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EC2 - Ancoraggio barre longitudinali

Categoria: Articoli tecnici Pubblicato: Mercoledì, 24 Dicembre 2014 Scritto da Roberto Lapiello

Nel progeto di elemementi in calcestruzzo armato, occorre curare che le barre di armature siano efficacemente ancorate, affinchè possano svolgere la loro funzione di rinforzo del calcestruzzo e essere in grado di assorbire le tensioni che ci aspettiamo che siano in grado di assorbire in relazione alle caratteristiche di resistenza.  

Se si ipotizza che la tensione di aderenza sia distribuita in maniera costante lungo la superficie della barra, la forza di ancoraggio può essere espressa dalla relazione:

Fb = π x Φ x lb x fb

dove con fb si è indicata la tensione di aderenza ultima offerta dal calcestruzzo, con lb la lunghezza di ancoraggio e con Φ il diametro della barra.

La tensione di aderenza fb, dipende oltre che dallas resistenza del calcestruzzo, anche dalle condizioni in cui si realizza l'ancoragio della barra.

L'Eurocodice 2 descrive dettagliatamente le condizioni di buone aderenza:

  • la barra ha una inclinazione sull'orizzontale maggiore o uguale a 45° verso la direzione del getto

  • la barra ha una inclinazione compresa tra 0 e 45° e sono:

    • poste in elementi la cui profondità nella direzione del getto non è maggiore di 250 mm.

    • inglobate in elementi con una profondità maggiore di 250 mm e che, a getto completato, sono nella metà inferiore dell'elemento o ad almeno 300 mm dalla superficie superiore dell'elemento.

 Zone di ancoraggio

La figura a e b rappresentano condizioni di buona aderenza. Nelle figure c e d le aree tratteggiate rappresentano zone con condizioni di aderenza mediocre.

La tensione di aderenza ultima di progetto delle barre ad aderenza migliorata è data dalla formula:

fbd = 2,25 x η1 x η2 x fctd

dove:

    fctd = fctk,0.05 / γc

    η1= 1 nelle condizioni di buon ancoraggio, e uguale a 0,7 negli altri casi

    η2= 1 per diametri delle barre inferiori a 32 mm oppure a (132 - Φ) / 100 per diametri maggiori

Tensioni di aderenza di progetto fbd [MPa]
Classe Calcestruzzo Condizioni di buona aderenza Condizioni mediocri di aderenza
C(20/25 2,38 1,67
C(25/30) 2,69 1,88
C(28/35) 2,98 2,09

 

Dall'uguaglianza dello sforzo assorbito dalla barra Fs = As x σsb, e lo sforzo di aderenza, si ottiene la lunghezza di ancoraggio necessaria che è data dalla formula:

lb,rqd = (Φ / 4) x (σsd / fbd)

dove  σsd è la tensione di progetto della barra nel punto da cui si misura l'ancoraggio.

Assumendo che la tensione di lavoro della barra sia pari alla tensione di snervamento di progetto, si ottiene la lunghezza di ancoaggio di base.

lb = (Φ / 4) x (fyd / fbd)

Prendendo in considerazione un acciaio tipo B450C, per cui si ha che fyd = 391,304 MPa, si ottengone le seguenti lunghezze di ancoraggio di base per i diversi tipi di calcestruzzo.

Lunghezza di ancoraggio di base lb
Tipo di acciaio Classe del calcestruzzo Condizioni di buona aderenza Condizioni di mediocre aderenza

B450C

fyd=391,304 MPa

C(20/25) 41 Φ 59 Φ
C(25/30) 36 Φ 52 Φ
C(28/35) 33 Φ 47 Φ

La lunghezza di ancoraggio di progetto lbd risulta:

    lbdα1 x α2 x α3 x α4 x α5 x lb,rqd ≥ lb,min

I coefficienti αi assumono valori minori o uguale a 1 e tengono conto dei seguenti fattori:

α1  tiene conto dell'effetto della forma delle barre

α2  tiene conto dell'effetto del ricoprimento minimo di calcestruzzo

α3  tiene conto dell'effetto di confinamento dovuto ad armatura trasversale

α4  tiene conto dell'influenza di una o più barre trasversali saldate

α5  tiene conto della pressione trasversale al piano di spacco lungo l'ancoraggio

Il prodotto  α2 x α3 x α5 deve essere maggiore o uguale a 0,7

 

Per assegnare i valori ai coefficienti αi  si deve definire il valore del ricoprimento minimo del calcestruzzo.

Assunto i significati dei seguenti parametri:

a = distanza tra le barre longitudinali

c1= copriferro laterale della barra

c = copriferro inferiore o superiore della barra

si assume per il valore del ricoprimento minimo il seguente valore:

cd=min{a/2;c1;c}  - per barre con ancoraggi dritti

cd=min{a/2;c1}  - per barre con ancoraggi piegati o con uncini

cd=c1  - per barre ancorate con forcelle.

I valori dei coefficienti αi sono i seguenti:

α1 = 1 per ancoraggi dritti; α1 = 0,7 per ancoraggi diversi se è cd>3 x Φ, altrimenti α1 = 1;

α2 = 1- 0,15 x (cd - Φ) / Φ con valori leciti compresi tra 0,7 e 1 ;

α3 = 1 - k x λ , con valori compresi tra 0,7 e 1. Con :

k = 0,1 se la barra da ancorare è in corrispondenza di una piega delle barre trasversali

k= 0,05 se l barra è all'interno della massa di calcestruzzo rispetto alle barre trasversali

k= 0 se al barra è all'esterno delle barre trasversali

Il valore di λ è dato dalla formula:

λ = (Ast - Ast,min) / As  dove:

Ast = Area totale delle armature trasversali poste nel tratto di ancoraggio

Ast,min = 0,25As nelle travi e 0 nelle solette

As  è l'area della singola barra da ancorare

α4 = 0,7 nel caso di presenza di barre ttrasversali saldate, altrimenti α4 = 1

α5 = 1 - 0,004 x p , con valori compresi tra 0,7 e 1. Con:

p = pressione trasversale nel tratto di ancoraggio.

 

La lunghezza di ancoraggio di progetto minima è fornita dalle seguenti relazioni:

  • per barre in trazione
    lb,min = max {0,3 x lb ; 10 x Φ ; 100 mm}
  • per barre in compressione
    lb,min = max {0,6 x lb ; 10 x Φ ; 100 mm}

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