Edisis13

Nell'aggiornamento V13 sono state introdotte le seguenti funzionalità:

• modellazione snodi a cerniera nei pilastri,
• modellazione travi con tralicci reticolari Rep/Prem,
• azione di carico permanente non strutturale (G2).
• utility Tasis per le verifiche delle tamponature in zona sismica,

Modellazione snodi a cerniera nei pilastri

Nella versione V13 nella griglia Pilastri, alla colonna cvn c'è la possibilità di definire il grado di vincolo di un pilastro, selezionando fra le due opzioni:

• incastrato,
• incernierato.

Griglia dei Pilastri con la nuova colonna delle sconnessioni.

L'opzione predefinita è "incastrato", implicitamente considerata nelle versioni precedenti, che corrisponde alla piena connessione nei nodi. 

L'opzione "incernierato" introduce sull'elemento due snodi al nodo superiore ed inferiore, che lo modellano come una biella incernierata. In queste condizioni l'elemento non partecipa all'assorbimento dei momenti nei nodi, è ininfluente nell'assorbimento delle azioni orizzontali, ma svolge comunque una funzione di supporto per i carichi verticali. Nei riguardi delle azioni sismiche l'elemento può essere visto quindi come elemento secondario, ovvero come elemento strutturale progettato per resistere ai soli carichi verticali, come previsto dalle Ntc18 ai § 7.2.2 e 7.2.3.

L'opzione è utile quando per esigenze architettoniche o funzionali non è possibile applicare su alcuni elementi il dimensionamento della sezione che sarebbe necessario per soddisfare tutte le verifiche richieste per gli elementi primari, sia in risposta alle sollecitazioni di calcolo, sia per il soddisfacimento dei principi della gerarchia delle resistenze. 

A livello di dettagli costruttivi, gli elementi secondari sono trattati nel software alla stessa stregua degli elementi primari, quindi senza alcuna differenziazione riguardo alle specifiche applicate all'armatura longitudinale e alla staffatura, proprio per favorire il comportamento duttile e garantire la capacità portante anche sotto spostamenti sismici elevati, quali quelli prossimi al collasso. 

La norma tuttavia limita l'incidenza degli elementi secondari imponendo che il loro contributo alla rigidezza ed alla resistenza sotto azioni orizzontali non superi la soglia del 15% rispetto all’analogo contributo degli elementi primari (si veda §7.2.3/Ntc18). Il programma provvede in automatico ad eseguire tale controllo, riportando i risultati nella tabella delle rigidezze di interpiano e rilasciando opportuni messaggi di attenzione a valle dell'analisi qualora il limite non fosse rispettato.

Tabelle delle rigidezze con rapporti di rigidezza e resistenza fra elementi secondari e primari entro norma.

Tabelle delle rigidezze con rapporti di rigidezza e resistenza fra elementi secondari e primari fuori norma.

Diagnostica per rapporti fra elementi secondari e primari fuori norma.

Modellazione travi con tralicci reticolari Rep/Prem

Nell'aggiornamento V13 è stata introdotta la possibilità di modellare travi con tralici reticolari, note storicamente come travi REP (Rapida Economica Pratica) e più recentemente come PREM (Prefabbricata REticolare Mista). 

Il sistema prevede la messa in opera di un traliccio metallico destinato nella fase di getto del calcestruzzo (fase 1) al sostegno del peso proprio della trave stessa e dei solai adiacenti in misura totale o parziale. Considerata la capacità di portanza del traliccio nudo, le puntellature in genere non sono richieste o, quanto meno, richieste in misura ridotta rispetto ai sistemi tradizionali. 

Nella messa in opera possono essere inseriti ferri aggiuntivi, secondo le esigenze di calcolo. 

Dopo l'indurimento si instaura la collaborazione fra il calcestruzzo indurito e l'acciaio del traliccio, realizzandosi così un elemento monolitico misto (fase 2), che viene usualmente normato in funzione di una delle seguenti categorie strutturali:

Cat.A        Strutture composte acciaio-calcestruzzo

       se il traliccio è realizzato unicamente con acciaio per carpenteria metallica (profili tondi, quadri o profili angolari), 

Il riferimento normativo per questa categoria è Ntc18 §4.3 e §7.6 “Costruzioni composte acciaio–calcestruzzo”.

