1  Modellazione e Novità NTC 2018

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1  Modellazione e Novità NTC 2018

L'ultima revisione delle Norme Tecniche per le Costruzioni (d'ora in poi indicate come NTC)  di cui al DM 17.01.2018 sancisce, tra l'altro, l'abbandono definitivo del metodo delle tensioni ammissibili a favore del metodo agli stati limite. Con riferimento alle strutture di fondazione è stato precisato che il comportamento in fase elastica richiesto in combinazione sismica si ottiene, dal lato della domanda, amplificando gli sforzi taglianti e flettenti come indicato nel § 7.2.5 NTC e, dal lato capacità, assumendo un comportamento non dissipativo e cioè limitando la resistenza flessionale al campo sostanzialmente elastico e cioè di prima plasticizzazione così come specificato nel § 4.1.2.3.4.2. Il programma è stato, pertanto, adeguato a queste ultime prescrizioni distinguendo le combinazioni tra quelle non sismiche e quelle sismiche. Le prime comporteranno il consueto calcolo di resistenza allo stato limite ultimo (SLU)  mentre per seconde verrà eseguito il calcolo allo stato limite di prima plasticizzazione. Per evitare confusione nel programma le combinazioni di tipo SLU e SLE non sismiche dovranno essere ordinate per prime nella scheda di input degli sforzi (o nel file di testo predisposto per l'importazione delle combinazioni da file).

Prima di descrivere in dettaglio le singole caratteristiche d'uso del programma (v. capitolo 2) si vuole qui preventivamente esporne le capacità di modellazione ed i suoi campi di impiego.

Nel piano di fondazione gli elementi resistenti previsti per le fondazioni dirette possono essere plinti, travi alla Winkler, platee semplici o nervate; per le fondazioni profonde possono essere plinti su pali predifiniti o pali collegati da graticci di travi o da platea.

Le travi su suolo elastico sono modellate discretizzando la loro lunghezza mediante aste monodimensionali  nei cui nodi di estremità sono concentrate molle alla winkler ortogonali all'asse baricentrico longitudinale. Le platee sono invece modellate con elementi finiti bidimensionali a 4 nodi in cui possono essere presenti molle verticali alla Winkler. I plinti superficiali sono considerati corpi rigidi che interagiscono col terreno unicamente con molle verticali alla  Winkler. Per i pali l'interazione trasversale del terreno con il palo è modellata a mezzo di molle discrete alla winkler (lineari o non lineari) applicate (ortogonalmente all'asse dei pali) nei nodi di estremità delle aste in cui viene discretizzato il singolo palo. L'interazione assiale palo-terreno viene, invece, schematizzata nel calcolo lineare mediante la relazione di Randolph-Wroth-Fleming  (1992) illustrata nel § 3.3 di questo manuale. Per un calcolo più preciso dei cedimenti assiali dei pali (negli stati limite di esercizio SLE) è anche previsto il comportamento assiale non lineare modellato mediante l'iperbole di Chin che schematizza il legame tra il carico ed il cedimento del palo sulla base di prove di carico assiale dei pali (anche non portate fino a rottura).

Tutti  i nodi delle fondazioni dirette (travi, platee e plinti) vengono vincolati con vincoli fissi nei due spostamenti nel piano orizzontale e alla rotazione intorno alla verticale. Ciò equivale a considerare il piano di estradosso della fondazione estensionalmente rigido e solidale al terreno di fondazione; ciòe in accordo con due fondamentali requisiti cui devono rispondere per normativa le fondazioni dirette di edifici:

elevata rigidezza estensionale  (§ 7.2.5 NTC) da conseguirsi mediante collegamenti orizzontale tra tutti gli elementi delle fondazioni superficiali mediante travi o solette o platee; questa condizione in astratto non è obbligatoria se si calcolino gli effetti degli spostamenti relativi del terreno tra i vari punti della fondazione. Il programma assume l'elevata rigidezza estensionale come tassativa richiedendo sempre un efficace collegamento (mediante travi o platea) tra tutti i carichi provenienti dalla sovrastruttura. Il programma considera, cioè, sempre trascurabili gli spostamenti orizzontali relativi tra i vari punti del terreno di fondazione.  

congruenza nel piano orizzontale tra terreno e opere di fondazione superficiali: se infatti si ipotizzasse un vincolo elastico orizzontale (molle alla winkler orizzontali) tra terreno e fondazioni verrebbero amplificati i periodi propri e quindi le forze sismiche orizzontali fornite dagli spettri orizzontali di normativa, alterando così, a sfavore di sicurezza, la risposta dinamica dell'intera struttura. L'introduzione di tali molle orizzontali porterebbe infatti ad avere una  risposta dinamica analoga a quella degli smorzatori negli edifici con isolamento alla base!

Nel caso di fondazioni su pali va effettuata la scelta (nella scheda dei Dati Piano) tra piano rigido e piano deformabile a seconda se il collegamento delle testate di tutti i pali risulti (come sempre auspicabile) estensionalmente rigido (platea su pali o plinti su pali collegati con soletta o robuste travi) o non sufficientemente rigido (plinti su pali molto distanti tra loro e/o travi di collegamento tra i plinti (costituenti le testate dei pali)  non sufficientemente rigide nel piano orizzontale).

Nella stessa struttura deve essere evitato l'uso contestuale di fondazioni su pali con fondazioni superficiali (§ 7.2.2 NTC).  

Il presente programma presuppone il preventivo calcolo delle azioni provenienti dalla sovrastruttura da assegnare direttamente in corrispondenza dei nodi (come carichi concentrati) e delle aste (come  carichi ripartiti o concentrati). Nel calcolo della sovrastruttura agli elementi resistenti  va, in genere, assegnato un vincolo di incastro perfetto in corrispondenza degli estremi che si collegano alla fondazione. Nel caso di pareti o di elementi resistenti verticali aventi maggiore rigidezza alla traslazione orizzontale (pareti) si raccomanda però di modellarne la rigidezza rotazionale all'incastro mediante opportune molle il cui valore, in termini di rigidezza elastica, può essere stimato preventivamente anche a mezzo del presente programma.

Nel solo caso di strutture dissipative le azioni taglianti e flessionali sismiche da applicare ai nodi della fondazione sono quelle dell'analisi amplificate col fattore gRd pari a 1.1 in  CD"B" e 1.3 in CD"A" (§ 7.2.5 NTC). Le azioni verticali da assegnare, invece, sono quelle (non amplificate) provenienti dall'analisi. Nel caso di strutture a comportamento sismico non dissipativo le azioni sismiche non vanno amplificate.

Con riferimento alle sole combinazioni sismiche (SLV, SLO): Sia le sezioni in c.a. delle fondazioni superficiali che quelle dei pali vengono progettate in modo da rimanere in campo sostanzialmente elastico (ultime due righe § 4.1.2.3.4.2 NTC) senza particolari prescrizioni per assicurarne un comportamento duttile (§ 7.2.5 NTC). Nelle le combinazioni non sismiche SLU, le sezioni vengono verificate, invece, con le consuete ipotesi descritte nel § 4.1.2.1.2.1 NTC (il programma utilizza sempre il diagramma parabola-rettangolo per il calcestruzzo).

 

 


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