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LA VITA UTILE DELLE COSTRUZIONI IN C.A. – Mario Collepardi, ACI Honorary Member

Nella trasmissione di “otto e mezzo” del 23 ottobre 2018 il grande Massimiliano Fuxas (che ammiro molto come architetto) ha detto una cosa impropria sulle costruzioni in “cemento” (più propriamente in calcestruzzo). Ha affermato impropriamente che queste costruzioni durano solo 30 anni. Sotto riporto la Tabella 1 desunta dalle Norme Tecniche delle Costruzioni vigenti in Itala per le opere in calcestruzzo armato: la vita nominale di progetto (Vn) può variare da meno di 10 anni per le opere provvisorie e le strutture in fase costruttiva e deve arrivare a oltre 100 anni per le grandi opere come un ponte di grande importanza strategica.

Per raggiungere questo obiettivo (ed evitare un crollo prematuro come è avvenuto nel ponte Morandi a Genova) il progettista (architetto o ingegnere) deve rispettare le attuali Norme Europee (EN 206) vigenti anche in Italia che tengono conto dell’aggressività dell’ambiente (mare, cicli di gelo-disgelo, applicazione del sale per sciogliere il ghiaccio sul manto stradale, ecc.). Queste Norme Europee, che evidentemente l’Architetto Fuxas non conosce, precisano come deve essere confezionato il calcestruzzo per evitarne un prematuro degrado, mentre l’Eurocodice 2 precisa quale deve essere lo spessore di calcestruzzo (copriferro) che deve proteggere i ferri di armatura dalla corrosione a seconda della vita nominale di progetto che si vuole garantire.

Purtroppo queste Norme, tutte frutto della recente collaborazione tra i Paesi dell’Unione Europea, non erano conosciute quando sono state progettate e costruite le opere negli anni ’60 quando ancora vigeva il Regio Decreto del 1939 ! Si valuta che, a causa di questa situazione, ci siano in Italia oltre 2000 ponti autostradali a rischio di crollo.

Per una progettazione “durabile” che garantisca una vita nominale di almeno 100 anni secondo l’ attuale Norma Europea EN 206, integrata con la UNI 11104 e con la UNI EN 1992-2 per i valori di copriferro, si possono riassumere le principali caratteristiche del calcestruzzo per le strutture in c.a e c.a.p. per una struttura in prossimità del mare, come per esempio nel Ponte Morandi di Genova:

strutture in c.a. > classe di esposizione:XS1; rapporto acqua/cemento ≤ 0,50; classe di consistenza:S5; Rck ≥ 40 MPa; copriferro ≥ 45 mm; cemento nei tipi contenenti aggiunte minerali pozzolaniche in maggiori quantità (es. CEM IV , V o III);

strutture in c.a.p. > classe di esposizione:XS1;rapporto acqua/cemento ≤ 0,50; classe di consistenza:S5; Rck ≥ 40 MPa;  copriferro ≥ 55 mm;  cemento nei tipi contenenti aggiunte minerali pozzolaniche in maggiori quantità (es. CEM IV , V o III).

Linea Ferroviaria Cortina-Venezia: studio del calcestruzzo

Il Governatore del Veneto Luca Zaia ha proposto di costruire nei prossimi anni una ferrovia per collegare in sole tre ore Venezia con Cortina. Trovo questa proposta molto interessante: un turista in visita a Venezia può fare un rapido e comodo salto a Cortina per visitare le nostre Dolomiti. Così pure i turisti presenti a Cortina per sciare potranno ammirare la Serenissima con un rapido viaggio in treno.

Io mi proverò a proporre per questa opera di grande valore sociale un materiale da costruzione durabile almeno 100 anni secondo le norme europee: un calcestruzzo armato capace di resistere al clima marino di Venezia e ai cicli di gelo-disgelo dell’alta montagna. Tra i due tratti (mare e monti) possiamo immaginare di impiegare un calcestruzzo armato esposto alla carbonatazione con conseguente rischio di corrosione dei ferri di armatura.

 

CALCESTRUZZO ESPOSTO AL TRASCINAMENTO EOLICO DELLA SALSEDINE MARINA

Nel tratto che grosso modo va dalla Stazione di Santa Lucia a Venezia alla Stazione di Mestre possiamo immaginare di costruire l’opera con un calcestruzzo non lontano dal mare esposto cioè alla classe di esposizione XS1.