Cat.B        Strutture in calcestruzzo armato normale

       se il traliccio è realizzato unicamente con barre di acciaio per c.a. 

Il riferimento normativo per questa categoria è Ntc18 §4.1 e §7.4 “Costruzioni in calcestruzzo”.

Cat.C        Strutture non riconducibili alle due categorie precedenti.

Il riferimento normativo per questa categoria è Ntc18 §4.6 “Altri sistemi costruttivi”.

In pratica gli elementi di questa categoria non sono coperti dalle norme tecniche attuali per cui non sono trattati nel software. 

Per la loro applicazione si richiede una dihiarazione di idoneità da parte del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

La definizione di una trave REP/PREM si articola nelle seguenti fasi:

1) Definizione della tipologia di traliccio

2) Applicazione del traliccio alle sezioni travi 

Definizione della tipologia di traliccio

La definizione della tipologia di traliccio si esegue nel foglio Tipi di tralicci di armatura. 

Il traliccio si caratterizza assegnando innanzitutto la categoria strutturale, in base alla quale vengono anche attivati i materiali costituenti e i tipi di fondello: 

• per tralicci di Cat.A si richiede la specificazione di un acciaio da carpenteria e un fondello opzionale dello stesso materiale,
• per tralicci di Cat.B si richiede la specificazione di un acciaio da c.armato e un fondello opzionale in calcestruzzo da specificare.

La presenza stessa del fondello è opzionale ed è legata alla defnizione dello spessore (assente per spessore nullo).

Il traliccio viene poi definito dal corrente superiore ed inferiore, supposti in ferri tondi in numero e diametro specificati. 

I due correnti sono collegati da una o più greche, costituite da un ferro tondo sagomato con tratti diagonali e orizzontali.

Si definisce inoltre l'aliquota di portanza dei solai in fase 1, che rappresenta quanta parte del peso proprio dei solai adiacenti viene scaricata sul traliccio nudo (ovvero alla sola struttura reticolare metallica) nella fase di getto del calcestruzzo. 

Infine si fornisce l'informazione sulla conformazione geometrica del traliccio visto in sezione trasversale:

triangolare (a V rovescia)         attivando la casella,

rettangolare                         disattivando la casella.

Vista in sezione trasversale e longitudinale di tralicci di Cat.A (con fondello metallico)

Vista in sezione trasversale e longitudinale di  tralicci di Cat.B (uno con fondello in calcestruzzo, l'altro senza fondello)

Si tenga presente che le dimensioni in sezione del traliccio non sono richieste in quanto si assumono legate a quella della sezione della trave a cui il traliccio viene applicato. Quindi uno stesso traliccio viene stirato nella sezione trasversale per adattarsi alla sezione della trave, nel rispetto del copriferro assegnato nei parametri di progetto. 

Applicazione del traliccio alle sezioni travi

L'applicazione del traliccio alle sezioni travi si esegue nel foglio Sezioni travi

Sulla riga della sezione alla quale applicare il traliccio, si seleziona nella colonna ta il tipo di armatura Traliccio e quindi nella colonna successiva ka si seleziona il tipo di traliccio da applicare, fra quelli disponibili. 

La sezione così composta potrà quindi essere assegnata alle travi nel modo usuale, con input da griglia o grafico. 

Una volta eseguita l'analisi e il progetto della armature saranno disponibili le carpenteria delle armature in cui sono visibili i tralicci disposti e le armature aggiuntive da integrare. 

Carpenteria delle armature di una trave REP con i tralicci prefabbricati e le armature integrative

Parametri di modellazione e verifica

Il comportamento di una trave REP/PREM si compone di due fasi:

• la fase 1, che si sviluppa prima dell'indurimento del calcestruzzo e nella quala il traliccio nudo è chiamato a sopportare i carichi di peso proprio della trave gettata e dei solai adiacenti in base alle componenti presenti (travetti, pignatte e getto integrativo). 
• la fase 2, che si sviluppa dopo l'indurimento del calcestruzzo e nella quale il traliccio reticolare è solidarizzato al calcestruzzo e lavorano insieme per supportare i carichi finali di progetto statici e sismici.

