L'armatura, in edilizia, è l'insieme di elementi in acciaio – opportunamente sagomati e posizionati – che, conglobati al calcestruzzo, ne complementano la resistenza strutturale, con riferimento particolare all'assorbimento degli sforzi di trazione e taglio.
L'unione dei due materiali (calcestruzzo ed acciaio) origina il calcestruzzo armato: gli elementi strutturali così realizzati sfruttano appieno le caratteristiche prestazionali di ciascuna componente (l'ottima resistenza alla compressione del calcestruzzo, e l'efficace resistenza alla trazione dell'acciaio).
Descrizione
Caratteristiche ed uso Le barre in ferro utilizzate per il confezionamento dell'armatura sono normalmente in ferro al carbonio, hanno una sezione circolare (dalla quale deriva il nome comune di tondino) e devono avere una superficie esterna caratterizzata da particolari nervature ottenute per zigrinatura che hanno la funzione di migliorare l'aderenza della barra stessa all'interno della struttura in calcestruzzo. Le barre così realizzate vengono dette ad aderenza migliorata o nervate e sono comunemente conosciute con il nome di tondino zigrinato.
Sino a qualche decennio fa la normativa prevedeva l'utilizzo anche di barre lisce e lo scorrimento interno al calcestruzzo era scongiurato con la realizzazione, alle estremità delle barre stesse, di piegature ad uncino che costituivano veri e propri ancoraggi interni.
L'armatura tipica di un elemento strutturale (come travi e pilastri) è caratterizzata da due serie di barre d'armatura: barre longitudinali (dette correnti): disposte parallelamente all'asse dell'elemento, sia in zona tesa che in quella compressa con il compito principale di collaborare con il calcestruzzo nell'assorbire sforzi di flessione o pressoflessione. In zona tesa, vista la scarsa resistenza a trazione del calcestruzzo il ferro ha il compito di assorbire integralmente lo sforzo di trazione, mentre i ferri compressi hanno il compito principale di conferire maggiore duttilità alla membratura. Nella travi i ferri in zona compressa vengono utilizzati anche come reggi staffe. barre trasversali (dette staffe): di diametro minore rispetto alle correnti, disposte trasversalmente rispetto all'asse della membratura, assumono una triplice funzione: consentono il mantenimento in posizione delle barre longitudinali prima e durante il getto del calcestruzzo, si fanno carico degli sforzi di taglio ai quali l'elemento è soggetto e riducono la lunghezza di libera inflessione delle barre longitudinali compresse, evitando la loro instabilità per carichi di punta.
Sensibilità alla corrosione Le armature a seconda della loro sensibilità alla corrosione, si distinguono in due gruppi: armature sensibili: appartengono a questo gruppo gli acciai da precompressione; armature poco sensibili: appartengono a questo gruppo gli acciai ordinari e gli acciai zincati e quelli inossidabiliIn genere, le armature sono realizzate con acciai inossidabili di microstruttura austenitica o duplex austeno-ferritica.
Nel caso di utilizzo nella stessa struttura di acciai di diversa sensibilità alla corrosione (al carbonio, zincato, inossidabile), si deve evitare che le armature di diversa natura possano entrare in contatto diretto tra di loro al fine di prevenire l'innesco di eventuali fenomeni di corrosione.
Pertanto in questo caso sono vietate le saldature o legature metalliche tra tondini di acciaio appartenenti a gruppi diversi.
In merito alle armature in acciaio inossidabile si fa presente che il loro elevato costo ne limita l'utilizzo solo per la realizzazione di opere in condizioni ambientali d'elevata aggressività, soprattutto legata alla presenza d'acqua di mare o di sali disgelanti, oppure nei casi in cui, per l'importanza della struttura, sia richiesta una vita di servizio molto lunga (ad esempio maggiore di 100 anni).
In questi casi infatti la protezione offerta dal copriferro può non essere sufficiente a prevenire la corrosione, e pertanto per garantire la durata richiesta per l'opera senza costose e complesse manutenzioni straordinarie.
