Armatura nel c.a. i limiti sui dettagli costruttivi - Notizie e Articoli - Studio SMD - Servizi di Ingegneria

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Armatura nel c.a. i limiti sui dettagli costruttivi

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Immagine che mostra l'armatura di un elemento strutturale in calcestruzzo armato
Quando si progetta e verifica una struttura in calcestruzzo armato occorre verificare che l'armatura disposta sia sufficiente non solo a soddisfare le verifiche di resistenza derivanti dai calcoli ma anche le prescrizioni inerenti la robustezza strutturale e i dettagli costruttivi indicati dalla normativa vigente in ambito strutturale.

Chi opera con diligenza si impegna per rispettare una serie di regole progettuali mirate a garantire il corretto funzionamento degli elementi che compongono la struttura. Nel caso di eventi eccezionali poi, proprio come in una vettura alcuni elementi sono studiati per salvaguardare la vita di chi si trova nell'abitacolo dissipando energia in caso di incidente, alcuni dettagli costruttivi mirano ad ottenere un comportamento strutturale atto a preservare la vita delle persone.  Omettere certi dettagli o trattarli con leggerezza può portare ad avere strutture all'apparenza sane e privi di difetti ma del tutto non sicure nel caso ad esempio di eventi sismici. Infatti, a meno che le strutture non siano progettate per rimanere in campo elastico (con fattore di struttura quindi pari ad 1 con tutti gli svantaggi economici che in certi casi derivano da questa scelta), le stesse subiranno deformazioni importanti manifestando elevati impegni in campo plastico ed è quindi bene, ad esempio, che non vi siano rotture di tipo fragile e quindi improvvise e potenzialmente catastrofiche, oppure che l'energia venga dissipata in certe zone e non in altre. In questo senso, la buona progettazione fa la differenza.

In questo articolo elencheremo tutti i limiti indicati dalle NTC2008 per quanto riguarda l'armatura delle strutture in cemento armato, sia quelli indicati al capitolo 4 delle stesse, quindi in assenza di sisma, che quelli del capitolo 7 per gli elementi sismoresistenti in modo da avere, all'occorrenza, tutto a portata di mano.

LIMITAZIONI PER LE TRAVI
TRAVI - Armatura longitudinale in zona non sismica
Esecutivo armatura di una trave in calcestruzzo armatoPer le travi esistono limitazioni sulla quantità di armatura tesa in zona non sismica. Per l’armatura tesa deve valere la seguente limitazione:

  • As,min = 0.26 * fctm / fyk * bt * d
fctm = valore medio della resistenza a trazione del calcestruzzo
fyk = tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio
bt = larghezza media della zona tesa
d = altezza utile della sezione   
(NTC2008 eq. 4.1.43)
Un ulteriore limite sull’armatura tesa è dato dalla seguente espressione:
  • As,min = 0,0013 * bt * d
L’armatura tesa minima da disporre deve essere maggiore del valore massimo fra i due limiti riportati sopra.
(NTC2008 eq. 4.1.43)
  
Un’altra limitazione riguarda il quantitativo di armatura massima tesa o compressa. L’armatura tesa o compressa non deve superare individualmente il seguente limite massimo pari al 4% dell’area della sezione di calcestruzzo:
  • As,max = 0,04 * Ac
Ac = area della sezione di calcestruzzo
(NTC2008 par. 4.1.6.1.1)
TRAVI - Armatura longitudinale in zona sismica
Le prescrizioni sui dettagli costruttivi per le strutture in zona sismica sono invece contenute nel capitolo 7 delle NTC2008. Il primo limite riguarda il rapporto geometrico relativo all’armatura tesa. Non ha importanza se l’armatura tesa sia al lembo superiore o inferiore della sezione, in entrambi i casi vale il limite seguente:
  • 1.4 / fyk < ρ < ρ.comp + 3.5 / fyk
ρ =  As(tesa) / (b * h)    (rapporto geometrico relativo all’armatura tesa)
ρ.comp = As(comp) / (b*h)    (rapporto geometrico relativo all’armatura compressa)
fyk = tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio
(NTC2008 par. 7.4.6.2.1)
Nelle zone critiche della trave vale invece un’altra limitazione:
  • ρ.comp ≥ 1/2 ρ  limite valido nella zona critica della trave
  • ρ.comp ≥ 0.25 ρ limite valido al di fuori della zona critica, nel resto della trave
  
La lunghezza della zona critica dipende dalla scelta progettuale effettuata riguardo alla classe di duttilità della struttura ed in particolare risulta pari a:
  • 1.5 * h per CD”A”
  • 1 * h per CD”B”
  
h = altezza della sezione della trave

TRAVI - Armatura trasversale in zona non sismica
Anche per l’armatura a taglio delle travi esistono dei limiti massimi e minimi da rispettare. L’area delle staffe minima da disporre per metro di lunghezza della trave è data dalla seguente formula:
  • Ast,min = 1,5 * b    (mm^2/m)
b = spessore minimo dell’anima in mm
(NTC2008 par. 4.1.6.1.1)
Altre limitazioni:
  • minimo 3 staffe al metro (quindi ≤ 33 cm)
  • passo delle staffe < 0.8 * d  (d = altezza utile della trave)
  • almeno il 50% dell’armatura trasversale deve essere costituita da staffe

TRAVI - Armatura trasversale in zona sismica
In zona sismica valgono invece questi altri limiti:
Il passo delle staffe deve essere inferiore al minimo delle seguenti quantità:
  • 1/4 d (d = altezza utile della sezione)
  • 17,5 cm per CD”A” oppure 22,5 cm per CD”B”
  • 6 volte il diametro delle barre longitudinali per CD”A” oppure 8 volte il diametro delle barre longitudinali per CD”B”
  • 24 volte il diametro delle staffe
      
Il diametro dei ferri delle staffe deve essere almeno pari a 6 mm.

LIMITAZIONI PER I PILASTRI
PILASTRI - Armatura longitudinale in zona non sismica
disposizione armatura longitudinale e staffe in un pilastro in c.a.Per l’armatura minima di armatura longitudinale da inserire bisogna considerare il valore massimo fra i due seguenti limiti:
  • As,min = 0,10 * Ned / fyd   (Ned = sforzo normale agente nel pilastro)
  • As,min = 0,003 * Ac   (Ac = area della sezione di calcestruzzo)
  
L’armatura massima consentita è invece pari a:
  • As,max = 0,04 * Ac
(NTC2008 par. 4.1.6.1.2)


PILASTRI - Armatura longitudinale in zona sismica
In zona sismica per i pilastri valgono invece i seguenti limiti:
  • 1% ≤ ρ ≤ 4%
ρ = As / (b * h)  percentuale geometrica di armatura
(NTC2008 par. 7.4.6.2.2.)
Le NTC2008 impongono un limite anche sullo sforzo normale agente:
  • N ≤ 0,55 * Ac * fcd   per CD”A”
  • N ≤ 0,65 * Ac * fcd   per CD”B”
  
Inoltre l'interasse fra le barre longitudinali deve essere minore di 25 cm.

PILASTRI - Armatura trasversale in zona non sismica
Per i pilastri valgono le seguenti limitazioni per l’armatura trasversale:
Il passo delle staffe massimo non deve superare il minimo fra i due limiti seguenti:
  • pst,max = 12 * Ø.long,min
  • pst,max = 25 cm
  
Il diametro delle staffe deve rispettare i seguenti limiti:
  • Øst ≥ 6 mm
  • Øst ≥ 1/4 Ø.long,max
  
PILASTRI - Armatura trasversale in zona sismica
Per quanto concerne le staffe il diametro minimo è determinato come segue:
  • Øst ≥ 6 mm
Il passo delle staffe deve essere minore della più piccola delle seguenti quantità:
  • 1/3 del lato minore della sezione per CD”A”; 1/2 del lato minore della sezione per CD”B”
  • 12.5 cm per CD”A”; 17.5 cm per CD”B”
  • 6 Ø.long,min per CD”A”; 8 Ø.long,min per CD”B”
    
