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Caratteristiche di resistenza dei materiali: il calcestruzzo e l’acciaio

Le caratteristiche da prescrivere per il calcestruzzo nelle piccole e medie costruzioni civili e quelle per l’acciaio, in base alle NTC 2018.

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resistenza materiali

Vogliamo dedicare un articolo alle prescrizioni normative relative al calcestruzzo e all’acciaio d’armatura. I riferimenti si trovano per lo più ai §§ 4.1, 4.1.2.1, 11.2 e 11.3 delle NTC 2018 (oltre al § 7.4.2 relativo alle costruzioni in zona sismica). Il progettista, oltre a progettare e verificare i vari elementi strutturali, è tenuto a prescrivere le caratteristiche prestazionali che dovranno avere i materiali impiegati.

Resistenza dei materiali

Caratteristiche di resistenza del calcestruzzo

Nell’elenco seguente si riportano le varie caratteristiche da prescrivere per il calcestruzzo, con i valori che normalmente si utilizzano nelle costruzioni civili di piccola/media entità.

Tipo

Il calcestruzzo per classi che vanno da C16/20 a C45/55 è definito “strutturale ordinario” (nella pratica si utilizzano raramente classi inferiori alla C20/25).

Classe

Per catalogare la classe di resistenza si adopera la sigla C fck/Rck, dove, per esempio, la classe di resistenza C25/30 indica un calcestruzzo avente:
– Resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck > 30 MPa
– Resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck > 25 Mpa

La relazione tra le due grandezze è fck = 0,83 Rck.

Classe di consistenza

Indica la lavorabilità del calcestruzzo (prova del cono di Abrams), e va da S1 (molto poco lavorabile) a S5 (molto fluido). Per calcestruzzi ordinari impiegati nel getto di pilastri, travi e solai si suole prescrivere una classe S3 o S4.

Diametro massimo inerte

Deve essere minore dello spessore del copriferro e della distanza tra le barre, per evitare di bloccare il flusso del calcestruzzo con conseguente formazione di vuoti. Il valore consigliato in prima battuta è pari a 20 mm.

Classe di esposizione ambientale

Normata dalle direttive UNI EN 206 (Vedi Riferimenti normativi) e UNI 11104, influisce sulla durabilità dei manufatti, rendendo più severe le prescrizioni per calcestruzzi che operano in ambienti aggressivi (presenza di cloruri, ambienti marini, gelo, ecc.). Per opere interne normalmente si assume una classe XC1 o XC2 (si veda anche la Tabella 4.1.III delle NTC 2018).

Come conseguenza, la categoria d’esposizione ambientale influisce sulla classe minima di conglomerato utilizzabilr; influisce anche sul contenuto minimo di cemento Portland e sul rapporto massimo acqua/cemento, come indicato nel seguito:

Contenuto minimo di cemento Portland 32,5R

300 kg/mc per classe di esposizione XC2.

Rapporto massimo acqua/cemento (a/c)

Un’aggiunta di acqua rende il calcestruzzo più lavorabile, ma diminuisce il valore della resistenza. Pertanto si deve prescrivere un rapporto massimo acqua/cemento (0,6) per classe di esposizione XC2.

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In cantiere: un’importantissima nota pratica

Spesso nei cantieri si supplisce a ritardi nella consegna o nel getto del calcestruzzo aggiungendo acqua all’impasto stesso, per mantenerne la lavorabilità. Tale pratica va espressamente vietata in quanto, a seguito di un’aggiunta di acqua, diventa impossibile per il progettista, o per il direttore dei lavori, stabilire a posteriori l’effettivo rapporto a/c del getto, e pertanto la sua resistenza, che potrebbe dunque risultare inferiore rispetto a quanto prescritto dal progettista stesso, con conseguenze potenzialmente molto dannose.

Dalla classe di esposizione dell’elemento si ricava inoltre lo spessore di copriferro minimo da prescrivere, che in prima battuta si può assumere pari a 4 cm per le fondazioni e pari a 2,5-3 cm per il resto degli ambienti, tenendo presente che, in caso di strutture per autorimesse, sarà necessario imporre il copriferro pari a 4 cm per garantire la necessaria protezione sotto carico d’incendi.

Si riporta nel seguito una tabella con i parametri caratteristici per il calcestruzzo, secondo le NTC 2018:

caratteristiche dei materiali
Tabella 7.1 – Parametri caratteristici del calcestruzzo

Di seguito, invece, si propone una tabella con tutti i valori dei parametri relativi a calcestruzzi fino alla classe C40/50. Solitamente per strutture ordinarie si adottano le classi C25/30 o C28/35.

caratteristiche resistenza materiali
Tabella 7.2 – Valori dei parametri per le diverse classi di calcestruzzo

Caratteristiche di resistenza dell’acciaio

Per l’acciaio nelle NTC 2018 il numero di valori in gioco e molto minore. Come tipologie di barre si deve utilizzare sempre il Tipo B450 C, saldabile, controllato in stabilimento, in barre ad aderenza migliorata. Nella sigla, la lettera B cataloga gli acciai per armatura lenta, il numero 450 rappresenta la tensione di snervamento che non deve essere inferiore appunto a 450 MPa; infine la lettera C definisce il trattamento dell’acciaio (laminato a caldo).

I valori caratteristici per l’acciaio Tipo B450 C sono:
– Tensione di snervamento: fyk450 MPa
– Tensione di rottura: ftk540 MPa

Per ottenere i valori di progetto (che per l’acciaio d’armatura lenta sono relativi solo allo stato di trazione), e sufficiente dividere il valore caratteristico della tensione di snervamento per il coefficiente di sicurezza γs, che per l’acciaio d’armatura e posto pari a 1,15 (§ 4.1.2.1.1.3 delle NTC). La tensione di snervamento di progetto si valuta quindi come: e risulta pari a 391,3 MPa. Nei calcoli di verifica si adopera come unità di misura il N/mm2, che è equivalente al MPa.

Leggi anche Messa in sicurezza, miglioramento e adeguamento sismico: differenze


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