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Uso del cemento
armato
Quasi non vi è costruzione edilizia in cui non vi sia un'opera
in cemento armato: che si tratti anche di una piccola parte del fabbricato,
come i travetti dei solai, gli sbalzi dei balconi o del cornicione, quando
non proprio dell'intera struttura portante, si ricorre sempre più
spesso a questo materiale composito. Specialmente nelle zone sismiche,
dove è necessario assorbire le spinte orizzontali generate dal terremoto,
l'uso del cemento armato diventa quasi indispensabile. Inoltre vi è
da considerare che con esso, tramite le casseforme, possono essere costruite
le forme che meglio rispondono alla resistenza necessaria e calcolata,
oppure alla composizione che l'architetto progettista vuole dare al manufatto.
Il cemento armato
Il cemento armato (la cui definizione più precisa dovrebbe essere
calcestruzzo di cemento armato o, meglio ancora, conglomerato cementizio
armato) è un materiale usato per la costruzione di strutture di
edifici, ponti, viadotti, gallerie, acquedotti, ecc. composto da calcestruzzo
(una miscela di cemento, acqua, sabbia e ghiaia) e barre di acciaio annegate
al suo interno ed opportunamente sagomate, poste ed collegate fra di loro.
È un materiale utilizzato sia per la realizzazione dello scheletro
degli edifici, la parte strutturale (ovverossia dell'ossatura portante),
al posto del più costoso acciaio, che dei solai o di manufatti come
ad esempio, ma non solo, i muri di sostegno dei terrapieni. Come l'acciaio,
anche il cemento armato può essere realizzato in officina per produrre
elementi prefabbricati (in genere travi e pilastri, soprattutto per grandi
opere viarie). La produzione in officina permette di avere un miglior controllo
sulla qualità del calcestruzzo, ma, essendo più costosa,
viene utilizzata con regolarità quando le condizioni climatiche
del cantiere sono proibitive (non a caso la prefabbricazione si è
sviluppata moltissimo in Russia), o quando gli elementi da produrre richiedono
dei controlli rigorosi, come può essere il caso di alcune tecnologie
con le quali viene realizzato il cemento armato precompresso. In cantiere,
la tecnologia del calcestruzzo gettato in opera ha il vantaggio di creare
meno problemi nei nodi tra gli elementi, cioè in quei punti in cui
si uniscono travi e pilastri.
Proprietà fisiche
Il cemento armato sfrutta l'unione di un materiale da costruzione tradizionale
e relativamente poco costoso come il calcestruzzo, dotato di una notevole
resistenza alla compressione ma con il difetto di una scarsa resistenza
alla trazione, con un materiale molto più costoso quale l'acciaio
dotato di un'ottima resistenza a trazione. Quest'ultimo è utilizzato
in barre (con una sezione che migliora l'aderenza con il primo) e viene
annegato nel calcestruzzo nelle zone della struttura dove è necessario
far fronte agli sforzi di trazione. Le barre hanno diametro variabile commercialmente
da 4 mm a 32 mm e possono essere impiegate sia come "armatura corrente"
o lungitudinale, sia come "staffe", ovvero come barre che racchiudono e
mantengono collegate altre barre (in genere di maggior diametro) a formare
una sorta di "gabbie" opportunamente dimensionate secondo le necessità
d'impiego. Le barre, i tondini, si possono presentare anche sottoforma
di reti elettrosaldate (nei diametri da 4 a 10 mm) a maglia quadrata con
passi variabili da 10 a 20 cm e vengono, in questo caso, impiegate per
armare solette o muri in elevazione.
La collaborazione tra due materiali così eterogeni è spiegata
tenendo presenti due punti fondamentali:
* Tra l'acciaio ed il calcestruzzo, si manifesta
un'aderenza che trasmette le tensioni dal calcestruzzo all'acciaio in esso
annegato. Quest'ultimo, convenientemente disposto nella massa, collabora
assorbendo essenzialmente gli sforzi di trazione, mentre il calcestruzzo
assorbe quelli di compressione.
* I coefficenti di dilatazione termica dei due materiali
sono sostanzialmente uguali e questo evita che gli uni si stacchino dagli
altri durante le variazioni di temperatura.
Per aumentare l'aderenza tra i due materiali da qualche decennio al
posto delle barre lisce d'acciaio vengono utilizzate barre ad aderenza
migliorata, cioè barre sulle quali sono presenti dei risalti. |
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