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Acciaio e calcestruzzo: caratteristiche di resistenza

Le caratteristiche da prescrivere per l'acciaio nelle piccole e medie costruzioni civili e quelle per il calcestruzzo, 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.

Questo articolo è tratto dal libro

Prontuario ragionato di calcolo strutturale per opere in c.a. e acciaio

Prontuario ragionato di calcolo strutturale per opere in c.a. e acciaio

Giunto alla terza edizione, il Prontuario ragionato di calcolo strutturale mantiene lo stile originale della trattazione, sintetica e chiara nell’esporre i concetti teorici e più approfondita e arricchita da nozioni di pratica costruttiva per quanto riguarda i procedimenti di calcolo. L’aggiornamento si è reso necessario a seguito dell’emanazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 e la circolare esplicativa n. 7/2019. Questo Manuale vuol essere un supporto per superare la prova pratica dell’Esame di Stato per ingegneri civili e ambientali. Utilizzando metodi e procedure di calcolo semplificate (corredate di spiegazioni teoriche adeguate e ben radicate nella teoria delle strutture) il testo è uno strumento che permette di prendere (o riprendere) confidenza con i procedimenti ed i calcoli da svolgere, con i valori delle azioni agenti, con le unità di misura e gli ordini di grandezza propri di una realizzazione di medio-piccole dimensioni, che costituiscono la tipica prova a tema strutturale presente all’Esame di Stato. La finalità ultima del lavoro è dotare il professionista (o lo studente) degli strumenti di base per poter svolgere, sia pure con metodi approssimati ed in via semplificata, un progetto strutturale di massima, che a sua volta potrà essere utilizzato come pre-dimensionamento, o al contrario in fase consuntiva, per verificare a valle la correttezza dei calcoli svolti dai programmi, svolgendo quello che in gergo è chiamato il “conto della serva”. In questa nuova edizione sono state introdotte modifiche al Capitolo 5 (i carichi causati dal peso della neve e dalla spinta del vento oltre ai coefficienti di combinazione per carichi favorevoli o sfavorevoli); al Capitolo 7, soprattutto in relazione alle richieste di duttilità imposte dalle NTC 2018 per le zone critiche degli elementi sismoresistenti; ed infine al Capitolo 8 (tipologie di collegamenti bullonati). Inoltre, viene presentato il tema d’Esame, tratto dalla I sessione dell’Esame di Stato dell’Università di Bergamo proposto nell’anno 2017, ma risolto seguendo le prescrizioni delle nuove NTC 2018.

Carlo Marini, Ingegnere, ha approfondito particolarmente le tematiche della progettazione antisismica e del recupero di edifici esistenti. Al momento è direttore di cantiere e responsabile di installazioni e smantellamenti di parchi eolici in Europa e Sudamerica.
Claudio Mirarchi, Ingegnere, ha conseguito il dottorato di ricerca in ingegneria dei sistemi edilizi presso il Politecnico di Milano, socio fondatore di ConITeng s.r.l. società di servizi di ingegneria, si occupa di processi di innovazione nel settore delle costruzioni con particolare riferimento al Building Information Modelling (BIM).

Volumi collegati:
• Progettazione strutturale e normativa tecnica: Eurocodici e NTC 2018, S. Ferretti, 2019
• Norme Tecniche per le costruzioni 2018 e circolare esplicativa n. 7/2019, A. Barocci, 2019

Carlo Mirarchi - Claudio Marini, 2019, Maggioli Editore
39.00 € 37.05 €

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.

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Eugenio Berlini
Ingegnere nucleare, lavora presso Istituto Giordano S.p.A. Welding Engineer e II livello ISO 9712. Ispettore per le norme ISO 9001, ISO 3834, EN 1090 e PED. Responsabile qualifiche saldatori e procedimenti di saldatura. Vice direttore CPR.
Matteo Antonini
Ingegnere edile con pluriennale esperienza nell’attività di project management, controllo tecnico, progettazione e direzione dei lavori nel settore delle costruzioni edili.
Lorenzo Mussinelli 
Ingegnere libero professionista specializzato nella progettazione e direzione lavori strutturale e nel coordinamento della sicurezza di opere civili ed industriali.
Fulvio Re Cecconi 
Ingegnere, professore associato di Produzione Edilizia presso il Dipartimento ABC del Politecnico di Milano, autore di numerose pubblicazioni internazionali e nazionali.

 

Fulvio Re Cecconi, Matteo Antonini, Eugenio Berlini, Lorenzo Mussinelli, 2020, Maggioli Editore
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