Armatura per c.a.: Sistema Unifer Armature preassemblate La corretta esecuzione delle armature ha una funzione essenziale per garantire le prestazioni richieste dalle strutture in cemento armato. Per la buona realizzazione di un opera in cemento armato non è infatti sufficiente impostare correttamente lo schema statico e il relativo modello di calcolo e conoscere il comportamento dei materiali. Se non sono chiari, a tutte le figure coinvolte nella realizzazione dell opera, i concetti e le disposizioni generali per la messa in opera delle armature e del calcestruzzo anche la migliore progettazione può condurre ad un opera inadeguata sia dal punto di vista tecnico che economico. La consuetudine generale, di separare la fase di calcolo, da quella del disegno e di esecuzione porta a produrre dettagli complicati, se non del tutto assenti, ad assemblaggi lunghi e difficoltosi che possono ostacolare il getto e la vibrazione del calcestruzzo, e portare alla mancanza o carenze nel ricoprimento delle armature. L adozione di lunghezze e sagome delle armature che non tengano in dovuto conto la fase operativa e l utilizzo di diametri poco diversi tra loro, comportano spesso in sede esecutiva modifiche consistenti nella distribuzione delle armature che possono portare a snaturare il progetto stesso. L ingegnere deve inoltre avere sempre presente che il progetto, e quindi le sue idee, sono trasmesse tramite i disegni esecutivi, che devono essere quindi chiari ed essenziali in quanto la semplificazione degli elementi strutturali e dei dettagli costruttivi porta ad una riduzione di costi, di tempi di costruzione e soprattutto di errori umani. Una risposta a molti di questi problemi è offerta dall industrializzazione dell armatura, che ha inizio nella fase di progettazione dell intera struttura e si completa in sede esecutiva. Consiste essenzialmente nella riduzione, semplificazione e standardizzazione del gran numero di variabili esistenti nella progettazione delle armature, quali: diametri, tagli e lunghezze, tolleranze, sagome di piegatura, tecniche di assemblaggio, posizionamento in opera di armature preassemblate in stabilimento e consegnate in cantiere. L assemblaggio di armature in stabilimento, eseguito con l utilizzo di tecnologie moderne e sofisticate, assicura precisione e rispetto degli elaborati strutturali consentendo la riduzione della mano d opera in cantiere, la riduzione dei tempi e dei costi, diminuendo inoltre drasticamente il rischio d errore. La posa in opera delle armature è un operazione di grande importanza dal punto di vista della qualità, durabilità e sicurezza delle opere in cemento armato. Le statistiche mostrano che gran parte delle patologie del cemento armato sono dovute alla non corretta posa in opera dei ferri di armatura, ai problemi di corrosione per ricoprimenti inadeguati, alla scarsa compattezza del calcestruzzo e all eccessiva fessurazione. Le regole fondamentali da rispettare sono tre:
le barre, le staffe e le altre armature devono rimanere situate nella posizione definita in sede di progetto nel rispetto delle tolleranze definite. È anche necessario fissare e realizzare correttamente le sovrapposizioni e gli ancoraggi. le armature devono essere realizzate in modo tale che, durante il getto, non si alteri la configurazione definita nel montaggio. l armatura posizionata e fissata deve perme)ere la posa in opera del calcestruzzo e la sua compattazione, per la quale è necessario adottare distanze minime e ricoprimenti adeguati delle armature. Il materiale sagomato subisce anche altre operazioni come: la movimentazione, lo stoccaggio, il trasporto, la posa in opera, durante i quali il prodotto finito potrebbe essere soggetto a deformazioni tali da comprometterne l efficienza. Se il prodotto finito (soprattutto in casi particolari per peso, dimensione, distanza) deve essere garantito contro questi inconvenienti è necessario che sia preassemblato in stabilimento e consegnato in cantiere, pronto per la messa in opera. Armature preasseblate negli elementi in cemento armato Elementi compressi e inflessi I pilastri di edifici, le pile dei ponti e le aste compresse delle strutture reticolari e le travi sono gli elementi più comuni soggetti ad azione normale e a momento; in essi l armatura è costituita, in genere, da barre longitudinali e da staffe trasversali, il loro perfetto posizionamento garantisce una corretta risposta agli sforzi richiesti e il rispetto dei copriferri ne assicura la durabilità. Piastre: Le piastre alleggerite o piene gettate in opera possono essere bidirezionali e monodirezionali con spessore minimo almeno pari a 50 mm, l armatura è costituita da una doppia maglia di armatura con passi e diametri uniformi. I Pannelli Unidirezionali e/o Bidirezionali, in sostituzione delle armature a barre sciolte, permettono il rispetto dei copriferri, dei passi, la planarità delle armature e di conseguenza la stabilità della coppia del braccio interno velocizzando la messa in opera. Nelle zone in prossimità degli appoggi o di un area caricata, devono essere disposte per il punzonamento armature nell area all intorno del carico o dell appoggio, delimitata da una linea di contorno situata a una distanza dal perimetro dell area caricata non superiore al minore dei due valori: 1,5 volte l altezza utile e 800 mm. Secondo l Eurocodice 2 e le Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M.14/01/2008), le piastre di calcestruzzo armato devono essere verificate allo stato limite ultimo nei riguardi del punzonamento, in corrispondenza dei pilastri e di carichi concentrati. Questa situazione limite di collasso può essere determinata da un carico concentrato o da una reazione agente su un area di estensione relativamente piccola di una soletta o una fondazione.