In questo caso potrebbe risultare economicamente più conveniente l'utilizzo integrale o parziale dell'acciaio inossidabile.
L'acciaio zincato risulta invece più economico però presenta problemi di corrosione dovuti al fatto che lo zinco è attaccato in ambienti molto alcalini.
Pertanto se l'armatura viene protetta, particolarmente nel primo periodo dopo il getto del calcestruzzo, la zincatura garantisce buoni risultati anche per lunghi periodi sia in presenza di carbonatazione che di cloruri.
Sagomatura L'acciaio per calcestruzzo armato è prodotto in stabilimento sotto forma di barre o rotoli, reti o tralicci, per l'utilizzo diretto in cantiere o come elementi base per le successive trasformazioni.
Le operazioni di sagomatura dell'armatura possono avvenire all'interno del cantiere edile, mediante l'utilizzo di macchine piegaferro, anche se la tendenza moderna alla specializzazione ha favorito lo sviluppo dei centri di trasformazione specializzati i quali provvedono, prima della fornitura in cantiere dei ferri, a saldarli, presagomarli, o preassemblarli formando elementi composti direttamente utilizzabili in opera quali ad esempio: elementi presagomati - staffe, ferri piegati, ecc.; elementi preassemblati - gabbie di armatura, tralicci, ecc.
I centri di trasformazione specializzati sono attrezzati con specifici macchinari, con cui si effettuano le operazioni di taglio, piegatura (presagomatura) e assemblaggio delle diverse componenti (sagome). I centri di trasformazione sono obbligati dal D.M. 14/01/2008 ad essere certificati ISO 9001 e a effettuare deposito della dichiarazione della loro attività e certificazione presso il C.S.LL.PP. / S.T.C. oltre che nominare un direttore del centro che è responsabile dei prelievi nel centro stesso. I prelievi devono essere sottoposti a prove sia meccaniche che di indice di aderenza, in dipendenza del tipo di materiale, presso i laboratori ufficiali o autorizzati dal C.S.LL.PP. / S.T.C. I Direttori dei Lavori devono ottenere copia dell'attestato rilasciato dal S.T.C. e possono verificare che il materiale consegnato in cantiere sia comprensivo del riferimento al DDT nella copia dell'attestato stesso. Il direttore dei lavori può chiedere copia delle prove effettuate dal centro stesso, secondo le frequenze stabilite dalle norme tecniche, presso il laboratorio ufficiale o autorizzato. La presenza delle prove effettuate dal Centro di Trasformazione non esime il direttore dei lavori da effettuare le prove di cantiere. I prelievi di cantiere possono essere effettuati presso il centro di trasformazione nel rispetto di quanto previsto dal decreto ministeriale 14 gennaio 2008.
La materia prima utilizzata è rappresentata da acciaio in barre e in rotolo. Le barre subiscono, a seconda delle sagome predisposte nei disegni esecutivi strutturali, un taglio a misura e una successiva piegatura a freddo. Il materiale in rotolo necessita prima della sagomatura un'operazione di raddrizzatura che può avvenire con un sistema a rulli contrapposti o con un meccanismo a rotore.
Assemblaggio Una volta preparate le diverse componenti, sagomate in cantiere o in stabilimento (staffe, cavallotti, barre dritte, forcelle, ecc.), queste devono essere assemblate in modo tale che la gabbia d'armatura risultante sia conforme, con la giusta tolleranza, al progetto strutturale con riferimento specifico alla posizione del sagomato e al rispetto del copriferro e dell'interferro.
La serie di operazioni di assemblaggio dei tondini di ferro viene indicato con legatura dei ferri di armatura.
La legatura delle barre deve garantire il mantimento della posizione del ferro durante tutte le fasi di getto e costipamento del calcestruzzo.
L'assemblaggio può avvenire in stabilimento attraverso unione con punti di saldatura (per piccole gabbie o tralicci) ma il più delle volte avviene direttamente in cantiere.
