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16. Stati limite di esercizio

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16. Stati limite di esercizio
16.1
Premessa
Gli stati limite di esercizio vengono suddivisi essenzialmente in tre categorie:
limitazione delle tensioni;
controllo della fessurazione;
controllo della deformazione (o dell’inflessione).
Per costruzioni civili o industriali di tipo corrente e per le quali non esistano regolamentazioni
specifiche, la Normativa Italiana e l’E.C2 definiscono(1) le azioni di calcolo come
combinazione delle azioni caratteristiche secondo opportune formule di correlazione che
definiscono tre differenti tipi di combinazioni:
rare;
frequenti;
quasi permanenti.
I calcoli inerenti gli stati limite, facendo riferimento alle prescrizioni riportate dalla
Normativa Italiana e dall’E.C.2, possono essere effettuati in campo elastico lineare.
16.2
Classificazione dell’esposizione ambientale
calcestruzzo compresso e sull’acciaio teso
e
limitazione
delle
tensioni
sul
La limitazione delle tensioni di compressione è legata alla necessità di evitare la formazione
di microfessurazioni (parallelamente alle isostatiche di compressione)(2) e di limitare il
verificarsi di fenomeni viscosi. Infatti, se lo stato tensionale in esercizio è particolarmente
elevato, l’entità delle deformazioni viscose può crescere più del previsto.
La limitazione del valore massimo delle tensioni nell’acciaio teso permette di contenere il
verificarsi delle fessurazioni nel calcestruzzo. In particolare, l’E.C.2 (DAN)(3) per il
calcestruzzo prescrive quanto segue (vedere tabella 16.1):
nella combinazione di carico rara:
c < 0,60 fck, per classi di esposizione 1a e 2a,
c < 0,50 fck, per classi di esposizione 3a e 4a;
nella combinazione di carico quasi permanente:
c < 0,45 fck, per classi di esposizione 1a e 2a,
c < 0,40 fck, per classi di esposizione 3a e 4a.
Nella tabella 16.1 si riportano le principali classi di esposizione per determinare il livello di
protezione necessario per le strutture.
Classe di esposizione
1 ambiente secco
2a ambiente umido con gelo
Esempio di condizioni ambientali
Interno di edifici residenziali o per uffici
interno di edifici in cui vi è elevata umidità (lavanderia);
componenti esterni;
componenti in terreni e/o acque non aggressivi.
2b ambiente umido senza gelo componenti esterni esposti al gelo;
componenti in terreni e/o acque non aggressivi ed
1
Vedere paragrafi 8.6.4 e 8.9.3.
2
Il fenomeno delle fessurazioni parallele alle direzioni delle compressioni non è presa in conto dalla verifica a fessurazione, ma
comporta i medesimi problemi e inconvenienti estetici; soprattutto di durabilità, per la possibile corrosione delle armature.
3
La versione originaria dellE.C.2 impone limiti allo stato tensionale in esercizio che in verità non risultano particolarmente
restrittivi, tanto che viene espressamente evidenziato che una verifica dello stato tensionale in esercizio non si rende
necessaria se si sono seguite tutte le prescrizioni generali della norma (modalità di calcolo e dettagli esecutivi) e se non è
stata fatta una ridistribuzione dei momenti flettenti, nel calcolo allo stato limite ultimo, maggiore del 30%. Il Documento di
Applicazione Nazionale (D.A.N.) impone, invece, dei limiti alquanto minori ignorando quel riferimento che consentiva di
evitare la verifica. In questa parte del lavoro, verrà adottato quanto prescritto dallE.C.2-D.A.N.
899
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esposti al gelo;
componenti interni con alta umidità esposti al gelo.
componenti interni ed esterni esposti al gelo ed agli
effetti dei sali di disgelo.
componenti totalmente o parzialmente immersi in acqua
marina o soggetti a spruzzi;
componenti parzialmente immersi in acqua marina o
soggetti a spruzzi;
componenti esposti ad atmosfera satura di sale ed esposti
al gelo.
Le classi che seguono si riscontrano sole o combinate con le classi di cui sopra.
Ambiente chimico aggressivo
5a
ambiente chimico debolmente aggressivo (gas, liquidi o
solidi);
atmosfera industriale aggressiva.
5b
ambiente chimico mederatamente aggressivo (gas,
liquidi o solidi).
5c
ambiente chimico fortemente aggressivo (gas, liquidi o
solidi).
Tabella 16.1 – Condizioni ambientali per il progetto di strutture in conglomerato armato
secondo l’Eurocodice 2 (DAN).
3 ambiente umido con gelo ed uso di sali di disgelo
4a ambiente marino senza gelo
4b ambiente marino con gelo Per quanto riguarda invece l’acciaio d’armatura lenta, per effetto delle azioni dovute alle
combinazioni rare, l’E.C.2 (DAN) prescrive il valore limite massimo: s 0,7 fyk; mentre,
l’E.C.2 e le Norme Tecniche prescrivono il valore s 0,8 fyk.
