CALCOLO SISMICO NON DISSIPATIVO – Una delle principali novità delle NTC 2018 è costituita dall’introduzione di un complesso coerente di norme che disciplinano il calcolo sismico non dissipativo con modalità nettamente distinte dal corrente calcolo sismico dissipativo. Il calcolo non dissipativo è basato sul principio che tutti gli elementi resistenti della struttura rimangano in campo elastico o sostanzialmente elastico sotto l’azione sismica, allo stato limite di vivibilità SLV, calcolata sulla base di un fattore di comportamento qND ridotto rispetto a quello valutato per la stessa struttura calcolata come dissipativa in classe di duttilità CD”B”:
1 ≤ qND=2/3·qCD”B” ≤ 1.5 [7.3.2] NTC
Con riferimento alle strutture in c.a. gettate in opera la [7.3.2] comporta che in genere potrà utilizzarsi il valore di qND = 1,5 per tutte le strutture a telaio e/o a pareti con esclusione di quelle deformabili torsionalmente per le quali dovrà utilizzarsi il valore minimo di qND =2/3·2·KR sempre minore di 1,5 ed in cui KR è il fattore di regolarità in altezza (cfr. [7.3.1 NTC] quasi sempre da assumere pari a 0,8); analogamente vanno escluse le tipologie a pendolo inverso per le quali è qND =2/3·1,5·KR.
A differenza della precedente normativa si riconosce (tranne nei due casi prima indicati) che anche una struttura non soggetta alle restrittive regole sui dettagli costruttivi per il calcolo dissipativo, dispone di una duttilità minima (grazie alla intrinseca sovraresistenza del c.a. dovuta ai valori medi di resistenza dei materiali maggiori di quelli caratteristici assunti nei calcoli, ai coefficienti di sicurezza parziali applicati ai materiali, agli arrotondamenti per eccesso dei diametri delle barre, etc.) corrispondente a qND = 1,5.
Nel calcolo non dissipativo non sono richieste le verifiche di duttilità ed i particolari costruttivi previsti nel capitolo 7 delle NTC, ma solo le regole di cui al capitolo 4 delle NTC con le relative verifiche di resistenza limitate però dalla condizione che tutte le membrature rimangano in campo sostanzialmente elastico così come definito nel § 4.1.2.3.3 NTC.
Quest’ultima condizione corrisponde ad assumere come momento resistente di una qualsiasi sezione della struttura il momento di prima plasticizzazione e cioè il minore tra quello che produce il primo snervamento dell’acciaio e quello che produce la prima deformazione di picco del calcestruzzo (ε = 0,002 nel caso ad es. del modello costitutivo parabola-rettangolo).
Soprattutto per le sezioni dei pilastri il momento resistente di prima plasticizzazione risulta penalizzato fino al 30%-40% rispetto al suo valore calcolato allo stato limite ultimo (lo sforzo normale resistente nel calcestruzzo è fortemente limitato dalla ridotta deformazione imposta).
Le strutture di fondazione (anche per gli edifici a comportamento dissipativo in CD”A” o CD”B”) vanno sempre progettate con comportamento non dissipativo (§ 7.2.5) e quindi anche per esse il momento resistente è limitato a quello di prima plasticizzazione.
Si precisa che la riduzione del momento resistente a quello di prima plasticizzazione è riferita agli sforzi flettenti prodotti dalle sole combinazioni sismiche (per le combinazioni non sismiche vanno utilizzati i momenti resistenti ultimi).
Nel § 7.4.1 delle NTC viene introdotto l’obbligo, anche per le strutture non dissipative, del rispetto delle regole di progetto per i nodi trave-pilastro relative alla classe di duttilità CD”B” contenute nel § 7.4.4.3.
Come noto queste regole sono molto onerose in termini di quantità di staffe da inserire nei nodi, con conseguenti difficoltà esecutive. L’entità di tali staffe nodali dipende strettamente dalle aree delle armature longitudinali superiori AS1 ed inferiori AS2 delle travi che convergono nel nodo come immediatamente deducibile dall’esame delle relazioni [7.4.10], [7.4.11], [7.4.12] NTC.
In zone sismiche non ad alta sismicità può spesso risultare che le aree AS1 e AS2 siano determinate in base ai maggiori valori dei momenti delle combinazioni non sismiche invece che da quelle sismiche. In realtà le verifiche dei nodi di cui al § 7.4.4.3 sono basate sul criterio della progettazione in capacità, in questo caso non legata al conseguimento di un comportamento duttile bensì al progetto della resistenza del pannello nodale; ma le NTC al § 7.2.2 affermano anche che: “La domanda di resistenza valutata con i criteri della progettazione in capacità può essere assunta non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo”.
Di conseguenza ricadendo la presente discussione nel caso di comportamento non dissipativo, appare lecito ridurre le aree AS1 ed AS2 alle aree strettamente necessarie A*S1 ed A*S2 alla verifica di resistenza dei momenti di inviluppo delle sole combinazioni sismiche.
In altre parole, trattandosi di una verifica di resistenza, è lecito considerare agenti nei correnti tesi della travi forze equivalenti pari a fyd·A*S1 e fyd·A*S2 tali da produrre coppie resistenti che uguaglino i corrispondenti momenti di inviluppo delle travi all’attacco del nodo.
Così operando le relazioni [7.4.10], [7.4.11], [7.4.12] prima citate possono ridurre, anche sensibilmente, l’area delle staffe da disporre nei nodi.
Il programma “Edifici in ca” della Geostru esegue quest’ultima descritta modalità di calcolo che adegua l’impostazione del calcolo di verifica nodale in capacità dei nodi alla sola effettiva resistenza necessaria e sufficiente nell’ambito di un calcolo non dissipativo.
Va sottolineato che questa nuova impostazione delle NTC 2018 per il calcolo non dissipativo è in evidente contrasto con l’attuale versione dell’EC8 che consente tale modalità di calcolo solo in bassa sismicità (ag · S ≤ 0,1 ), applicando sempre qND = 1,5 senza distinzione per la tipologia costruttiva, senza l’obbligo di verifiche nodali ed utilizzando i momenti resistenti ultimi (e non quelli di prima plasticizzazione).
Ne consegue che in Italia non sarà applicabile l’EC8 per le strutture non dissipative fino all’emanazione dei nuovi Annessi Nazionali.
Conclusioni
Le nuove norme per il calcolo sismico non dissipativo previste nelle NTC 2018 aprono nuove possibilità per una progettazione sismica più speditiva e meno condizionata dalle complesse e ridondandi regole della progettazione dissipativa. Tali nuove possibilità potranno essere tanto più praticabili e/o convenienti se riferite a costruzioni con un limitato numero di piani e situate in località a non alta sismicità.
Ing Renato Tritto
