NTC 2018: analisi capitoli 3, 4, 7 e 8 delle nuove norme tecniche costruzioni | Ingegneri.info

NTC 2018: l’analisi degli ingegneri di Eucentre

Gli ingegneri Davide Bellotti e Roberto Nascimbene della Fondazione Eucentre analizzano i capitoli delle nuove Norme Tecniche Costruzioni che hanno subito maggiori modifiche

NTC 2018_guida
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A una settimana dell’entrata in vigore dell’aggiornamento delle norme tecniche delle costruzioni (Ntc 2018), analizziamo capitolo per capitolo per le principali novità e cambiamenti effettuati rispetto alle ormai passate Ntc 2008. Attraverso le Ntc 2018, all’opera esistente o di nuova progettazione è conferito un carattere prettamente prestazionale, da qui la logica conseguenza che prevede il completo abbandono del metodo alle tensioni ammissibili.

In questo articolo abbiamo chiesto all’ing. Roberto Nascimbene e all’ing. Davide Bellotti della Fondazione Eucentre di Pavia, riferimento nazionale per la ricerca sulle strutture, un’analisi completa delle principali novità nei capitoli in cui le modifiche sono sostanziali. In particolare:

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 Capitolo 3 – Azioni sulle costruzioni

I valori dei sovraccarichi o carichi variabili, secondo la dicitura delle NTC 2008, risultano sostanzialmente invariati tranne i carichi relativi agli ambienti ospedalieri in cui si passa da 3kN/m2 a 2kN/m2 per quanto riguarda le camere di degenza e a 5kN/m2 per tutti gli altri ambienti (Tab. 3.1.II . Paragrafo 3.1.4. Sovraccarichi).

Altra modifica consiste nell’inserimento di un valore minimo per la categoria “F-G Rimesse e parcheggi” in cui vengono definiti dei valori minimi di carico, per quanto riguarda le aree per traffico e parcheggio di veicoli con peso a pieno carico maggiore di 30 kN, ma minore di 160 kN, quali rampe d’accesso, zone di carico e scarico merci.

Sono state introdotte inoltre due nuove categorie, cat. I e cat. K, rispettivamente per coperture praticabili di ambienti di categoria d’uso compresa fra A e D e per coperture per usi speciali, quali impianti, eliporti.

Al § 3.1.4.1 sono introdotti i coefficienti riduttivi αA ed αN per verticali uniformemente distribuiti.

In particolare αA riduce, in base all’estensione dell’area di influenza A [m2], i sovraccarichi verticali distribuiti che agiscono su un singolo elemento strutturale facente parte di un orizzontamento (ad esempio una trave),  per le categorie d’uso A, B, C, D, H e I definite al paragrafo 3.1.4.

Il coefficiente αN invece riduce le componenti di sollecitazione indotte dai sovraccarichi agenti su membrature verticali, tra i quali pilastri o setti, facenti parte di edifici multipiano con più di 2 piani, in funzione del numero di piani caricati n, per le sole categorie d’uso da A a D.

Per il calcolo dell’azione sismica viene abolita la suddivisione in sottosuoli di categoria S1 o S2.

Per il calcolo dell’azione della temperatura viene introdotta una zonazione in base alle temperature medie al Paragrafo 3.5.2.

Per le verifiche geotecniche sono stati ridefiniti gli approcci: è stato conservato solamente l’Approccio 2 per tutte le opere in progetto ad eccezione delle paratie e delle gallerie, dove è stato invece mantenuto l’Approccio 1.

Per  le azioni sui ponti stradali le norme sono state allineate all’Eurocodice 1 modificando le indicazioni per la temperatura, gli impatti sulle barriere, le azioni eccezionali sugli impalcati.

È stata eliminata la seconda categoria di ponti.

Per i ponti ferroviari, sono stati modificati i coefficienti di sicurezza parziali e di combinazione.

Capitolo 4 e 7 – Costruzioni in muratura portante

Vengono introdotte le costruzioni di muratura confinata (Paragrafo 7.8.4): tale classificazione allinea le NTC agli Eurocodici, in quanto la norma stabilisce che tale tipologia di muratura deve essere eseguita in accordo con i criteri e le regole date nella UNI EN 1998-1, con le precisazioni riportate negli Annessi tecnici nazionali agli Eurocodici ed applicando le regole di dettaglio di cui al Paragrafo 7.8.6.3 in cui vengono definiti i requisiti progettuali.