Secondo le Norme Tecniche, nel caso di stati limite di esercizio, il criterio di scelta dello
stato limite di fessurazione viene correlato alle condizioni ambientali e al tipo di
combinazione di azione secondo i dati riportati nella tabella 16.1_a.
Gruppi
di
esigenze
a
b
c
Condizioni
ambientali e classi
di esposizione
(da UNI EN 206–1)
Ordinarie
X0, XC1, XC2, XC3,
XF1
Aggressive
XC4, XD1, XS1,
XA1, XA2, XF2,
XF3
Molto aggressive
XD2, XD3, XS2,
XS3, XA3, XF4
Armatura
Combinazione
di azioni
Sensibile
Stato limite
Poco sensibile
Stato limite
wd
[mm]
ap. fessure
0, 4
frequente
quasi
permanente
frequente
frequente
wd
[mm]
0,3
ap. fessure
0,2
ap. fessure
0,3
ap. fessure
0,2
0,3
quasi
permanente
ap. fessure
ap. fessure
decompressione
–
frequente
formazione
fessure
–
ap. fessure
0,2
0,2
ap. fessure
quasi
0,2
decompressione
–
permanente
Tabella 16.1_a – Condizioni ambientali per stati limite di fessurazione secondo le Norme Tecniche.
Il valore di calcolo di apertura delle fessure ( wd ) non deve superare i valori nominali riportati
nella tabella soprastante. In particolare, il valore di calcolo è dato da:
wd = 1,7 wm = 1,7 sm sm ;
900
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dove per il calcolo di sm e sm vanno utilizzati criteri consolidati riportati nella letteratura
tecnica. La verifica dell’ampiezza di fessurazione può anche essere condotta senza calcolo
diretto, limitando la tensione di trazione nell’armatura, valutata nella sezione parzializzata per
la combinazione di carico permanente, ad un massimo correlato al diametro delle barre ed alla
loro spaziatura.
Sempre secondo le Norme Tecniche, la massima tensione di compressione del conglomerato
c deve rispettare le limitazioni seguenti:
per combinazione caratteristica rara:
c < 0,60 fck ;
per combinazione quasi-permanente:
c < 0, 45 fck .
Nel caso di elementi piani (solette, pareti, ...) gettati in opera con calcestruzzi ordinari e con
spessori di calcestruzzo minori di 50 mm i valori limite sopra scritti vanno ridotti del 20%.
Infine, per l’acciaio delle armature, la tensione massima f deve rispettare la seguente
limitazione:
f < 0,8 fyk .
per combinazione caratteristica rara:
Per effettuare le verifiche flessionali in esercizio si può procedere secondo il seguente
metodo:
innanzitutto, si pone la sezione completamente reagente, quindi si calcolano le
caratteristiche geometriche di quest’ultima utilizzando il valore n = Es / Ec = 15 ;
poi, si calcola la tensione massima di trazione ct nel calcestruzzo, nel caso della
combinazione rara di carico, quindi si verifica se risulta ct < fctm:
con ct < fctm la verifica risulta soddisfatta se sono verificate le relazioni, inerenti il
calcestruzzo e l’acciaio teso, viste precedentemente;
con ct > fctm bisognerà effettuare le verifiche facendo riferimento alla sezione
parzializzata. Devono essere, comunque, soddisfatte le relazioni di cui sopra.
È opportuno precisare che la verifica allo stato limite delle tensioni in esercizio è necessaria
solo se si adotta il metodo agli stati limite, perché il vecchio metodo delle tensioni
ammissibili già di per sé impone dei limiti alle tensioni di esercizio, ragionando in campo
elastico lineare.
Si deve notare che i limiti imposti dal metodo agli stati limite alle tensioni (in condizioni di
stato limite di esercizio) risultano maggiori rispetto alle relative tensioni ammissibili del
“metodo n”. Pertanto, la verifica dello stato tensionale in esercizio è sicuramente rispettata nel
caso di sezioni dotate di “debole armatura” e senza elevate percentuali meccaniche di
armatura compressa (al limite, delle sezioni dotate di armatura semplice); in quanto, come
noto, sia il metodo delle tensioni ammissibili che il metodo agli stati limite portano agli stessi
risultati. Viceversa, nel caso si siano adottate delle sezioni con forti percentuali meccaniche di
armatura in compressione (oppure quando nell’analisi si sia fatta una rilevante ridistribuzione
dei momenti flettenti) la verifica del massimo stato tensionale in esercizio può non risultare
rispettata. Operativamente, è opportuno individuare quindi le sezioni maggiormente
significative dell’intera struttura ed effettuare solo per esse le verifiche che, se positive,
portano a concludere che tutta la struttura rispetta i requisiti tensionali in esercizio.
