Introduzione e novità NTC 2018

L'aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018) per il progetto, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni, prevedono di norma l’obbligo di condurre le verifiche degli elementi strutturali col metodo degli stati limite ultimi e di esercizio. Cioè non è più consentito per il calcolo di resistenza il metodo di verifica alle tensioni ammissibili che di conseguenza non è più previsto nella presente versione di questo programma. Le verifiche delle combinazioni sismiche per le strutture non dissipative e per tutte le strutture di fondazione (travi, platee, plinti e pali) vanno eseguite in modalità e sostanzialmente elastica cioè, la resistenza a flessione (semplice o composta) viene limitata al raggiungimento del momento di prima plasticizzazione e quindi al momento più piccolo tra quello che comporta il raggiungimento della tensione di snervamento nell'acciaio e quello che comporta il raggiungimento della deformazione unitaria di compressione pari a 0.002 nel calcestruzzo (il programma per il calcestruzzo utilizza comunque il legame costitutivo parabolico). Ciò comporterà una riduzione della resistenza a flessione (rispetto a quella calcolata allo stato limite ultimo) di di circa il 10% nelle strutture con piccolo o nullo sforzo assiale e fino al oltre il 30% per i pilastri.

Nella pagina iniziale del programma (Dati generali) occorrerà, pertanto, indicare subito la modalità di verifica delle combinazioni di resistenza (quelle SLE di esercizio restano immutate) scegliendo tra le seguenti:

- Combinazioni non sismiche (calcolo classico allo stato limite ultimo; particolari costruttivi del cap. 4 NTC)

- Combinazioni sismiche e non sismiche in alta duttilità CD'A' (calcolo allo stato limite ultimo) [rispetto dei particolari costruttivi previsti nel cap. 4 e 7 NTC con verifica di duttilità]

- Combinazioni sismiche e non sismiche in media duttilità CD'B' (calcolo allo stato limite ultimo) [rispetto dei particolari costruttivi previsti nel cap. 4 e 7 NTC con verifiche di duttilità]

- Combinazioni sismiche non dissipative [resistenza limitata al momento di prima plasticizzazione; particolari costruttivi del cap. 4 NTC; nessuna verifica di duttilità]

Il programma consente di effettuare il calcolo di verifica delle sezioni di travi, pilastri e pareti in c.a. agli stati limite ultimi e di esercizio tenendo conto, nel caso di calcolo sismico, della classe di duttilità richiesta e della posizione della sezione nell’asta (se ricade in zona critica o meno). Per le verifiche di resistenza (e semiprogetto delle armature) a presso-tenso flessione (retta e deviata) è previsto l’uso del diagramma tensioni-deformazione parabola-rettangolo per il calcestruzzo e bilineare per l’acciaio. Nelle verifiche a taglio è implementata la metodologia, confermata anche in queste NTC 2018, che prevede l’uso dell’inclinazione variabile delle bielle compresse. La valutazione diretta della duttilità in curvatura (d'ora in poi obbligatoria per le sezioni alla base dei pilastri dei capannoni industriali) viene operata mediante la costruzione del diagramma momenti-curvature impiegando per il calcestruzzo confinato un diagramma tensioni deformazioni parabola rettangolo; mentre viene utilizzato il diagramma di Mander per le verifiche di duttilità che utilizzano i valori medi per i materiali (nel caso di calcolo non lineare della struttura). E' stata introdotta la possibilità di calcolo sezionale a flessione e presso-tenso flessione per le combinazioni sismiche di strutture non dissipative così come previste dalle nuove NTC2018.

Possono essere analizzate sezioni di qualsiasi forma, da quelle più comuni (rettangolari, a T, T doppio, ad L, circolari) a quelle più complesse (a contorno poligonale costituite da uno o più domini di calcestruzzo, cave, miste).

Le sezioni possono, in alternativa, essere verificate anche secondo l’Eurocodice 2 (UNI EN 1992-1-1) e l'Eurocodice 8-1.

Il programma affronta l’analisi delle seguenti classi di problemi:

Stati limite ultimi:

• Presso-tenso flessione retta o deviata (verifica e progetto delle armature).

