Acciaio per cemento armato ordinario. Le barre di armatura sono

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Acciaio per cemento armato ordinario. Le barre di armatura sono caratterizzate dal diametro
della barra tonda equipesante, calcolato nell’ipotesi che il peso specifico dell’acciaio sia
7850 kg/m3. Secondo la Normativa italiana(1) (D.M. del 1996) due sono i tipi di acciai per
barre lisce (FeB22k e FeB32k) e due i tipi di acciai per barre ad aderenza migliorata (FeB38k
e FeB44k). Facendo riferimento alle barre ad aderenza migliorata si ha:
acciaio FeB38k con diametri delle barre compresi nell’intervallo 5 mm 30 mm ;
acciaio FeB44k con diametri delle barre compresi nell’intervallo 5 mm 26 mm .
Per le barre tonde lisce(2) si ha:
acciai FeB22k e FeB32k entrambi con diametri delle barre compresi nell’intervallo
5 mm 30 mm .
In particolare, il numero che caratterizza il tipo di acciaio (38 e 44) indica il valore della
tensione caratteristica di snervamento (in daN/mm2), a differenza degli acciai da carpenteria
originariamente caratterizzati invece da un numero (Fe360; Fe430; Fe510) indicante il valore
della tensione caratteristica di rottura (in N/mm2).
Secondo l’E.C.2, le barre d’armatura devono soddisfare i requisiti che sono contenuti nella
Norma ENV 10080. In virtù di tale norma, i prodotti devono essere classificati in base a
quanto segue:
Tipo: il tipo indica il valore della tensione caratteristica di snervamento fyk espresso in
N/mm2;
Classe: la classe indica la caratteristica di duttilità che può essere: (H) alta; (N) normale e
(S) per strutture antisismiche.
Dimensioni, caratteristiche superficiali e saldabilità.
Ai fini progettuali(3) si ritiene che la duttilità sia da ritenersi adeguata se per acciai ad alta
duttilità (H) risulta uk > 5% e ftk / f yk > 1, 08 ; mentre per acciai a duttilità normale (N) risulti
uk > 2, 5% e ftk / f yk > 1, 05 ; dove ftk e fyk sono rispettivamente le resistenze caratteristiche
a rottura e di snervamento; mentre uk è il valore caratteristico della deformazione misurata
sotto carico massimo ( max k = ftk ). In generale, per gli acciai dolci, che hanno uno
snervamento ben definito, si determina come noto la resistenza di calcolo agli stati limite
tramite la posizione:
fyk
fyd =
;
s
in cui fyk è la tensione caratteristica di snervamento. Sia la Normativa italiana che l’E.C.2
assumono come coefficiente di sicurezza allo stato limite ultimo (SLU) sulla tensione
caratteristica di snervamento dell’acciaio il valore ms s = 1,15. In particolare l’E.C.2, per
le verifiche agli stati limite di esercizio (verifica massime tensioni di esercizio) in condizioni
di carico rare, impone che sia verificata la relazione(4): f 0, 8 fyk .
Come si è già accennato, anche le Norme Tecniche, per le verifiche agli stati limite di esercizio per
effetti dovuti alle combinazioni di carico rare, impongono di rispettare la seguente limitazione:
1
Secondo le Norme Tecniche, le differenze più marcate e importanti rispetto al D.M. del 1996 sono sulle tipologie di acciaio per
calcestruzzo armato. Le caratteristiche degli acciai, conformi con le Norme Tecniche, vengono presentate più avanti.
2
Secondo lapplicazione delle Norme Tecniche, viene abolito limpiego di acciaio liscio per c.a. Le autorizzazioni allimpiego
previste per le barre di > 26 mm e per i rotoli di > 14 mm dal D.M. del 1996 vengono abolite prevedendo ununica
qualificazione per le barre e per i rotoli allinterno della gamma dimensionale indicata.
3
Vedere più avanti quanto detto sullappendice C della UNI EN 1992-1-1: 2005.
4
Notare che, nel recepimento dellE.C.2 variato dal D.M. del 1996, la limitazione era invece: f 0, 7 f yk .
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f 0,8 fyk .
Nelle tabelle 9.4, 9.4_a e 9.4_b, si riportano i valori delle tensioni caratteristiche e di progetto
agli stati limite per gli acciai ad aderenza migliorata, rispettivamente secondo la Normativa
Italiana (vecchio D.M. 09.01.96) e compatibilmente con l’Eurocodice 2.
Tipo di acciaio
FeB38k
FeB44k
Tensione caratteristica
3750
4300
di snervamento fyk [daN/cm2]
Tensione ultima di progetto (SLU)
3260
3740
fyd [daN/cm2] (con s = 1,15)
Tensione ultima di esercizio (SLE)
3750
4300
fyd [daN/cm2] (con s = 1,0)
Tensione caratteristica di
4500
5400
rottura ftk [daN/cm2]
Tabella 9.4 – Tensioni caratteristiche e di progetto per acciai per armatura lenta ad aderenza
migliorata.