Per le opere in calcestruzzo armato (c.a.) le Norme Europee prevedono un rapporto acqua/ cemento non superiore a 0,50 che, con un cemento pozzolanico (resistente all’acqua di mare) in classe di resistenza 42.5 N, corrisponde ad una resistenza caratteristica (controllo di tipo B) di 40 MPa. Inoltre, in vista di una durabilità dell’opera di 100 anni, si richiede uno spessore di copriferro di almeno 55 mm per proteggere i ferri di armatura dalla corrosione. La messa in opera può essere agevolata impiegando un calcestruzzo autocompattante con un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

Per le opere in calcestruzzo armato precompresso (c.a.p) è necessario ridurre il massimo rapporto acqua/cemento a circa 0,45 per raggiungere una resistenza caratteristica di 50 MPa (controllo B) con lo stesso cemento impiegato per le opere in c.a. Il copriferro per garantire una durabilità di 100 anni diventa 65 mm. Si raccomanda anche per queste strutture un calcestruzzo autocompattante con un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

 

CALCESTRUZZO ESPOSTO ALLA CARBONATAZIONE

Nel tratto che grosso modo va da Mestre a Vittorio Veneto il calcestruzzo non è esposto né alla salsedine marina, né ai cicli di gelo-disgelo. Tuttavia esiste il rischio di corrosione dei ferri di armatura per effetto della carbonatazione essendo il materiale esposto all’aria ed alla pioggia: esso si trova quindi nella classe di esposizione XC4.

Per le strutture in c.a. il rapporto acqua/cemento massimo è 0,50 che, con un cemento al calcare CEM II A-L 42.5 R, corrisponde ad una resistenza caratteristica di 40 MPa con un controllo B. Per garantire una durabilità di 100 anni occorre adottare un copriferro di almeno 40 mm. Per agevolare la messa in opera si può impiegare un calcestruzzo autocompattante e un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

Per le strutture in c.a.p. il rapporto acqua/cemento massimo è di 0,49 che con un CEM II A-L 42.5 R corrisponde ad una resistenza caratteristica di 45 MPa con un controllo B. Per garantire una durabilità di 100 anni occorre adoperare un copriferro di almeno 50 mm. Per agevolare la messa in opera si può impiegare un calcestruzzo autocompattante con un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

 

CALCESTRUZZO ESPOSTO AI CICLI DI GELO-DISGELO

Nel tratto che grosso modo va da Vittorio Veneto a Cortina esiste il rischio che il calcestruzzo si degradi a causa della formazione di ghiaccio nei pori capillari della pasta cementizia e nei vuoti presenti negli inerti. Per evitare questo danno occorre adottare un additivo aerante capace di allentare la tensione causata dalla formazione di ghiaccio grazie alla formazione di microbolle disperse nella pasta cementizia. Occorre, inoltre, impiegare inerti non-gelivi capaci di resistere ai cicli di gelo-disgelo nell’ambiente Occorre, infine, tener conto dell’esposizione all’aria e quindi al rischio di carbonatazione e di corrosione dei ferri di armatura. Pertanto, l’ambiente risulta essere in classe di esposizione XC4  + XF3.

Per le strutture in c.a. il rapporto acqua/cemento di 0,50 unitamente ad un volume di aria inglobata del 6% corrisponde ad una resistenza caratteristica di 35 MPa con un controllo B. Lo spessore di copriferro per garantire una durabilità di 100 anni deve essere almeno 40 mm. Per evitare la perdita di aria inglobata si raccomanda di non impiegare un calcestruzzo autocompattante ma di adottare una classe di consistenza superfluida S5 con un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

Per le strutture in c.a.p. il rapporto acqua/cemento di 0,42 unitamente ad un volume di aria inglobata del 6% corrisponde ad una resistenza caratteristica di 45 MPa con un controllo B. Lo spessore di copriferro per garantire una durabilità di 100 anni deve essere almeno 50 mm. Per evitare la perdita di aria inglobata si raccomanda di non impiegare un calcestruzzo autocompattante ma di adottare una classe di consistenza superfluida S5 con un diametro massimo di 20 mm per l’inerte.

 

CONCLUSIONI

Per la costruzione della ferrovia da Venezia a Cortina, proposta dal Presidente del Veneto Luca Zaia, occorre prevedere tre ambienti -che corrispondono alle classi di esposizione XS1, XC4 e XF3- e due tipi di calcestruzzo (c.a e c.a.p.) per un totale di 6 miscele capaci di garantire una durabilità di almeno 100 anni in ambiente marino (come quello vicino a Venezia), di montagna (come quello vicino a Cortina), ed intermedio (come quello compreso tra Mestre e Vittorio Veneto).

Norme Tecniche per le Costruzioni 2018

In occasione dell’entrata in vigore dal prossimo 22 marzo delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni emanate con DM del 17-01-2018, vogliamo porre alla vostra attenzione alcune importanti novità introdotte nell’ambito dei controlli di accettazione in cantiere sui materiali, obbligatoriamente da parte di un laboratorio ufficiale di cui all’art. 59 del DPR n. 380/2001.

