Fessurazione calcestruzzo

La fessurazione del calcestruzzo è un fenomeno praticamente inevitabile e si presenta sotto forma di lesioni visibili (macrofessure) ed invisibili (microfessure) causate dalle azioni esterne statiche e dinamiche e/o a coazioni che sollecitano una struttura in calcestruzzo durante tutto il periodo della sua vita.

La formazione di fessure nel calcestruzzo rappresenta il principale inconveniente di questo materiale specialmente ai fini della sua durabilità .

Per lungo tempo la formazione di fessure nel calcestruzzo fu considerata dannosa il che provocò un ritardo nell'impiego del cemento armato .

Successivamente si intuì che se le fessurazioni rimangono finissime e pertanto si evitano le lesioni ampie, in condizioni normali la durabilità del materiale viene salvaguardata idoneamente [1] .

Questa situazione si raggiunge mediante una distribuzione idonea dell' armatura e l'utilizzo di diametri dei tondini non eccessivi.

All'interno delle strutture sollecitate, gli sforzi viaggiano secondo traiettorie, denominate isostatiche, che in ogni punto si intersecano a 90° e le relative tangenti coincidono con la direzione delle tensioni principali , che sono quelle che agiscono nella membratura.

In una struttura inflessa si hanno isostatiche di trazione e di compressione.

Pertanto le tensioni σ e τ sono solo valori convenzionali utilizzati per facilitare il calcolo e che scaturisocno dall'assunzione di un sistema coordinato di riferimento con l'asse x parallelo all'asse del solido di De Saint Venant [2] .

Gia nel 1927 E. Morsch,ad esempio, affermò che la tensione di taglio τ rappresenta un valore convenzionale teorico e non una vera e propria sollecitazione.

Infatti se utilizziano il cerchio di Mohr si può costatare che, in uno stato di tensione piano, la presenza di solo taglio corrisponde a due tensioni principali (una di compressione e l'altra di trazione) che oltre ad essere perpendicolari fra loro risultano riferite ad un sistema coordnato inclinato di 45° rispetto a quello standard.

Preso atto di quanto sopra dove la tensione principale di trazione supera il valore della resistenza del materiale li si innesca la formazione della lesione.

Come è noto il calcestruzzo, come tutti i materiali lapidei, possiede una elevata resistenza a compressione ma una bassissima resistenza a trazione.

Pertanto quando è sottoposposto ad azioni esterne statiche e dinamiche e/o a coazioni tali da indurre sollecitazioni di trazioni superiori a quelle sopportabili dal materiale questo si fessura.

Il calcestruzzo non armato una volta fessurato non è più in grado di sopportare sollecitazioni di trazioni, di flessione o sforzo normale eccentrico, pertanto nella realizzazione di strutture lo si abbina sempre con i ferri d'armatura che hanno lo scopo principale di assorbire gli sforzi di trazione sopperendo così alle deficienze meccaniche del conglomerato.

La presenza delle armature adeguatamente disposte all'interno del conglomerato cementizio, però può ridurre l'ampiezza delle macrofessure, che si verificherebbero se in calcestruzzo non fosse armato, suddividendole in diverse fessure di ampiezza inferiore, ma non ne impedisce la formazione.

La presenza di queste fessure, pur non compromettendo la resistenza del cemento armato non risolvono il problema connesso alla durabilità del materiale, anzi in certi casi lo amplificano a seguito dell'innescano dei fenomeni ossidatividell 'acciaio.

Infatti attraverso le fessure penetrano nel calcestruzzo gli agenti aggressivi atmosferici che nel tempo possono causare il decadimento delle caratteristiche meccaniche del conglomerato ed anche dell'acciaio d'armatura.

Pertanto anche un progetto di miscela del calcestruzzo studiato con un basso rapporto acqua/cemento al fine di ottenere una conglomerato denso e pertanto impermeabile agli agenti aggressivi esterni può essere vanificato dall'insorgere, durante la maturazione di fessure e/o microfessure (queste ultime non visibii a occhio nudo).

Un concetto fondamentale delle strutture in cemento armato è che la fessurazione è inevitabile poiché il contenere gli sforzi di trazione entro i limiti compatibili con il calcestruzzo comporterebbe strutture molto più massicce e armature che lavorano con valori di tensioni estremamente inferiori a quelli attesi e pertanto la completa eliminazione delle lesioni risulta praticamente anti economica.

Pertanto non è praticabile l'eliminazione completa delle fessure più o meno capillari, e pertanto un quadro fessurativo che non sia indice di una situazione patologica di dissesto deve essere considerarato necessario e indicatore del livello di collaborazione strutturale tra calcestruzzo e acciaio.

Questo concetto è alla base della teoria convenzionale del cemento armato in cui si fa riferimento all'ipotesi di calcestruzzo non reagente a trazione il che significa che tutte le sezioni risultino, nella loro parte tesa completamente fessurate fino all' asse neutro .

Pertanto in conformità con tale ipotesi si deve ritenere che la fessurazione del conglomerato è convenzionalmente accettata, per cui visto l'impossibilità di eliminare le lesioni funzionali nel calcestruzzo l'unico modo di procedere è quello di limitare l'ampiezza delle fessure, sia per limitare l'azione degli agenti aggressivi ma anche per esigenze di natura estetica.

Questo concetto è stato ripreso dalle normative più avanzate (Eurocodice 2, NTC 2008, ecc) con l'introduzione degli stati limite di fessurazione attraverso i quali si deve verificare che la fessurazione deve essere limitata ad un livello tale da non pregiudicare il corretto funzionamento della struttura e da renderne accettabile l'aspetto da un punto di vista estetico.

Oltre ai rimedi classici, come la stagionatura umida del getto, che permette di ridurre le fessurazione legate ad una rapida evaporazione dell'acqua d'impasto, e nel ricorrere ad una distribuzione idonea dell'armatura e a diametri dei tondini non eccessivi; attualmente un modo per limitare il quadro fessurativo è quello di introdurre nella miscela fibre di diversa natura ( calcestruzzi fibrorinforzati ).

Enco Journal - F come fessurazione ma anche come fibre

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