Tipo di acciaio
FeB22k
FeB32k
Tensione caratteristica
2150
3150
di snervamento fyk [daN/cm2]
Tensione ultima di progetto (SLU)
1870
2739
fyd [daN/cm2] (con s = 1,15)
Tensione ultima di esercizio (SLE)
2150
3150
fyd [daN/cm2] (con s = 1,0)
Tensione caratteristica di
3350
4900
rottura ftk [daN/cm2]
Tabella 9.4_a – Tensioni caratteristiche e di progetto per acciai per armatura lenta a barre
tonde lisce.
Tipo di acciaio (Grade)
S220
S380
S400
S440(5)
S500
Tensione caratteristica
220
380
400
440
500
di snervamento fyk [Mpa]
Tensione ultima di progetto (SLU)
191
330
348
383
435
fyd [Mpa] (con s = 1,15)
Tensione ultima di esercizio (SLE)
220
380
400
440
500
fyd [Mpa] (con s = 1,0)
Tabella 9.4_b – Tensioni caratteristiche e di progetto per acciai per armatura lenta (qui
utilizzanti assieme all’Eurocodice 2). Notare che: 1 daN / cm2 0,1Mpa .
Caratteristiche degli acciai secondo UNI EN 1992-1-1: 2005 (Appendice C). Il prospetto
riportato più avanti (prospetto C.1) fornisce le proprietà delle armature idonee all’utilizzo con
l’E.C.2. Le proprietà sono valide per temperature comprese tra – 40°C e 100°C per armature
disposte nella struttura finita. La Norma raccomanda che eventuali piegature o saldature delle
armature eseguite in sito siano inoltre limitate agli intervalli di temperatura consentiti nella
EN 13670.
5
Lacciaio S440 può essere considerato sostanzialmente pari ad un acciaio FeB44k.
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Barre (diritte) e barre svolte da
rottolo
Forma di prodotto
B
C
Reti
A
B
C
Requisito
o frattile
[%]
–
Classe acciaio:
Tensione [MPa] caratteristica di
snervamento fyk o f0,2 k :
A
Valore minimo di k = ( ft / fy ) k :
1, 05
1, 08
1, 15
< 1, 35
1, 05
1, 08
1, 15
1, 35
10,0
Deformazione caratteristica al
carico massimo, uk (%) :
2, 5
5, 0
7, 5
2, 5
5, 0
7, 5
10,0
Attitudine al piegamento
Prova di
piegamento/raddrizzamento
Da 400 a 600
5,0
0, 3 A fyk (A è l’area del filo)
Resistenza al taglio:
Tolleranza massima della massa
nominale (barra individuale o
filo) (%):
Minimo
Diametro
nominale
della barra
[mm]
5,0
± 6, 0
8
>8
Prospetto C.1 – Proprietà dell’armatura idonea alla EN 1992-1-1.
5,0
± 4, 5
I valori relativi all’intervallo delle tensioni a fatica con un limite superiore di fyk e relativi
all’area minima delle nervature da adottare in uno Stato possono essere reperiti
nell’appendice nazionale. I valori raccomandati sono dati nel prospetto C.2N della Norma. Il
valore di da adottare in uno Stato può essere reperito nell’appendice nazionale. Il valore
raccomandato dalla Norma è 0,6.
Barre (diritte) e barre svolte da
rotolo
Forma di prodotto
Classe
Ampiezza di variazione delle
tensioni di fatica [MPa] (per
N 2 106 cicli) con limite
superiore fyk
Aderenza:
Minima area di
nervature in
proiezione
fR min
A
B
C
Reti
A
150
B
100
C
Requisito
frattile
[%]
–
10,0
Diametro
nominale della
barra [mm]:
5÷ 6
0,035
Da 6,5 a 12
0,040
> 12
0,056
Prospetto C.2N – Proprietà dell’armatura idonea alla EN 1992-1-1.
5,0
In merito alle sollecitazioni cicliche, eccezioni alle regole sulla fatica, da adottare in uno Stato
possono essere reperite nell’appendice nazionale. Le eccezioni raccomandate valgono se
l’armatura è necessaria per carichi prevalentemente statici oppure se dalle prove si richiedono
valori più elevati dell’ampiezza delle tensioni a fatica e/o del numero di cicli. La Norma
raccomanda che tali prove siano conformi alla EN 10080.
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Relativamente all’aderenza degli acciai, se si può dimostrare che si può raggiungere una
sufficiente resistenza all’aderenza con valori di fR minori di quelli specificati nel prospetto
C.2N, questi ultimi possono essere ridotti. Al fine di assicurare il raggiungimento di una
sufficiente resistenza all’aderenza, le tensioni di aderenza ottenute con le prove di aderenza
CEB/RILEM devono soddisfare le espressioni raccomandate:
m 0,098 (80 1, 2 ) ;
r 0,098 (130 1, 9 ) ;
dove:
è il diametro nominale della barra in millimetri;
m è il valore medio della tensione di aderenza in MPa per scorrimenti di 0,01, 0,1 e 1
mm;
r è la tensione di aderenza alla rottura per scorrimento.