I punti di saldatura sono consigliati solo per l'assemblaggio in stabilimento poiché tale unione garantisce una idonea resistenza anche alla movimentazione della gabbia di armatura.
Di prassi in cantiere si procede alla legatura con il fil di ferro. Questo è costituito da filo nero di acciaio del diametro pari a 1 – 2 mm e si pone in opera mediante l'utilizzo di tenaglie o attrezzatura analoga.
La normativa vigente non riporta alcuna indicazione a proposito delle modalità di legatura, comunque esistono delle regole generali in merito:
elementi bidimensionali (piastre, lastre, piastre di fondazione): tutti gli incroci delle barre in corrispondenza del perimetro della gabbia di armatura devono essere fissati (per rendere stabile la gabbia); se il diametro della barra è d ≤ 12 mm, gli incroci interni lungo ogni barra (sia longitudinale che trasversale) devono essere legati in modo alternato (uno sì e uno no) e pertanto tra due barre contigue le connessione devono risultare sfalsate; se il diametro della barra è d > 12 mm gli incroci interni legati lungo la generica barra (sia longitudinale che trasversale) devono distare s ≤ 50 d e tra due barre contigue le connessione devono essere sfalsate; elementi monodimensionali (travi pilastri): tutti gli incroci tra l'armatura principale e le staffe in corrispondenza delle piegature di queste ultime devono essere legati (per rendere stabile la gabbia); gli incroci tra le barre longitudinali, che non intercettano le staffe in corrispondenza della piegatura, e le staffe stesse devono essere connessi ad una distanza s < 50 d dove d è il diametro della barra longitudinale. In ogni caso se la legatura va ad interessare lo spessore del copriferro, per evitare problemi alla durabilità del calcestruzzo a seguito della corrosione del materiale di legatura, si deve rimuovere la parte in eccesso.
Si sono diffusi dei componenti (articoli commerciali di edilizia) per l'assemblaggio rapido delle gabbie di armatura (ferri, staffe, reti, ecc.) quali i ganci (rapidi) e i distanziatori, di varie forme e materiali, prodotti a catalogo che consentono standardizzazione nonché evitano la realizzazione del dispositivo di legatura (legame un filo di ferro) a mano in cantiere. Alcuni articoli fungono da gancio e distanziatore contemporaneamente. Un altro utile accessorio è il fungo (tappo) di plastica, posizionato sullo spuntone del tondino, come protezione per le persone (spesso di colore rosso).
Classificazione Evoluzione normativa
In merito all'acciaio da cemento armato normale, o acciaio per armatura lenta, fino a quando è rimasto in vigore il decreto ministeriale 9 gennaio 1996, la normativa prevedeva i seguenti tipi di acciaio che venivano classificati con riferimento al processo di produzione: acciai in barre tonde lisce - acciai trafilati a freddo Fe B 22 k (acciaio dolce): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a 335 N/mm2; da una tensione di snervamento non inferiore a 215 N/mm2 e da un allungamento di rottura (A5) non inferiore al 24%; Fe B 32 k (acciaio dolce): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a 490 N/mm2; da una tensione di snervamento non inferiore a 315 N/mm2 e da un allungamento di rottura (A5) non inferiore al 23%; acciai in barre ad aderenza migliorata (acciaio nervato) - acciai laminati a caldo Fe B 38 k (acciaio duro): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a 450 N/mm2; da una tensione di snervamento non inferiore a 375 N/mm2 e da un allungamento di rottura (A5) non inferiore al 14%; Fe B 44 k (acciaio duro): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a 540 N/mm2; da una tensione di snervamento non inferiore a 430 N/mm2 e da un allungamento di rottura (A5) non inferiore al 12%; Con l'entrata in vigore del decreto ministeriale 14 settembre 2005, la normativa ha introdotto l'utilizzo delle sole seguenti tipologie di acciaio nervato classificato in base alla loro resistenza e alla loro duttilità: