Il cemento armato ai tempi di sua maestà: il Regio Decreto del ’39

Come progettavano i tuoi colleghi 80 anni fa? Nel nuovo post di oggi ti parlo del Regio Decreto del 1939, una delle prime Normative Tecniche Italiane che ha regolamentato le costruzioni in calcestruzzo armato. Quando si esegue l’analisi di vulnerabilità di strutture esistenti molto datate, una delle prescrizioni delle NTC2018 consiste nell’eseguire un progetto simulato in accordo alle normative dell’epoca per definire i dettagli costruttivi della struttura, in assenza del progetto originale dell’epoca.

A tale scopo è importante conoscere le prescrizioni delle Normative Tecniche dell’epoca di costruzione del fabbricato adottate nelle fasi di progettazione, le resistenze dei materiali utilizzati in quell’epoca e i metodi di calcolo in vigore.

In quest’articolo passeremo in rassegna le norme di progettazione contenute in questo testo normativo di quasi un secolo fa. Alla fine dell’articolo potrai scaricare il testo integrale in formato pdf. Non perdertelo.

Il Regio Decreto del 1939

Regio Decreto – Legge 16 novembre 1939

Norme per l’esecuzione delle opere in conglomerato cementizio semplice od armato  

VITTORIO EMANUELE III

PER GRAZIA DI DIO E VOLONTA’ DELLA NAZIONE

RE D’ITALIA E D’ALBANIA

IMPERATORE D’ETIOPIA

[…] Sulla proposta del Duce del Fascismo, Capo del Governo, di concerto con i Ministri dei Lavori Pubblici e per le corporazioni, decreta […]:

Sono approvate e rese obbligatorie le annesse norme, compilate dal Consiglio Nazionale delle ricerche, per l’esecuzione delle opere in conglomerato cementizio semplice o armato […]

Il Regio Decreto del 1939 è un testo Normativo molto breve, appena 28 pagine (nulla in confronto alle attuali 372 pagine delle NTC2018). Il testo è suddiviso in 5 capi più un brevissimo allegato:

  • CAPO I – Prescrizioni generali
  • CAPO II – Qualità dei materiali
  • CAPO III – Norme di progettazione
  • CAPO IV – Norme di esecuzione
  • CAPO V – Norme di collaudo
  • Allegato A – Elenco dei laboratori sperimentali ufficiali

In quest’articolo ci concentreremo sui contenuti del CAPO III relativo alle Norme di progettazione. Se hai bisogno di eseguire un progetto simulato, ti sarà utile conoscere queste prescrizioni.

Le norme di progettazione del R.D. 1939

Le tensioni ammissibili del calcestruzzo [art. 18]

Ovviamente il metodo di calcolo adottato all’epoca di questa Normativa Tecnica è il Metodo delle Tensioni Ammissibili. Per elementi strutturali semplicemente compressi, le tensioni ammissibili del calcestruzzo sono riportate nella tabella seguente.

Tipo di calcestruzzo Tensione ammissibile – σc,amm [kg/cmq] Resistenza cubica minima a rottura a 28 giorni σr28,min [kq/cmq]
Conglomerato di cemento idraulico normale (Portland) 35 120
Conglomerato di cemento ad alta resistenza ed alluminoso 45 160
determinazione preventiva della resistenza cubica σr,28, costantemente controllata durante l’esecuzione σr,28 / 3 (ma non superiore a 60 kg/cmq) N.D. (non superiore a 180)

Simboli: σc,amm = tensione ammissibile del calcestruzzo; σr28,min = resistenza cubica a rottura a 28 giorni.

Per elementi inflessi o presso-inflessi le tensioni ammissibili sono:

Tipo di calcestruzzo Tensione ammissibile – σc,amm [kg/cmq] Resistenza cubica minima a rottura a 28 giorni σr28,min [kq/cmq]
Conglomerato di cemento idraulico normale (Portland) 40 120
Conglomerato di cemento ad alta resistenza ed alluminoso 50 160
determinazione preventiva della resistenza cubica σr,28, costantemente controllata durante l’esecuzione σr,28 / 3 (ma non superiore a 75 kg/cmq) N.D. (non superiore a 225)

Per i calcestruzzi con resistenza cubica a rottura a 28 giorni maggiore di 225 kg/cmq, la tensione ammissibile può essere ottenuta dalla seguente formula:

