistenti in calcestruzzo armato il capitolo 8 della Circolare applicativa resta un fondamentale riferimento. In caso di di analisi lineare, il capitolo iniziale della Circolare applicativa raccomanda l’utilizzo di modelli di calcolo e metodi di analisi congrui con il comportamento reale della struttura. Da qui la lettura di un metodo di validazione dell’analisi lineare risulta meno fuori luogo e più in linea con i criteri generali della normativa tecnica di riferimento.

In realtà la validazione del modello lineare di analisi non è una novità nel testo della Circolare applicativa, lo sono però alcune espressioni utilizzate e alcuni riferimenti dati.

Il parametro ρ, valutato come rapporto tra domanda e capacità in termini flessionali di ciascun elemento strutturale, è un riferimento già presente nel testo della Circolare precedente.

Non è così però per il suo utilizzo: nel testo della Circolare superata si usava come limite il valore 2,5 per l’accettazione del modello lineare valutato in base al rapporto tra ρ_max e ρ_min, dove per i ρ_max e ρ_min venivano considerati solo i ρ > 2.

Nella Circolare attuale si usa come limite il valore 0,5 per l’accettazione del modello lineare valutato in base alla “variazione” i ρ > 1.

Come utile riferimento riportiamo l’Eurocodice 8 parte 3 che usa come limite il valore 2,5 per l’accettazione del modello lineare valutato in base al rapporto tra ρ_max e ρ_min, dove per i ρ_max e ρ_min vengono considerati solo i ρ > 1.

Per la caratterizzazione delle capacità degli elementi esistenti in calcestruzzo armato viene introdotto il riferimento alla riduzione della capacità per effetto di azioni cicliche quali il sisma.

Viene così introdotta una formulazione del taglio resistente che tiene conto anche della domanda di duttilità ed in particolare della parte plastica della domanda di duttilità.

In base alla domanda di duttilità dell’elemento viene indicata quale capacità considerare per effettuare la verifica a taglio.

Se μ_d < 2 la resistenza a taglio è la maggiore tra la resistenza a taglio con armatura trasversale e la resistenza in condizioni cicliche; se μ_d > 3 la resistenza a taglio è presa pari alla resistenza a taglio in condizioni cicliche; se μ_d <: 1 la resistenza a taglio è valutata come per le sezioni prive di armatura trasversale; infine per le situazioni intermedie si interpola tra la resistenza considerata per μ_d = 2 e la resistenza considerata per μ_d = 3.

Resistenza a taglio ciclico:

Circa la formulazione è opportuno fare riferimento all’Eurocodice 8 parte 3.

Ricordiamo che la Circolare applicativa è in vigore dal momento della sua pubblicazione ed è quindi fondamentale utilizzare strumenti di calcolo adeguati.

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