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Alex Bacon, EIT

2025-07-14

Verifica punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Questo articolo descrive i nuovi miglioramenti introdotti nel progetto di punzonatura in RFEM 6, ampliando la serie di funzionalità iniziali discusse nella Parte I. Questi aggiornamenti sono in linea con le disposizioni di ACI 318-19 e CSA A23.3:19, offrendo maggiore precisione e capacità di progettazione più ampie.

Novità

Sono stati implementati i seguenti miglioramenti per aumentare la precisione e la flessibilità dei controlli di taglio a punzonamento:

Supporto per ACI 318: ora sono disponibili controlli di resistenza al taglio bidirezionale (a punzonamento) per connessioni lastra-colonna e casi simili secondo ACI 318-19 Sezione 22.6.
Supporto per CSA A23.3: sono ora inclusi controlli di resistenza al taglio monodirezionale e bidirezionale secondo CSA A23.3 Clausola 13.3.2.
Considerazione del Rinforzo al Taglio: il progetto di taglio a punzonamento ora tiene conto del rinforzo al taglio, risultando in risultati più precisi e meno conservativi nelle regioni rinforzate. In passato, il rinforzo non era considerato nel progetto al taglio bidirezionale.
Opzioni di Input Potenziate per il Rinforzo: gli utenti ora possono definire il rinforzo al taglio bidirezionale direttamente ai nodi, includendo sia le barre di taglio verticali che i pioli a testa.
Tipologie di Nodi Estese: i controlli di taglio a punzonamento possono ora essere eseguiti sia su colonne che su muri che si inquadrano in una lastra. Le dimensioni per la colonna o il muro possono essere inserite manualmente e sono utilizzate solo nei controlli di progettazione del taglio a punzonamento.
Controlli di Resistenza Espansi: il software ora calcola la resistenza al taglio a punzonamento con e senza rinforzo al taglio e entrambi i set di risultati sono visualizzati nei Dettagli di Progettazione.
Controlli di Conformità alle Norme: vengono eseguiti ulteriori controlli di dettaglio e limiti in conformità con ACI 318-19 e CSA A23.3-19.

Nuovo Input per il Rinforzo al Taglio Bidirezionale

RFEM 6 ora consente l'inserimento diretto del rinforzo al taglio bidirezionale ai nodi, offrendo un controllo dettagliato sulla geometria del rinforzo e migliorando la precisione delle calcolazioni del taglio a punzonamento. Per definire questo rinforzo, modifica il nodo rilevante e abilita il Progetto di Punzonamento.

KB 001966 | Verifica a taglio da punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Modifica nodo - Verifica punzonamento

Poi, vai alla scheda Concrete Design – Punching Node per creare o modificare il rinforzo al punzonamento.

KB 001966 | Verifica a taglio per punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Verifica calcestruzzo - Nodo di punzonamento

In questa scheda:

Puoi specificare il materiale e la dimensione della barra (lato sinistro).
Puoi selezionare il tipo di rinforzo (lato destro), scegliendo tra "Piolo a Testa" o "Verticale".

Opzioni aggiuntive sono previste per le future versioni di RFEM 6.

KB 001966 | Verifica Taglio da Punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Opzioni per la verifica di armature da taglio

Nella scheda Posizionamento:

Inserisci il numero di perimetri (n_p).
Definisci il numero di pioli per direzione, per perimetro.
La spaziatura del perimetro può essere specificata come fattore dello spessore della superficie o inserendo valori assoluti (S₁ e S).
Un bitmap grafico sulla destra mostra visivamente ogni input per una migliore comprensione.

KB 001966 | Verifica del taglio da punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Definizione di "Numero di perimetri" nella scheda Posizionamento

Nella scheda Concrete Design – Configurations, l'area caricata del nodo di punzonamento può essere definita manualmente sia per colonne che muri. Questo include l'impostazione delle dimensioni della sezione trasversale di colonna o muro che si inquadra nel nodo.

Nota: quando questi input manuali sono attivati, sovrascrivono la geometria reale del modello durante i controlli di progettazione del taglio a punzonamento. Questo consente ai progettisti di simulare assunzioni personalizzate o conservative dove necessario.

