Cemento armato

I danni evidenziati dal sisma che ha colpito L'Aquila e dintorni lo scorso 6 aprile, hanno mostrato il cedimento di molti edifici di recente costruzione e la resistenza di alcune antiche strutture.
Ciò ha finito per mettere sotto accusa l'impiego strutturale del cemento armato, come materiale di scarsa qualità per la realizzazione di edifici antisismici, mentre gli insuccessi nel suo utilizzo sono dovuti semplicemente al mancato rispetto delle normative vigenti, all'assenza di verifiche e controlli ed alla scarsa qualità dei prodotti impiegati per confezionarlo.

Il cemento armato, che più propriamente si deve definire conglomerato cementizio armato, è formato da calcestruzzo, una miscela di cemento, acqua, sabbia e ghiaia e da acciaio in barre in esso annegate, opportunamente sagomate e collegate tra loro.

Infatti l'invenzione di questo materiale sfrutta la collaborazione tra i due materiali: il calcestruzzo, dotato di notevole resistenza alla compressione e l'acciaio, dotato invece di elevata resistenza a trazione, le cui barre vengono infatti adeguatamente inserite nei punti in cui è necessario fare fronte a tali sforzi.

In effetti già gli antichi romani impiegavano il calcestruzzo in edifici anche monumentali, ad esempio per realizzare le volte, alleggerendole con l'inserimento di anfore e tubi di laterizio nei punti non soggetti a sforzi. Ma il punto debole di tali strutture era proprio la scarsa resistenza a trazione.
L'inconveniente venne superato nel XIX secolo grazie all'invenzione del cemento armato, in cui l'acciaio forma una struttura solidale con il calcestruzzo.

L'unione tra i due materiali è possibile grazie al fatto che hanno un coefficiente di dilatazione termico pressoché identico e pertanto reagiscono allo stesso modo alle variazioni di temperatura.
Inoltre tra i due materiali si manifesta un'aderenza tale da permettere la trasmissione delle tensioni dal calcestruzzo all'acciaio, che provvede ad assorbire quelle di trazione.

Per migliorare ulteriormente l'aderenza tra i due materiali è invalso da alcuni anni l'uso di barre d'acciaio ad aderenza migliorata, che presentano particolari rilievi sulla loro superficie.

Le barre, o tondini, d'acciaio si trovano in commercio in diametri che vanno da 5 a 32 mm. Quelle di diametro maggiore vengono impiegate per realizzare l'armatura longitudinale, mentre i ferri più piccoli servono a realizzare le staffe, che formano una sorta di ingabbiatura che tiene insieme le barre longitudinali.

Vengono anche usate per formare le reti elettrosaldate, maglie strutturali con passo di 10-20 cm, che vengono solitamente impiegate per irrigidire solette o muri in elevazione.

La qualità del calcestruzzo, invece, dipende da quella dei suoi componenti e dalla loro adeguata miscelazione, oltre che dalla percentuale di acqua.

Se infatti questa è eccessiva si rischia che, evaporando, lasci troppi vuoti all'interno della massa, pregiudicandone la resistenza e le caratteristiche meccaniche.

Le strutture in cemento armato, se non adeguatamente protette, possono essere soggetto a degrado nel corso degli anni e quindi devono essere sottoposte ad opportuni interventi di restauro.

Il calcestruzzo, ad esempio, è vulnerabile agli acidi dei fumi industriali, ai sali presenti nell'aria delle coste, alle variazioni di temperatura e al gelo.
L'acciaio è soggetto ad ossidazione, se non opportunamente protetto da uno strato di calcestruzzo detto copriferro.

Quando si costruisce un edificio in cemento armato è necessario depositarne preventivamente al Genio Civile (o all'ufficio comunale preposto) i calcoli strutturali e la verifica sismica a firma di un tecnico abilitato, ingegnere o architetto.
Nel corso dei lavori, il Direttore dei Lavori, oltre ad assicurarsi della corretta esecuzione delle strutture, provvederà a far sì che l'impresa invii a specifici laboratori dei campioni dei materiali adoperati (calcestruzzo ed acciaio).
Le prove di laboratorio faranno parte della documentazione necessaria affinché il Collaudatore della struttura certifichi la sua conformità agli elaborati di progetto.