Nel caso di una piastra di calcestruzzo armato appoggiata su una colonna (Figura 1), il modello di verifica prevede la formazione di una fessura con superficie di forma tronco-conica, a partire dalla base della colonna. θ θ d h 2d A c B D A Sezione di base per la verifica B Area di verifica di base (A cont ) 2 d C Perimetro di verifica di base (u 1 ) D Area caricata (A load ) r cont Ulteriore perimetro di verifica r cont θ = arctan (1/2) = 26,6 C Figura 1: Modello di verifica a punzonamento allo stato limite ultimo [Fig. 6.12 EC2].
Per la verifica l Eurocodice 2 richiede di controllare che la resistenza a taglio dell elemento privo di armatura a taglio sia sufficientemente adeguata lungo la faccia del pilastro e il perimetro di verifica u 1. Se ciò non fosse verificato è richiesta un apposita armatura a taglio. Armature per il punzonamento Il compito dell armatura di punzonamento è di realizzare delle cuciture, in forma di bracci di armatura di acciaio, che attraversano le fessure prodotte dai carichi in condizioni ultime. A tal riguardo l Eurocodice 2 prevede l introduzione di staffe e di barre rialzate (Figura 2). Altri sistemi sono reperibili in commercio (Figura 3). A 1,5d B 0,25d > 0,3d 0,75d Figura 2: Armature di punzonamento [Fig. 9.10 EC2]. Figura 3: Esempi di armatura di punzonamento per piastre in getto pieno. In ogni caso si richiede che l armatura di punzonamento, per essere efficace, sia sufficientemente ancorata al calcestruzzo. Nel caso delle staffe (Figura 4) sono richiesti, alle loro estremità, ganci a
135 o 90 piegati attorno ad una barra longitudinale (casi a, b) oppure estremità diritte con opportune barre trasversali saldate (casi c, d). Nel caso delle barre rialzate si applicano le regole relative all ancoraggio delle barre diritte (Figura 5), dalle quali si ricava la lunghezza di ancoraggio di progetto. 5, but 50 mm 10, but 70 mm 10 mm 2 20 mm 50 mm 10 mm 1,4 0,7 (a) (b) (c) (d) Figura 4: Ancoraggio di staffe [Fig. 8.5 EC2]. l b 5 α o o 90 α < 150 5 150 0.6 t 5 Figura 5: Ancoraggio di barre diritte [Fig. 8.1 EC2].
Il traliccio come armatura di punzonamento Il traliccio in oggetto (Figura 6) può essere adottato come armatura di punzonamento. Esso infatti consente di realizzare le cuciture richieste in condizioni ultime, dando luogo ad un armatura sufficientemente ancorata nel calcestruzzo. Il suo funzionamento può essere considerato analogo a quello delle barre rialzate previste dall Eurocodice 2. Figura 6: Sistema Unifer di armatura di punzonamento. Questo sistema si presenta in forma di un armatura disposta all interno della maglia di armature necessarie per la flessione. Ciò, tuttavia, non riduce l efficacia del sistema nei confronti del punzonamento. Infatti, come per le barre rialzate, le norme non richiedono che i correnti superiore ed inferiore siano disposti a livello delle barre disposte per la flessione, né che le piegature sia risvoltate attorno alle armature per la flessione. A tal riguardo, anche in letteratura sono proposti schemi di armatura di punzonamento, con armature posizionate all interno della maglia di barre disposte per la flessione (Figura 7). Figura 7: Armatura di punzonamento (Calavera, Manual de Detalles Constructivos en Obras Publicas, 1993).