CALCESTRUZZI (§11.2.5-11.2.6)

La Rck dovrà essere valutata su provini sottoposti a prova tra il 28° e 30° giorno dal getto e comunque entro 45gg dal confezionamento.ATTENZIONE: Il mancato rispetto di tali termini comporterà il ricorso al controllo della resistenza in opera di cui al §11.2.6 (carotaggi), sempre ad opera di un laboratorio ufficiale. In caso di verifiche in opera, sia su strutture nuove nei casi di non conformità o dubbi elencati al § 11.2.6 sia per la caratterizzazione dei materiali di cui al § 8.5.3 per le verifiche strutturali di edifici esistenti, dovrà essere un laboratorio ufficiale ad eseguire anche il prelievo delle carote oltre che le prove sulle stesse.

MURATURA PORTANTE (§11.10.2)

Sono stati da un lato incrementati i controlli sugli elementi resistenti, dall’altro introdotti i prelievi sulla malta di allettamento prima non previsti.Per gli elementi della muratura dovranno essere eseguiti controlli di accettazione sulla resistenza a compressione di almeno un campione (costituito da almeno 6 elementi) per ogni 350 m3 di fornitura per elementi di Categoria II e per ogni 650 m3 per elementi di Categoria I.ATTENZIONE: per le malte di allettamento con funzione strutturale, sia nel caso di prodotti preconfezionati/premiscelati già con obbligo di marcatura CE sia per malte prodotte in cantiere, è stato introdotto l’obbligo di prelievi in cantiere per la verifica della resistenza a flessione e a compressione come già per i calcestruzzi. Per ogni miscela omogenea il controllo di accettazione andrà eseguito su almeno 3 provini prismatici 40 x 40 x 160 mm ogni 350 m3 di muratura nel caso di malte a composizione prescritta o prodotte in cantiere, oppure ogni 700 m3 di muratura nel caso di malte a prestazione garantita.

ACCIAIO DA C.A. (§11.3.2.12) E DA C.A.P (§11.3.3.5.4)

Rimante confermato l’obbligo dei controlli di accettazione in cantiere entro 30 giorni dalla data di consegna in ragione di 3 campioni dello stesso diametro e tipologia di acciaio ogni 30 t di acciaio dallo stesso stabilimento, anche se raggiunte con forniture successive (novità). La circolare esplicativa alle NTC raccomanda il prelievo di almeno tre diversi diametri opportunamente differenziati nell’ambito di ciascun lotto di spedizione.Si ricorda che, oltre alla prova di trazione, per le barre è OBBLIGATORIA ANCHE quella di PIEGA, mentre per reti o tralicci quella dello STRAPPO DEL NODO.Si rammenta che suddetti controlli di accettazione in cantiere NON POSSONO ASSOLUTAMENTE ESSERE SOSTITUITI DAI CERTIFICATI DEI CONTROLLI DI PRODUZIONE dell’acciaieria o del centro di trasformazione.

ACCIAIO PER CARPENTERIA METALLICA (§11.3.4.11.3 )

Viene confermato, prima della posa in opera, l’obbligo della prova di trazione e di resilienza su almeno 3 provini per tutte le forniture di elementi e/o prodotti, qualunque sia la loro provenienza e la tipologia di qualificazione. Sono, tuttavia, cambiate le frequenze di prova, distinte per tipologie di prodotti (es. ogni 90 ton per elementi di Carpenteria Metallica, ogni 15 ton per Lamiere grecate e profili formati a freddo).

INDICAZIONE GENERALE PER TUTTI I MATERIALI 

Per tutti i controlli di accettazione, il DL o il collaudatore possono delegare ai prelievi lo stesso laboratorio ufficiale incaricato della esecuzione delle prove.

Norme tecniche per le costruzioni

Le Norme Tecniche per le Costruzioni sono state approvate con il D.M. 14 gennaio 2008 e pubblicate sulla Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008 (S.O. n. 30).

Azioni Sismiche

Le norme accantonano il concetto di “Zona Sismica” ai fini della definizione delle azioni sismiche.
Le accelerazioni ag vengono calcolate nell’effettiva posizione geografica del sito e non sono più valutate genericamente sulla base dell’appartenenza ad una zona sismica del comune in cui realizzare l’opera.
Gerarchia delle Resistenze
Per quanto riguarda le strutture in calcestruzzo armato, il rispetto della gerarchia delle resistenze è un obbligo pressoché generalizzato, anche per le strutture classificate di duttilità bassa. In fase di progettazione per il disegno dei ferri d’armo e lo studio dell’armatura devono essere utilizzati degli strumenti di progettazione integrata.

Verifiche di duttilità

P per tutti gli edifici ad eccezione di quelli realizzati in zona 4, è obbligatoria la verifica di duttilità. La verifica di duttilità consiste nel controllare che il rapporto delle duttilità allo SLU e allo snervamento sia maggiore dei valori riportati al punto 7.4.4 della normativa.