Nella verifica delle massime tensioni in esercizio il progettista può considerare, se ritiene il
caso, di considerare oltre agli effetti dei carichi anche gli effetti indotti dalle variazioni
termiche, dalla viscosità, dal ritiro e dalle eventuali deformazioni imposte.
Particolare attenzione va posta, inoltre, nella limitazione delle tensioni in esercizio quando si
riconosca l’esistenza di una particolare incertezza del modello strutturale adottato e/o quando
sussista una significativa alternanza delle sollecitazioni in esercizio nella medesima sezione.
Analogamente, particolare attenzione si deve porre nella limitazione delle tensioni in
esercizio nel caso di sollecitazioni di pressoflessione con prevalenza di sforzo normale per la
conseguente limitata duttilità della sezione.
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In merito alle verifiche sulle massime tensioni in esercizio, è opportuno rimarcare che il
capitolo 4 dell’E.C.2 (DAN) è senz’altro un capitolo di fondamentale importanza, in quanto
correla la verifica agli stati limite di esercizio al concetto di durabilità di una struttura. Una
struttura viene definita, appunto, adeguatamente durevole se, “per il periodo di vita richiesto,
esplica le sue funzioni risultando idonea all’esercizio, resistente e stabile senza riduzioni
significative della sua funzionalità o manutenzioni eccessive previste”. Al fine di ottenere una
struttura “adeguatamente durabile” occorre tenere presente i seguenti punti:
la destinazione d’uso della struttura;
le specifiche dei carichi;
il periodo di vita della struttura;
il programma di manutenzione.
È quindi necessario, in generale, tenere ben presenti sia le azioni dirette applicate alla
struttura, comprese quelle ambientali, sia gli effetti dovuti al comportamento strutturale, quali
ad esempio gli effetti dovuti a deformazioni eccessive o a fenomeni fessurativi non
controllati. Le condizioni ambientali comprendono azioni chimiche ed azioni fisiche che
possono degradare fortemente la struttura. In altri rari casi, le condizioni ambientali
costituiscono azioni da considerarsi in modo specifico. In particolare, si ha che l’aggressione
chimica può derivare:
dall’ambiente (ambiente aggressivo);
dall’uso stesso della struttura (serbatoi per liquidi aggressivi);
da cause intrinseche come la presenza di cloruri o di reazioni alcali aggregati.
L’aggressione fisica, invece, può manifestarsi:
per abrasione;
per azioni di gelo e disgelo;
per penetrazione di acqua.
Per ottenere strutture durabili è essenziale(4):
realizzare un conglomerato compatto e di bassa permeabilità:
prevedere per le strutture un adeguato ricoprimento delle armature più esterne;
limitare le deformazioni ed il fenomeno fessurativo dei vari elementi struturali;
controllare gli effetti delle deformazioni della struttura con un’attenta definizione dei
giunti e dei vincoli;
definire attentamente i particolari ed i dettagli costruttivi con particolare riferimento
all’azione dell’acqua;
limitare le tensioni di esercizio;
progettare in modo accurato le armature.
Secondo le disposizioni delle Norme Tecniche, per la classificazione dell’aggressività
dell’ambiente si può fare riferimento alla norma UNI EN 206-1 e alla UNI 11104 oltre che
alle Linee guida del calcestruzzo strutturale. In particolare, la norma UNI EN 206-1 prevede
la classificazione dell’aggressività ambientale fornendo una metodologia per la formulazione
delle prescrizioni sul calcestruzzo, in funzione della classe di resistenza, della classe di
consistenza (lavorabilità) e della classe di esposizione (che tiene conto delle azioni
ambientali). Avvalendosi di questa norma, il Progettista può prescrivere le prestazioni
richieste al calcestruzzo in relazione alla durabilità, richiedendo una delle classi di
esposizione previste nel prospetto della norma (vedere tabella 16.1_b).
4
Per maggiori dettagli in proposito consultare il testo: “Guida alla progettazione e verifica di edifici in c.a. secondo gli stati
limite”; cap. 6; Dei - Tipografia del Genio Civile.
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Classe
Descrizione ambiente
Esempi
1 – Nessun rischio di corrosione o di attacco.