Altra novità corrisponde alle modifiche apportate al metodo semplificato di progetto delle murature (par. 4.5.6.4):  non è  più permesso l’utilizzo delle tensioni ammissibili e si richiede vengano rispettate le percentuali minime delle sezioni murarie resistenti rapportate alla superificie totale in pianta, in entrambe le direzioni principali, X ed Y (Tabella già presente nelle NTC2008).

Tabella 7.8.II – Area pareti resistenti in ciascuna direzione ortogonale per costruzioni semplici.

Tabella 7.8.II – Area pareti resistenti in ciascuna direzione ortogonale per costruzioni semplici.

 Capitolo 7 – Progettazione per azioni sismiche

Rispetto alle NTC2008, le NTC 2018 forniscono in maniera più organizzata e dettagliata la determinazione del fattore di sovraresistenza; tali fattori, per le costruzioni in c.a., sono indicati in base all’elemento strutturale considerato, mentre le strutture prefabbricata in funzione della tipologia di collegamento (Collegamenti di tipo a, Collegamenti di tipo b o Collegamenti c di tipo fisso già definiti dalle NTC2008).

Tab. 7.2.I - Fattori di sovraresistenza 􀎇Rd (fra parentesi quadre è indicato il numero dell’equazione corrispondente)

Tab. 7.2.I – Fattori di sovraresistenza

Altre modifiche riguardano i limiti sul fattore di struttura q, in quanto per la progettazione di strutture non dissipative, è possibile utilizzare un coefficiente di struttura q≤1,5 (per tutte le tipologie di strutture), anziché 1 come previsto dalle NTC 2008.

A questo proposito si segnala, l’introduzione di una tabella riassuntiva che raccoglie i valori massimi del valore di base q0 del fattore di comportamento allo SLV per diverse tecniche costruttive, a sua volta funzione della tipologia strutturale e della classe di duttilità CD (Paragrafo 7.3.1).

Tab. 7.3.II – Valori massimi del valore di base q0 del fattore di comportamento allo SLV per diverse tecniche costruttive ed in funzione della tipologia strutturale e della classe di duttilità CD

Tab. 7.3.II – Valori massimi del valore di base q0 del fattore di comportamento allo SLV per diverse tecniche costruttive ed in funzione della tipologia strutturale e della classe di duttilità CD

Restano sostanzialmente invariati i sistemi strutturali definiti dalla norma:

  • per le strutture in calcestruzzo ne è stato introdotto uno nuovo, denominato “strutture a pendolo inverso intelaiate monopiano”;
  • per le strutture prefabbricate l’unica variazione consiste nella denominazione del sistema strutturale “strutture a pilastri isostatici” che diventa “strutture con pilastri incastrati alla base ed orizzontamenti ad essi incernierati”.

Si sottolinea poi l’introduzione della tipologia costruttiva che utilizza i pannelli di tavole incollate a strati incrociati per quanto riguarda le strutture in legno.

All’interno dello stesso paragrafo viene indicato che qualora la domanda in resistenza allo SLV risulti inferiore a quella allo SLD, nel caso di assunzione di fattori di struttura q elevati, si possa scegliere di progettare la capacità in resistenza sulla base della domanda allo SLD invece che allo SLV. In tal caso il fattore di comportamento allo SLV dovrà essere scelto in modo che le ordinate dello spettro di progetto per lo SLV siano non inferiori a quelle dello spettro di progetto per lo SLD.

La duttilità nel c.a.

Nelle strutture in c.a. per le zone dissipative allo spiccato dei pilastri primari e per le zone terminali di tutti i pilastri secondari, le Ntc 2018 impongono, al paragrafo 7.4.6.2.2, che vengano eseguite le verifiche di duttilità indicate al § 7.4.4.2.2.

In alternativa, tali verifiche possono ritenersi soddisfatte se, per ciascuna zona dissipativa, siano rispettano le seguenti limitazioni.

formule

Costruzioni in acciaio

Nelle Ntc 2018 le formulazioni sono state rese coerenti agli Eurocodici.

