Calcolo Di Un Fabbricato In C.A Secondo Le N.C.T.2018

Calcola il peso, le azioni sismiche e le verifiche strutturali secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018

Guida Completa al Calcolo di un Fabbricato in C.A. secondo le NTC 2018

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018) rappresentano il riferimento normativo italiano per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni, con particolare attenzione alla sicurezza strutturale e alla prevenzione del rischio sismico. Questo articolo fornisce una guida dettagliata sul calcolo strutturale di un fabbricato in cemento armato secondo le NTC 2018, con focus su:

• Analisi dei carichi e combinazioni
• Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) e di esercizio (SLE)
• Progettazione per azioni sismiche
• Dettagli costruttivi e prescrizioni normative

1. Classificazione del fabbricato e azioni di progetto

Secondo le NTC 2018 (§2.4), le costruzioni vengono classificate in base a:

1. Classe d’uso (Tabella 2.4.I):
   • I: Edifici strategici (ospedali, caserme)
   • II: Edifici rilevanti (scuole, uffici pubblici)
   • III: Edifici ordinari (residenze, uffici)
   • IV: Edifici con bassa affluenza (magazzini)
2. Vita nominale (V_N):
   • 50 anni per classi I-III
   • 25 anni per classe IV
3. Periodo di riferimento (V_R = V_N × C_u), dove C_u è il coefficiente d’uso (Tabella 2.4.II).

Le azioni di progetto includono:

• Pesi propri (G₁): calcestruzzo (25 kN/m³), murature, ecc.
• Carichi permanenti (G₂): tramezzi, finiture (1-1.5 kN/m²).
• Carichi variabili (Q): da NTC 2018 Tabella 3.1.II (es. 2 kN/m² per residenze).
• Azioni sismiche: definite in §3.2.3 in funzione di zona sismica, categoria di suolo e periodo di ritorno.

2. Combinazioni delle azioni

Le NTC 2018 (§2.5) definiscono le combinazioni per gli Stati Limite Ultimi (SLU) e Stati Limite di Esercizio (SLE):

Combinazione	Formula	Descrizione
SLU (fondamentale)	γG1G1 + γG2G2 + γQQ	γG1=1.3, γG2=1.5, γQ=1.5
SLU (sismica)	G1 + G2 + ψ2Q + E	E = azione sismica; ψ2=0.3 per carichi variabili
SLE (raro)	G1 + G2 + Q	Verifiche di deformabilità

3. Progettazione per azioni sismiche

La progettazione antisismica secondo le NTC 2018 (§7.2) richiede:

1. Definizione dell’azione sismica:
   • Accelerazione di picco a_g in funzione della zona sismica (Tabella 3.2.II).
   • Spettro di risposta elastico (§3.2.3.2) con:
     • F₀ = 2.36 (suoli A-B), 2.48 (C), 2.60 (D-E).
     • T_B = 0.15 s, T_C = 0.45 s (per suolo B).
2. Analisi strutturale:
   • Metodo dell’analisi lineare statica (per edifici regolari con T₁ ≤ 2.5T_C).
   • Metodo dell’analisi lineare dinamica (modale con spettro di risposta).
   • Taglio alla base: V_b = S_d(T₁) × W × λ, dove W è il peso sismico e λ=0.85 per edifici con ≥3 piani.
3. Verifiche di resistenza:
   • Duttilità in curvatura: μ_φ ≥ 1 + 2(μ_d – 1) per elementi primari.
   • Gerarchia delle resistenze: travi più deboli dei pilastri (rapporto M_travi/M_pilastri ≥ 1.3).

4. Dettagli costruttivi per il cemento armato

Le NTC 2018 (§7.4) prescrivono requisiti specifici per:

• Armature longitudinali:
  • Diametro minimo: 12 mm per pilastri, 10 mm per travi.
  • Percentuale minima: ρ_min = 0.01 × f_cd/f_yd (ma ≥ 0.3% per travi).
• Staffature:
  • Diametro minimo: 6 mm (o 1/4 del diametro massimo delle barre longitudinali).
  • Passo massimo: min(15φ_min, 250 mm) per zone critiche.
• Nodi trave-pilastro:
  • Staffatura aggiuntiva se V_Ed > 0.5V_Rd.
  • Copriferro ≥ 25 mm (30 mm in ambiente aggressivo).

5. Esempio pratico di calcolo

Consideriamo un edificio residenziale (classe III) in zona sismica 2 (a_g = 0.25g), su suolo tipo B, con:

• Dimensione in pianta: 20×10 m.
• Altezza: 3 piani (9 m totali).
• Carichi: G₂ = 1.5 kN/m² (permanenti), Q = 2 kN/m² (variabili).

Passo 1: Calcolo del peso sismico (W)

• Volume calcestruzzo: 20×10×9 = 1800 m³ → 1800 × 25 = 45,000 kN.
• Carichi permanenti: 20×10×3 × 1.5 = 900 kN.
• Carichi variabili (ψ₂=0.3): 20×10×3 × 2 × 0.3 = 360 kN.
• W totale = 46,260 kN.

Passo 2: Periodo fondamentale (T₁)

Per edifici in c.a. con telai, T₁ ≈ 0.075 × H^0.75 = 0.075 × 9^0.75 ≈ 0.45 s.

Passo 3: Taglio alla base (V_b)

• S_d(T₁) = a_g × S × F₀ × (2.5/q) = 0.25 × 1.35 × 2.36 × (2.5/3.6) ≈ 0.55g.
• V_b = S_d × W × λ = 0.55 × 46,260 × 0.85 ≈ 21,500 kN.

6. Confronto tra NTC 2008 e NTC 2018

Parametro	NTC 2008	NTC 2018	Variazione
Vita nominale (VN)	50 anni (tutte le classi)	50 anni (I-III), 25 anni (IV)	Differenziazione per classe d’uso
Fattore di struttura (q)	Max 5.85 (telai)	Max 4.5 (telai in c.a.)	Riduzione del 23%
Spettro di risposta	TC = 0.6 s (suolo B)	TC = 0.45 s (suolo B)	Riduzione del 25%
Duttilità in curvatura	μφ ≥ 2μd – 1	μφ ≥ 1 + 2(μd – 1)	Formula rivista

Fonti ufficiali

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti – NTC 2018

ReLUIS – Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia – Dati sismici