Fondazioni

Per le opere di fondazione sono obbligatorie verifiche di tipo geotecnico e strutturale differenziate in basse alla tipologia di fondazioni: dirette (superficiali) e indirette (profonde).
All’interno della normativa sono inseriti diversi coefficienti di sicurezza specializzati per tipologia di fondazione e di verifica, gli stati limite ultimi di tipo geotecnica e gli stati limite ultimi di tipo strutturale caratterizzati da diverse combinazioni delle azioni.

Circolare applicativa

La Circolare n. 617/CSLLPP del 2 febbraio 2009, contenente le “istruzioni per l’applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni”, è stata pubblicata nel Supplemento ordinario alla “Gazzetta Ufficiale” n. 47 del 26 febbraio 2009.
Con la pubblicazione della circolare “si completa l’innovativo percorso normativo previsto dal DM 14 gennaio 2008, sulle “nuove norme tecniche per le costruzioni” che rappresentano la più avanzata espressione normativa a tutela della pubblica incolumità nel settore delle costruzioni.

Di seguito le norme tecniche N.T. per le Costruzioni nella edizione del 14.01.2008 attualmente in vigore ma di prossima revisione.

Inserisci i tuoi dati e ricevi direttamente al tuo indirizzo e-mail il testo con le Norme Tecniche per le Costruzioni 2008






 

ASSHTO TSP2 – Manutenzione dei ponti

L’insegnamento non offre solo la possibilità di trasmettere la propria conoscenza, ma è in primis un’opportunità per supportare i propri studenti ad accrescere la passione nata verso una determinata materia. Quando ognuno di loro riesce a realizzare un proprio progetto, per il docente ciò è motivo della massima soddisfazione.  Ed è proprio per questo motivo che oggi vi voglio presentare una mia ex alunna che ora si occupa di una delle più importanti tematiche in materia di infrastrutture in c.a.Lorella Angelini si è laureata in Ingegneria Civile presso l’Università Politecnica delle Marche di  Ancona. Subito dopo la laurea collaborò con me presso la Mac Master di Treviso occupandosi di calcestruzzo. Successivamente si è trasferita in USA (Minnesota) dove lavora presso la  Angelini Consulting Services, LLC. Ora si occupa della  manutenzione dei ponti presso la AASHTO TSP2.  Per maggiori informazioni sulla sua attività ci si può collegare al suo blog TSP2 Bridge Preservationhttps://youtu.be/T_OR7F9VpMYLorella Angelini , Civil Engineer Angelini Consulting Services LLCcell: 612 306 7567  mail: lor2257@gmail.com. 

Calcestruzzo sostenibile

In questo video il Prof. Mario Collepardi, presidente della ENCO – Engineering Concrete parla del calcestruzzo sostenibile, ossia delle sue possibilità di riciclo.Il riciclo del calcestruzzo avviene quando il calcestruzzo è degradato, e può essere riutilizzato come aggregato per costrurire nuovi calcestruzzi.Consiste anche nel riutilizzo di altri materiali di scarto, come:

  • La cenere volante (residuo della combustione del carbone), che consente di produrre calcestruzzi con maggiore durabilità
  • Il fumo di silice (prodotto di scarto della lavorazione delle leghe in ferro silicio), che consente di preparare calcestruzzi di altissima qualità, molto durabili e molto resistenti meccanicamente.

 

Salute del Calcestruzzo

In questo video il Prof. Mario Collepardi della Enco – Engineering Concrete parla della salute del calcestruzzo, ossia della sua durabilità.Il calcestruzzo armato può infatti degradarsi in varie forme:

  • Fessurazioni provocate dall’evaporazione dell’acqua o dalle escursioni termiche
  • Passaggio di anidride carbonica ed ossigeno nelle fessure, con conseguente corrosione dei ferri, a seguito della quale avviene il distacco del copriferro e corrosione via via più rapida degli stessi
  • Mediante il cosiddetto “attacco solfatico”

 

Mix Design: il progetto di miscela

In questo video il Prof. Mario Collepardi, presidente della ENCO – Engineering Concrete, parla del cosiddetto Mix Design del calcestruzzo.Letteralmente “progetto di miscela”, il mix design assomiglia alla ricetta gastronomica pensata in cucina da uno chef per raggiungere il risultato voluto. 

Tecnologia del Calcestruzzo

In questo video il Prof. Mario Collepardi, presidente di ENCO – Engineering Concrete, presenta il Dizionario Enciclopedico del Calcestruzzo, che raccoglie dalla A alla Z tutti gli argomenti inerenti la Tecnologia del Calcestruzzo.