Verifiche Geotecniche con NTC 2018 e Circolare 2019: le 5 novità principali

 

Con l’entrata in vigore della NTC 2018 si riscontrano alcuni cambiamenti significativi; vediamo quali sono le principali novità sulle verifiche geotecniche rispetto alla precedente normativa.

1)   Categorie di sottosuolo: spariscono S1 e S2

La prima differenza si riscontra nel capitolo 3; in particolare, per le categorie di sottosuolo, sono state eliminale le categorie S1 e S2

Categorie di Sottosuolo che permettono l'utilizzo dell'approccio semplificato

NTC 2018 – Tab. 3.2.II

specificando che nel caso di sottosuolo non appartenente alle categorie presenti in Tab. 3.2.II è necessario predisporre di specifiche analisi di risposta sismica locale per la definizione delle azioni sismiche. Inoltre, non è più consentita la classificazione del sottosuolo in base ai valori di NSPT (per terreni a grana grossa) e Cu (per terreni a grana fine), ma viene lasciata al progettista la possibilità di utilizzare correlazioni empiriche per la valutazione della velocità delle onde di taglio Vs.

In PRO_SAP è possibile specificare la categoria di sottosuolo dal contesto di Assegnazione carichi al passo 2 dei casi di carico sismici

Passo 2-Casi di carico: sismica

PRO_SAP – Finestra Categorie di sottosuolo Ss

mentre in PRO_MST la categoria di sottosuolo viene specificata al passo 2 della finestra Parametri sismici

Parametri sismici (DM 17/1/2018) - Passo 2

PRO_MST – Finestra Categorie di sottosuolo Ss

 

 

 

2)    Verifiche SLV: cambiano i coefficienti parziali

Il cambiamento maggiore riguarda l’utilizzo dei coefficienti parziali; con l’NTC 2018 le verifiche agli stati limiti ultimi in presenza di sisma vengono condotte ponendo pari ad 1 sia i coefficienti parziali sulle azioni che i coefficienti parziali sui parametri geotecnici

C7.11.1 Requisiti nei confronti degli stati limite

Circ. 2019 – C7.11.1

 

3)   Fondazioni superficiali: l’Approccio 2 e il valore di γR

Nel capitolo 6 della NTC 2018, si dà indicazione della tipologia di approccio da seguire in base al tipo di opera geotecnica ed in base al tipo di verifica.

Nel caso di fondazioni superficiali, fondazioni su pali, muri di sostegno, la verifica a stabilità globale deve essere eseguita con riferimento all’ Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2), mentre tutte le altre verifiche devono essere eseguite secondo l’ Approccio 2 (A1+M1+R3).

In PRO_SAP l’ Approccio 2 viene proposto di default quando si generano le combinazioni quindi il progettista non deve specificare nulla se desidera le verifiche di portanza e scorrimento. Nel caso si imposti l’ Approccio 1, con l’utilizzo della NTC 2018,  il programma genera un avviso nel quale viene specificato che per le verifiche geotecniche è previsto il solo utilizzo dell’Approccio 2; dunque, pur definendo l’Approccio 1 in PRO_SAP, nel Modulo geotecnico sarà comunque impostato di default l’Approccio 2 come previsto dalla normativa tecnica 2018

Per le fondazioni superficiali, nel caso si consideri l’azione inerziale nel calcolo del carico limite, è possibile fare riferimento ad un coefficiente parziale R3 ridotto passando da un valore di γR=2.3 ad un valore di γR=1.8

Stato Limite Ultimo (SLV) per carico limite

NTC 2018 – PAR. 7.11.5.3.1 – Fondazioni superficiali

mentre, nel caso di verifica a scorrimento, viene posto un valore di percentuale limite di resistenza passiva considerabile (non superiore al 50%) e, in aggiunta, viene introdotto l’utilizzo di un coefficiente di resistenza passiva

Coefficienti parziali gR per le verifiche degli stati limite (SLV) per fondazioni superficiali con azioni sismiche

NTC 2018 – Tab. 7.11.II

In PRO_SAP è possibile definire la fondazione superficiale dall’ archivio delle fondazioni

Archivio delle Fondazioni

PRO_SAP – Archivio Fondazioni

oppure utilizzando elementi D2 (per travi di fondazione) ed elementi D3 (per le platee) assegnando la proprietà di fondazione

Nel modulo geotecnico tutti i coefficienti sono già impostati secondo la normativa corrente.