X0
Molto asciutto
Calcestruzzo all’interno di edifici con umidità dell’aria molto
bassa
2 – Corrosione da carbonatazione
Dove il calcestruzzo contenente armature o inserti metallici è esposto all’aria e all’umidità,
l’esposizione deve essere classificata nel modo seguente:
XC1
Asciutto o
Interno di edifici con umidità dell’aria bassa. Calcestruzzo
permanentemente
costantemente immerso in acqua.
bagnato
XC2
Bagnato, raramente
Parti che trattengono l’acqua. Fondazioni
secco
XC3
Umidità moderata
Interno di edifici con umidità dell’aria moderata o elevata. Esterni
riparati dalla pioggia
XC4
Ciclicamente bagnato e Superfici a contatto con acqua, non rientranti nella classe di
asciutto
esposizione XC2
3 – Corrosione causata da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare
Dove il calcestruzzo contenente armature o altri metalli è a contatto con acqua con cloruri, compresi
sali antigelo, di provenienza diversa da quella marina, l’esposizione è classificata come segue:
XD1
Umidità moderata
Superfici di calcestruzzo esposte direttamente a spruzzi
contenenti cloruri
XD2
Bagnato, raramente
Piscine. Calcestruzzo esposto ad acque industriali contenenti
secco
cloruri
XD3
Ciclicamente bagnato e Parti di ponti. Pavimentazioni. Solette di autorimesse
asciutto
4 – Corrosione causata da cloruri provenienti da acqua di mare
Dove il calcestruzzo contenente armature o altri metalli è sottoposto al contatto con cloruri
provenienti dall’acqua di mare o ad aria che trasporta sali provenienti dal mare, l’esposizione deve
essere classificata come segue:
XS1
Esposizione alla
Strutture vicine o sulla costa
salsedine ma non in
contatto con l’acqua
marina
XS2
Permanentemente
Parti di strutture marine
sommerso
XS3
Parti esposte alle maree Parti di strutture marine
o alle onde
5 – Attacco da gelo-disgelo
Dove il calcestruzzo è esposto a un significativo attacco da cicli di gelo-disgelo mentre è umido,
l’esposizione deve essere classificata come segue:
XF1
Moderata saturazione
Calcestruzzo con superficie verticale esposto a pioggia e gelo
d’acqua, senza agenti
disgelanti
XF2
Moderata saturazione
Calcestruzzo di opere stradali con superficie verticale esposto a
d’acqua, con sali
gelo e spruzzi con cloruri
disgelanti
XF3
Elevata saturazione
Calcestruzzo con superficie orizzontale esposto a pioggia e gelo
d’acqua, senza agenti
disgelanti
XF4
Elevata saturazione
Solette di ponti esposte ad agenti disgelanti e a gelo
d’acqua, con agenti
disgelanti o acqua di
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mare
6 – Attacco chimico
Dove il calcestruzzo è esposto ad attacco chimico, nei modi indicati nel prospetto 2 della EN 206-1,
che avviene nei terreni naturali, nelle acque dolci e di mare, l’esposizione deve essere classificata
come segue:
XA1
Ambiente chimico debolmente aggressivo secondo il prospetto 2 della EN 206-1
XA2
Ambiente chimico moderatamente aggressivo secondo il prospetto 2 della EN 206-1
XA3
Ambiente chimico fortemente aggressivo secondo il prospetto 2 della EN 206-1
Tabella 16.1_b – Classificazione dell’esposizione ambientale secondo il prospetto 1 della norma UNI
EN 206-1.
Per esempio, per una struttura soggetta alla sola corrosione da carbonatazione ed esposta a
condizioni di asciutto-bagnato, si potrà richiedere il rispetto della classe XC4 secondo il
prospetto 1 della UNI EN 206-1. La norma UNI EN 206-1, nell’appendice F, riporta il
prospetto F.1 nel quale sono riportati dei valori limite raccomandati per la composizione e le
proprietà del calcestruzzo (tale prospetto è riportato nella tabella 16.1_c), precisando che
questi presuppongono una durata prevista della struttura di 50 anni e l’impiego di un cemento
tipo CEM I (Portland). Tra i requisiti di durabilità, oltre al massimo rapporto acqua/cemento
(a/c), la norma suggerisce di prescrivere anche una resistenza a compressione minima,
convertendo i requisiti di durabilità (massimo rapporto a/c) in una richiesta di resistenza
meccanica (minima resistenza caratteristica). In questo modo, si ottiene un doppio beneficio:
innanzitutto si rende esplicita la necessità di un calcestruzzo poco poroso, e quindi con una
resistenza minima (ancorché non necessaria per esigenze strutturali), quando la struttura opera
in un ambiente aggressivo; in secondo luogo, si permette il controllo di qualità attraverso la
verifica della resistenza.
Le resistenze raccomandate dalla UNI EN 206-1 per motivi di durabilità sono riportate in
tabella 16.1_c. Si può osservare come questi calcestruzzi potrebbero essere impiegati solo per
ambienti di modesta aggressività, mentre per calcestruzzi esposti a cicli di asciutto bagnato è
necessaria una Rck di 37 MPa (classe di resistenza C30/37).
Classe di esposizione
(secondo il prospetto 1 della norma UNI EN 206-1)
Vedere tabella 16.1_b.