KB 001966 | Verifica a taglio locale in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Verifica calcestruzzo - Scheda Configurazione - Area caricata del nodo di punzonamento per definizione manuale di colonna e parete

Per visualizzare graficamente il rinforzo al taglio a punzonamento nel modello, vai a: Navigatore Visualizzazione → Modello → Tipi per Cemento

Questo mostrerà graficamente il rinforzo ai nodi dove è stato attivato il progetto di taglio a punzonamento. Nell’immagine sotto, i simboli blu rappresentano il rinforzo al taglio a punzonamento che è stato definito.

Visualizzazione grafica dell'armatura a taglio per punzonamento

Controlli Estesi di Progettazione della Resistenza al Punzonamento

Le versioni precedenti di RFEM 6 effettuavano controlli di taglio a punzonamento senza considerare esplicitamente il rinforzo al taglio. I recenti miglioramenti offrono ora i seguenti potenziamenti:

Inclusione del Rinforzo Al Taglio nei Calcoli: il programma ora incorpora il rinforzo al taglio nei calcoli di progettazione della resistenza al punzonamento, fornendo risultati più efficienti e accurati. Per scopi di confronto, RFEM 6 esegue ancora il calcolo senza rinforzo, e entrambi i risultati sono disponibili nei Dettagli di Progettazione.

Controlli di Dettaglio del Rinforzo: il software ora controlla i requisiti di dettaglio conformi alle normative, inclusi spaziatura delle barre, ancoraggio e limiti di rinforzo secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19.

Richiesti dei dettagli delle armature a taglio da punzonamento verificati per garantire la sicurezza strutturale e la conformità

Requisiti di dettaglio verificati

Visualizzazione Grafica delle Aree di Rinforzo: le aree di rinforzo richieste (A_v,req) e fornite (A_p,prov) sono ora visualizzate graficamente ai nodi rilevanti, aiutando gli utenti a confermare visivamente la conformità ai requisiti di progettazione.

Diagramma di dettaglio delle armature a taglio richieste per travi in calcestruzzo, etichettate A_v,req, che mostra la distribuzione dei carichi

Armatura a taglio richiesta (A_v,req)

Modello 3D che mostra visivamente la configurazione delle armature a taglio in una trave di calcestruzzo per l'analisi strutturale.

Armatura a taglio prevista (A_v,prov)

Esempio

Questa sezione dimostra un esempio semplificato di progettazione del taglio a punzonamento modellato in RFEM 6 e confronta i suoi risultati con calcoli manuali basati su ACI 318-19. Scenario: Un plinto di fondazione in calcestruzzo armato gettato in opera per una colonna interna soggetta a un carico assiale concentrico. Il progetto assume che il taglio a punzonamento governi lo spessore richiesto del plinto, e il contributo di resistenza al taglio del rinforzo è trascurato. Dati:

Carico fattorizzato, P_u = 1 kip (compressione)
Standard di progettazione: ACI 318-19

Vista dettagliata di una fondazione isolata in calcestruzzo armato gettato in opera progettato per sostenere una colonna interna

Plinto di fondazione in calcestruzzo armato realizzato in opera per pilastro interno

Passo 1: Determinare la Profondità Efficace (d) La profondità efficace, d, è calcolata sottraendo la copertura del calcestruzzo e metà del diametro della barra dallo spessore totale della lastra:

d = 24 i n . - 3 i n . - 1 i n . = 20 i n .

Profondità

Passo 2: Determinare il Perimetro Critico (b_o) Il perimetro critico si trova a una distanza d/2 dalla faccia della colonna:

b_{o} = 4 (20 i n . + 12 i n .) = 128 i n .

