Durabilità strutturale, materiali, copriferri

La durabilità di una struttura di calcestruzzo armato dipende dall’interazione tra le caratteristiche del materiale e le azioni di tipo chimico-fisico dell’ambiente circostante, queste azioni non sono però tenute in considerazione nell’analisi strutturale richiedendo quindi un’opportuna scelta del calcestruzzo, adeguate disposizioni delle armature, dei copriferri e una periodica manutenzione.

In base alle indicazioni contenute nelle norme EN206-1 e UNI 11104 l’ambiente che interessa le parti di calcestruzzi dell’edificio può essere classificato nelle classi di esposizione ambientale di tabella.

Classe di esposizione Condizione di esposizione Elementi strutturali Rmin Rcls Copriferro minimo Copriferro XC1 Calcestruzzo asciutto o permanentemente bagnato Strutture all'interno del fabbricato C25/30 C28/35 cmin,dur = 15mm 15mm XC2 Bagnato, raramente asciutto Fondazioni e muri controterra C25/30 C28/35 cmin,dur = 25mm 40mm

XC3 Umidità moderata Strutture

esterne C28/35 C28/35

cmin,dur =

25mm 25mm

Tabella 7.3.1 – Classe di esposizione ambientale

Per le diverse classi di esposizione e una vita utile nominale di 50 anni, la UNI 11140 identifica le classi di resistenza minima del calcestruzzo e l’EC2 il copriferro minimo in grado di garantire un’adeguata durabilità della struttura per tutta la durata della sua vita nominale.

Dai valori sopra riportati risulterebbe la necessità di utilizzare due differenti classi di calcestruzzo nella realizzazione dei solai ma, essendo questo non realizzabile in fase di cantiere, si sceglie di utilizzare sia per le zone interne che per gli elementi orizzontali delle logge la classe C25/30 prevedendo di aumentare per i soli elementi delle logge il valore di copriferro minimo di ulteriori 5mm assumendo dunque cmin,dur = 30mm.

Per le fondazioni poiché il copriferro minimo suggerito dell’EC2 è cmin,dur = 40 > 25 si

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7.3.2. Caratteristiche dei materiali

· Calcestruzzo

Per una data classe di calcestruzzo, per l’EN206 e l’EC2 il valore della resistenza cilindrica fck è indicata nel simbolo Cfck/fck,cu. Pur adottando la stessa classificazione e la

stessa simbologia, secondo le NT il simbolo Cfck/fck,cu identifica numericamente solo la

resistenza caratteristica cubica fck,cu = Rck mentre per la resistenza cilindrica si deve

assumere nel calcolo non il valore indicato nel simbolo, ma il valore convenzionale fck =

0,83 Rck. Il valore del modulo elastico medio è calcolato con la formula utilizzata sia dalle

NT che dall’EC2.

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Adottando le indicazioni delle NT per le due classi di calcestruzzo risultano le grandezze meccaniche:

- resistenza a compresione cubica caratteristica Rck = 30 N/mm2

- resistenza a compressione cilindrica fck = 25 N/mm2

- modulo elastico medio Ecm = 31447 N/mm2

· Acciaio

Gli acciai per armatura sono definiti dai valori caratteristici delle tensioni di snervamento fyk e di rottura ftk, del rapporto di incrudimento (ft/fy)k e di sovraresistenza rispetto al

valore nominale (fy/ fynom)k, e della deformazione єuk corrispondente alla tensione

massima sotto carico. I valori “caratteristici” fissati nelle NT sono: - resistenza a trazione ftk = 540 N/mm2

- tensione di snervamento fyk = 450 N/mm2

- allungamento a rottura εuk = 7,5%

- ftk/fyk = 1,2

- modulo elastico Es = 200000 N/mm2

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Figura 7.3.1 - Acciaio B450C - diagramma sperimentale tensioni-deformazioni

Per tutte le strutture si prevede di utilizzare barre in acciaio laminato a caldo B450C controllato in stabilimento fornite da un centro di lavorazione. Per ottimizzare il costi e minimizzare gli sfridi si prevede di utilizzare barre ottenute da rotoli, dunque con diametro massimo 16 mm.

7.3.3. Copriferri

Un copriferro minimo cmin di tutte le armature d’acciaio deve essere assicurato per

garantire:

– la corretta trasmissione delle forze di aderenza;

– la protezione dell’acciaio contro la corrosione (durabilità); – un’adeguata resistenza al fuoco delle strutture.

Il copriferro minimo cmin che soddisfa i requisiti relativi sia all’aderenza che alla durabilità

vale:

cmin= max {cmin,b; (cmin,dur– ∆cdur,add); 10 mm}

Dove:

– cmin,b copriferro minimo per il requisito di aderenza (b = “bond”) con cmin,b ≥ ф

dell’armatura.

– cmin,dur copriferro minimo per la durabilità, legato alle condizioni ambientali (dur

83 – ∆cdur,add riduzione del copriferro per la durabilità per presenza di protezioni

aggiuntive (ad es. tavelle di laterizio, intonaco, vernici protettive ecc).

I requisiti di copriferro per la durabilità non risultano mai critici per le travi e i pilastri interni, protetti dall’ambiente esterno da 8-10 mm di intonaco, e per le armature superiori delle travi e dei balconi, protette dal sottofondo e dal pavimento. Lo spessore del copriferro minimo in questi casi è dettato dal rispetto delle condizioni di aderenza. Le armature delle nervature di tutti i solai sono inglobate in uno strato di calcestruzzo realizzato in stabilimento protetto alla base da un elemento di laterizio di spessore 12 mm, successivamente ricoperto da 10 mm di intonaco. Per esse pertanto: Dcdur,add = 12 + 10 =

22 mm. Le superfici verticali dei pilastri, quelle inferiori delle solette piene e delle travi delle logge sono tutte protette da 10 mm di intonaco. Dato che il calcestruzzo previsto per tali elementi è di classe C25/30 anziché di classe C28/35, come sarebbe richiesto per la classe XC3, il copri ferro minimo cmin,dur= 25 mm richiesto per tale classe viene

incrementato di ulteriori 5 mm. Il copriferro nominale cnom da utilizzare per il progetto

delle armature e da indicare nei disegni esecutivi:

– è somma del copriferro minimo cmin, e della tolleranza di posizionamento delle

armature ∆c,assunta pari a 10 mm per strutture gettate in opera;

– deve avere comunque, per solai, travi e pilastri, un valore minimo pari a 20 mm. Pertanto:

cnom= max {(cmin+ ∆c); 20 mm}

Per i getti del piano interrato (plinti e muri) in tutti i casi in cui un lato è contro terra, dunque non ispezionabile, si deve assumere cnom ≥ 40 mm. Nell’ipotesi di utilizzare:

- staffe ф8 mm per i pilastri e le travi (diametro minimo ammesso in zona sismica) - barre ф16 mm per pilastri, travi, plinti e muri

- barre ф12 mm per solai e solette dei balconi

si ottengono i valori di tabella. Tenuto conto delle tipologie di distanziatori disponibili in commercio si adottano nel progetto i valori evidenziati nell’ultima colonna.

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Elemento strutturale Classe di esposizione cmin,b [mm] cmin,dur [mm] Δcdur,add [mm] cdur [mm] cmin [mm] Δc [mm] cnom [mm] Pilastri interni, nuclei,

travi XC1 8 15 -10 5 10 10 20 Solai XC1 12 15 -20 - 12 10 Pilastri esterni XC3 8 25 -10 15 15 10 25 Fondazioni, muri controterra XC2 16 25 - 25 25 10 40

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