Impostazioni fondazioni superficiali - Approccio 2

Modulo Geotecnico – Impostazioni fondazioni superficiali

Le verifiche geotecniche obbligatorie previste dalla normativa per le fondazioni superficiali sono quindi:

  • Collasso per carico limite dell’insieme fondazione-terreno;
  • Collasso per scorrimento sul piano di posa;
  • Stabilità globale

4)   Fondazioni profonde: l’Approccio 2

Le verifiche geotecniche previste dalla normativa sono:

  • Collasso per carico limite assiale;
  • Collasso per carico limite trasversale;
  • Collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi assiali di trazione
  • Stabilità globale

In PRO_SAP la definizione delle fondazioni profonde avviene tramite l’archivio delle fondazioni. Una volta definita la tipologia di fondazione profonda, i dati vengono passati in automatico al Modulo geotecnico dove verranno eseguite le verifiche di tipo geotecnico.

Nel modulo geotecnico tutti i coefficienti sono già impostati secondo la normativa corrente.

Impostazioni fondazioni su pali

Modulo Geotecnico – Impostazioni fondazioni profonde

5)   Muri di sostegno e paratie: il coefficiente βm e i diversi approcci

Come già detto, nel caso di fondazioni superficiali, fondazioni su pali, muri di sostegno, la verifica a stabilità globale deve essere eseguita con riferimento all’ Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2), mentre tutte le altre verifiche devono essere eseguite secondo l’ Approccio 2 (A1+M1+R3).

Per i muri di sostegno, la verifica a ribaltamento non deve essere più condotta con riferimento allo stato limite di equilibrio ma, anche essa deve seguire l’ Approccio 2 (A1+M1+R3). Ciò è confermato anche all’ interno della nuova Circolare 2019

Approccio 2

Circ. 2019 – C6.5.3.1.1 – Muri di sostegno

Per le paratie, la verifica di stabilità globale deve essere effettuata considerando l’ Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2), mentre le rimanenti verifiche devono essere effettuate secondo l’ Approccio 1 considerando le due tipologie di combinazione:

  • Combinazione 1: A1+M1+R1
  • Combinazione 2: A2+M2+R1

Nella nuova Circolare 2019 si entra più nel dettaglio circa l’utilizzo della Combinazione 1 e della Combinazione 2; la combinazione 1 si utilizza nel caso di stati limite ultimi di tipo strutturale, mentre si segue la combinazione 2  nel caso di stati limiti ultimi di tipo geotecnici (in particolare, si potrebbe pensare al calcolo della profondità di infissione della paratia) [C6.5.3.1.2 – Paratie].

Altra differenza riguarda  il coefficiente di riduzione dell’accelerazione massima attesa al suolo βm dei muri di sostegno; esso può assumere due valori diversi: si pone βm=0.38 per SLV e βm= 0.47 per SLD, a differenza di quanto era riportato nella tabella 7.11.II della NTC 2008. Inoltre, per la verifica a ribaltamento bisogna considerare un valore di βm incrementato del 50% rispetto a quello utilizzato per la verifica a scorrimento.

Parametri sismici (DM 17/1/2018) - Passo 2

PRO_MST- Coeff. di riduzione dell’accelerazione massima attesa al suolo βm

Le verifiche geotecniche obbligatorie previste dalla normativa per i muri di sostegno sono quindi:

  • Scorrimento sul piano di posa;
  • Collasso per carico limite del complesso fondazione-terreno;
  • Ribaltamento;
  • Stabilità globale.