Area del perimetro critico

Passo 3: Determinare la Capacità della Tensione di Taglio a Punzonamento (v_c) Usando la Tabella 22.6.5.2 di ACI 318-19, la tensione nominale di taglio v_c (senza rinforzo) è il minimo di tre espressioni:

v_{c} = m i n ((4 λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}), (2 + \frac{4}{β} λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}} λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}))

Resistenza a taglio da punzonamento

Queste possono essere semplificate per chiarezza:

v_{c} = m i n ((4), (2 + \frac{4}{β}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}}))

Resistenza semplificata a taglio per punzonamento

Dove: β è il rapporto del lato lungo al lato corto della colonna (o area caricata):

β = \frac{b}{w} = \frac{1 f t .}{1 f t .} = 1

Coefficiente Beta

α_s, per una colonna interna secondo ACI Sezione 22.6.5.3, equivale a 40:

v_{c} = m i n ((4), (2 + \frac{4}{β}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}}))

a = 4

b = 6

c = 2 + \frac{40 \times 20 i n .}{128} = 6.25

v_{c} = m i n (4, 6, 8) = 4

Calcolo dell'armatura a taglio

Passo 4: Calcolare la Resistenza Nominale al Taglio a Punzonamento La resistenza nominale al taglio a punzonamento è calcolata come:

ϕ v_{n} = 0.75 v_{c} \sqrt{f'_{c}} λ λ_{s} d b_{o}

Capacità nominale a taglio da punzonamento

Dove: λ = 1.0 per calcestruzzo di peso normale (ACI 19.2.4.3) λ_s, il fattore di modifica dell'effetto dimensionale, è determinato dalla Sezione 22.5.5.1.3:

λ_{s} = \sqrt{\frac{2}{1 + \frac{d}{10}}} = 0.82 \leq 1

Fattore di modifica dell'effetto di dimensione

Utilizzando questi valori:

ϕ v_{n} = 0.75 v_{c} \sqrt{f'_{c}} λ λ_{s} d b_{o}

Capacità nominale a taglio da punzonamento

Risultato: La resistenza progettuale al taglio a punzonamento (φV_c) senza rinforzo al taglio è 563.273 kip.

RFEM 6 – Add-on Concrete Design – Risultati

Sotto è riportato l'output del Controllo di Progettazione dall'add-on Concrete Design in RFEM 6. Questi risultati corrispondono al modello di esempio allegato alla fine di questo articolo. RFEM 6 visualizza la resistenza al taglio a punzonamento v_c come un valore di pressione (ksi). Per confrontare con il risultato analitico, moltiplica questo valore per il perimetro critico (b_o), la profondità efficace (d) e il fattore di riduzione della resistenza (φ). Esempio di confronto: v_c = 0.75 × 0.191 ksi × 156.5 in × 25.125 in. v_c = 563.27 kip Questo è conforme al calcolo manuale di 563.27 kip.

RFEM 6 visualizza i dati dei risultati dell'add-on Verifica calcestruzzo tra cui la distribuzione delle tensioni e i valori dei materiali.

RFEM 6 - Risultati dell’add-on Progettazione cemento armato

\frac{R F E M 6}{A n a l y t i c a l} = \frac{343.47 k i p s}{344.92 k i p s} = 0.996

Contee manuali vs RFEM 6

Conclusione

Con questi ultimi aggiornamenti, RFEM 6 offre un flusso di lavoro completo e conforme alle normative per la progettazione del taglio a punzonamento secondo gli standard ACI 318-19 e CSA A23.3-19. I miglioramenti chiave includono:

La capacità di definire un rinforzo specifico per nodo
Migliorata accuratezza nei controlli di capacità includendo il rinforzo
Supporto per vari tipi di rinforzo, inclusi barre verticali e pioli a testa

Queste funzionalità migliorano significativamente la flessibilità di modellazione e l'affidabilità di progettazione. Per un riassunto degli strumenti iniziali di taglio a punzonamento disponibili in RFEM 6, si prega di consultare la parte I di questa serie. Collegamento a Verifica a taglio per punzonamento Parte 1

Analisi di verifica a taglio-punzonamento in RFEM 6 secondo le normative ACI 318-19 e CSA A23.3:19

Knowledge Base

KB 001966 | Verifica a taglio-punzonamento in RFEM 6 secondo ACI 318-19 e CSA A23.3:19 | Parte II

Autore

Alex è responsabile della formazione dei clienti, del supporto tecnico e dello sviluppo continuo del programma per il mercato nordamericano.

Link

Collegamento a Verifica a taglio per punzonamento Parte 1

Bibliografia

ACI 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary
Canadian Standards Association. (2019). CSA A23.3:19, Design of Concrete Structures. Toronto: CSA.

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