Nella revisione delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) di prossima emanazione (si parla di fine 2016) si prevede l’obbligo della verifica a taglio dei nodi trave-pilastro sia nel caso di comportamento strutturale dissipativo che non dissipativo. Nel caso di comportamento dissipativo l’obbligo, che nelle norme attualmente in vigore era limitato alla classe di duttilità alta CD”A”, viene esteso anche alla classe di duttilità media CD”B”.
Condizione principale per scongiurare la minaccia di rottura del nodo è che il puntone di calcestruzzo nel meccanismo a traliccio idealizzato all’interno del nodo resista alla compressione diagonale trasmessa dalle travi convergenti nel nodo. Indicate con As1 e As2 l’area delle armature superiore ed inferiore della singola trave e con Vc il taglio nel pilastro superiore al nodo, la domanda a taglio Vjbd agente sul nucleo di calcestruzzo del nodo è:
Vjbd = γRd ∙ (As1 + As2) ∙ fyd – Vc per nodi interni (7.4.6)
Vjbd = γRd ∙ As1 ∙ fyd – Vc per nodi esterni (7.4.7)
La verifica di resistenza a taglio compressione del meccanismo a traliccio va effettuata confrontando la domanda Vjbd con la resistenza a taglio compressione del nodo fornita dal secondo membro della seguente diseguaglianza:
Vjbd ≤ η ∙ fcd ∙ hjc ∙(1-υd/η)^0.5 (7.4.8)
Meno importante ma più controversa è la verifica a taglio trazione del nodo che può essere effettuata indifferentemente in una delle due seguenti formulazioni fornite sia dalle NTC che dall’Eurocodice 8:
(Ash ∙ fywd /bj ∙ hjw) ≥ [(Vjbd/bj∙hjc)^2/(fctd+υd∙fcd)]-fcdt (7.4.11)
Ash ∙ fywd ≥ γRd ∙ (As1 + As2) ∙ fyd ∙ (1-0,8 νd) per nodi interni (7.4.11)
Ash ∙ fywd ≥ γRd ∙ As2 ∙ fyd ∙ (1-0,8 νd) per nodi esterni (7.4.12)
Entrambe le formulazioni consentono di determinare, per ogni trave convergente nel nodo, l’area complessiva di staffe Ash (efficaci nella direzione dell’asse della trave) da distribuire lungo l’altezza hjw compresa tra l’armatura superiore As1 ed inferiore As2 della trave medesima. Naturalmente la verifica va effettuata anche nella direzione delle ulteriori travi o coppie di travi confluenti nello stesso nodo; se si usa la stessa tipologia di staffa può essere assunto il passo più piccolo tra quello ottenuto dai due calcoli.
I valori di Ash ottenuti con le due formulazioni (corrispondenti a due differenti modelli) sono alquanto dissimili tra loro a seconda del valore del taglio di progetto nodale Vjbd e dello sforzo di compressione normalizzato νd. L’evidenza sperimentale mostra inoltre che per i nodi interni l’armatura richiesta dai due modelli è molto superiore a quella necessaria.
La conclusione, non evidenziata dalle norme, è che per ogni nodo si può assumere con sicurezza (per ogni trave) il minore dei valori di Ash ottenuti dai due modelli. E’ di immediata constatazione come, in ogni caso, per i nodi interni sia piuttosto elevata la quantità di staffe con cui armare i nodi stessi: si consideri infatti ad es. che la (7.4.11) richiede una quantità Ash di bracci di staffe orientate nella direzione dell’asse della trave molto vicina (con una riduzione del 15-20% per l’influenza di νd ) alla somma As1 + As2 che per una sezione di una trave di luce non piccolissima o a spessore di solaio può essere significativa. Ciò conduce a passi delle staffe nodali anche inferiori ai 2-3 cm assolutamente non compatibili con la pratica esecuzione in cantiere.
Non appare inoltre coerente consentire travi in spessore di solaio in media duttilità o nelle strutture a comportamento non dissipativo se poi si rende praticamente impossibile armare i relativi nodi (specie quelli interni non interamente confinati).
Nel § 7.4.1 delle norme in revisione viene infatti tra l’altro stabilito che: “ Per i nodi trave-pilastro di strutture a comportamento non dissipativo si devono applicare le regole di progetto relative alla CD”B” contenute nel § 7.4.4.3.” . Al riguardo si fa notare che in tutte le relazioni prima elencate e da impiegare nel calcolo compare sempre il fattore γRd di sovraresistenza (che vale 1,1 per CD”B” e 1,2 per CD”A”) il cui impiego è di norma riferito alla progettazione in capacità e quindi alla progettazione dissipativa. Nel caso di progettazione non dissipativa sarebbe stato opportuno indicare in norma di assumere detto fattore con valore unitario.
Si consideri a titolo di esempio la seguente sezione di trave continua in spessore di solaio armata, in prossimità del nodo interno, con 10 Ф 14 superiormente e 7 Ф 14 inferiormente. Calcestruzzo classe 28/35 Acciaio FeB450.
Assumendo per la sezione del pilastro in cui va ad innestarsi la trave le dimensioni di 50×40 cm rispettivamente ortogonalmente e parallelamente all’ asse della trave. Considerando nulli gli sforzi di compressione agenti superiormente al nodo in quanto la trave si trova nell’ impalcato più alto dell’edificio si riportano di seguito i risultati del calcolo dell’area Ash delle staffe orizzontali necessarie svolto con entrambi i metodi di calcolo nell’ambito delle elaborazioni automatiche di servizio di un programma di calcolo di sezioni in c.a.
Come si può osservare dai risultati esposti il primo metodo conduce all’ assurda area di 87,9 cm² di staffe orizzontali nel nodo da disporre nei 22 cm di altezza al netto dei copriferri: utilizzando staffe a 6 bracci Ф 8 nella sola direzione dell’asse della trave sarebbero necessarie 30 staffe orizzontali con passo 0,76 cm!
Il secondo metodo conduce invece a 10 staffe orizzontali a 6 bracci Ф 8 con passo 2.4 cm che comunque sono di difficile messa in opera.L’ aleatorietà delle formule utilizzate induce a pensare che probabilmente in classe di duttilità media e in progettazione a comportamento non dissipativo sarebbe più opportuno disporre staffe orizzontali con lo stesso passo di quelle delle zone dissipative del pilastro inferiore o superiore (come peraltro attualmente previsto sia dalle NTC che dall’Eurocodice 8).
Si potrebbe in alternativa assegnare una densità di armatura trasversale ρjh convenzionale il cui valore non dovrebbe però superare nella direzione della trave lo 0,4% che costituisce il limite sperimentale oltre il quale l’ulteriore contributo delle staffe nodali alla resistenza a taglio diventa ininfluente (Kitayama ed altri 1991).
Nella seconda modalità di calcolo la densità di staffe è stata invece pari a:
ρjh = 100∙ Ai /( b0 ∙ s) = 100 ∙ 0,5 / (10,4 ∙ 2,4) = 2%
in cui:
Ai = 0,5 cm² = area di un singolo braccio Ф 8 di staffa
b0 = (60-8)/5 = 10,4 cm = interasse orizzontale bracci staffe
s =2,4 = passo verticale staffe calcolato
Come si vede la percentuale delle staffe nodali è di ben 5 volte superiore a quella massima efficace e quindi i 4/5 dell’area calcolata sarebbero del tutto ininfluenti ai fini della resistenza del nodo.