Sono stati, inoltre, modificati i coefficienti di sovraresistenza dei materiali: il coefficiente di sovraresistenza del materiale γRd definito nelle NTC 2008 come il rapporto fra il valore medio fy,m della tensione di snervamento e il valore caratteristico fyk nominale, cambia denominazione e viene definito come γov (paragrafo 7.5.1.). Nella tabella sottostante sono riportati i valori cambiati.

Tipo di Acciaio NTC 2008 NTC 2018
  γRd = fy,m / fyk  γ0V
S 235 1,20 1,25
S 275 1,15 1,25
S 355 1,10 1,25
S 420 1,10 1,15
S 460 1,10 1,15

Varia anche la definizione del coefficiente Ω per la valutazione della domanda per le colonne dei telai (par. 7.5.4.2 NTC2018): si passa dal minimo valore tra gli Ωi = Mpl,Rd,i MEd,i di tutte le travi, in cui si attende la formazione di cerniere plastiche delle NTC 2008, al minimo valore tra gli Ωi = (Mpl,Rd,i – MEd,G,i) / MEd,E,i , valutati per tutte le travi in cui si attende la formazione di zone dissipative, essendo MEd,E,i la domanda a flessione dovuta alle azioni sismiche di progetto, MEd,G,i la domanda a flessione dovuta alle azioni non sismiche incluse nella combinazione delle azioni per la condizione sismica di progetto e Mpl,Rd,i il valore dalla capacità a flessione dalla i-esima trave.

Sono introdotte le verifiche di duttilità anche per le strutture in acciaio dissipative (paragrafo 7.5.3.2): in ogni zona o elemento dissipativo si deve garantire una capacità in duttilità superiore alla corrispondente domanda in duttilità.

La verifica deve essere effettuata adottando le misure di deformazione adeguate ai meccanismi duttili previsti per le diverse tipologie strutturali.

Per le tipologie indicate dalle NTC2018 al paragrafo 7.5.2.1, si possono utilizzare le seguenti misure di deformazione locale θ:

  • elementi inflessi o presso inflessi di strutture intelaiate: rotazione alla corda;
  • elementi prevalentemente tesi e compressi di strutture controventate: allungamento complessivo della diagonale;
  • elementi sottoposti a taglio e flessione di strutture con controventi eccentrici (elementi di collegamento): rotazione rigida tra l’elemento di connessione e l’elemento contiguo.

La verifica di duttilità viene effettuata in base all’espressione seguente:

θ = θu/ θy

in cui la domanda in duttilità locale è definita dal rapporto tra il valore di deformazione θ u valutato mediante analisi non lineare ed il valore di deformazione θy al limite elastico.

Costruzioni prefabbricate

Sono state introdotte alcune modifiche che riguardano la progettazione e la verifica delle strutture prefabbricate:

1) soddisfacimento delle verifiche di duttilità nelle strutture con pilastri incastrati alla base e orizzontamenti collegati ad essi mediante cerniere fisse: tale verifica è richiesta per assicurare l’efficacia della dissipazione alla base dei pilastri, e, a differenza delle NTC 2008, va effettuata indipendentemente dai particolari costruttivi adottati. La Norma sottolinea come non sia consentito il ricorso alla [7.4.29] di cui al § 7.4.6.2.2 indicata precedentemente.

2) strutture a comportamento dissipativo con pilastri pluripiano incastrati alla base e con travi incernierate ai pilastri stessi, in cui deve essere considerato l’incremento del taglio, da valutarsi in accordo all’espressione [7.4.14] già prevista dalle NTC 2008, per pareti snelle:

formula 7.4.14

3) la valutazione degli effetti del secondo ordine, particolarmente determinanti per quanto riguarda il progetto e la verifica di queste strutture. Resta invariata la definizione del parametro ϑ definito al paragrafo 7.3.1. “Analisi lineare o non lineare” come rapporto tra i momenti del primo e del secondo ordine.

Qualora però non sia rispettata la verifica degli effetti delle non linearità geometriche, e risultasse ϑ > 0.1, variano le richieste della normativa.

In particolare cambia la limitazione sulla dimensione minima da adottare per la sezione del pilastro (da intendersi sempre per le nuove costruzioni): con le Ntc 2018 si passa da 1/10 a 1/20 della distanza in cui si annulla il momento flettente del pilastro, come lato minimo per la sezione resistente. Questa limitazione perciò risulta essere meno vincolante rispetto alla precedente, soprattutto in caso di edifici alti, dove si ha lo schema statico a pilastri incastrati alla base e travi incernierate.