1. nessun rischio
2. corrosione da carbonatazione
3. corrosione da cloruri non da
acqua di mare
4. corrosione da cloruri da acqua
di mare
5. attacco da gelo-disgelo
6. ambienti chimici aggressivi
X0
XC1
XC2
XC3
XC4
XD1
XD2
XD3
XS1
XS2
XS3
XF1
XF2
XF3
XF4
XA1
XA2
XA3
Max rapporto
acqua/cemento
a/c
–
0,65
0,60
0,55
0,50
0,55
0,55
0,45
0,50
0,45
0,45
0,55
0,55
0,50
0,45
0,55
0,50
0,45
Min. classe
resistenza
[MPa]
C12/15
C20/25
C25/30
C30/37
C30/37
C30/37
C30/37
C35/45
C30/37
C35/45
C35/45
C30/37
C25/30
C30/37
C30/37
C30/37
C30/37
C35/45
Min.
cemento
[kg/m3]
–
260
280
280
300
300
300
320
300
320
340
300
300
320
340
300
320
360
Aria
inglobata
[%]
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
4
4
4
–
–
–
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Tabella 16.1_c – Valori suggeriti dalla UNI EN 206-1 per le prescrizioni sul calcestruzzo in funzione
della classe di esposizione. I valori sono riferiti all’impiego di un cemento di tipo CEM 1(5); la classe di
resistenza è relativa a un cemento di classe 32,5.
Le prescrizioni inerenti ai vincoli sulla composizione del calcestruzzo devono essere
completate con vincoli relativi allo spessore di copriferro. Per dare un’indicazione ai
Progettisti, si riportano nel paragrafo 16.2.1 (e in particolare nella tabella 16.2_b) i valori
minimi dello spessore del copriferro, previsti dalla recente versione dell’E.C.2 (UNI EN
1992-1-1: 2005).
16.2.1 Classi di esposizione, tempi minimi di stagionatura e definizione di copriferro
“Il copriferro è la distanza fra la superficie esterna dell’armatura (comprese le staffe) e la
superficie del calcestruzzo più vicina”. In altre parole, il copriferro coincide con l’ampiezza
del massimo strato di ricoprimento delle armature più esterne (quest’ultime coincidenti con le
staffe nel caso di travi e pilastri).
Determinazione copriferro secondo E.C.2 (NAD). Per la determinazione del copriferro
(secondo l’E.C.2-NAD) si procede nel seguente modo:
in funzione della classe di esposizione (vedere tabella 16.1), si determina il copriferro
minimo ( cmin ) utilizzando i dati riportati in tabella 16.2;
si determina la tolleranza h (vedere più avanti);
si calcola il valore nominale del copriferro cnom (valore da indicare sugli elaborati
progettuali) secondo la relazione: cnom = cmin + h .
Classi di esposizione (riferimento a dati in tabella 16.1)
1
2a
2b
3
4a
4b
5a
5b
cmin
c.a.
15
20
25
40
40
40
25
30
[mm]
c.a.p.
25
30
35
50
50
50
35
40
Tabella 16.2 – Valori del copriferro minimo, secondo E.C.2 (NAD).
5c
40
50
Si può assumere:
h = + 5 mm per elementi fabbricati sottoposti a controllo di produzione;
h = + 10 mm per elementi gettati in opera.
Si fa notare, inoltre, che:
nel caso di getti direttamente contro terra, deve risultare cnom 60 mm ;
nel caso di getti contro terreno “preparato”, deve risultare cnom 40 mm .
Si precisa poi che i valori di cmin indicati nella tabella 16.2 sono suscettibili di una riduzione di
5 mm nel caso di:
elementi a piastra in classi di esposizione 2-5;
calcestruzzi di classe C40 / 50 in classi di esposizione 2a-5b.
5
Notare che in Italia vengono generalmente utilizzati cementi diversi dal cemento Portland (CEM 1). I cementi di miscela
utilizzati nel nostro Paese possono portare a risultati diversi rispetto a quelli ottenuti con il cemento Portland e dipendenti
dal tipo di aggiunta. Ad esempio, limpiego di cementi con aggiunte pozzolaniche può migliorare nettamente la resistenza
allattacco solfatico e alla corrosione da cloruri; mentre luso di cementi al calcare può ridurre tale resistenza.
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Il copriferro, in ogni caso, non dovrà mai risultare inferiore a 15 mm e per elementi in classe
di esposizione 5c deve essere evitato il contatto fra elemento aggressivo e conglomerato.
Si anticipano, nella tabella 16.2_b, i valori degli spessori di copriferro minimo previsti dalla
versione definitiva dell’Eurocodice 2 (ENV 1992-1-1: 2005) per elementi strutturali in
conglomerato armato relativi alla classe strutturale 4 (vita utile di progetto pari a circa 50
anni).
Classe di esposizione
(secondo il prospetto 1 della norma UNI EN 206-1)
Vedere tabella 16.1_b.
Minimo spessore copriferro [mm]
c.a.
c.a.p.