6)   RIASSUMENDO

  • Per fondazioni superficiali, fondazioni su pali, muri di sostegno:
    • A2+M2+R2 verifiche di stabilità globale
    • A1+M1+R3 Tutte le altre verifiche (carico limite, ribaltamento, scorrimento)
  • Per le verifiche agli SLV i coeff. parziali A (azioni) e M (parametri geotecnici) assumono valore unitario (g=1).
  • Per fondazioni superficiali il coeff. gR=1.8 in presenza di effetti inerziali.
  • Per i muri di sostegno
    • βm<1 per muri liberi di traslare o di ruotare intorno al piede in presenza di sisma,
    • βm=1 per muri con traslazione impedita

Ing. Monica Mazza

mazza@2si.it

FRP PRO_SAP MuRiCo

FRP con PRO_SAP

Il video della presentazione sugli FRP tenuta al convegno internazionale MuRiCo sarà disponibile dal 1 luglio alle 15.30:


Guardalo in diretta assieme a noi: i tecnici 2S.I. saranno a disposizione per chattare e rispondere alle domande!

Seminario gratuito su isolatori sismici e travi PREM

L’Ordine degli Ingegneri di Roma organizza il seminario gratuito:

IL SISTEMA A NODO UMIDO STRUTTURALE NELLA PREFABBRICAZIONE PREM impieghi in strutture nuove ed esistenti, di tipo tradizionale o dotate di isolamento alla base

Durante l’intervento di 2S.I. verranno illustrate applicazioni di PRO_SAP

14 Giugno 2019
Ore 14.00 – 19.00

Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma,
Piazza della Repubblica 59, Roma
Sala Conferenze

Per gli Ingegneri è prevista l’erogazione di 4 crediti formativi


Durante l’intervento di 2S.I. verranno illustrati esempi di strutture con travi PREM e isolatori sismici, evidenziando con PRO_SAP le differenze rispetto alle strutture tradizionali in termini di modellazione e controllo dei risultati.

È possibile iscriversi o prenotare gli atti del convegno: scopri di più

Circolare applicativa NTC18: azioni da neve. Errori, analogie e novità rispetto alla precedente normativa.

Valore di riferimento del carico neve al suolo

La circolare applicativa del 21 Gennaio 2019 introduce alcune novità per quanto riguarda il calcolo delle azioni della neve sulle coperture.

Come vedremo nel presente articolo le novità non sono sostanziali, si tratta principalmente di integrazioni rispetto a quanto riportato nelle NTC18

In primo luogo viene specificato come calcolare l’azione qsk per fasi di costruzione o transitorie di durata inferiore a 3 mesi e tra 3 mesi ed 1 anno, aspetto che le NTC18 hanno introdotto al paragrafo 3.4.2, senza chiarire espressamente la formulazione da adottare, rimandando di fatto alla circolare applicativa o ad altre normative di comprovata validità:

La circolare fornisce una formulazione che consente di stimare un diverso valore di riferimento del carico neve al suolo in funzione del relativo tempo di ritorno considerato:

Oltre alla formulazione viene riportato un grafico con l’andamento del coefficiente αR, espresso come il rapporto tra il carico della neve al suolo riferito ad un tempo di ritorno di n anni (qsn) ed il carico della neve al suolo caratteristico riferito ad un tempo di ritorno di 50 anni (qsk). Il grafico fa riferimento ad un coefficiente di variazione v costante pari a 0.6

Attraverso un rapido riscontro manuale ci si accorge immediatamente che la formulazione proposta dalla circolare è sbagliata ed i valori di αR ottenuti non coincidono con il relativo grafico esplicativo. Per ottenere gli stessi valori bisogna sostituire il segno negativo al denominatore con quello positivo (si veda esempio applicativo 1).

Di seguito si riporta la ricostruzione in scala logaritmica dell’andamento dei coefficienti αR applicando la formulazione con il segno modificato per tempi di ritorno compresi tra 5 e 100 anni calcolati con intervallo regolare di 5 anni, come si può osservare l’andamento è perfettamente coincidente con il grafico proposto dalla circolare applicativa:

Coefficiente di forma delle coperture

Per quanto riguarda il calcolo dei coefficienti di forma delle coperture, la principale novità riguarda le coperture piane con grandi luci. Viene indicato come tenere conto del fatto che la riduzione del manto di neve operata dal vento, risulta via via meno efficace al crescere delle dimensioni in pianta dell’edificio.

