STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO
Le strutture in conglomerato cementizio armato sono disciplinate dalla Legge n° 1086 del 5/11/1971 e da Decreti Ministeriali relativi allemanazione delle norme tecniche, pubblicate a cadenza biennale, riguardanti i metodi di calcolo, lesecuzione e collaudo delle opere in cemento armato normale e precompresso.
Con il termine cemento armato, o più precisamente conglomerato cementizio armato, si definisce un materiale da costruzione artificiale la cui resistenza è dovuta alla collaborazione tra calcestruzzo, resistente esclusivamente a compressione, e lacciaio, con ottima resistenza a trazione. Questa fondamentale collaborazione è resa possibile dalle proprietà di aderenza e di dilatazione lineare che legano i due materiali)
Di questo materiale occorre evidenziare pregi e difetti:
| PREGI | DIFETTI |
| – basso costo delle materie prime – nessun costo di manutenzione – buona resistenza agli incendi – tempi brevi di realizzazione – strutture con forme più varie | – notevole peso specifico – impossibilità di recupero dei materiali – scarsa coibenza termica ed acustica – difficoltà dintervento su fabbricati esistenti |
Le norme tecniche (D.M. 6/1/1996) stabiliscono che i calcoli possono essere sviluppati secondo il:
- metodo delle tensioni ammissibili
- metodo semiprobabilistico agli stati limite.
Il metodo delle tensioni ammissibili è definito tradizionale in quanto sino allemanazione del D.M. del 1972 è stato lunico ammesso nelle procedure di calcolo.
Il metodo semiprobabilistico agli stati limite, che si suddivide in due categorie (stati limite ultimi e stati limite di esercizio), consiste nel valutare il comportamento strutturale, non solo nelle normali condizioni di esercizio atte a garantire un giusto grado di sicurezza, ma estendendo il calcolo sino a garantire la sicurezza, su basi statistiche, anche nel momento in cui la struttura non sarà più in grado di essere utilizzata.
Noi utilizzeremo esclusivamente il metodo delle tensioni ammissibili, in cui:
- le tensioni del conglomerato cementizio compresso e dellarmatura tesa e compressa sono calcolate prescindendo dal contributo a trazione del conglomerato
- larea della sezione resistente corrisponde al conglomerato compresso e alle aree metalliche tese e compresse affette dal coefficiente di omogeneizzazione n=15
- è valida lipotesi di variazione lineare delle tensioni sui materiali.
La teoria del cemento armato si basa sulle seguenti fondamentali ipotesi:
- aderenza tra i due materiali
- uguaglianza delle deformazioni lineari unitarie
- conservazione delle sezioni piane (ipotesi di Bernoulli-Navier)
- proporzionalità diretta tra sforzi s e deformazioni e (legge di Hooke)
- trascurabile la resistenza a trazione nel calcestruzzo
In virtù della perfetta aderenza tra calcestruzzo e acciaio, la deformazione lineare elastica risulta uguale per entrambi i materiali:
.
Applicando la legge di Hooke si ha:
e per luguaglianza delle deformazioni lineari si ottiene:
moltiplicando i due termini per
abbiamo
;
posto
 | essendo n una costante, definita coefficiente di omogeneizzazione e dipendente dal rapporto tra i moduli elastici dei due materiali, che la normativa disciplinata dal D.M del 9 gennaio 1996 conferma pari a 15. |
Infine otteniamo
 | la tensione unitaria nell’acciaio è pari a 15 volte la tensione unitaria nel calcestruzzo |
I pilastri in cemento armato sono prevalentemente compressi o pressoinflessi, pertanto le barre dell’armatura longitudinale, solitamente di diametro f12 – f14, per effetto del carico di punta, tendono a “spanciare” verso l’esterno fessurando lo strato di calcestruzzo che ricopre i tondini d’acciaio. Le staffe hanno, quindi, la funzione di contrastare questo spostamento, lavorando a trazione, e devono avere una forma poligonale chiusa.
