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Come prescrivere le opere in calcestruzzo – parte I: classe di resistenza e classe di esposizione

Written By: Francesco Salvatore Onorio - Mar• 05•11


Un aspetto di fondamentale importanza nella progettazione strutturale è la prescrizione del calcestruzzo, ovvero indicare in maniera chiara caratteristiche quali composizione e resistenza meccanica, valori del copriferro e regole di manutenzione. In questa prima parte vedremo la prescrizione riguardante classe di resistenza e classe di esposizione, aspetti che risultano intimamente collegati. Nella seconda parte ritorneremo sull’argomento e capiremo anche perché questo argomento rientra di diritto nella categoria “Tormentoni della normativa“.

La norma individua una serie di classi di resistenza nel capitolo 4Costruzioni civili e industriali”. In particolare, al paragrafo 4.1Costruzioni di calcestruzzo”, tabella 4.1.IClassi di resistenza” è presente la denominazione delle varie classi:

C8/10

C12/15

C16/20

C20/25

C25/30

C28/35

C32/40

C35/45

C40/50

C45/55

C50/60

C55/67

C60/75

C70/85

C80/95

C90/105

Ovviamente, non tutte le classi possono essere impiegate indistintamente, ecco che allora vengono individuati dei requisiti minimi in funzione delle strutture di destinazione; la tabella 4.1.IIImpiego delle diverse classi di resistenza” specifica quanto segue:

- per strutture non armate o a bassa percentuale di armatura => C8/10

- per strutture semplicemente armate => C16/20

- per strutture precompresse => C28/35

Quindi, prima domanda: ci sono dei limiti minimi fissati dalla normativa in termini di classe di resistenza? La risposta è si e la si trova nella tabella 4.1.II. Attenzione, questa ripetizione non è ridondante ma serve per mettere a fuoco un concetto sul quale torneremo successivamente e nella parte II dell’articolo.

Si parla inoltre di:

- calcestruzzo non strutturale per le classi da C8/10 a C12/15;

- calcestruzzo ordinario per le classi da C16/20 a C45/55;

- calcestruzzo ad alte prestazioni per le classi da C50/60 a C60/75;

- calcestruzzo ad alta resistenza per le classi da C70/85 a C100/115.

Abbiamo quindi individuato la classe di resistenza minima per il nostro calcestruzzo. Facciamo la verifica e se i calcoli tornano è tutto ok? No, in realtà ci sono altre questioni da considerare oltre agli esiti della verifica strutturale, come specificato al paragrafo 4.1.2.2.4.3 Condizioni ambientali”. Ai fini della protezione contro la corrosione delle armature metalliche, si individuano le seguenti condizioni:

- ordinarie;

- aggressive;

- molto aggressive.

Attenzione adesso ad un altro aspetto: le condizioni ambientali vengono definite “ai fini della protezione contro la corrosione delle armature metalliche“. Anche in questo caso, ho voluto ripetere un punto sul quale torneremo successivamente.

Ad ogni condizione si associano prescrizioni specifiche, introducendo quindi la classe di esposizione. Nella tabella 4.1.IIIDescrizione delle condizioni ambientali” si stabilisce che:

- per condizioni ambientali ordinarie possono impiegarsi X0, XC1, XC2, XC3, XF1

- per condizioni ambientali aggressive possono impiegarsi: XC4, XD1, XS1, XA1, XA2, XF2, XF3

- per condizioni ambientali molto aggressive possono impiegarsi: XD2, XD3, XS2, XS3, XA3, XF4

Quindi, oltre alla classe di resistenza va prescritta anche la classe di esposizione. Viene dunque richiamato il concetto di durabilità del calcestruzzo, ovvero la durabilità delle opere da realizzare, le quali dipendono dal tipo di cemento, dal contenuto del cemento stesso, dal rapporto a/c, ovvero acqua/cemento, e dallo spessore del copriferro.

Per le classi di esposizione le NTC 2008 richiamano quanto indicato nelle Linee Guida per il calcestruzzo strutturale emesse dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (il richiamo è esplicito al punto 4.1.2.2.4.3).

A questo punto occorre mettere a fuoco un concetto importante: la durabilità del calcestruzzo abbiamo visto che dipende dalle condizioni ambientali, ovvero dall’intensità dell’attacco. All’aumentare dell’attacco occorre:

- aumentare il contenuto minimo di cemento;

- ridurre il rapporto acqua/cemento;

- aumentare lo spessore del copriferro.

