Pareti sismoresistenti in c.a. – alcuni confronti fra NTC 2018, NTC 2008 ed Eurocodice
Le Norme Tecniche 2018 hanno introdotto diverse modifiche nell’ambito della progettazione e della verifica delle pareti in calcestruzzo armato. Il capitolo è stato riorganizzato profondamente dal punto di vista tipografico. Sebbene non siano cambiate le procedure di base, dando l’illusione di una conferma dei contenuti precedenti, ad una più attenta lettura si notano differenze, alcune più evidenti, altre che potrebbero sembrare di poco conto, che possono comportare rilevanti variazioni nella valutazione della capacità delle strutture e quindi nel progetto finale.
Lo scopo del presente articolo è quello di confrontare tra di loro i risultati che si ottengono sulle pareti seguendo le metodologie di verifica proposte dalle norme di principale diffusione: NTC 2018, EC8 e NTC2008.
Per i confronti, saranno trattate separatamente le strutture ad alta, media e bassa duttilità; anche se alcune modifiche accomunano tutte e tre le categorie, per maggior chiarezza saranno ripetute in ciascun paragrafo. Per avere un’indicazione numerica di ciò che cambia nella pratica progettuale, ipotizziamo di considerare un semplice caso in cui sono schematizzate due pareti, una tozza e una snella, di pari altezza ed ugualmente caricate con forze di due tipi: una verticale e un’altra orizzontale, simulante l’azione del sisma. Il software di calcolo utilizzato nelle analisi è Namirial CMP, nella versione 30. Le caratteristiche delle pareti sono illustrate nelle figure seguenti:
È importante sottolineare che si è scelto di trattare solo alcuni aspetti, al fine di evidenziare le differenze fra le suddette normative; pertanto questo articolo è ben lontano dal voler essere una trattazione esaustiva dell’argomento. A questo fine si rimanda ai testi delle norme citate e della letteratura tecnica.
Pareti in CD “A” – DCH
Si tratta della categoria di strutture per le quali i cambiamenti introdotti dalle NTC 2018 sono meno rilevanti. Nella determinazione delle sollecitazioni di verifica, rispetto alle NTC 2008, è stata eliminata la variazione di +/-50% dello sforzo normale, operazione prevista nelle norme attuali per le sole pareti estese debolmente armate. Per il resto, le modifiche hanno riguardato due aspetti: il primo riguarda la limitazione alle sole pareti snelle dell’operazione di traslazione verso l’alto del diagramma dei momenti flettenti; il secondo riguarda le strutture miste telaio-pareti, con l’adozione del diagramma semplificato di inviluppo del taglio nel caso di parete snella, come per Eurocodice 8, mentre per le NTC 2008 era prevista solamente per le pareti non estese debolmente armate in CD “B”.
La variazione della formula di amplificazione del taglio per pareti snelle (formula [7.4.14], in cui compare un’elevazione al quadrato che nella (7.4.13) delle NTC 2008 non era presente) va probabilmente attribuita alla correzione di un refuso; tale formula nella sua attuale struttura corrisponde infatti alla (5.25) nell’Eurocodice 8.
Per le verifiche in classe di duttilità alta prendiamo in esame la parete snella. Per questo caso particolare le indicazioni contenute nelle NTC2018 e nell’EC8 combaciano; l’applicazione delle stesse per ottenere la domanda in termini di Momento e Taglio per il nostro esempio può essere riassunta nei grafici seguenti:
Le verifiche per la sezione in oggetto conducono ai seguenti risultati:
Dovendo affrontare la stessa verifica con le normative NTC2008, si ottengono i seguenti risultati:
Confrontando i risultati ottenuti nell’ambito delle NCT2008 e NTC2018/EC8, non si evidenziano variazioni significative nelle verifiche a taglio; la differenza tra i tagli sollecitanti trae origine dalla modifica nella formula di amplificazione proposta dalle due norme, che cambia per un’elevazione a potenza di uno dei due termini. Variano invece i risultati delle verifiche a pressoflessione, in conseguenza del fatto che è stata eliminato l’incremento/decremento del 50% dello sforzo normale per questa tipologia di parete.