Nessun rischio
Corrosione da carbonatazione
X0
10
10
XC1
15
25
XC2, XC3
25
35
XC4
30
40
Corrosione da cloruri
XS1, XD1
35
45
XS2, XD2
40
50
XS3, XD3
45
55
Tabella 16.2_b – Spessori di copriferro previsti dalla versione dell’E.C.2 (EN 1992-1-1). (Valori
relativi ad una struttura con vita utile di progetto di 50 anni).
Infine, il Progettista dovrà formulare delle prescrizioni sulla messa in opera e sulla
stagionatura del calcestruzzo. Per questo si può fare riferimento alla norma UNI ENV 136701 che contiene le raccomandazioni per l’esecuzione delle strutture in calcestruzzo. Questa
norma prevede, in particolare, un tempo minimo di stagionatura del calcestruzzo (vedere
tabella 16.3), in funzione della velocità di sviluppo della resistenza (valutata con il rapporto r
tra resistenze a compressione misurate a 2 giorni e a 28 giorni di stagionatura.
Temperatura della Sviluppo della resistenza del calcestruzzo: r = Rcm (t = 2 gg) / Rcm (t = 28 gg)
superficie del
Rapido
Medio
Lento
Molto lento
calcestruzzo
r
0,50
r
=
0,
30
r
=
0,15
r 0,15
(T°C):
1,0
1,5
2,0
3,0
T 25
1,0
2,0
3,0
5
15 T < 25
2,0
4,0
7
10
10 T < 15
3,0
6
10
15
5 T < 10
Tabella 16.3 – Tempi minimi di stagionatura (in giorni) secondo la UNI ENV 13670.
Determinazione copriferro secondo E.C.2 EN 1992-1-1. Secondo quanto previsto
dall’E.C.2 EN 1992-1-1: 2005, il copriferro nominale cnom deve essere specificato sui disegni.
Esso è definito come un copriferro minimo cmin e un margine di progetto cdev per gli
scostamenti:
cnom = cmin + cdev .
Il copriferro minimo cmin deve essere assicurato al fine di garantire:
la corretta trasmissione delle forze di aderenza acciaio-calcestruzzo;
la protezione dell’acciaio contro la corrosione (durabilità);
un’adeguata resistenza al fuoco (vedere EN 1992-1-2).
Nei calcoli di dimensionamento deve essere utilizzato il massimo valore di cmin che soddisfi
sia i requisiti relativi all’aderenza, sia quelli relativi alle condizioni ambientali:
906
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{
}
cmin = max cmin, b ; (cmin, dur + c dur , cdur, st c dur ,add ); 10 mm ;
dove:
cmin, b copriferro minimo dovuto al requisito di aderenza (vedere prospetto 4.2 della
Norma);
cmin, dur copriferro minimo dovuto alle condizioni ambientali (vedere prospetti 4.4N e 4.5N
della Norma);
cdur, margine di sicurezza: valore raccomandato dalla Norma è 0;
cdur, st riduzione del copriferro minimo quando si utilizza acciaio inossidabile: il valore
raccomandato, in assenza di prescrizioni aggiuntive, è 0;
cdur, add riduzione del copriferro minimo quando si ricorre a protezione aggiuntiva: il
valore raccomandato, in assenza di prescrizioni aggiuntive, è 0;
Per far sì che le forze di aderenza siano trasmesse adeguatamente e che il calcestruzzo sia
sufficientemente compatto, si raccomanda che il copriferro minimo sia inferiore dei valori di
cmin, b dati nel prospetto 4.2 della Norma.
Requisito relativo all’aderenza
Copriferro minimo cmin, b (*)
Disposizione delle armature
Isolate
Diametro della barra
Diametro equivalente n = n B 55 mm , dove:
Raggruppate
n B è il numero di barre del gruppo:
n B 4 per barre verticali compresse e per barre in una giunzione per
sovrapposizione;
n B 3 in tutti gli altri casi
(*) Se la dimensione nominale massima dell’aggregato è maggiore di 32 mm, si raccomanda di maggiorare cmin, b 5 mm.
Prospetto 4.2 – Copriferro minimo cmin, b richiesto in riferimento all’aderenza. (EN 1992-1-1).
Con un calcestruzzo di peso normale, il copriferro minimo delle armature, in accordo con la
EN 10080 e che tenga conto delle classi di esposizione e delle classi strutturali, è dato da
cmin, dur .
Nota. La classificazione strutturale e i valori di cmin, dur da adottare in uno Stato possono
essere reperiti nella sua appendice nazionale. La Classe Strutturale raccomandata (vita utile
di progetto 50 anni) è S4 per le resistenze indicative del calcestruzzo date nell’appendice E
dell’E.C.2 EN 1992-1-1 e le modifiche raccomandate alle classi strutturali sono riportate nel
prospetto 4.3N. La Classe Strutturale minima raccomandata è S1.
