Classe di resistenza calcestruzzo secondo le NTC 2018 con Circolare 2019 e confronto con gli Eurocodici

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Classe di resistenza calcestruzzo: come vengono definite e come si ottengono le varie classi secondo l’Eurocodice e le norme tecniche per le costruzioni

Il calcestruzzo è un conglomerato artificiale ottenuto attraverso una miscela di legante, acqua e inerti di varie dimensioni. Le sue caratteristiche meccaniche dipendono dai componenti e dai loro rapporti relativi in termini di quantità in volume o in peso e per questo motivo viene considerato come un materiale non omogeneo e non isotropo.
Dal punto di vista meccanico presenta buona resistenza ed un modulo elastico relativamente elevato a compressione, mentre gli stessi parametri sono notevolmente ridotti nei confronti delle sollecitazioni di trazione.

La classe di resistenza rappresenta la capacità del calcestruzzo di assorbire gli sforzi di compressione.

La resistenza a compressione viene misurata su appositi provini dopo 28 giorni dal prelievo (precisamente tra il 28° ed il 30° giorno di maturazione e comunque entro 45 giorni dalla data di prelievo), ed è definita come il rapporto fra il carico applicato e l’area della sezione resistente dei provini.

La norma EN 206-1 prevede al punto 4.3.1 che il calcestruzzo può essere classificato in funzione alla sua resistenza a compressione.

La classificazione dei calcestruzzi avviene tipicamente riferendosi a valori “caratteristici” delle resistenze, ovvero ai valori delle resistenze corrispondenti al frattile con probabilità del 5 % di non essere superata (ovvero con probabilità del 95 % di essere superata). In altre parole, preso un provino di una certa classe, la sua resistenza a compressione misurata tramite prova di carico avrà una probabilità del 95 % di superare o uguagliare la resistenza caratteristica corrispondente alla sua classe. Tali valori caratteristici sono generalmente individuati al pedice “k”. Per la classificazione possono essere utilizzate le seguenti resistenze caratteristiche determinate per mezzo di prove sperimentali di compressione uniassiale:

  • resistenza caratteristica cubica fck,cube (spesso indicata anche con Rck) : resistenza caratteristica a compressione a 28 giorni di cubi di 150 mm di lato
  • resistenza caratteristica cilindrica fck,cyl  (spesso indicata anche con fck): resistenza caratteristica a compressione a 28 giorni di cilindri di altezza 300 mm e diametro 150 mm

 

Provini calcestruzzo

Provini calcestruzzo (cubici e cilindrici)

Le classi di resistenza del calcestruzzo normale, quindi, sono individuate dalla EN 206 con la lettera “C” seguita da due numeri che indicano rispettivamente la resistenza a compressione cilindrica caratteristica (fck,cyl ovvero fck), e la resistenza a compressione cubica caratteristica (fck,cube, ovvero Rck). In maniera del tutto analoga, la EN 206 classifica anche i calcestruzzi leggeri utilizzando le lettere “LC” (light concrete).

La EN 206 prevede una doppia classificazione della resistenza a compressione, una per calcestruzzi normali e pesanti

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo normale e pesante

Classe di resistenza a compressioneResistenza caratteristica cilindrica minima
fck,cyl  [N/mm2]
Resistenza caratteristica cubica minima
fck,cube  [N/mm2]
C8/10810
C12/151215
C16/201620
C20/252025
C25/302530
C30/373037
C35/453545
C40/504050
C45/554555
C50/605060
C55/675567
C60/756075
C70/857085
C80/958095
C90/10590105
C100/115100115

e l’altra per calcestruzzi leggeri.

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo leggero

Classe di resistenza a compressioneResistenza caratteristica cilindrica minima
fck,cyl  [N/mm2]
Resistenza caratteristica cubica minima
fck,cube  [N/mm2]
LC8/989
LC12/131213
LC16/181618
LC20/222022
LC25/282528
LC30/333033
LC35/383538
LC40/444044
LC45/504550
LC50/555055
LC55/605560
LC60/666066
LC70/777077
LC80/888088

Resistenza caratteristica

La resistenza caratteristica fck rappresenta il frattile del 5%, ossia il valore al di sotto del quale ci si attende che cada solamente il 5% di tutti i provini che potrebbero essere controllati per quel calcestruzzo. In pratica il provino ha il 95% di probabilità di essere maggiorato in termini di resistenza.

La resistenza caratteristica viene ricavata statisticamente dai valori di rottura dei singoli provini.

In certe situazioni (per esempio precompressione) può essere appropriato determinare la resistenza a compressione del calcestruzzo prima o dopo i 28 giorni, sulla base di provini conservati in condizioni diverse da quelle prescritte nella EN 12390. In tal caso:

fck(t) = fcm(t) – 8 (MPa) per 3 < t < 28 d

fck(t) = fck per t ≥ 28 d

essendo t il tempo espresso in giorni, ed fcm la resistenza a compressione media, illustrata nel seguente paragrafo.