Classi di resistenza e classi di esposizione sono dunque intimamente collegate. Allora bisogna anzitutto stabilire l’intensità dell’attacco, la quale dipende dall’ambiente e dal tipo di opera: è un ponte? E’ un pilastro fuori terra? E’ un plinto di fondazione? Più nello specifico, quello che dobbiamo chiederci è se la nostra struttura/elemento strutturale ricade in una di queste categorie ambientali:

1. nessun rischio di corrosione delle armature o di attacco chimico;

2. corrosione indotta da carbonatazione;

3. corrosione indotta dai cloruri;

4. corrosione indotta dai cloruri dell’acqua di mare;

5. attacchi da cicli di gelo e disgelo;

6. attacco chimico.

Nel primo caso, ovvero nessun rischio di corrosione delle armature o di attacco chimico, la classe di esposizione corrispondente è X0 e l’ambiente è definito come molto secco. Un esempio di condizioni ambientali di questo tipo sono gli edifici con interni ad umidità relativa molto bassa. In questo caso non si hanno limitazioni.

Passiamo alla seconda condizione ambientale, ovvero corrosione indotta da carbonatazione, per la quale si hanno quattro classi di esposizione:

- XC1 per ambiente secco come nel caso di interni di edifici a bassa umidità relativa;

- XC2 per ambiente bagnato, raramente secco come nel caso di parti di strutture di contenimento liquidi e fondazioni;

- XC3 per ambiente con umidità moderata come nel caso di edifici con interni a umidità relativa da moderata ad alta e nel caso di calcestruzzo esterno riparato dalla pioggia;

- XC4 per ambiente ciclicamente secco e bagnato come nel caso di superfici soggette al contatto con acqua, non comprese nella classe XC2.

Si parla di condizioni ordinarie per XC1, XC2 e XC3, mentre di condizioni aggressive per XC4 (vedi tabella 4.1.III – Descrizione delle condizioni ambientali del D.M. 14 gennaio 2008).

Per la norma UNI EN 206-1Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione, produzione e conformità” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C20/25 per XC1;

- C25/30 per XC2;

- C30/37 per XC3 e per XC4.

Per la norma UNI 11104Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l’applicazione della EN 206-1” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C25/30 per XC1 e XC2;

- C28/35 per XC3;

- C32/40 per XC4.

Si nota come le indicazioni siano contrastanti.

Ovviamente, bisogna tener conto anche del rapporto acqua/cemento e del contenuto minimo di cemento (in kg/mc.).

Passiamo alla terza condizione ambientale, ovvero corrosione indotta dai cloruri (non di acqua di mare), per la quale si hanno tre classi di esposizione:

- XD1 per ambiente con umidità moderata come nel caso di superfici esposte a spruzzi diretti di acqua contenente cloruri;

- XD2 per ambiente bagnato, raramente secco come nel caso di piscine e nel caso di calcestruzzo esposto ad acque industriali contenenti cloruri;

- XD3 per ambiente ciclicamente secco e bagnato come nel caso di parti di ponti, nel caso di pavimentazioni e nel caso di parcheggi per auto.

Si parla di condizioni aggressive per XD1, mentre di condizioni molto aggressive per XD2 e XD3.

Per la norma UNI EN 206-1Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione, produzione e conformità” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C30/37 per XD1 e XD2;

- C35/45 per XD3.

Per la norma UNI 11104Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l’applicazione della EN 206-1” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C28/35 per XD1;

- C32/40 per XD2;

- C35/45 per XD3.

Passiamo alla quarta condizione ambientale, ovvero corrosione indotta dai cloruri dell’acqua di mare, per la quale si hanno tre classi di esposizione:

- XS1 per ambiente esposto ad atmosfera salina ma non in contatto diretto con acqua di mare come nel caso di strutture sulla costa o in prossimità di essa;

- XS2 per ambiente sommerso come nel caso di parti di strutture marine;

- XS3 per ambiente nella zona delle maree e ambiente nelle zone soggette a spruzzi come nel caso di parti di strutture marine.

Si parla di condizioni aggressive per XS1, mentre di condizioni molto aggressive per XS2 e XS3.

Per la norma UNI EN 206-1Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione, produzione e conformità” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C30/37 per XS1;

- C35/45 per XS2 e XS3.

Per la norma UNI 11104Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l’applicazione della EN 206-1” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C32/40 per XS1;

- C35/45 per XS2 e XS3.

