La scelta del calcestruzzo e del copriferro di progetto


Prosegue la pubblicazione degli articoli sulla durabilità del cemento armato del Prof. Ing. Roberto Lapiello.
Dopo aver parlato delle classi di esposizione del calcestruzzo  in questo post parleremo della scelta del calcestruzzo e del copriferro di progetto secondo l’Eurocodice 2

La scelta del calcestruzzo
Per garantire un adeguata durabilità alle strutture in calcestruzzo armato, in relazione alle diverse classi di esposizione ambientale, andranno adottati calcestruzzi con corretti valori del rapporto acqua cemento negli impasti. Alla riduzione del rapporto acqua cemento corrisponde una maggiore compattezza ed impermeabilità del calcestruzzo che pertanto risulta meno sensibile agli attacchi di natura ambientale.
Il prospetto E.1N dell'Eurocodice 2 riporta le classi di resistenza indicative dei calcestruzzi da utilizzare per ogni diversa classe di esposizione ambientale in accordo con le classi ambientali EN206.

  Classi di esposizione ambientale in accordo con EN 206
  Corrosione
Corrosione indotta dalla carbonatazione Corrosione indotta da ioni cloro Corrosione indotta da ioni cloro di origine marina
  XC 1   XC 2 XC 3 XC 4 XD 1 XD 2 XD 3   XS 1   XS 2   XS 3
Classe di resistenza indicativa  C25/30 C25/30   C30/37 C30/37 C35/45  C30/37   C35/45
  Danni al calcestruzzo
Nessun RIschio Attacco da gelo e disgelo Attacco Chimico
  X 0   XF 1   XF 2   XF 3   XA 1   XA 2   XA 3
Classe di resistenza indicativa  C12/15 C30/37   C30/37  C30/37   C30/37   C35/45



Dimensionare il copriferro


La funzione dei copriferro è duplice:
  • Favorisce l'adesione  tra le barre di armatura e il calcestruzzo teso della sezione che collabora così, nelle sezioni non fessurate, alla resistenza a trazione della sezione; 
  • Costituisce la protezione delle armature dall'innesco dei fenomeni di corrosione
In questa parte dell’articolo sarà illustrato come procedere al dimensionamento dei copriferri secondo le indicazioni dell'Eurocodice 2, in relazione alla funzione descritta al precedente punto 2. Il dimensionamento va condotto tenendo conto delle caratteristiche dei materiali adottati, dell'ambiente in cui la struttura deve svolgere la sua funzione e alla vita utile di progetto.

Il copriferro nominale di progetto, da indicare obbligatoriamente sui grafici di progetto, è dato da:


cnom = cmin + Δcdev       


dove:


- cnom = valore nominale di progetto;
- cmin = valore minimo del copriferro;
- Δcdev = la tolleranza di esecuzione relativa al copriferro.


Il valore della tolleranza di esecuzione Δcdev, è assunto di norma pari a 10 mm, ma se in cantiere si prevedono controlli di qualità che comportano la misura dei copriferri, può assumersi Δcdev=5 mm.

Nel caso si prevedono particolari controlli di qualità e la possibilità di poter scartare gli elementi strutturali con copriferro non conforme (è il caso in cui si usano elementi prefabbricati), può assumersi Δcdev=0.

Il valore minimo del copriferro è dato da:


cmin = MAX (cmin,b ; cmin,dur ; 10 mm)   
   
dove:
- cmin,b = copriferro minimo necessario per l'aderenza delle armature
- cmin,dur = copriferro minimo correlato alle condizioni ambientali (durabilità).
Il valore di cmin,b è da assumersi pari al diametro della barra. Se la dimensione dell'inerte è più grande di 32 mm, il valore di cmin,b deve essere maggiorato di 5 mm.
Le dimensioni minima da assumere per il copriferro in relazione alle condizioni ambientali (cmin,dur) , sono funzione della classe strutturale e della classe ambientale e si ricavano dalla tabella 4.4N dell'Eurocodice 2 che qui si riporta:
  Tab. 4.4 N - Copriferro minimo richiesto (mm)
Classe strutturale   Classi di esposizione ambientale in accordo con il prospetto 4.1 
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


La classe strutturale da prendere normalmente a riferimento per gli edifici è la S4 (vita media di progetto della struttura 50 anni ).


A partire dalla classe strutturale di progetto della struttura, per il dimensionamento del copriferro minimo può farsi riferimento ad altre classe strutturali qualora sussistano le condizioni riportate nella tabella 4.3N.
Tab. 4.3N - Classe Strutturale
 
Criteri Classi di esposizione ambientale in accordo con il prospetto 4.1
X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 XD2 /XS1 XD3 / XS2 / XS3
Vita di progetto di 100 anni Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2 Incrementa  la classe di 2
Classe di resistenza ≥C30/37
Riduci classe di 1
≥C30/37
Riduci classe di 1
≥C35/40
Riduci classe di 1
≥C40/50
Riduci classe di 1
≥C40/50
Riduci classe di 1
≥C40/50
Riduci classe di 1
≥C45/55
Riduci classe di 1
Parti strutturali con geometria a piastra Riduci classe di 1 Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1 
Speciali controlli di qualità sui calcestruzzi Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1  Riduci classe di 1 


Facciamo un esempio

sezione_rettangolare.pngSi consideri il caso di una trave di un edificio in classe ambientali XC1 da armare con staffe Φ8 e con barre longitudinali Φ16. Il calcestruzzo ha resistenza caratteristica Rck=30 MPa ( C 25/30 ) e la dimensione massima degli inerti e pari a 20 mm.
Corpifferro minimo richiesto per le staffe.
cmin,b = 8 mm
Dalla tabella 4.4N, in corrispondenza della classe strutturale S4 e della classe ambientale XC1, si ricava cmin,dur = 15 mm.
cmin = max (cmin,b ; cmin,durc ; 10)= max (8 ; 15 ; 10) = 15 mm.
Prevedendo controlli di qualità che comprendano la misura dei copriferri, si assume Δcdev = 5 mm.
Il copriferro nominale minimo da adottare per le staffe è pertanto pari :
cnom = cmin + Δcdev = 15 + 5 = 20 mm.
Copriferro minimo richiesto dai ferri longitudinali
cmin,b = 16 mm
Dalla tabella 4.4N, in corrispondenza della classe strutturale S4 e della classe ambientale XC1, si ricava cmin,dur = 15 mm.
cmin = max (cmin,b ; cmin,durc ; 10)= max (16 ; 15 ; 10) = 16 mm.
Prevedendo controlli di qualità che comprendano la misura dei copriferri, si assume Δcdev = 5 mm.
Il copriferro nominale minimo da adottare per le staffe è pertanto pari :
cnom = cmin + Δcdev = 16 + 5 = 21 mm.


Il copriferro minimo richiesto per le staffe, rappresenta la condizione più gravosa, infatti , ponendo le staffe a 20 mm dai bordi della trave, il copriferro dei filanti risulta pari a 28 mm., maggiore del copriferro minimo richiesto.




Riferimenti:
- Calcestruzzo Armato - Teoria e Progetto secondo EC2 e NTC 2008,  Roberto Lapiello, edito da Sistemi editoriali
- http://www.robertolapiello.it




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