Quest’ultima limitazione geometrica non è richiesta qualora gli effetti del secondo ordine siano presi in conto incrementando o gli effetti dellʹazione sismica di un fattore pari a 1/(1-θ) quando θ è compreso tra 0,1 e 0,2 o computati attraverso un’analisi non lineare quando θ è compreso tra 0,2 e 0,3.

Elementi non strutturali

Per quanto riguarda i criteri di progettazione di elementi strutturali secondari e di quelli non strutturali, le NTC 2018 introducono, in merito alla loro progettazione, la valutazione della capacità di tali elementi costruttivi.

La norma infatti distingue tra elementi costruiti in cantiere e quelli assemblati in cantiere (paragrafo 7.2.3.).

Quando l’elemento non strutturale è costruito in cantiere, è compito del progettista della struttura individuare la domanda e progettarne la capacità, in accordo a formulazioni di comprovata validità ed è compito del direttore dei lavori verificarne la corretta esecuzione.

Quando,invece, l’elemento non strutturale è assemblato in cantiere, è compito del progettista della struttura individuare la domanda, è compito del fornitore e/o dell’installatore fornire elementi e sistemi di collegamento di capacità adeguata ed è compito del direttore dei lavori verificarne il corretto assemblaggio.

La domanda sismica da considerare sugli elementi non strutturali viene sempre determinata applicando la forza orizzontale Fa pari a:

forza

Rispetto alle Ntc 2008 non viene specificata la metodologia di calcolo per definire la Sa e scompare la Tabella 7.2.I (NTC2008), in cui erano indicati i valori di qa per gli elementi non strutturalie.

La norma specifica che, in assenza di specifiche determinazioni, per Sa e qa si può fare riferimento a documenti di comprovata validità.

Altra novità consiste nell’introduzione al Paragrafo 7.3.6. “rispetto dei requisiti nei confronti degli stati limite” di criteri per la verifica degli stati limite per i diversi elementi strutturali  (Tab. 7.3.III – Stati limite di elementi strutturali primari, elementi non strutturali e impianti).

Tab.7.3.III

Le verifiche degli elementi strutturali primari (ST) si eseguono, come sintetizzato nella tabella 7.3.III, in funzione della Classe d’Uso (CU), nel caso di comportamento:

  • strutturale non dissipativo, in termini di rigidezza (RIG) e di resistenza (RES), senza applicare le regole specifiche dei dettagli costruttivi e della progettazione in capacità;
  • strutturale dissipativo, in termini di rigidezza (RIG), di resistenza (RES) e di duttilità (DUT) (quando richiesto), applicando le regole specifiche dei dettagli costruttivi e della progettazione in capacità.

La norma specifica che le verifiche degli elementi strutturali secondari si effettuano solo in termini di duttilità.

Le verifiche degli elementi non strutturali (NS) e degli impianti (IM) invece si effettuano in termini di funzionamento (FUN) e stabilità (STA) in dipendenza della Classe d’Uso (CU).

Nel paragrafo relativo alle costruzioni in calcestruzzo vengono definite le pareti composte (Paragrafo 7.4.4.5): la norma raccomanda che pareti composte da più segmenti rettangolari collegati o che si intersecano (sezioni a L, T, U o simili) siano considerate unità intere, costituite da una o più anime parallele, o approssimativamente parallele, alla direzione della forza di taglio sismica agente e di una o più flange normali o approssimativamente normali ad essa.

Viene definita la verifica di resistenza di tali elementi, che deve essere eseguita considerando la parte di sezione costituita dalle anime parallele, o approssimativamente parallele, alla direzione dell’azione sismica esaminata ed assumendo che la larghezza efficace della flangia su ciascun lato dell’anima considerata si estenda, dalla faccia dell’anima, del valore minimo tra:

a) la larghezza reale (lf) della flangia;

b) il 25% dell’altezza totale della parete (hw) al di sopra del livello considerato;

c) la metà della distanza (d) tra anime adiacenti.

Fig.7.4.3

Per quanto riguarda il rispetto delle verifiche allo SLD, le indicazioni sono contenute nel paragrafo 7.3.6.1 “ELEMENTI STRUTTURALI (ST)” dove sono definite le verifiche di rigidezza (RIG) degli elementi.

