Sulla scelta delle barre d’armatura

Il processo di predimensionamento – fissate le dimensioni della sezione – stima la consistenza (numero e posizionamento) delle barre d’armatura di una sezione in calcestruzzo armato a partire dal valore di momento sollecitante Msd che dovrà  poter incassare senza collassare.

Il primo passo è utilizzare la formula di predimensionamento dell’area di acciaio teso di una sezione in calcestruzzo armato agli stati limite ultimi:

\hat{A_s} = \frac{M_s}{0,9 d f_{ys}}

che però non fornisce – salvo casi fortuiti – un valore combaciante con quello delle barre disponibili. Il valore ottenuto deve essere approssimato da un numero discreto/intero di barre di armatura che non sono usualmente disponibili in diametri arbitrari ma come per tutti i prodotti industriali hanno dimensioni predeterminate e standardizzate.

È opportuno – per evitare di dover ripetere il calcolo molte volte – sovrastimare leggermente il valore ottenuto dal predimensionamento così che l’area di acciaio effettiva sia lievemente superiore a quella stimata:

A_s = \hat{A_s} + \epsilon \ge \hat{A_s} = \frac{120kNm}{0,9 26cm 391,3 Mpa} = 1310[ mm^2 ]; \epsilon \ll \hat{A_s}

La grande potenza di calcolo degli elaboratori odierni rende possibile ottimizzare questa disequazione a costo di una sensibile complicazione del lavoro di montaggio delle armature.

Quando è possibile è tuttavia opportuno semplificare le armature il più possibile: la complessità  quando non è necessaria è fonte di errori che possono risultare pericolosi. La complessità  richiede quindi maggiore attenzione e maggiori controlli; maggiore attenzione e maggiori controlli richiedono tempo; il tempo degli operatori tanto più sono qualificati quanto più sono costosi.

Pertanto voler armare una sezione che richiede 1310mm² con 5Ø16+2Ø12+1Ø10 anche se ottimizza il consumo di acciaio può rivelarsi anti-economico quando si mette in conto il costo del tempo che personale impiegherà  per posizionare e controllare un’armatura “inutilmente” complicata.

Un’altro aspetto da tenere in conto è che armature dal diametro simile sono difficilmente distinguibili ad occhio nudo: in una selva di armature controllare se una sezione ha 2Ø20+5Ø16+2Ø14 oppure 2Ø20+2Ø16+5Ø14 al lembo inferiore è un’operazione particolarmente lenta perché anche l’occhio “allenato” fatica da lontano a distinguere barre Ø16 dalle Ø14. La differenza tra il primo set (1941mm²) ed il secondo (1800mm²) è sostanziale (l’errore che si compirebbe è del 7,4%) ma difficile da cogliere visivamente. Notate nella foto qui sotto come sia difficile andare ad ispezionare visivamente il numero ma soprattutto il diametro delle barre posate:

è buona regola quindi non utilizzare molti diametri differenti ma limitarsi a 2, massimo 3 diametri differenti e soprattutto utilizzare diametri sufficientemente differenti in modo da poterli distinguere facilmente.

In prima battuta si può tranquillamente utilizzare un solo diametro. Tuttavia se scegliamo una barra “pesante”, indicativamente di diametro 20mm o superiore lo “spreco” di materiale diventa via via maggiore all’aumentare del diametro. è quindi utile utilizzare un diametro secondario più piccolo che permetta di raggiungere con più precisione il quantitativo richiesto.

Tornando all’esempio è possibile scoprire per esempio usando il solutore lineare di LibreOffice ((trovate qui Barre-ottimizzate un piccolo esempio)) che 5Ø16+2Ø14 paria 1313,2mm² soddisfano in modo ottimale l’area richiesta di acciaio teso del nostro esempio di 1310mm², con un incremento di solo lo 0,24%.

Anche soluzioni subottimali ma stimate in modo informale come 3Ø20+2Ø16=1344,6mm²(+2,6%) oppure 3Ø20+3Ø14=1404,3mm² (+7,2%) sono accettabili.

Un altro motivo di utilizzare 2, massimo 3 diametri di barre diversi è la necessità  di dover variare la consistenza delle armature nei vari punti della trave: l’uso di un numero eccessivo di diametri diversi renderebbe il compito davvero laborioso, complicato e spesso anche antieconomico.