Per la zona critica del pilastro nel caso di classe di duttilità Alta (CD”A”), il passo delle staffe non deve superare la seguente quantità:
  • pst ≤ Ast * fyd / (0,12 * fcd * bst)
Ast = area complessiva dei bracci delle staffe per metro lineare
bst = distanza fra i bracci più esterni delle staffe

Al di fuori della zona critica del pilastro in CD”A” e per tutta la lunghezza del pilastro nel caso di CD”B” vale il seguente limite per il passo massimo delle staffe:
  • pst ≤ Ast * fyd / (0,12 * fcd * bst)
Ast = area complessiva dei bracci delle staffe per metro lineare
bst = distanza fra i bracci più esterni delle staffe
La lunghezza della zona critica del pilastro è pari al massimo delle seguenti quantità:
h della sezione
1/6 dell’altezza libera del pilastro
45 cm
l’altezza libera del pilastro se questa è minore di tre volte h della sezione
(NTC2008 par. 7.4.6.1.2)

ELEMENTI DI FONDAZIONE
Immagine di un esecutivo di trave di fondazione
  • Travi in c.a. con armatura longitudinale inferiore e superiore ≥ 0,2%
  • Pali in calcestruzzo con armatura ≥ 0,3%

(NTC2008 par. 7.2.5)


STRUTTURE BIDIMENSIONALI
PARETI
Le armature devono essere disposte:
  • sia orizzontalmente che verticalmente,
  • su entrambe le facce della parete,
  • con un passo non superiore a 30 cm.

Devono inoltre:
  • avere un diametro non superiore ad 1/10 dello spessore della parete (max fi 14 per pareti di spessore pari a 15 cm),
  • essere collegate con legature, in ragione di almeno nove ogni metro quadrato (ganci o staffe ogni 33 cm minimo).
  • devono essere in un quantitativo tale da raggiungere sia in pianta ed in altezza un’armatura minima orizzontale e verticale pari allo 0,2%, per controllare la fessurazione da taglio.

Vengono poi fornite indicazioni specifiche per le armature da utilizzarsi nelle così dette “zone confinate” da individuarsi all’interno della così detta zona critica (zone di estremità delle pareti di sviluppo approssimativamente pari al 20% della lunghezza in pianta della parete).
In queste zone sono previste percentuali di armatura verticale più elevate:
  • 1% ≤ ρ ≤ 4%
  • Nelle zone confinate l’armatura trasversale deve essere costituita da barre di diametro non inferiore a 6 mm, disposti in modo da fermare una barra verticale ogni due con un passo non superiore a 8 volte il diametro della barra o a 10 cm. Le barre non fissate devono trovarsi a meno di 15 cm da una arra fissata.
(NTC2008 par. 7.4.6.2.4)

Inoltre, al paragrafo 7.4.6.2.5 vengono forniti i quantitativi minimi di armatura per le travi duttili di accoppiamento fra sistemi di pareti.

Per completezza indichiamo anche le limitazioni geometriche per gli elementi strutturali sismoresistenti:
PARETI
  • spessore minimo non inferiore al valore massimo tra 15 cm, (20 cm nel caso in cui nelle travi di collegamento siano da prevedersi, armature inclinate per il funzionamento a pareti accoppiate)
  • 1/20 dell’altezza libera di interpiano.
TRAVI
  • La larghezza B della trave deve essere ≥ 20 cm e per le travi a spessore non maggiore della larghezza del pilastro, aumentata da ogni lato di metà dell'altezza della sezione trasversale della stessa, risultando comunque non maggiore di due volte bc, essendo bc la larghezza del pilastro ortogonale all'asse della trave.
PILASTRI
  • Dimensione minima della sezione trasversale non minore di 25 cm.



Autore: Silas M. Delmatti
Ingegnere Civile, Tecnico acustico
Email: silas.d@studiosmd.it








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