Passiamo alla quinta condizione ambientale, ovvero attacco da cicli di gelo e disgelo, per la quale si hanno quattro classi di esposizione:

- XF1 per ambiente con grado moderato di saturazione in assenza di sali disgelanti come nel caso di superfici verticali esposte alla pioggia e al gelo;

- XF2 per ambiente con grado moderato di saturazione in presenza di sali disgelanti come nel caso di superfici verticali di strutture stradali esposte a nebbie contenenti agenti disgelanti;

- XF3 per ambiente con grado elevato di saturazione in assenza di sali disgelanti come nel caso di superfici orizzontali esposte alla pioggia e al gelo;

- XF4 per ambiente con grado elevato di saturazione in presenza di sali disgelanti come nel caso di superfici verticali od orizzontali esposte a spruzzi di acqua contenente sali disgelanti.

Si parla di condizioni ordinarie per XF1, di condizioni aggressive per XF2 e XF3 mentre di condizioni molto aggressive per XF4.

Per la norma UNI EN 206-1Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione, produzione e conformità” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C30/37 per XF1, XF3 e XF4;

- C25/30 per XF2.

Per la norma UNI 11104Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l’applicazione della EN 206-1” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C32/40 per XF1;

- C25/30 per XF2 e XF3;

- C28/35 per XF4.

Passiamo alla sesta condizione ambientale, ovvero attacco chimico, per la quale si hanno tre classi di esposizione:

- XA1 per ambiente con aggressività debole;

- XA2 per ambiente con aggressività moderata;

- XA3 per ambiente con aggressività forte.

Il grado di aggressività dipende dall’entità dell’attacco dell’agente aggressivo nelle acque. Ad esempio, con riferimento agli ioni ammonio nelle acque si distinguono i tre livelli suddetti in base al livello di mg/l (15-30, 30-60, 60-100).

Si parla di condizioni aggressive per XA1 e XA2 e di condizioni molto aggressive per XA3.

Per la norma UNI EN 206-1Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione, produzione e conformità” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C30/37 per XA1 e XA2;

- C35/45 per XA3.

Per la norma UNI 11104Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l’applicazione della EN 206-1” le classi di resistenza minima con riferimento alla durabilità sono:

- C28/35 per XA1;

- C32/40 per XA2;

- C35/45 per XA3.

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Nell’immagine che segue un tipico esempio di calcestruzzo soggetto a condizioni di tipo XC4:

In questo caso il calcestruzzo non è riparato dalla pioggia, quindi si configura la situazione di ambiente ciclicamente secco e bagnato. Per l’opera suddetta è necessario impiegare un calcestruzzo C30/37 per UNI EN 206-1 mentre addirittura C32/40 per la UNI 11104.

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Vediamo un altro esempio:

Quella mostrata sopra è una classica costruzione XS1, ovvero posta sulla costa o in prossimità di essa. Per la normativa questo è un ambiente esposto ad atmosfera salina ma non in contatto diretto con acqua di mare.

Per l’opera suddetta è necessario impiegare un calcestruzzo C30/37 per UNI EN 206-1 mentre addirittura C32/40 per la UNI 11104.

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Vediamo un altro esempio:

Nell’immagine riportata sopra vi è un pontone galleggiante in cemento, rientrante nella categoria XS3. Per la normativa, infatti, questo ambiente (la parte superiore) è a diretto contatto con acqua di mare a causa degli spruzzi delle mareggiate.

Per l’opera suddetta è necessario impiegare un calcestruzzo C35/45 sia per UNI EN 206-1 sia per UNI 11104.

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E ancora:

Il pulvino, ovvero classico esempio di ambiente a moderata saturazione di acqua in assenza di agente disgelante; per la normativa questo ambiente rientra nella categoria XF1.

Per l’opera suddetta è necessario impiegare un calcestruzzo C30/37 per UNI EN 206-1 mentre addirittura C32/40 per la UNI 11104.

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Proseguiamo:

L’impalcato da ponte, ovvero classico esempio di ambiente a moderata saturazione di acqua in presenza di agente disgelante; per la normativa questo ambiente rientra nella categoria XF2.

Per l’opera suddetta è necessario impiegare un calcestruzzo C25/30 sia per la UNI EN 206-1 sia per la UNI 11104.

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Con questo è tutto per ora e chiudiamo dandoci appuntamento alla seconda parte di “Come prescrivere le opere in calcestruzzo”.

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Per chiarimenti, segnalazioni ed altro è possibile contattare l’autore a:

onorio@strutturista.com

Ing. Onorio Francesco Salvatore

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