Può essere interessante verificare cosa succede se si modificano le ipotesi di partenza, assumendo che la struttura analizzata sia di tipo “Mista telaio pareti”. Nell’ambito della pressoflessione tutto rimane invariato; per quanto riguarda il taglio, invece, otterremo i seguenti dati:
Pertanto, nel caso delle NTC2008 non si nota alcuna variazione rispetto al caso delle strutture miste; nell’ambito delle NTC2018/EC8 invece nella porzione di parete a partire da quota pari a h/3 si osserva un incremento della sollecitazione di verifica, dovuto all’introduzione della procedura di inviluppo del taglio.
I risultati delle verifiche sono riassunti nello schema seguente:
Il paragone tra le varie casistiche conferma sostanzialmente quanto detto all’inizio, ovvero che per questa categoria di pareti le novità introdotte incidono in maniera lieve sui risultati delle verifiche.
Pareti in CD “B” – DCM
In questa categoria di pareti si osservano le novità più rilevanti. Dal punto di vista delle sollecitazioni, a meno che la parete in oggetto rientri nella categoria “pareti estese debolmente armate”, non è prevista la variazione di +/-50% nello sforzo normale.
Per ciò che riguarda la flessione, esattamente come per la classe di duttilità alta, la traslazione del diagramma del momento viene riservata alle sole pareti snelle.
Lato taglio, invece, le pareti in CD “B” vengono parificate a quelle in CD “A”; l’amplificazione del diagramma del taglio non viene più effettuata incrementando le sollecitazioni del 50% ma applicando le stesse formule per la classe di duttilità superiore. Lo stesso dicasi per la modalità di esecuzione delle verifiche; se nelle NTC2008 le verifiche a taglio per le pareti in CD “B” venivano effettuate utilizzando le formule previste per i pilastri nel capitolo 4, nelle NTC2018 si prescrive di effettuarle nelle stesse modalità della CD “A”. Le strutture in CD “B” e in CD “A” sono quindi, per quanto concerne le pareti, trattate allo stesso modo nella valutazione sia della domanda, sia della capacità.
Vale la pena evidenziare che in questa classe di duttilità la tabella 7.2.I delle NTC 2018 non definisce il fattore di sovraresistenza gM, che pertanto resta nella responsabilità del progettista. Nemmeno la bozza di circolare esplicativa, pubblicata da alcuni siti specializzati, chiarisce questo aspetto.
Riguardo al taglio, l’EC8 presenta maggiori similitudini con le NTC2008, con le quali condivide modalità di incremento del taglio e di esecuzione delle verifiche; per ciò che riguarda le sollecitazioni di flessione, l’affinità è maggiore con le NTC2018.
Per il confronto numerico tra le varie normative si fa riferimento stavolta alla parete tozza. Iniziamo con il prendere in esame le condizioni di verifica imposte dalle NTC2018.
Nel caso delle NTC2008 si ottiene:
Nel campo delle verifiche a pressoflessione, l’EC8 conduce agli stessi risultati delle NTC2018; lato taglio, invece, i risultati sono gli stessi che si ottengono con la metodologia proposta dalle NTC2008.
Nel caso di strutture miste telaio-pareti, i diagrammi delle sollecitazioni flettenti restano invariati; si modificano invece i diagrammi dei tagli, secondo quanto illustrato in figura:
Nel caso della sezione di base le verifiche restano immutate; procedendo verso la sommità della parete, i valori delle sollecitazioni di verifica proposte dalle NTC2008/EC8 si avvicinano a quelle delle NTC2018.
I risultati delle verifiche nelle diverse casistiche sono riassunte nella tabella seguente:
Salta immediatamente all’occhio la differenza dei risultati delle verifiche a taglio, considerevolmente più gravose se condotte con le NTC2018 rispetto alle NTC2008/EC8. Nel caso trattato, l’incertezza sul valore da attribuire al coefficiente gM risulta del tutto ininfluente, essendo comunque il rapporto Mrd/Msd superiore al limite ammesso dalle norme.