Per coperture estese, la circolare raccomanda di tenere conto di questo aspetto attraverso un incremento del coefficiente μ1 (che per coperture piane assume un valore di partenza pari a 0.8)

La circolare introduce come parametro per valutare la luce della copertura la dimensione equivalente in pianta LC che dipende dal rapporto tra le dimensioni della copertura. Il valore di μ1 da utilizzare è ottenuto come prodotto tra 0.8 ed il coefficiente amplificativo Ce,F

In particolare:

Si può osservare come questa amplificazione sia richiesta solo nel caso di coperture piane di dimensioni inusuali (oltre 50 m per direzione). Nel caso di coperture ordinarie si rientra sempre nel caso LC < 50 m per le quali non è previsto nessun adeguamento del coefficiente μ1

Esempi applicativi con PRO_SAP

Si riportano di seguito due applicazioni con il modulo di PRO_SAP dedicato al calcolo delle azioni sulla costruzione, con il quale è già possibile effettuare il calcolo come previsto dalla nuova circolare:

  • Copertura monofalda, angolo inclinazione 20°, TR = 30 anni (ad esempio per fase costruttiva con durata inferiore ad un anno)

  • Copertura monofalda, piana con dimensioni 50 x 100 m, TR = 50 anni

Riassumendo:

  • Non sono state introdotte sostanziali novità rispetto a quanto riportato nelle NTC18
  • Specifica su come calcolare il valore del carico neve al suolo per fasi di costruzione o transitorie
  • Correzione del coefficiente di forma per coperture piane con grandi luci

 

Clicca qui per scaricare in anteprima la versione beta di PRO_SAP con le principali novità della nuova circolare.

 

Ing. Mirco Basaglia

basaglia@2si.it

Nodi CA e circolare NTC 2019: chiarimenti, controversie e applicazione PRO_SAP

Ora che finalmente la circolare è stata pubblicata possiamo fare un aggiornamento del nostro articolo sulle verifiche dei nodi integrandolo con le nuove prescrizioni della circolare.

Il paragrafo della circolare che parla della verifica dei nodi è il C7.4.4.3

Chiarimenti

In questo paragrafo vengono fatte alcune puntualizzazioni riguardo la verifica dei nodi. La circolare infatti descrive la logica che è dietro le formule per il calcolo della domanda e quelle per il calcolo delle staffe.

La circolare del 21 gennaio 2019 ci ricorda che il taglio nel nodo è decisamente maggiore rispetto a quello che si ha nel pilastro e che dipende dai quantitativi di armatura delle travi, per questo motivo non si può ottenere direttamente dall’analisi della struttura, come è evidente anche dalle formule per il calcolo della domanda, la 7.4.6 e la 7.4.7 del D.M. 2018.

E specifica che il calcolo del passo delle staffe con la formula 7.4.10 garantisce che le tensioni nel nodo non superino la resistenza a trazione del calcestruzzo, mentre le due alternative, la 7.4.11 e la 7.4.12, ammettono la fessurazione del nodo affidando la capacità alle armature orizzontali. Viene anche chiarito che il progettista è libero di considerare uno qualsiasi dei due approcci.

Oltre a questi chiarimenti Soprattutto, per quanto riguarda la verifica dei nodi, la nuova circolare porta delle novità interessanti riguardo la verifica lato calcestruzzo, il progetto delle staffe nelle strutture non dissipative, ed il progetto delle staffe nelle strutture in bassa duttilità.

Le verifiche lato calcestruzzo del nodo

Per quanto riguarda la verifica lato calcestruzzo è possibile considerare l’effetto del confinamento correggendo opportunamente il coefficiente alfaj:

§7.4.4.3.1 circolare 2019 confinamento calcestruzzo del nodo

Circolare 2019 – §C7.4.4.3.1 Confinamento del calcestruzzo del nodo

Potrebbe essere una soluzione in più per far tornare le verifiche incrementando la capacità del nodo.

Il progetto delle staffe nel nodo

Per quanto riguarda il progetto delle staffe nel nodo la circolare propone queste novità:

§7.4.4.3.1 circolare 2019 - Progetto delle staffe nel nodo

Circolare 2019 – §C7.4.4.3.1 Progetto delle staffe nel nodo

Quindi, progettando una struttura non dissipativa, secondo la circolare non si è tenuti ad eseguire la gravosa verifica del nodo.

