Armatura: troppa o troppo poca? Tutti i limiti sui dettagli costruttivi

Rebar

Quando progettiamo e verifichiamo una struttura in cemento armato non basta assicurarsi che l’armatura disposta sia sufficiente a soddisfare tutte le verifiche di resistenza. Le NTC2008 prescrivono una serie di limitazioni riguardanti i dettagli costruttivi di travi e pilastri, sia per l’armatura longitudinale che trasversale. Nel post di oggi passeremo in rassegna tutte le limitazioni sui dettagli costruttivi, riassumendole per averle sempre pronte all’uso.

I limiti sui dettagli costruttivi possono essere distinti in due categorie:

  • Limiti per strutture in zona non sismica (sono riportati al capitolo 4 delle NTC2008)
  • Limiti per strutture in zona sismica (li trovi al capitolo 7 delle NTC2008)

La distinzione fra zona sismica e non sismica è solo convenzionale dal momento che la quasi totalità del territorio italiano è a rischio sismico. Useremo questa distinzione per distinguere i limiti contenuti nel capitolo 4 delle NTC2008 relativo alle strutture in cemento armato, da quelli contenuti nel capitolo 7 per le costruzioni soggette ad azioni sismiche.

Un ulteriore distinzione per i dettagli costruttivi in zona sismica riguarda la differenza fra zona critica della trave o del pilastro e il resto dell’elemento. La lunghezza della zona critica dipende dalla classe di duttilità scelta, quindi le limitazioni da adottare dipendono dalla scelta progettuale che abbiamo effettuato.

Nel seguito del post troverai tutti i limiti previsti dalle NTC2008 per quanto riguarda l’armatura delle strutture in cemento armato. Ti avverto che la lettura di questi limiti non è molto avvincente, potrebbe risultare noiosa in quanto trattasi di un elenco di formule e limitazioni. Avere però tutti i limiti riassunti in un post può tornare utile in fase di progetto o verifica. Ti suggerisco comunque di leggere l’articolo fino alla fine, ti svelerò come potrai avere in ogni istante la certezza di rispettare tutti i limiti sull’armatura che andremo a vedere.

Sei pronto? Cominciamo.

Limitazioni per le travi

Armatura longitudinale in zona non sismica [travi]

Per 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 zezione

NTC2008 eq. (4.1.43) 

Un ulteriore limite sull’armatura tesa è dato dalla seguente espressione:

As,min = 0,0013 * bt * d

NTC2008 eq. (4.1.43) 

L’armatura tesa minima da disporre deve essere maggiore del valore massimo fra i due limiti riportati sopra.

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 

Armatura longitudinale in zona sismica [travi]

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

Ti ricordo che la lunghezza della zona critica dipende dalla scelta progettuale effettuata riguardo alla classe di duttilità della struttura. A seconda che tu abbia scelto classe di duttilità Alta o Bassa, sarà diversa la lunghezza della zona critica. Ti riporto di seguito le lunghezze della zona critica:

Lunghezza della zona critica per la travi:

  • 1.5 * h per CD”A”
  • 1 * h per CD”B”

h = altezza della sezione della trave

Armatura trasversale in zona non sismica [travi]

Staffe_ca

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

E’ possibile trasformare il limite minimo sull’area delle staffe in un passo delle staffe massimo, una volta scelto il diametro da utilizzare:

nst = Ast,min / ( nb * A1phi )   [1/m]

pst,max = 1 / nst   [m]

  • nst = numero di staffe per metro lineare
  • nb = numero di bracci delle staffe
  • A1phi = area della sezione dei ferri delle staffe

Ci sono poi altri tre limiti sui passi delle staffe:

  • minimo 3 staffe al metro: passo delle staffe ≤ 33 cm
  • passo delle staffe < 0.8 * d  (d = altezza utile della trave)
  • almeno il 50% dell’armatura trasversale deve essere costituita da staffe

Armatura trasversale in zona sismica [travi]

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

Armatura longitudinale in zona non sismica [pilastri]

Per i pilastri valgono una serie di limiti leggermente diversi rispetto a quelli appena visti per le travi.

Il primo limite riguarda l’area complessiva minima dell’armatura longitudinale:

Per l’armatura minima da disporre 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

Armatura longitudinale in zona sismica [pilastri]

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”

L’interasse fra le barre longitudinali deve essere minore di 25 cm.

Armatura trasversale in zona non sismica [pilastri]

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

Armatura trasversale in zona sismica [pilastri]

  • 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

Per completezza ti riporto anche il valore della lunghezza della zona critica del pilastro:

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

Conclusioni

Sei ancora sveglio? 🙂 Ti avevo avvisato che questo post non era il massimo del coinvolgimento. Penso però che un elenco riassuntivo dei limiti sui dettagli costruttivi possa essere utile, evitandoti di perdere tempo a cercarli fra i diversi paragrafi e capitoli delle NTC2008.

Tenere a mente tutti questi limiti è un’impresa quasi impossibile, controllarli manualmente uno per uno non è invece il massimo della praticità. Se sei arrivato fin qui immagino che ti interessa essere certo che la struttura che stai progettando rispetti tutte le prescrizioni normative. Per facilitarti il lavoro ho pronta per te una nuova versione di Ver.Sez. disponibile dalla prossima settimana. I limiti sui dettagli costruttivi elencati sopra li troverai implementati nell’ultima versione di Ver.Sez. Non avrai bisogno di controllarli uno per uno con calcoli manuali, i controlli sull’armatura saranno automatizzati. Sia in fase di progetto che di verifica avrai la certezza di rispettare tutte le prescrizioni normative grazie all’apposita funzione di Ver.Sez.

Se hai trovato utile questo post puoi suggerirlo ai tuoi amici e colleghi cliccando sui tasti social in fondo alla pagina. Se hai domande o dubbi puoi lasciare un commento in fondo al post.

Al prossimo articolo.

Marco