Verifiche in fase 1

Nella fase 1 la struttura resistente è data dal solo traliccio reticolare e i carichi sono quelli relativi alla fase di getto del calcestruzzo. Il contributo di carico dei solai può essere stabilito dal progettista che assegna una aliquota percentuale in funzione delle puntellature diposte al di sotto dei solai e tenendo conto delle luci e dei limiti di portanza del traliccio nudo. 

Le verifiche condotte in questa fase riguardano il traliccio nudo e si articolano in: 

• verifiche a flessione per il momento massimo positivo e negativo, 
• verifica per il taglio massimo.

Le sollecitazioni agenti si ottengono dallo schema statico di trave appoggiata-appoggiata, con una procedura che parte inizialmente assumendo l'assenza di puntelli al di sotto del traliccio e aumenta gradualmente il numero di puntelli fino a pervenire al soddisfacimento delle verifiche. Con l'aumentare del numero di puntelli cambia lo schema statico di verifica: da trave su due appoggi a trave continua su più appoggi e pertanto vengono ricalcolate le sollecitazioni di verifica. Tuttavia per ragioni pratiche la procedura viene arrestata al terzo puntello ed eventualmnte viene rilasciato un messaggio di diagnostica nel caso la verifica risultasse comunque non soddisfatta.

Nel tabulato, i risultati di questa verifica sono riportati nella tabella Verifica delle travi Rep in fase 1.

Verifiche in fase 2

Nella fase 2 gli elementi costituenti la trave REP/PREM, ovvero il traliccio reticolare e il calcestruzzo, sono solidarizzati e le verifiche verranno condotte sull'elemento monolitico misto in base alla categoria strutturale in cui ricade:

Cat.A:        se il traliccio è realizzato unicamente con acciaio per carpenteria metallica (profili tondi, quadri o profili angolari). 

       In questo caso si applicano le disposizioni per le sezioni miste acciaio-calcestruzzo riportate in Ntc18/§4.3 e Ntc18/§7.6, coerenti con le seguenti assunzioni:

• resistenza a taglio fornita dalla sola parte metallica,
• resistenza a flessione fornita dalla sezione mista acciaio-calcestruzzo tenendo conto del grado di connessione presente fra le due componenti. 

Nel caso della trave Rep si suppone implicitamente la piena connessione, come evidenziato da consolidati dati sperimentali.  
Cat.B:        se il traliccio è realizzato unicamente con barre di acciaio per c.a.         

       In questo caso si applicano le disposizioni per le sezioni in cemento armato riportate in Ntc18/§4.1 e Ntc18/§7.4, coerenti con le seguenti assunzioni:

• resistenza a taglio valutata secondo i modelli standard del cemento armato, 
• resistenza a flessione valutata secondo i modelli standard del cemento armato. 

Le sollecitazioni agenti si ottengono dall'analisi strutturale dell'intero edificio con le stesse procedure valide per qualsiasi altro elemento strutturale: nel caso di analisi lineare si procederà quindi all'analisi per singole azioni e all'inviluppo finale differenziato per i vari stati limite di verifica, nel caso di analisi pushover si valuteranno le resistenze e le duttilità limiti di ogni elemento strutturale e si eseguirà l'analisi sismica statica nonlineare a scansione angolare per ognuna di esse. 

Per tener conto del funzionamento in fase 1 si consiglia per le sezioni munite di traliccio Rep di attivare l'effetto appoggio per una quota parte dei carichi permanenti, impostando un valore adeguato al parametro app della griglia Sezioni travi, a cui si rimanda per approfondimento. 

