Le verifiche a fessurazione nel calcestruzzo armato

La fessurazione rappresenta un fenomeno tipico del calcestruzzo armato. Le opere costruite in questo materiale si ritrovano, in esercizio, sempre o quasi sempre nello stato fessurato. Ciò significa che parte della sezione resistente degli elementi strutturali non è più integra perché all’interno di una specifica zona è stata superata la resistenza a trazione del calcestruzzo.

In generale, quindi, lo stato fessurato va accettato “cercando di eliminare il più possibile il danno che per esso può derivare alla struttura” (Migliacci, Mola, “Progetto agli stati limite delle strutture in c.a.”, Ambrosiana, 2006).

Gli stati limite associati alla fessurazione

Di fatto, lo stato fessurato rappresenta una misura della durabilità in quanto fonte di innesco di uno o più dei seguenti stati limite:

• applicazione dei carichi esterni
• condizioni ambientali
• sensibilità alla corrosione delle armature

Effettuare una verifica a fessurazione nel calcestruzzo armato consiste essenzialmente nel controllare la verifica della seguente equazione:

Sd < fctd

essendo Sd l’azione esterna e fctd la resistenza a trazione del calcestruzzo.

Si precisa che, nel calcolo, occorre sempre riferirsi al valore caratteristico della resistenza a trazione per flessione.

Vale inoltre la pena evidenziare che lo sviluppo della resistenza a trazione del calcestruzzo è funzione delle condizioni di aderenza fra la matrice cementizia e le barre di armatura. La fessurazione vera e propria, infatti, si espleta solo quanto si supera anche la condizione limite di aderenza, pertanto sono sempre da preferire, in sede di progetto, l’impiego di diametri piccoli e la diffusione dei ferri.

L’ampiezza delle fessure

La fessurazione può anche espletarsi senza risultare visibile. Tradizionalmente, i valori di ampiezza delle fessure considerati in letteratura e nelle norme sono tre:

• 0.1mm tipico di fessure non visibili
• 0.2mm tipico di visibili con difficoltà (a questo valore si può associare una sorta di soglia di visibilità)
• 0.4mm tipico di fessure chiaramente visibili

 

Sulla base di una molteplicità di parametri (in particolare legati alle caratteristiche della costruzione e alle relative esigenze di natura anche estetica), si calcola l’ampiezza delle fessure ottenendo un valore da confrontare con quello limite prescritto dalle norme.

Il D.M. 14.01.2008 non riporta un metodo per la verifica a fessurazione nel calcestruzzo armato, limitandosi in ciò a rimandare alla precedente normativa strutturale (D.M. 09.01.1996 e Circolare LLPP n.° 252 del 15.10.1996). Maggiori indicazioni sono invece fornite all’interno della Circolare 617 del 2009 al punto C 4.1.2.2.4.6.

I parametri che influenzano la fessurazione

I principali parametri che influenzano lo stato fessurato sono indicati di seguito.

Aggressività ambientale

La fessurazione rappresenta uno stato di importanza crescente al crescere delle condizioni di aggressività ambientale. Se nel caso degli interni di edifici (tradizionalmente considerati ambienti poco aggressivi) la fessurazione ha importanza soprattutto dal punto di vista estetico, in quello di una struttura per il contenimento di liquidi pericolosi la fessurazione assume valore in particolare dal punto di vista statico e della sicurezza generale dell’opera.

Sensibilità alla corrosione delle armature

Posto che tutti gli acciai da armatura devono, per ovvia precauzione progettuale, essere considerati sensibili alla corrosione di modo che sempre si adottino opportuni accorgimenti per proteggerli (in particolare il copriferro), tutte le normative distinguono fra barre sensibili e poco sensibili alla corrosione.

Diversi testi consigliano di considerare sensibili alla corrosione:

• tutte le barre in acciaio temperato;
• tutte le barre in acciaio incrudito a freddo soggette a una trazione superiore a 4000 kg/cmq;
• tutte le barre di diametro inferiore a 5mm in presenza di un copriferro inferiore o uguale a 2.5cm.

 

In tutti gli altri casi, le armature possono essere considerate poco sensibili alla corrosione.

Copriferro

I limiti di apertura delle fessure indicati dalle norme fanno in genere riferimento a condizioni di ricoprimento minime (1.5cm in condizioni poco aggressive, ad esempio, o 4.5cm in condizioni molto aggressive e in presenza di armature sensibili alla corrosione).

Ai fini del rispetto delle verifiche, è possibile adottare limiti maggiorati rispetto a quelli di normativa di un coefficiente dato dal rapporto fra il copriferro adottato e quello minimo (c / c,min > 1).

Caratteristiche del calcestruzzo

Evidente l’influenza delle caratteristiche del calcestruzzo tramite il fondamentale parametro meccanico della resistenza a trazione. Più in generale, si può dire che a un minor valore di Rck corrisponda una maggiore fessurazione (confermando in ciò l’esigenza di incrementare il valore della resistenza caratteristica per perseguire una maggiore durabilità).

Caratteristiche generali della sezione

Il primo passo per la verifica a fessurazione è rappresentato dal calcolo del momento di prima fessurazione, funzione delle dimensioni della sezione e dell’armatura presente. Da ciò discende, in prima analisi, l’influenza di tali parametri nella valutazione dello stato fessurato.

In linea di massima, si possono considerare valide le seguenti considerazioni generali su questo argomento:

• le fessure hanno ampiezza maggiore in presenza di tensioni maggiori nell’acciaio e in presenza di ferri di diametro maggiore;
• migliori sono le condizioni di aderenza fra acciaio e calcestruzzo, minore sarà l’ampiezza delle fessure (confermando in linea di massima che, ai fini del contenimento della fessurazione, occorre che l’acciaio lavori a tensioni non eccessive).

=> Per approfondire le verifiche delle opere in c.a. si rimanda a Verifiche manuali nel calcolo strutturale

Immagine: Canarias Creativa