La novità consiste in una maggiore differenziazione nella valutazione degli spostamenti d’interpiano drp con l’introduzione di elementi di partizione duttili e una maggiore differenziazione per quanto riguarda le strutture in muratura portante:

a) per tamponature collegate rigidamente alla struttura, che interferiscono con la deformabilità della stessa:

qd ≤  0,0050 · h per tamponature fragili

qd ≤ 0,0075 · h per tamponature duttili

b) per tamponature progettate in modo da non subire danni a seguito di spostamenti d’interpiano drp, per effetto della loro deformabilità intrinseca oppure dei collegamenti alla struttura:

q dr ≤ drp ≤ 0,0100 · h

c) per costruzioni con struttura portante di muratura ordinaria

q dr ≤ 0,0020 · h

d) per costruzioni con struttura portante di muratura armata

q dr ≤0,0030 · h

e) per costruzioni con struttura portante di muratura confinata

q dr ≤0,0025 · h

 Le fondazioni

Per quanto riguarda le fondazioni, sono state introdotte alcune modifiche rispetto alle NTC 2008 relativa ai coefficienti di:

  • sicurezza
  • resistenza

Nel paragrafo §7.11.1 “Requisiti nei confronti degli stati limite” la modifica riguarda le verifiche agli stati limite ultimi in presenza di azioni sismiche di opere e sistemi geotecnici dove i coefficienti di sicurezza parziali sulle azioni e sui parametri geotecnici sono stati entrambi posti pari a 1.

Nel paragrafo 7.11.5.3.1 Fondazioni superficiali, poi, nella valutazione dello Stato Limite Ultimo (SLV) per carico limite, se l’effetto dell’azione inerziale del volume significativo di terreno viene calcolato e messo in conto esplicitamente (anziché impiegando le azioni pseudostatiche equivalenti) il valore del coeffiente di resistenza γR per la fondazione può essere assunto pari a 1.8 anziché 2.3.

Capitolo 8 – Costruzioni esistenti

Il capitolo 8 prevede alcune modifiche nella definizione delle tipologie di interventi sugli edifici esistenti, sia di carattere organizzativo che di contenuti. La classificazione delle tipologie di intervento rimane la medesima delle NTC 2008, in cui sono previsti interventi locali, di miglioramento e di adeguamento sismico (varia l’ordine dei paragrafi, come indicato). Le principali modifiche riguardano gli interventi di miglioramento e di adeguamento.

Per valutare il livello di sicurezza degli edifici, al fine di effettuare le verifiche nei confronti dell’azione sismica, è definito il rapporto ζE tra l’azione sismica massima sopportabile dalla struttura e l’azione sismica massima che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione.

Per quanto riguarda gli interventi di miglioramento sismico la norma definisce i valori minimi per gli edifici in classe IV e gli edifici scolastici di classe III (pari al 60% dell’azione sismica di progetto) e l’incremento minimo di tale rapporto da soddisfare in seguito agli interventi eseguiti sull’edificio (pari al 10%).

A differenza delle NTC 2008, in cui non era previsto un minimo per tale incremento, ora le Ntc 2018 indicano che, a meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE, a seguito degli interventi di miglioramento, deve esservi un incremento non minore di 0,6 , mentre per le rimanenti costruzioni di classe I e per quelle di classe II il valore di ζE, sempre a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere incrementato di un valore comunque non minore di 0,1.

La norma stabilisce anche un criterio nel caso di interventi che prevedano l’impiego di sistemi di isolamento, in quel caso ζE è pari a 1,0.

Per gli interventi di adeguamento sismico invece, la novità consiste nel fatto che per alcuni casi è sufficiente raggiungere l’80% dell’azione sismica di progetto: questi casi corrispondono sostanzialmente a interventi che comportino una variazione della destinazione d’uso dell’edificio, senza che venga modificata (ampliata o sopraelevata) la struttura.

La norma infatti prevede che, nel caso si vogliano effettuare interventi in cui si intenda apportare variazioni di destinazione d’uso e che comportino incrementi dei carichi globali verticali in fondazione superiori al 10%, o in cui si apportino modifiche di classe d’uso che conducano a costruzioni di classe III ad uso scolastico o di classe IV, si possa raggiungere ζE ≥0,80.

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