σc,amm = 75 + (σr,28 – 225) / 9   [kg/cmq]

Formula per il calcolo della tensione ammissibile del calcestruzzo

Per le sollecitazioni da taglio le tensioni tangenziali ammissibili sono le seguenti:

Tipo di calcestruzzo Elementi non armati a taglio – Tensione tangenziale ammissibile τc0,amm [kg/cmq] Elementi con armatura a taglio – Tensione tangenziale ammissibile τc1,amm [kg/cmq]
Conglomerato di cemento idraulico normale (Portland) 4 14
Conglomerato di cemento ad alta resistenza ed alluminoso 6 16

Quando la tensione tangenziale supera il valore della tensione tangenziale ammissibile τc0 indicata in tabella, allora il taglio sollecitante deve essere integralmente assorbito dalle armature metalliche. Per elementi armati a taglio con staffe e ferri piegati, almeno il 50% del taglio sollecitante deve essere affidato alle staffe, la restante parte ai ferri piegati. 

Le tensioni ammissibili dell’acciaio di armatura [art. 19]

La tensione ammissibile dell’acciaio non può superare la metà della tensione di snervamento. Vengono riportate nella tabella di seguito i valori delle tensioni ammissibili dell’acciaio:

Tipo di acciaio Tensione ammissibile massima – σs,amm,max [kg/cmq]
Acciaio dolce 1400
Acciaio semiduro e duro 2000

Il Regio Decreto del ’39 specifica anche il tipo di calcestruzzo da utilizzare in funzione del tipo di armatura. Ai valori più elevati delle tensioni ammissibili dell’acciaio devono corrispondere valori più elevati della resistenza cubica a rottura del calcestruzzo. Nella tabella di seguito viene riportata la resistenza cubica a rottura minima del calcestruzzo in funzione della tensione ammissibile dell’acciaio di armatura utilizzato.

Tipo di acciaio Tensione ammissibile acciaio – σs,amm,max [kg/cmq] Resistenza cubica a rottura minima del calcestruzzo [kg/cmq]
Acciaio dolce 1400 160
Acciaio semiduro e duro 1600 (sezioni a T o speciali) 160
Acciaio semiduro e duro 1800 (sezioni a T o speciali) 225
Acciaio semiduro e duro 1800 (sezioni rettangolari) 160
Acciaio semiduro e duro 2000 (sezioni rettangolari) 225

Pesi dei materiali e carichi accidentali [art. 20 – 21]

Il peso proprio del calcestruzzo armato viene assunto pari a 2500 kg/mc. Per i carichi accidentali la Normativa non riporta alcuna tabella, ma specifica  che i carichi accidentali devono essere assunti in relazione al tipo, all’importanza e all’uso della costruzione. In pratica lascia massima libertà al progettista.

Analisi della struttura [art. 22]

Le caratteristiche di sollecitazione di una struttura devono  essere determinate considerando le condizioni di carico più sfavorevoli, tenendo conto quando necessario di eventuali cedimenti vincolari, del ritiro del calcestruzzo e delle variazioni termiche. 

Le caratteristiche meccaniche delle sezioni (momento d’inerzia) ai fini del calcolo delle strutture iperstatiche, devono essere determinate considerando la sezione interamente reagente (compreso quindi il contributo del calcestruzzo teso) e omogeneizzando le aree di armatura al calcestruzzo utilizzando i seguenti coefficienti di omogeneizzazione:

Tipo di calcestruzzo Coefficiente di omogeneizzazione n
Conglomerato di cementi normali 10
Conglomerato di cementi ad alta resistenza 8
Conglomerato di cemento alluminoso 6

Calcolo di solai e solette [art. 23 – 28]

Per i solai latero-cementizi la soletta deve avere uno spessore minimo di 4 cm e i travetti una base di almeno 7 cm. L’interasse dei travetti non deve superare i 40 cm. Deve essere previsto un travetto di ripartizione (rompi-tratta) per solai con luce maggiore di 5 metri. Nelle solette dei solai latero-cementizi l’armatura di ripartizione deve essere composta da almeno tre tondini di diametro 6 mm per metro lineare.