Ci sono dei vantaggi anche per le strutture in bassa duttilità, perché sono da verificare solo i nodi non interamente confinati, esattamente come si fa per gli edifici esistenti. Il vantaggio è evidente perché si omettono le verifiche proprio negli elementi maggiormente sollecitati dato che la domanda nei nodi interni, ed i nodi confinati sono tutti interni, è data dalla somma dei contributi delle armature superiori ed inferiori della trave, in accordo con la formula 7.4.6 del D.M.2018.

Controversie

Però bisogna fare attenzione ad un fatto: una circolare non è cogente, è un documento interpretativo ed applicativo delle norme tecniche. Ce lo ricorda la stessa circolare nel suo capitolo introduttivo:

Circolare 2019 - §1.2

Circolare 2019 – §1.2

Essendo un documento interpretativo ed applicativo non può modificare le NTC, fornire indicazioni in contrasto con il D.M. oppure introdurre nuovi obblighi non espressamente previsti dalla norma.

Purtroppo, per quanto riguarda le indicazioni sulla verifica dei nodi delle strutture in c.a., la circolare contravviene al suo ruolo.

Infatti il D.M.2018, al §7.4.1 indica che le verifiche dei nodi per le strutture non dissipative sono da eseguire, e si fanno applicando le stesse regole previste per le strutture in bassa duttilità:

D.M. 2018 - §7.4.1

D.M. 2018 – §7.4.1

Anche per quanto riguarda le strutture in bassa duttilità la circolare contraddice il D.M.2018: il §7.4.4.3.1, che avevamo citato anche nel nostro primo articolo sulla verifica dei nodi, dice esplicitamente che “in ogni nodo la capacità a taglio deve essere superiore od uguale alla corrispondente domanda”, non ammettendo eccezioni:

§7.4.4.3.1. D.M. 2018

D.M. 2018 – §7.4.4.3.1.

Applicazione a PRO_SAP

Dato che la norma non è chiara PRO_SAP lascia al progettista la possibilità di scegliere.

Nelle normative del cemento armato (a cui è possibile accedere da preferenze -> normative -> cemento armato -> avanzate) gli sviluppatori hanno aggiunto l’opzione “circolare 21 01 19”:

PRO_SAP - Finestra normative avanzate del cemento armato

PRO_SAP – Finestra normative avanzate del cemento armato

PRO_SAP - Finestra normative avanzate del cemento armato (dettaglio dell'opzione per la verifica secondo la nuova circolare)

PRO_SAP – Dettaglio della dinestra normative avanzate

In questo modo se il progettista decide di seguire le indicazioni della circolare può attivare l’opzione ed omettere le verifiche dei nodi per le strutture non dissipative e quelle dei nodi confinati per le strutture in bassa duttilità.

Altrimenti, lasciando l’opzione spenta, le verifiche saranno eseguite in accordo alle NTC, quindi applicando la formula 7.4.8 per le verifiche di tutti i nodi di strutture di qualsiasi classe di duttilità e progettando il passo delle staffe con le formule 7.4.10 o le alternative 7.4.11 e 7.4.12 di cui si è già discusso tanto.

Riassumendo:

⇒ Secondo la circolare:

  • per le strutture non dissipative la verifica dei nodi non è necessaria
  • per le strutture in bassa duttilità le verifiche del nodo sono da eseguire solo per i nodi non completamente confinati
  • per le strutture in alta duttilità la circolare non cambia nulla rispetto a quanto riportato nel D.M.2018
  • per la verifica del nodo lato calcestruzzo è possibile considerare il confinamento del calcestruzzo.

⇒ Questo porta evidentemente dei vantaggi nelle verifiche, ma attenzione:

  • Sia per le strutture non dissipative che per la bassa duttilità la circolare contraddice il D.M.2018

⇒ Quindi:

  • Poiché la norma non è chiara PRO_SAP lascia al progettista la possibilità di scegliere se applicare la circolare o meno.

