Ispezione dei nodi nelle strutture in calcestruzzo armato

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Il progetto dei nodi trave-pilastro nelle strutture intelaiate in cemento armato rappresenta uno snodo critico per la sicurezza sismica degli edifici. La verifica di questi elementi non è un semplice adempimento formale, ma una condizione necessaria per garantire il corretto trasferimento delle sollecitazioni tra gli elementi strutturali. Il comportamento del pannello nodale, la zona di intersezione tra trave e pilastro, è fortemente influenzato dalle sollecitazioni di taglio che, per effetto del sisma, risultano sensibilmente più elevate rispetto a quelle nei pilastri.

Il ruolo dei nodi nella risposta sismica

La capacità di un edificio di resistere a un evento sismico è legata alla sua duttilità globale. Si tratta della capacità di subire grandi deformazioni senza perdere la capacità portante, dissipando energia attraverso la formazione di cerniere plastiche. Le norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018) distinguono tra un comportamento strutturale non dissipativo e uno dissipativo. In entrambi i casi, la verifica dei nodi è indispensabile per evitare rotture fragili da taglio che comprometterebbero la capacità di spostamento della struttura.

Le indicazioni della Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019, al paragrafo C7.4.4.3, sono chiare in merito. La sollecitazione da taglio all’interno del pannello nodale non può essere determinata direttamente da un modello di calcolo elastico. Richiede analisi specifiche per comprendere la trasmissione degli sforzi nella zona diffusiva. Per questo motivo, è necessario ricorrere ai criteri della progettazione in capacità. L’obiettivo non è il raggiungimento di un comportamento duttile, ma la garanzia che il nodo sia in grado di trasferire le sollecitazioni tra gli elementi che vi convergono.

Domanda e capacità di taglio nel nodo

Il primo passo nella verifica è la determinazione della domanda di taglio orizzontale. Per i nodi interni, il valore dipende dall’area delle armature della trave e dal taglio nel pilastro al di sopra del nodo. Un fattore di sovraresistenza, definito dalla normativa, amplifica la richiesta. Per i nodi esterni, la formula è analoga ma tiene conto della diversa configurazione geometrica.

La resistenza del nodo è affidata al meccanismo a traliccio che si forma dopo la fessurazione diagonale. La verifica si articola in due fasi principali: la compressione del puntone diagonale in calcestruzzo e la trazione dell’armatura tesa. Per il meccanismo a compressione, la capacità del puntone non deve superare la resistenza a compressione del calcestruzzo. La formula normativa introduce un coefficiente che vale 0,6 per nodi interni e 0,48 per nodi esterni. La larghezza effettiva del nodo è un parametro chiave per garantire una buona prestazione a compressione.

La verifica a trazione e il ruolo dell’armatura

Il punto più critico della verifica è il soddisfacimento della capacità a trazione. Se la sollecitazione diagonale supera la resistenza a trazione del calcestruzzo, è necessario prevedere un’adeguata armatura di confinamento. Le norme prescrivono staffe orizzontali di diametro non inferiore a 6 mm. In alternativa, l’integrità del nodo può essere garantita interamente dalle staffe orizzontali, che devono assorbire la forza di taglio.

Un esempio di calcolo eseguito con un software di verifica mostra come sia possibile valutare il nodo in due direzioni, a seconda che sia interno o esterno. Il programma rileva automaticamente le grandezze geometriche e meccaniche, calcola la domanda e la capacità. Se un criterio non è soddisfatto, il software procede con la verifica che non considera il calcestruzzo teso, come previsto dalla normativa. La verifica si considera soddisfatta se uno dei due criteri alternativi ha esito positivo.

Parametri di intervento per il progetto

Per ottenere un esito positivo, il progettista può agire su due parametri fondamentali. Il primo è l’armatura longitudinale delle travi convergenti nel nodo. Diminuendo le aree di armatura, si riduce la domanda di taglio e di conseguenza la quantità di staffe necessarie. Il secondo è la superficie di armatura resistente a taglio nel nodo. Aumentando il numero di staffe, il loro diametro o il numero di bracci, si incrementa la resistenza a trazione. La progettazione dei nodi secondo i criteri di capacità consente di realizzare edifici in grado di rispondere alle sollecitazioni sismiche senza richiedere un eccessivo quantitativo di armatura, evitando problemi di messa in opera.