Per le solette con nervature, la normativa definisce la larghezza della soletta collaborante con la sezione della nervatura ai fini del calcolo della resistenza. Tale larghezza viene definita in funzione dello spessore della soletta. Lo spessore della soletta deve essere almeno pari ad 1/30 della luce e comunque non inferiore a 8 cm.

Analisi della sezione [art. 29]

Il calcolo delle tensioni nel calcestruzzo e dell’acciaio deve essere eseguito utilizzando il Metodo n, ovvero considerando la sezione composta dal calcestruzzo compresso e dalle aree di armatura compresse e tese omogeneizzate al calcestruzzo tramite il coefficiente di omogeneizzazione n = Es/Ec. Si trascura la presenza del calcestruzzo teso in quanto si ipotizza che l’elemento sia fessurato. In pratica il calcolo delle tensioni viene eseguito ricercando la posizione dell’asse neutro. Ti ricordo che Ver.Sez., l’applicazione del blog per l’analisi delle sezioni in cemento armato, ha un apposito modulo dedicato al calcolo secondo il metodo delle tensioni ammissibili. 

Dettagli costruttivi [art. 30-31-32]

Il Regio Decreto riporta anche delle percentuali geometriche minime di armatura longitudinale da adottare per elementi semplicemente compressi o presso-inflessi. Si riportano tali valori nella tabella di seguito:

Area di calcestruzzo [cmq] Percentuale minima di armatura [%]
< 2000 0.80
Tra 2000 e 8000 Variazione lineare fra 0.80 e 0.50
> 8000 0.50

Il passo delle staffe deve essere inferiore alla minima delle seguenti quantità:

  • metà della dimensione minima della sezione;
  • 10 volte il diametro dei ferri longitudinali.

L’effetto della cerchiatura dei pilastri circolari

C’è anche una particolare prescrizione che tiene conto dell’effetto della cerchiatura per pilastri di sezione circolare o poligonale regolare che presentano una staffatura a spirale con passo inferiore ad un quinto del diametro del nucleo di calcestruzzo cerchiato.

Per tener conto dell’incremento di resistenza a compressione dovuto alla cerchiatura si considera una sezione resistente composta da:

  • area del nucleo di calcestruzzo cerchiato;
  • 15 volte l’area di armatura longitudinale [coefficiente di omogeneizzazione n=15];
  • 45 volte l’area di un’armatura longitudinale ideale di peso uguale a quello della spirale [incremento di area resistente per effetto della cerchiatura].

Azione termica e ritiro del clacestruzzo [art. 33]

Il Regio Decreto del ’39 prescrive di tener conto delle variazioni termiche per le strutture iperstatiche. Il coefficiente di dilatazione termica lineare viene assunto paria a 1 x 10^-5 [1/°C], lo stesso valore proposto dalle NTC2018. Per costruzioni di grandi dimensioni si prescrive di adottare giunti di dilatazione posti a distanza non maggiore di 50 metri.

La normativa prescrive anche di tener conto dell’effetto del ritiro del calcestruzzo, assimilandolo ad una diminuzione di temperatura variabile fra 20° e 10° a seconda della percentuale di armatura presente compresa fra l’1% e il 2%.

Calcolo delle deformazioni [art. 34]

Per il calcolo delle deformazioni di elementi strutturali in calcestruzzo armato (abbassamento della mezzeria di travi, spostamenti laterali dei pilastri etc.) la normativa prescrive di utilizzare il momento d’inerzia della sezione interamente reagente con l’area delle armature omogeneizzata al calcestruzzo, come indicato all’art. 22. Il modulo elastico del calcestruzzo può essere determinato sperimentalmente oppure si può utilizzare un valore corrispondente a quello di altri calcestruzzi di tipo analogo.

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Conclusioni

Le prescrizioni di questa normativa tecnica di circa 80 anni fa, possono tornarti utili se hai bisogno di eseguire l’analisi di vulnerabilità sismica di strutture esistenti molto datate. Conoscere le prescrizioni che i progettisti dell’epoca avrebbero dovuto seguire, ti sarà sicuramente utile nel definire i dettagli costruttivi della struttura e i livelli di armatura presenti al fine di eseguire l’analisi di vulnerabilità della struttura. Dati che potrai poi confrontare con i risultati della campagna di indagine.

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Al prossimo post.

Marco.