Pareti per strutture a bassa duttilità: DCL per Eurocodice 8, “non dissipative” per NTC 2018 (non previste esplicitamente nelle NTC 2008)
Per le strutture non dissipative, l’Eurocodice 8 al § 5.3 rimanda completamente alla progettazione per condizioni non sismiche (Eurocodice 2-1-1), con l’unica prescrizione di utilizzare acciai di tipo B o C, raccomandando tuttavia la progettazione in bassa duttilità, per edifici non isolati alla base, alle zone di bassa sismicità. Questa raccomandazione non si ritrova nelle NTC.
Le NTC 2008 non contenevano alcuna esplicita indicazione; al contrario, le NTC 2018 chiariscono nel paragrafo §7.4.1 l’approccio alle strutture a bassa duttilità:
“Nel caso di comportamento strutturale non dissipativo, la capacità delle membrature deve essere valutata in accordo con le regole di cui al § 4.1, senza nessun requisito aggiuntivo, a condizione che in nessuna sezione si superi il momento resistente massimo in campo “sostanzialmente elastico”, come definito al § 4.1.2.3.4.2”.
Pertanto, per questa categoria di strutture, è lecito non applicare quanto contenuto nel cap. 7. Questo si traduce nel fatto che, se il fattore di comportamento è il massimo consentito (ovvero q=1,50) e non si amplificano le domande in termini di sollecitazione (in particolare riguardo allo sforzo di taglio), si possono ottenere riduzioni sensibili rispetto alle domande che si riscontrano nel caso di struttura dissipativa.
Per verificare questa possibilità, prendiamo il caso della parete tozza del paragrafo precedente. La tabella 7.3.I delle NTC2018 ammette, nel caso in cui q=1.5, che la struttura possa essere considerata dissipativa oppure non dissipativa. Verifichiamo che cosa cambia a seconda che si scelga l’una oppure l’altra opzione. Rispetto al caso precedente, in cui si era ipotizzato un q=2.5, i carichi orizzontali sono più grandi di un fattore 1,666, pari al rapporto tra 2.5 e 1.5.
Nell’ipotesi di struttura duttile, si ottengono i seguenti diagrammi di sollecitazione:
Se invece si adotta l’ipotesi di struttura non duttile, i tagli non subiscono alcuna amplificazione; tuttavia, occorre tenere in conto l’indicazione che i materiali devono restare in campo elastico. È possibile garantire il soddisfacimento di questa condizione adottando per i materiali legami costitutivi senza i rami plastici, che ha influenza solamente sulle verifiche a pressoflessione:
In queste ipotesi, le verifiche conducono ai seguenti risultati:
Nell’ipotesi di struttura non duttile, il coefficiente di verifica a pressoflessione aumenta come in effetti ci si aspetta avendo eliminato le risorse plastiche dei materiali; invece, lato taglio si ottiene una verifica più favorevole.
Conclusioni
In base alla casistica affrontata nei paragrafi precedenti, è possibile concludere che le modifiche introdotte dalle NTC2018 nella verifica di resistenza delle pareti coinvolgono tutte le tipologie (snelle, tozze e debolmente armate) in ciascuna delle tre categorie di progettazione (strutture non dissipative, a bassa ed alta duttilità). Nello schema seguente si è tentato di riassumerle in maniera esaustiva.
In questa sede si è scelto di approfondire solo alcuni casi; in base ai risultati è stato possibile trarre le seguenti considerazioni:
- le novità normative si ripercuotono in modo più o meno evidente sui risultati delle verifiche di resistenza delle pareti; risultano tuttavia particolarmente penalizzanti per le strutture in CD “B”, soprattutto lato taglio. Per le strutture che ricadono in questa classe di duttilità, infatti, le condizioni di verifica a taglio vengono del tutto parificate a quelle delle strutture in CD “A”, situazione questa che non trova riscontro né nell’EC8 né tantomeno nelle precedenti normative;
- Sempre nei confronti delle verifiche a taglio, per strutture dissipative con q=1.5 le NTC 2018 richiedono di applicare criteri in genere più tassativi di quelli contenuti nel capitolo 4, a differenza delle NTC 2008 e dell’Eurocodice.
Si può pertanto comprendere come molti professionisti in Italia si stiano orientando nella scelta di progettare strutture o in classe di duttilità alta oppure a comportamento non dissipativo, evitando la classe duttilità “B” che invece risultava comunemente la più diffusa per i progetti realizzati con NTC2008.