Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018) hanno introdotto sostanziali novità per le modalità di applicazione della Verifica di Duttilità negli elementi strutturali.

In questo articolo analizzo i casi in cui la verifica è necessaria e, mostro quali sono le strade alternative che si possono percorrere per giungere allo stesso risultato prescritto dalla norma; senza entrare nel dettaglio di complesse definizioni matematiche e calcoli noiosi.

Se hai poco tempo per visualizzare le slides ma sei comunque interessato puoi eseguire il download gratuito dell'eBook a fine articolo.

 

Quadro normativo

La Verifica di Duttilità era già presente nell’Eurocodice EC8 (parte 1) e nella precedente versione delle NTC dove al punto §7.3.6.2 del D.M. 14/01/2008 doveva essere verificato che i singoli elementi strutturali (duttilità locale) e la struttura nel suo insieme (duttilità globale) possedessero una duttilità coerente con il fattore di struttura (q) adottato.

La condizione delle NTC2008 si riteneva soddisfatta applicando, a seconda della tipologia costruttiva, le prescrizioni dei particolari costruttivi e le regole della “gerarchia delle resistenze”.

Adesso il vecchio fattore di struttura (q) è diventato il fattore di comportamento e la gerarchia delle resistenze è stata tradotta in “progettazione in capacità”.  Con le nuove NTC2018, la verifica di duttilità si complica. Qui di seguito ti mostro perché e, come approfondire la questione.

Mind Map Verifiche di Duttilità

Premesso che le nuove NTC (come le precedenti!) non sono molto facili da assimilare e comprendere, ho cercato di estrarre più informazioni possibili riguardo la duttilità richiesta dalle prescrizioni della norma al fine di avere un quadro d’insieme che all’inizio anche a me era poco chiaro.

Ho riunito i casi studio in una comoda Mind Map colorata dove è possibile percorrere le diverse soluzioni a seconda delle variabili in esame.

Definizione di Duttilità e Dissipazione

Prima di introdurti le formule della normativa credo sia utile rispolverare le definizioni di duttilità e dissipazione.

La “Duttilità” è una caratteristica che indica la capacità di un corpo o di un materiale di deformarsi plasticamente sotto l’azione di un carico o di una forza prima di giungere a rottura. Un elemento è tanto più duttile quanto maggiore è la deformazione plastica raggiunta prima della rottura.

La “Dissipazione” è un fenomeno fisico che riduce l’azione sismica a cui sono sottoposti gli elementi di una struttura.

Quando il meccanismo di protezione principale di un edificio è basato sul danneggiamento strutturale, parti di struttura assorbono le azioni trasformando l’energia iniziale attraverso fenomeni di plasticizzazione localizzata nelle zone duttili.

Ricorda che in alternativa per evitare grandi danneggiamenti all’edificio puoi progettare con una notevole riduzione dell’energia sismica in ingresso introducendo l’isolamento sismico alla base.

Nelle nuove norme tecniche, le verifiche di duttilità (per gli edifici in cemento armato di nuova realizzazione) riguardano unicamente le costruzioni a Comportamento Strutturale Dissipativo (§ 7.2.5 – NTC2018) e vanno eseguite in particolare in corrispondenza dei tratti dissipativi dei vari elementi resistenti primari e secondari.

Verifiche di Duttilità – Tab.7.3.III

Per cominciare fai riferimento alla Tabella 7.3.III – 'Norme Tecniche per le Costruzioni' del D.M. 17/01/2018 (NTC 2018) – dove sono stati ridefiniti al punto (§ 7.3.6) i parametri di verifica dei vari Stati Limite in relazione alla Classe d’uso, di elementi strutturali primari, di elementi non strutturali e degli impianti.

Per gli elementi strutturali (ST) le verifiche sono:
● di Rigidezza (RIG); ● di Resistenza (RES); ● di Duttilità (DUT)

Per gli elementi non strutturali (NS) la verifica è:
● di Stabilità (STA)

Per gli impianti (IM) le verifiche sono:
● di Funzionamento (FUN); ● di Stabilità (STA)

Le Verifiche di Duttilità, evidenziate in giallo nella Tabella 7.3.III, sono indicate con la sigla (DUT) e sono previste allo Stato Limite Ultimo di collasso (SLC) per gli elementi strutturali (ST) che rientrano nelle classi d’uso CU II, III e IV “nei casi esplicitamente indicati nella norma”.

Andando per esclusione e in riferimento al punto (§ 2.4.2 – NTC2018), è evidente che restano fuori dalla verifica di duttilità tutte le costruzioni con presenza solo occasionale di persone e gli edifici agricoli che ricadono in classe d’uso CU I.

Successivamente nel punto §7.3.6.1 – NTC2018 viene prescritta la verifica della duttilità solo per le sezioni allo spiccato dalle fondazioni degli elementi strutturali verticali primari, indipendentemente dai particolari costruttivi adottati e seguendo le prescrizioni del § 7.4.4.2.2 e § 7.4.4.5.2 – Verifiche di duttilità (DUT).