I valori raccomandati di cmin, dur sono riportati nel prospetto 4.4N della Norma (acciai da
armatura ordinaria).
907
Documento #:
Doc_b12(b0).doc
Classe strutturale
Classe di esposizione (secondo il prospetto 1 della norma UNI EN 206-1)
Criterio
Vedere tabella 16.1_b.
Vita utile di
progetto di 100
anni
Classe di
resistenza
(*)
(**)
Elemento di forma
simile ad una
soletta (posizione
delle armature non
influenzata dal
processo
costruttivo)
È assicurato un
controllo di qualità
speciale della
produzione di
calcestruzzo
X0
aumentare
di 2 classi
XC1
aumentare
di 2 classi
XC2/XC3
XC4
aumentare aumentare
di 2 classi di 2 classi
XD1
aumentare
di 2 classi
XD2/XS1 XD3/XS2/XS3
aumentare aumentare di 2
di 2 classi classi
C30/37 C30/37 C35/45 C40/50 C40/50 C40/50 C45/55
ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1
classe
classe
classe
classe
classe
classe
classe
ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1
classe
classe
classe
classe
classe
classe
classe
ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1 ridurre di 1
classe
classe
classe
classe
classe
classe
classe
Prospetto 4.3N – Classificazione strutturale raccomandata (EN 1992-1-1)
(*) Si considera che la classe di resistenza e il rapporto acqua/cemento a/c siano correlate. È possibile
considerare uno composizione particolare (tipo di cemento, valore del rapporto a/c, fini) con l’intento
di ottenere una bassa permeabilità.
(**) Il limite può essere ridotto di una classe di resistenza se si applica più del 4% di aria aggiunta.
Requisito ambientale per cmin, dur [mm]
Classe
strutturale
Classe di esposizione (secondo il prospetto 1 della norma UNI EN 206-1)
Vedere tabella 16.1_b.
X0
XC1
XC2/XC3
XC4
XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS3
S1
10
10
10
15
20
25
30
S2
10
10
15
20
25
30
35
S3
10
10
20
25
30
35
40
S4
10
15
25
30
35
40
45
S5
15
20
30
35
40
45
50
S6
20
25
35
40
45
50
55
Prospetto 4.4N – Valori del copriferro cmin, dur richiesto con riferimento alla durabilità per acciai da
armatura oridinaria, in accordo alla EN 10080.
Si raccomanda che il copriferro sia aumentato di un margine di sicurezza aggiuntivo cdur, Nel caso si utilizzi acciaio inossidabile o siano prese misure particolari, il copriferro minimo
può essere ridotto di cdur, st . In tali situazioni, si raccomanda di considerare gli effetti sulle
proprietà rilevanti del materiale, ivi incluse. Per calcestruzzo con protezioni aggiuntive (per
esempio rivestimento), il copriferro minimo può essere ridotto di cdur, add . I valori da adottare
in uno Stato possono essere reperiti nella sua appendice nazionale. In particolare, il valore
raccomandato dalla Norma per gli ultimi tre parametri presentati è 0.
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Documento #:
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Nel caso di un calcestruzzo messo in opera in contatto con altri elementi di calcestruzzo
(prefabbricato o in situ) il valore minimo del copriferro rispetto all’interfaccia può essere
ridotto a un valore corrispondente al requisito per l’aderenza, a condizione che:
la classe del calcestruzzo sia almeno C25/30;
il tempo di esposizione della superficie di calcestruzzo all’ambiente esterno sia breve
(meno di 28 giorni);
l’interfaccia sia resa rugosa.
Per armature non aderenti si raccomanda di realizzare il copriferro in conformità con il
Benestare Tecnico Europeo. Nel caso di superfici irregolari (per esempio aggregati esposti) si
raccomanda che il copriferro minimo sia aumentato di almeno 5 mm.
Dove si preveda che il calcestruzzo sia soggetto a cicli di gelo/disgelo o ad attacco chimico
(Classi XF e XA) si raccomanda di prestare particolare attenzione alla composizione del
calcestruzzo (vedere EN 206-1 Sezione 6).
Per quanto riguarda l’abrasione del calcestruzzo, si raccomanda di prestare particolare
attenzione agli aggregati, conformemente alla EN 206-1. Come opzione si può tener conto
dell’abrasione del calcestruzzo aumentando il copriferro (strato sacrificale). In questo caso, si
raccomanda che il copriferro minimo cmin sia aumentato di k1 per la Classe di abrasione
XM1, di k2 per XM2 e di k 3 per XM3. La Classe di abrasione XM1 corrisponde ad
un’abrasione moderata, come nel caso di elementi di siti industriali con transito di veicoli su
pneumatici. La Classe di abrasione XM2 corrisponde ad alta abrasione, come nel caso di
elementi di siti industriali con transito di carrelli elevatori con ruote pneumatiche o di gomma
dura. La Classe di abrasione XM3 corrisponde ad abrasione estrema, come nel caso di siti
industriali con transito di carrelli elevatori con ruote di elastomeri o di acciaio o veicoli
cingolati. I valori di k1 , k2 e k 3 da adottare in uno Stato possono essere reperiti nella sua
appendice nazionale. I valori raccomandati sono rispettivamente 5 mm, 10 mm e 15 mm.