Ing. Alberto Marin (marin@2si.it)

 

5 cose da sapere PRIMA di analizzare i cinematismi locali nella muratura

PRO_CineM consente il calcolo automatizzato dei cinematismi locali nella muratura, sia con analisi cinematiche lineari che cinematiche non lineari.

Prima di fare l’analisi dei cinematismi è però bene avere le idee chiare sulla struttura, perché l’inserimento di taluni dettagli costruttivi può impedire l’attivazione di meccanismi.

1 Il comportamento monolitico

L’analisi dei cinematismi ha significato se è garantita una certa monoliticità della parete muraria, tale da impedire collassi puntuali per disgregazione della muratura.

Il rilievo e la determinazione della qualità muraria è fondamentale importanza: una muratura di scarsa qualità potrebbe attivare fenomeni di disgregazione PRIMA dell’attivazione dei cinematismi.

2 Meccanismi di I modo e di II modo

Si definiscono danni di I modo per azioni ortogonali al piano del muro, danni di II modo per azioni appartenenti al piano del muro. I meccanismi di I modo sono anche detti cinematismi locali.
Di nuovo il rilievo strutturale è fondamentale per la corretta descrizione del comportamento: la presenza di cordoli, catene e buon ammorsamento può impedire l’attivazione di cinematismi di I modo e quindi condurre verso un comportamento globale della struttura.

3 I dettagli costruttivi e il rilievo strutturale

Si può quindi identificare una gerarchia di attivazione dei meccanismi, a seconda della qualità muraria e della cura dei dettagli costruttivi.

Disgregazione -> Cinematismi locali -> Comportamento globale

4 La normativa

L’analisi dei cinematismi è prevista dalla Circolare 2 febbraio 2009 n. 617, al Punto C8.7.1.1:

“Quando la costruzione non manifesta un chiaro comportamento d’insieme, ma piuttosto tende a reagire al sisma come un insieme di sottosistemi (meccanismi locali), la verifica su un modello globale non ha rispondenza rispetto al suo effettivo comportamento sismico… In tali casi la verifica globale può essere effettuata attraverso un insieme esaustivo di verifiche locali.”

Anche la normativa pone l’accento sul fatto che deve essere il progettista ad identificare la costruzione per capire quale comportamento, se la costruzione non manifesta un chiaro comportamento d’insieme, quella dei cinematismi è l’analisi più adatta.

Tipicamente si affianca un’analisi globale ad esempio un’analisi di pushover a telaio equivalente che identifica i meccanismi globali alle analisi dei cinematismi locali che identificano i collassi fuori dal piano. In questo modo, per una muratura di buona qualità, si ottengono le verifiche sia locali che globali.

5 Quali meccanismi si attiveranno?

Una volta deciso di indagare i cinematismi locali è importante capire quali cinematismi si attiveranno.

In letteratura sono ampiamente descritti i cinematismi possibili: ribaltamento semplice, ribaltamento composto, flessione verticale, …

Naturalmente la presenza di cordoli, catene e buon ammorsamento con le pareti trasversali modifica il comportamento della struttura impedendo l’attivazione di alcuni cinematismi.

È importare prestare attenzione in fase di input dei modelli nei software di calcolo perché la scelta di assegnare tiranti, buon ammorsamento con le pareti ortogonali o cordoli modifica il risultato dell’analisi.

Ad esempio, la presenza di un cordolo in C.A. efficacemente ammorsato al piano rigido del solaio impedisce l’attivazione dei meccanismi di ribaltamento semplice, di seguito alcune immagini esplicative tratte dal software PRO_CineM.

In questa presentazione tenuta al Ministero della Difesa dal Professor G. Milani del Politecnico di Milano è illustrata una trattazione delle verifiche dei cinematismi, con anche esempi pratici.

Ing. Gennj venturini

venturini@2si.it

Rilasciato PRO_SAP 18.2.0

La versione 18.2.0 di PRO_SAP è disponibile nell’area di download e consente di gestire la progettazione di materiali nuovi assieme alla verifica di edifici esistenti in un unico modello (utile ad esempio nel caso di sopraelevazione di un edificio), in questo video è disponibile un esempio applicativo.