A questo punto non ti nascondo che ho cercato la definizione di “spiccato“.

Piano di spiccato: in una costruzione, la superficie piana, ordinariamente orizzontale a partire dalla quale si eleva la costruzione stessa; nelle murature portanti di un edificio è il piano di appoggio dei muri sulle sottostanti fondazioni; nelle fondazioni è il piano di appoggio di queste sul sottostante terreno.

Quindi la verifica è prevista per pilastri e pareti (elementi strutturali verticali primari) e va fatta al piano di sezione tra fondazione ed elevazione?

SI. La Verifica di Duttilità va fatta nelle zone dissipative vicine alle fondazioni di attacco dei pilastri e delle pareti. In Questo caso per ottenere risultati che siano accettabili in termini di armature, le verifiche devono essere eseguite prevedendo il distacco del calcestruzzo di copriferro e utilizzando le proprietà del calcestruzzo confinato introdotte proprio nelle NTC2018.

Al contrario nel capitolo § 7.4.6 – Dettagli Costruttivi per le Strutture a comportamento dissipativo – e precisamente nel §7.4.6.2.2 – Pilastri – e nel §7.4.6.2.4 – Pareti – viene specificato in maniera un po' ambigua, che questo controllo prescritto per le sezioni allo spiccato dalle fondazioni può essere sostituito, in alternativa alle verifiche di duttilità, mediante l'applicazione di armature di confinamento dimensionate nel rispetto delle formule [7.4.29] per i pilastri e [7.4.32] per le Pareti.

Quindi posso verificare l’armatura di confinamento con le formule suddette per evitare la verifica di duttilità?

[work in progress]

Duttilità Globale (Struttura Intera)

Tipo di Analisi svolta

Analisi Lineare (Dinamica o Statica)

Nel caso di analisi lineare la verifica prevista consiste nel controllare che la Capacità in Duttilità sia coerente con il Fattore di Comportamento (q) adottato nel calcolo – ex fattore di struttura per le NTC2008 – e coerente con i relativi spostamenti definiti al punto § 7.3.3.3 – Valutazione degli spostamenti della struttura.

Le Verifiche di Duttilità (DUT) per gli elementi strutturali (ST) § 7.3.6.1 non sono dovute nel caso di progettazione con q≤1,5.

In definitiva, in caso di analisi lineare, puoi considerare queste tre strade alternative:

1. Rispetti le regole specifiche e dettagli costruttivi per le diverse tipologie strutturali (in aggiunta alle regole previste al capitolo 4 e alla progettazione in capacità – per gli edifici in cemento armato sarà sufficiente rispettare i rapporti geometrici e i dettagli costruttivi previsti al capitolo 7.4.6);
2. Procedi esplicitando le verifiche di duttilità;
3. Utilizzi un fattore di comportamento q ≤ 1,5.

Analisi Non Lineare (Dinamica o Statica)

In questo caso devi verificare che i singoli elementi strutturali e la struttura nel suo insieme devono avere una capacità in duttilità sufficiente a soddisfare la domanda di duttilità evidenziata dall’analisi. Quindi vanno eseguite le verifiche previste dalla normativa.

Comportamento Strutturale

Comportamento strutturale dissipativo

Per strutture a comportamento dissipativo, qualora non siano rispettate le regole specifiche dei Dettagli Costruttivi occorrerà procedere a verifiche di duttilità. Le verifiche vanno eseguite anche in classe di duttilità media CD ‘B’.

In alternativa alle verifiche di duttilità si possono rispettare ulteriori dettagli costruttivi:

• PILASTRI -> formula [7.4.29];
• PARETI -> formula [7.4.32]

Comportamento strutturale non dissipativo

Nella valutazione della domanda tutte le membrature e i collegamenti rimangono in campo elastico o sostanzialmente elastico senza plasticizzazioni. Quindi non è necessaria la verifica di duttilità.

Schema di riepilogo

Duttilità Locale (Parti di Struttura)

Travi, Pilastri e Nodi

[work in progress]

# ChangeLog
All notable changes to this project will be documented here
[WiP] = Work in Progress -> Release non ancora disponibile per il download
# Ver.(2018.11.30_v2d): [WiP] Rev. Intro + MindMap Duttilità
# Ver.(2018.11.30_v1d): Rev. Comportamento strutturale non dissipativo
# Ver.(2018.11.09_v3d): Rev. Duttilità analisi lineari
# Ver.(2018.11.09_v2d): Added definizioni di duttilità e dissipazione
# Ver.(2018.11.09_v1d): Rev. Data disponibilità download ebook + Formattazione
# Ver.(2018.07.13_v1d): Rev. Comportamento strutturale non dissipativo
# Ver.(2018.07.11_v2d): Rev. Quadro normativo e Classi d'Uso
# Ver.(2018.07.11_v1d): Rev. Intro + Bibliografia
# Ver.(2018.07.10_v1d): Pubblicazione online su LabTecDesign