I valori di fyk , k e uk del prospetto C.1 sono valori caratteristici. La massima percentuale dei
risultati di prova che stanno sotto il valore caratteristico è data per ciascun valore
caratteristico nella colonna sul lato destro del prospetto C.1.
La EN 10080 non specifica il valore del frattile per i valori caratteristici, né la valutazione dei
risultati di prova di singoli campioni di prova.
Al fine di soddisfare i livelli di qualità a lungo termine dati nel prospetto C.1, la Norma
raccomanda di applicare i seguenti limiti dei risultati di prova:
se tutti i singoli risultati di prova di un campione di prova sono maggiori del valore
caratteristico (oppure sono inferiori al valore caratteristico nel caso del valore massimo di
fyk o k), si può ritenere che il campione di prova sia conforme;
i singoli valori di tensione di snervamento fyk , k e uk devono essere maggiori dei valori
minimi e minori dei valori massimi. In aggiunta, la Norma raccomanda che il valore
medio M del campione di prova soddisfi la disequazione:
M Cv + a
dove:
Cv è il valore caratteristico a lungo termine;
a è un termine che dipende dal parametro considerato.
Il valore a da adottare in uno Stato può essere reperito nell’appendice nazionale. Il valore
raccomandato per fyk è di 10 MPa e per k e uk è zero. I valori minimi e massimi di fyk , k e
uk da adottare in uno Stato possono essere reperiti nell’appendice nazionale. I valori
raccomandati dall’E.C.2 sono riportati nel prospetto C.3N.
Valore caratteristico
Tensione di snervamento fyk
Valore minimo
0, 97 (min Cv )
Valore massimo
1,03 (max Cv )
0, 98 (min Cv )
1,02 (max Cv )
k
uk
0, 80 (min Cv )
Non applicabile
Prospetto C.3N – Limiti assoluti dei risultati della prova secondo EN 1992-1-1.
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Secondo l’E.C.2, la tensione massima di snervamento reale fy max deve essere non maggiore
del valore 1, 3 f yk . Infine, l’attitudine al piegamento deve essere verificata con prove di
piegamento e raddrizzamento in conformità alla EN 10080 e EN ISO 15630-1. In situazioni
in cui la verifica è eseguita mediante una prova di raddrizzamento, il diametro del mandrino
deve essere non maggiore di quello specificato per il piegamento nel prospetto 8.1 della
Norma. Per assicurare l’attitudine al piegamento, non devono essere visibili fessure dopo la
prima piegatura.
Le proprietà richieste per gli acciai d’armatura ordinaria devono essere verificate con le
procedure di prova conformi alla EN 10080. In particolare, la EN 10080 fa riferimento ad una
tensione di snervamento Re che è in relazione con i valori caratteristici minimo e massimo,
basati su un livello qualitativo di produzione a lungo termine. Per contro fyk è la tensione
caratteristica di snervamento basata soltanto sull’armatura utilizzata in una particolare
struttura. Non vi è relazione diretta tra fyk e la caratteristica Re . Tuttavia i metodi di
valutazione e verifica delle tensioni di snervamento dati nella EN 10080 forniscono un
controllo sufficiente per ottenere fyk . Le regole di applicazione relative ai tralicci (vedere la
EN 10080 per le definizioni) si applicano soltanto a quelli realizzati con barre nervate. I
tralicci realizzati con altri tipi di armature possono essere contenuti in uno specifico Benestare
Tecnico Europeo.
Se per le armature ordinarie si impiegano tipi di acciaio che non siano in accordo con la EN
10080, le loro proprietà devono essere verificate in conformità a quanto appena detto e a
quanto riportato nelle prossime righe. Le regole applicative per la progettazione e i dettagli
costruttivi dell’E.C.2 sono valide per una gamma di tensioni di snervamento fyk da 400 MPa
a 600 MPa. Il limite superiore di fyk in questa gamma per l’utilizzo in uno Stato può essere
reperito nella sua appendice nazionale. Le caratteristiche di superficie delle barre ad aderenza
migliorata devono essere tali da assicurare adeguata aderenza al calcestruzzo. Si può ritenere
che l’aderenza sia adeguata quando sono rispettate le prescrizioni relative all’indice di
aderenza fR (i valore minimi dell’indice fR sono stati descritti nell’appendice C).
Le barre di armatura ordinaria devono presentare un’adeguata piegabilità. In modo da
consentire l’utilizzo dei diametri minimi dei mandrini specificati al punto 8.1 della Norma e
in moda da consentire l’esecuzione della ripiegatura (per i requisiti della ripiegatura vedere
quanto detto nell’appendice C).
La tensione di snervamento fyk (o la tensione f0,2 k allo 0,2%) e la tensione di rottura ftk sono
definite rispettivamente come valori caratteristici del carico di snervamento e del massimo
carico in trazione, ciascuno diviso per l’area nominale della sezione trasversale.
Le barre di armatura ordinaria devono presentare adeguata duttilità, definita da rapporto fra la
tensione di rottura e la tensione di snervamento ( ft / fy ) k e dalla deformazione sotto carico
massimo uk . I valori di ( ft / fy ) k e uk per le classi di acciaio A, B e C sono stati descritti nei
prospetti nell’appendice C.
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