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Lesioni e difetti nelle strutture di cemento armato

I dissesti e i difetti di esecuzione delle strutture di cemento armato non vanno sottovalutati perché costituiscono un serio rischio per la statica degli edifici
Pubblicato il / Aggiornato il

Il cemento armato, un materiale vulnerabile


Anche se generalmente viene considerato particolarmente resistente e duraturo ed è impiegato da più di un secolo per la costruzione di edifici molto alti e imponenti infrastrutture, il cemento armato è comunque vulnerabile e manifesta dissesti e fenomeni di degrado in modo del tutto analogo ad altri materiali.

Esempio di lesioni in una struttura di cemento armato
Esso risulta particolarmente vulnerabile soprattutto all'esposizione prolungata agli agenti atmosferici. Inoltre, contrariamente ad esempio al legno, i dissesti e i difetti costruttivi sono meno appariscenti e dunque più difficili da individuare. É perciò fondamentale riconoscerli tempestivamente per incaricare uno strutturista di fiducia (architetto ingegnere) di predisporre un monitoraggio prolungato, adeguate indagini diagnostiche e interventi di manutenzione e consolidamento.

Gli edifici più a rischio da questo punto di vista sono generalmente quelli costruiti durante il boom edilizio degli anni '50-'60 o quelli abusivi successivamente regolarizzati.

In tali casi, infatti, le regole dell'arte su come fare il cemento armato non sono state rispettate in seguito all'uso di materiali scadenti, ad esempio ferro armatura costituito da barre di acciaio lisce anziché ad aderenza migliorata; oppure a gravi difetti progettuali come l'adozione di un copriferro insufficiente, la presenza di elementi non protetti o solette troppo sottili.

Corrosione dell'armatura con caduta del copriferro
La durata cemento armato non è dunque predeterminata ma dipende strettamente dalla sua qualità, dal grado di manutenzione e dalle condizioni di esercizio.


Cause e segni di dissesti nelle strutture di cemento armato


Le cause dei dissesti delle strutture di cemento armato sono le medesime degli altri sistemi costruttivi: cedimenti delle fondazioni o assestamenti del terreno, carichi verticali eccessivi o eccentrici, difetti di costruzione, coperture spingenti e sollecitazioni orizzontali di tipo sismico.

Ciascun dissesto si manifesta con un quadro fessurativo caratteristico.

Inoltre, poiché il cemento armato è un materiale composito formato da un solido di calcestruzzo, con buona resistenza a compressione e scarsa resistenza a trazione e un'armatura di acciaio con ottima resistenza sia a trazione che a compressione, le lesioni compaiono unicamente nel calcestruzzo in direzione perpendicolare alla tensione massima di trazione.


Tipologie di lezioni nel cemento


Ciò premesso, vediamo i principali tipi di lesioni.

Lesioni a flessione


Sono dovute quasi sempre ai carichi eccessivi gravanti sulle strutture orizzontali e si manifestano con due tipi di lesioni a metà della luce netta della trave: una fessura orizzontale perpendicolare alla direttrice della trave in corrispondenza del suo intradosso e una o più lesioni verticali nella sua metà inferiore. Spesso si nota anche una tipica deformazione visibile a occhio nudo.

Possono formarsi in tutti i tipi di travi ma le travi a spessore sono meno predisposte rispetto a quelle larghe grazie alla loro forma di rettangolo alto e stretto.


Lesioni da schiacciamento


Sono estremamente pericolose, riguardano principalmente i setti portanti, i pilastri e i plinti di fondazione e assumono l'aspetto di una fitta serie di lesioni verticali a metà altezza dell'elemento strutturale. Tendenzialmente, maggiore è il numero delle lesioni più grave risulta il dissesto.

Le cause in questo caso sono due: gli eccessivi carichi verticali, soprattutto se eccentrici e applicati a strutture molto snelle, abbinati a un'errore nella progettazione o esecuzione dell'armatura pilastro e in particolare delle staffe, che nelle strutture verticali hanno un ruolo decisivo.

Il degrado mette a vista la tipica armatura di un pilastro di cemento armato
L'armatura dei pilastri è infatti costituita da un certo numero di barre verticali (mai meno di quattro) unite da una serie di staffe, a cui è affidata un'azione di confinamento e ripartizione degli sforzi, poste a intervalli regolari e chiuse da ganci ottenuti ripiegando l'armatura con un angolo di almeno 135°.

Se il numero di staffe è troppo esiguo o i ganci eseguiti malamente o addirittura assenti le staffe possono quindi aprirsi annullando il loro contributo.