• Domini di interazione N-Mx-My bi-tridimensionali (calcolo e rappresentazione grafica).

• Taglio biassiale e torsione (verifica calcestruzzo, progetto e disegno armature).

• Verifica diretta della duttilità di curvatura (mF) mediante costruzione del diagramma momenti-curvature tenendo conto dell’effetto del confinamento delle staffe sulla legge tensione-deformazione del nucleo confinato e della rottura del copriferro al raggiungimento della sua deformazione di rottura non confinata.

• Instabilità (verifica col metodo semplificato della “colonna modello”).

• Verifica o semiprogetto delle armature a flessione puntuali di una piastra in ca.

Stati limite di esercizio:

• Verifica delle tensioni normali in presso-tenso flessione retta e deviata (metodo semplificato o metodo AAEM).

• Verifica a fessurazione mediante il calcolo dell’apertura delle fessure.

• Deformazione di una sezione per fessurazione, viscosità e ritiro.

• Verifica dello stato limite di deformazione di una trave mediante il calcolo delle frecce tenendo conto di fessurazione, viscosità e ritiro.

• Verifica apertura fessure puntuali di una piastra in ca.

TIPOLOGIA DELLE SEZIONI

E’ consentita la schematizzazione di sezioni in c.a. del tutto generali costituite da uno o più domini di calcestruzzo (pieni o vuoti) di forma poligonale o circolare. Le barre di armatura possono essere assegnate singolarmente, generate automaticamente nei vertici dei domini, generate linearmente tra due barre, generate lungo una circonferenza.

Per le sezioni di uso più corrente (rettangolari, a T, a C etc.) denominate in programma "predefinite" è previsto un input accelerato con possibilità di eseguire anche il progetto delle armature longitudinali e delle staffe in presso-tenso flessione retta.

Per i pilastri rettangolari è previsto, tra l’altro, il progetto automatico delle armature per presso-tenso flessione deviata.

Per tutte le sezioni è possibile verificare (o progettare l’inviluppo delle armature) in un unico ciclo di calcolo fino a 100 combinazioni di sollecitazioni per ognuna delle seguenti tipologie:

• Combinazioni allo stato limite ultimo (o di prima plasticizzazione)

• Combinazioni rare in esercizio

• Combinazioni frequenti in esercizio

• Combinazioni quasi permanenti in esercizio

Per le sezioni di forma generica è anche possibile l’input da File DXF dei domini di calcestruzzo e delle barre di armatura longitudinale.

VERIFICHE

Le verifiche allo stato limite ultimo sono condotte mediante la determinazione del dominio di resistenza bidimensionale nel caso di sollecitazione retta N-Mx o tridimensionale nel caso di sollecitazione deviata N-Mx-My. Per ogni combinazione ultima vengono calcolate le seguenti quantità:

• Sforzo normale ultimo, momenti flettenti ultimi e relativa misura della sicurezza.

• Posizione dell’asse neutro allo stato ultimo.

• Tensioni e deformazioni unitarie allo stato ultimo dei vertici delle sezioni e di tutte le barre.

• Verifica a taglio-torsione con calcolo della relativa armatura.

• Calcolo e rappresentazione grafica del dominio di interazione.

• Verifica di instabilità per pilastri con sezione rettangolare secondo il metodo semplificato della “colonna modello”.

Le verifiche relative agli stati limite di esercizio comportano la determinazione delle seguenti grandezze:

• Tensioni normali in tutti i vertici della sezione e in tutte le barre di armatura.

• Posizione dell’asse neutro.

• Apertura massima delle fessure.

• Deformazione assiale e per curvatura della sezione valutata col metodo AAEM (Age Adjusted Effective Modulus).

• Frecce e spostamenti assiali in esercizio di una trave appartenente ad un telaio.

PROGRAMMA DI UTILITÀ INTEGRATO

Consente il calcolo delle caratteristiche reologiche (viscosità, ritiro, coefficiente di invecchiamento) di un calcestruzzo nel caso si voglia calcolare la sezione con una combinazione di esercizio utilizzando il metodo AAEM.