Si può osservare infatti che le deformazioni dovute al peso proprio per le travi ordinarie e all'intero carico della fase 1 per le travi REP/PREM sono parzialmente assorbite nel periodo iniziale in cui il calcestruzzo è in fase di maturazione e lo schema intelaiato ancora non è completato. In questa fase la trave lavora in condizioni assimilabili allo schema di trave appoggiata, con momento massimo in mezzeria e momenti nulli nei nodi. Con l'indurimento del calcestruzzo, le connessioni nodali migrano verso l'incastro per cui l'applicazione degli altri carichi viene ad agire su uno schema statico differente. Attivando una certa percentuale di appoggio per il carico di fase 1 si otterrà una valutazione più realistica delle sollecitazioni nella trave REP/PREM per carichi verticali che, rispetto alla soluzione con opzione non attivata, porta ad una riduzione del momento negativo agli appoggi e ad un corrispondente aumento in campata. Possiamo dare qualche indicazioni empirica sul valore da assumere per il parametro app, che può essere valutato in ragione del rapporto fra il carico agente sulla trave in fase 1 e il carico permanente strutturale totale G1, che ci sarà a regime. In presenza di puntelli il valore deve però essere convenientemente ridotto, ad esempio col fattore empirico np/(2+np), essendo np il numero di puntelli sotto la trave.

Gli effetti sono quelli visibili nelle due figure sotto riportate, relativi ad una travata con tralicci Rep: la prima relativa ad un fattore app nullo e la seconda ad un fattore impostato all'80%.

Si noti come il diagramma dei momenti nel secondo caso sia traslato verso il basso, con una riduzione del momento negativo agli appoggi e un aumento del momento positivo in campata. 

Azione di carico permanente non strutturale (G2)

Si introduce nella versione V13 l'azione del permanente non strutturale (G2), che nelle precedenti versioni veniva inglobata nel carico permanente strutturale (G1), come concesso dalla norma quando i carichi permanenti non strutturali siano ben definiti in fase di progetto (vedi Nota alla Tab 2.6.I/Ntc18).

Nel software sono considerati carichi permanenti non strutturali:

i carichi permanenti sulle travi:         assegnati alla colonna fp della griglia Travi,

i carichi permanenti sui pilastri:         assegnati alle colonne fpx, fpy, fpz della griglia Pilastri,

i carichi permanenti sui solai:         assegnati alla colonna scp della griglia Solai.

Gli effetti dei carichi permanenti non strutturali vengono combinati con gli effetti delle altre azioni mediante i coefficienti γmin e γmax assegnati alle colonne g2min e g2max della griglia Stati limite: fattori di combinazione delle azioni, inizializzati in base alla già citata Tab 2.6.I/Ntc18Tab 2.6.I/Ntc18.  

Si tenga presente che nella lettura di files dati creati con precedenti versioni del software, i fattori γmin e γmax per la nuova azione di carico G2 permanente non srutturale vengono inizializzati con gli stessi valori della permanente strutturale G1, in quanto in queste versioni si assumeva implicitamente che i carichi G2 erano ben definiti in fase di progetto e pertanto si consideravano conglobati assieme ai pesi propri in un unica condizione permenente. Questa inizializzazione viene mantenuta fintanto che sul modello in esame non si cambi sistema normativo, perchè in tale occasione i valori verranno reimpostati al valore predefinito. 

Utility Tasis per le verifiche delle tamponature in zona sismica

Con l'aggiornamento gli utenti riceveranno inoltre l'utility Tasis (TAmponature in zona SISmica), che permette la verifica di stabilità delle tamponature, altrimenti dette verifiche di espulsione o di ribaltamento, che rientrano nel quadro più generale dei controlli richiesti al §7.3.6.2 delle Ntc18 per gli elementi non strutturali sotto l'azione di una forza sismica orizzontale.

La verifica è condotta considerndo due tipici meccanismi cinematici:

1. Cinematismo a ribaltamento semplice: in cui si considera il tamponamento incernierato al piede e libero in testa:
   la cerniera al piede si suppone posizionata in corrispondenza del lembo del pannello dislocato nella direzione della spinta sismica; 
2. Cinematismo a flessione nel piano verticale: in cui si considera il tamponamento incernierato al piede e in testa e con cerniera cilindrica in mezzeria; le cerniere al piede e in mezzeria sono collocate in corrispondenza del lembo dislocato nella direzione della spinta sismica, quella in testa al lembo opposto; .

       

1) Cinematismo a ribaltamento                        2) Cinematismo a flessione

La definizione dei dati                                La relazione di stampa