Nel calcolo del copriferro nominale cnom , si deve aumentare il copriferro minimo per tener
conto degli scostamenti ( cdev = 10 mm ). Il copriferro minimo richiesto deve essere
aumentato del valore assoluto dello scostamento negativo accettato.
Per gli edifici, la ENV 13670-1 fornisce i valori ammissibili degli scostamenti. Questi valori
sono generalmente sufficienti anche per altre tipologie di strutture. Si raccomanda che essi
siano considerati al momento della scelta del valore di progetto del copriferro nominale. Si
raccomanda che il valore di progetto del copriferro nominale sia utilizzato nei calcoli e
specificato sui disegni, a meno che non sia specificato un valore diverso (per esempio valore
minimo). In alcune situazioni, lo scostamento accettato e quindi il valore ammesso cdev
possono essere ridotti. La riduzione di cdev da adottare in uno Stato in tali circostanze può
essere reperita nella sua appendice nazionale. I valori raccomandati sono:
se l’esecuzione è sottoposta ad un sistema di assicurazione della qualità, nel quale siano
incluse le misure dei copriferri, lo scostamento ammesso nel progetto ( cdev ) può essere
ridotto a: 5 mm cdev 10 mm ;
se si può assicurare che sia utilizzato un dispositivo di misurazione molto accurato per il
monitoraggio e che gli elementi non conformi siano respinti (per esempio elementi
cdev
può essere ridotto a:
prefabbricati), lo scostamento ammesso
0 mm cdev 10 mm .
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Documento #:
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Per calcestruzzo messo in opera a contatto con superfici irregolari, si raccomanda che il
copriferro minimo sia generalmente aumentato per tenere conto dei maggiori scostamenti nel
progetto. Si raccomanda che tale aumento sia in relazione con la differenza dalle irregolarità e
il copriferro minimo sia almeno pari a k1 mm per calcestruzzo messo in opera direttamento
contro il terreno. Si raccomanda di aumentare il copriferro anche nei casi in cui siano presenti
irregolarità superficiali, quali per esempio finiture striate o aggregati a vista, in modo da
tenere conto dell’irregolarità superficiale. I valori di k1 e k2 da adottare in uno Stato possono
essere reperiti nella sua appendice nazionale. I valori raccomandati sono rispettivamente 40
mm e 75 mm.
ESEMPIO. Si ipotizzi una struttura in conglomerato armato ordinario ubicata all’interno di
edifici con umidità dell’aria elevata e con porzioni di conglomerato all’esterno protette dalla
pioggia. Si supponga che la struttura debba essere dimensionata per una vita utile di progetto
di 50 anni (Classe strutturale S4). I diametri delle barre previsti nel progetto siano le seguenti:
8 ; 12 ; 16 e 22 . Ipotizzando la presenza di superfici irregolari (aggregati esposti), una
corrosione indotta da carbonatazione e una Classe di abrasione XM1, calcolare il valore del
copriferro nominale da utilizzare nei calcoli di dimensionamento e da indicare sui disegni
esecutivi, secondo quanto indicato nella EN 1992-1-1.
SOLUZIONE. In base ai dati riportati in tabella 16.1_b (classi di esposizione in relazione
alle condizioni ambientali, in conformità alla EN 206-1) per corrosione indotta da
carbonatazione e con strutture esposte ad umidità moderata la classe di esposizione
corrispondente è la XC3. Pertanto, secondo i dati riportati nel prospetto 4.4N (valori del
copriferro minimo in riferimento alla durabilità per acciai da armatura ordinaria, in accordo
alla EN 10080), in corrispodenza alla Classe strutturale S4 e alla classe di esposizione XC3, si
legge cmin, dur = 25 mm . Ammettendo delle barre longitudinali isolate di diametro di 22 mm, in
base ai dati del prospetto 4.2, risulta cmin, b = 22 mm .
{
}
cmin = max 22 mm; 25 mm; + 0 0 0; 10 mm = 25 mm ;
avendo considerato cdur, = c dur , st = c dur, add = 0 . Inoltre, supponendo la presenza di
superfici irregolari ( cmin aumentato di 5 mm) e una classe di abrasione XM1 ( cmin aumentato
di k1 = 5 mm), risulta: cmin = 25 mm + 10 mm = 35 mm. Infine, fissando un margine di
progetto per gli scostamenti di cdev = 10 mm , come raccomandato dalla Norma, si ha:
cnom = cmin + cdev = 35 mm + 10 mm = 45 mm .
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