Il Progettista e le Strutture Massive

Le Strutture Massive sono opere la cui progettazione richiede una attenzione molto particolare da parte dei progettisti ed imprese

Abstract
Le strutture massive sono opere in calcestruzzo armato ma, a differenza di quelle ordinarie, sono elementi che necessitano di particolari accorgimenti sia tecnologici che progettuali.
La prima figura interessata deve essere il progettista, che deve garantire durabilità ed esercizio per il tempo di vita utile per il quale l’opera è stata progettata. L’importanza di Norme di progetto come le NTC 2008 ed Eurocodici è ben nota; non è altrettanto nota la fondamentale importanza del rispetto della UNI EN 206:2014, così come delle Linee Guida per la posa in opera del calcestruzzo strutturale, documento ministeriale.
Le strutture massive soffrono inevitabilmente l’aumento del calore durante i primi giorni di maturazione. Se il progettista non adotta particolari accorgimenti, è inevitabile la nascita di fessure che derivano unicamente proprio da ritiro termico.
È, pertanto, fondamentale che un progettista prescriva un capitolato corretto il quale, per strutture massive, non può prescindere dall’impiego di un certo tipo di cemento, dal contenimento del picco e del delta termico della miscela impiegata, da un’adeguata protezione termica della struttura. La progettazione, poi, deve considerare particolari dispositivi di giunzione, opportunamente progettati, per l’elemento massivo unitamente ad un’analisi termica, a breve termine, per la verifica degli stati tensionali prodotti dal calore d’idratazione.
Se ciò non avviene, la struttura è inevitabilmente destinata a fessurarsi!

INTRODUZIONE

Le strutture massive sono strutture che soffrono particolarmente l’aumento della temperatura del conglomerato cementizio. Il progettista deve conoscere la problematica relativa e rimane il primo responsabile della corretta progettazione, con indicazioni prescrittive nei riguardi dell’esecuzione dell’opera.
La mancanza di una precisa identificazione di struttura massiva, all’ interno del quadro normativo italiano ed europeo, può spesso portare il progettista a sottovalutare aspetti importanti che compromettono durabilità ed esercizio dell’opera.
Il problema che affligge le strutture massive è l’innalzamento del calore sviluppato dalla reazione di idratazione cemento-acqua la quale, per effetto delle reali condizioni di vincolamento della struttura, crea inevitabilmente trazioni all’ interno dell’opera le quali, se superano la resistenza a trazione massima del calcestruzzo, creano quadri fessurativi: tale fenomeno è detto ritiro termico.
Il presente articolo si concentra unicamente su tale ritiro, non perché sia più importante di altre tipologie di ritiro (come ritiro igrometrico o plastico) ma per il semplice fatto che spesso il progettista non si rende conto di avere a che fare con una struttura massiva, alla quale tale ritiro è strettamente collegato. Molto spesso capita che non ci si renda conto di avere a che fare con muri o fondazioni che devono essere considerati massivi. Pertanto, oltre a ritrovarsi con un quadro fessurativo inatteso, spesso si confonde anche la causa che lo ha generato, parlando erroneamente di ritiro igrometrico o plastico, ignorando che ritiro termico, ritiro igrometrico e plastico avvengono in tempi completamente diversi.
Di seguito verranno specificati i particolari accorgimenti, da attuare nel caso di elementi massivi murari in calcestruzzo armato per prevenire o, quando possibile, far avvenire in zone localizzate, la fessurazione di origine termica.


IDENTIFICAZIONE DI UNA STRUTTURA MASSIVA

All’interno del quadro Normativo italiano ed europeo non esiste una vera e propria identificazione delle strutture massive. Per tal motivo si possono comprendere le difficoltà di chi progetta queste tipologie di strutture.
La stessa documentazione però, riporta quali siano i principali accorgimenti da adottare, che il progettista deve necessariamente considerare in fase di progetto.
L’ UNI EN 1992-1-1 sancisce che:
Le conseguenze della deformazione dovuta alla temperatura, alla viscosità ed al ritiro devono essere tenuti in conto nella progettazione.
Si raccomanda inoltre di cercare di:
Minimizzare la deformazione e la fessurazione dovute a deformazioni impresse sul calcestruzzo giovane, a viscosità e a ritiro attraverso la composizione della miscela di calcestruzzo;
Minimizzare gli impedimenti alla deformazione attraverso la disposizione di apparecchi di appoggio o giunti
Anche le Linee Guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale forniscono importanti informazioni, come:
Controllare gli innalzamenti termici delle diverse parti della struttura, ponendo attenzione alla differenza di temperatura tra le diverse parti stesse
Evitare/ridurre i vincoli esterni che impediscono le deformazioni. È opportuno rispettare i seguenti limiti:
Temperatura massima del calcestruzzo ≤70°C
ΔT_MAX≤20°C fra le varie parti della struttura
ΔT_MAX≤15°C in prossimità dei giunti di costruzione o nelle sezioni di dimensioni molto variabili.
A differenza del quadro normativo europeo ed italiano, la Normativa americana (ACI 207.1R-05) identifica le strutture massive come: “Any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change to minimize cracking”.
Pertanto:
Nel caso si abbia a che fare con tali strutture è necessario adottare misure per far fronte alla generazione di calore che nasce dalla reazione di idratazione del cemento e dalle attese variazioni di volume che essa provoca; tutto ciò per minimizzare la fessurazione. Chiaramente si parla di fessurazione di origine termica e non di altri tipi di ritiro!
Si può ritenere (ACI 207.2R-07) che una struttura abbia dimensioni larghe abbastanza da richiedere che siano adottati gli accorgimenti prima esposti, ovvero che essa possa essere ritenuta massiva, quando ho a che fare con:
Muri di spessore >25÷30 cm, per i quali risulta determinante anche lo sviluppo longitudinale ovvero la relativa lunghezza
Platee di fondazione con spessore >60 cm.



Figura 1,2 – Elementi murari in calcestruzzo armato che per spessore e lunghezza vanno considerati da parte del progettista come elementi massivi se non si vuole incorrere in quadri fessurativi di origine termica.

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