Lesioni a taglio


Le lesioni a taglio possono formarsi in qualunque punto delle travi in cemento armato, quindi anche al centro e non solo in corrispondenza degli appoggi, e si riconoscono per la tipica inclinazione a 45°.

Trave di cemento armato con lesione a taglio e armatura gravemente corrosa
Si creano in presenza di carichi concentrati troppo gravosi e/o per mancanza di staffe adeguate. Hanno un grado di pericolosità tendenzialmente alto.


Lesioni da cedimenti differenziali


Le lesioni da cedimenti differenziali ricordano da vicino le cerniere plastiche degli archi e delle volte in muratura: all'intradosso della trave in corrispondenza del nodo col pilastro si forma infatti una tipica lesione verticale da rotazione di forma grosso modo triangolare, più larga alla base e stretta in alto; mentre all'estradosso del lato opposto della medesima campata compare una lesione perfettamente speculare ma con andamento rovesciato.

Il dissesto è dovuto quasi sempre a un cedimento localizzato delle fondazioni, ad assestamenti del terreno, a cospicue perdite d'acqua o a scavi nelle immediate vicinanze degli elementi strutturali interessati.


Lesioni da ritiro


Come dice il loro nome, le lesioni da ritiro quasi sempre non pericolose; sono dovute al fenomeno del ritiro, cioè alla naturale riduzione di volume che avviene durante l'indurimento del calcestruzzo. Si presentano sotto forma di fessure parallele con passo e dimensioni abbastanza regolari.

Lesioni da ritiro nel cemento armato
Sono dovute soprattutto a un ambiente troppo secco con indurimento del calcestruzzo troppo repentino, a un'armatura eccessivamente concentrata o ad errori durante il getto cemento armato.


Il degrado caratteristico del cemento armato


Oltre ai dissesti strutturali veri e proprio il cemento armato manifesta anche un degrado caratteristico dovuto a una lunga esposizione alle intemperie e alla salsedine senza un'adeguata protezione.

Le parti più colpite sono dunque:

  • le solette e i parapetti dei balconi, soprattutto se prive di gocciolatoi, sistemi di smaltimento dell'acqua piovana e scossaline a protezione delle cimase;

  • velette, pensiline e sporti di gronda;

  • le testate dei travetti nelle coperture a falda;

  • i muri controterra;

  • travi e pilastri a vista.

Il primo sintomo di degrado è la formazione di patine biologiche, costituite da colonie di funghi, muffe, alghe, muschi o licheni e chiaro sintomo di un'infiltrazione d'acqua in atto ormai da lungo tempo.

Il degrado del cemento armato si manifesta con patine biologiche, armatura corrosa con caduta del copriferro
Col progredire del degrado, l'acqua, penetrando all'interno del calcestruzzo, causa la corrosione del ferro per armatura, che ossidandosi aumenta di volume, creando sollecitazioni che comportano dapprima la formazione di sottili lesioni parallele all'armatura e successivamente la caduta del copriferro.

A questo punto la velocità di corrosione aumenta in modo esponenziale, perché l'armatura si trova esposta direttamente agli agenti atmosferici: le condizioni ambientali più pericolose sono i cicli di gelo e disgelo, in grado di disgregare e polverizzare anche il calcestruzzo, e un'aria satura di salsedine che accelera notevolmente la velocità di ossidazione del ferro per calcestruzzo armato.

Disgregazione del calcestruzzo
Un altro degrado caratteristico è inoltre lo sfondellamento di un solaio in cemento armato, il quale, comportando il distacco improvviso di ampie placche del copriferro dei travetti e del fondo delle pignatte di alleggerimento in laterizio (con un peso complessivo di circa 35 kg per ogni m2) provoca enormi rischi per l'incolumità di persone e cose e la stabilità dell'edificio.

Lo sfondellamento provoca infatti la riduzione dell'altezza solaio, con conseguente aumento repentino delle sollecitazioni a flessione nella parte ancora in opera.

Le sue cause più comuni sono:

  • estese infiltrazioni d'acqua per un tempo particolarmente prolungato;

  • vibrazioni costanti dovute al passaggio di autobus o mezzi pesanti;

  • manutenzione carente;

  • uso di materiali scadenti e/o di pignatte con un disegno interno irregolare;

  • posa in opera sbagliata;

  • deformazione a flessione troppo elevata a causa di eccessivi carichi o interasse pilastri cemento armato.

Corrosione dell'armatura con caduta del copriferro
Anche in questo caso il fenomeno presenta alcuni segni premonitori come estese patine biologiche, aloni e macchie di umidità oppure la presenza di lesioni parallele ai travetti o piccoli crolli localizzati all'intradosso del solaio che, se ben interpretati, possono evitare danni assai più consistenti.

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Crepe nelle travi in cemento armato
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