Resistenza media a compressione del calcestruzzo

La resistenza media a compressione del calcestruzzo fcm(t) è funzione dell’età (t) e dipende dai seguenti fattori:

  • tipo di cemento
  • temperatura
  • condizioni di stagionatura

Si può stimare con le espressioni:

fcm(t) = βcc(t) fcm

βcc(t) = exp {s[1-(28/t) (1/2)]}

dove:

  • fcm(t) è la resistenza media a compressione del calcestruzzo all’età di t giorni
  • fcm è la resistenza media a compressione a 28 d
  • βcc(t) è un coefficiente che dipende dall’età t del calcestruzzo
  • t è l’età del calcestruzzo in giorni
  • s è un coefficiente che dipende dal tipo di cemento:
    • 0,20 per cementi di classi di resistenza CEM 42,5 R, CEM 52,5 N e CEM 52,5 R (Classe R)
    • 0,25 per cementi di classi di resistenza CEM 32,5 R, CEM 42,5 N (Classe N)
    • 0,38 per cementi di classe di resistenza CEM 32,5 N (Classe S)

Resistenza a trazione del calcestruzzo

La resistenza a trazione del calcestruzzo è riferita alla più alta tensione raggiunta in condizioni di trazione assiale; tale resistenza si presenta molto più bassa di quella a compressione, pari a circa il 10%, e può essere determinata con varie metodologie.

Se la resistenza a trazione è determinata come resistenza a trazione per spacco, fct,sp, si può ottenere un valore approssimato della resistenza a trazione assiale, fct, mediante la seguente formula:

fct = 0,9 fct,sp 

Lo sviluppo della resistenza a trazione nel tempo è fortemente influenzato dai seguenti fattori:

  • maturazione
  • essiccamento
  • dimensioni degli elementi strutturali

La resistenza a trazione fctm(t) si ottiene dalla seguente espressione:

fctm(t) = [βcc(t)]α · fctm

dove:

  • α = 1 per t < 28
  • α = ²⁄₃ per t ≥ 28

Deformazione elastica

Le deformazioni elastiche del calcestruzzo dipendono in larga parte dalla sua composizione (in particolar modo dagli aggregati).

Il modulo di elasticità di un calcestruzzo è funzione dei moduli di elasticità dei suoi componenti.

La variazione del modulo di elasticità nel tempo si può stimare con la seguente espressione:

Ecm(t) = [fcm(t) / fcm] 0,3 Ecm

dove:

  • Ecm (t) e fcm (t) sono i valori all’età di t giorni
  • Ecm e fcm sono i valori determinati all’’età di 28 giorni

Classe di resistenza calcestruzzo: la tabella

Di seguito proponiamo una tabella riassuntiva con le varie classi di resistenza calcestruzzo e la relazione per ottenerle in maniera analitica.

 

Classi di resistenza dei calcestruzzi

Relazione analitica/Spiegazione

fck,cyl (MPa)1216202530354045505560708090
fck,cube (MPa)15202530374550556067758595105
fcm (MPa)2024283338434853586368788898fcm = fck + 8 (MPa)
fctm (MPa)1,61,92,22,62,93,23,53,84,14,24,44,64,85,0fctm = 0,30 · fck(²⁄₃) ≤ C50/60
fctm = 2,12 · ln [1 + (fcm/10)] > C50/60
fctk,0,05 (MPa)1,11,31,51,82,02,22,52,72,93,03,13,23,43,5fctk,0,05 = 0,7 · fctm
frattile 5%
fctk,0,95 (MPa)2,02,52,93,33,84,24,64,95,35,55,76,06,36,6fctk,0,95 = 1,3 · fctm
frattile 95%
Ecm (GPa)2729303133343536373839414244Ecm = 22 · [(fcm)/10]0,3
(fcm in MPa)

 

Classe di resistenza del calcestruzzo secondo le NTC 2018 e la Circolare 2019

Le nuove norme tecniche classificano il calcestruzzo con un doppio parametro, che indica sia la resistenza caratteristica cilindrica, sia la resistenza caratteristica cubica.

La resistenza cilindrica fck viene determinata utilizzando provini cilindrici di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza (H/D = 2).

Tra i due valori esiste la seguente relazione:

fck = 0,83 Rck (per H/D≥2)

La differenza tra questi due valori dipende fondamentalmente dal diverso stato tensionale che si genera nel provino a seguito delle prove di compressione, che dipende dal fatto che i provini cubici sono tozzi mentre quelli cilindrici sono snelli.

La differenza tra i valori della resistenza caratteristica cilindrica definita dall’EC2 e quella definita dalle NTC 2018 è minima.

Nella seguente tabella riportiamo il confronto per i tipi di calcestruzzo più usati:

Classe

Rck

fck

0,83 Rck

Diff %

C8/101088,303,75%
C12/15151212,453,75%
C16/20201616,603,75
C20/25252020,753,75%
C25/30302524,90-0,40%
C28/35352829,053,75%
C32/40324033,203,75%
C35/45453537,356,71%
C40/50504041,503,75%
C45/55554545,651,44%
C50/60605049,80-0,40%

Ai sensi delle NTC 18 si possono, quindi, prendere in considerazione anche le classi di resistenza C28/35 e C32/40, non previste, invece, negli Eurocodici.

Per le classi di resistenza superiori a C45/55, la resistenza caratteristica e tutte le grandezze meccaniche e fisiche che hanno influenza sulla resistenza e durabilità del conglomerato devono essere accertate prima dell’inizio dei lavori tramite un’apposita sperimentazione preventiva e la produzione deve seguire specifiche procedure per il controllo di qualità.

Classe di resistenza calcestruzzo: calcolo delle resistenza secondo la normativa italiana e l’EC2

Di seguito si riporta una tabella con tutte le espressioni e le formule da utilizzare per il calcolo delle resistenze caratteristiche secondo:

  • Dm 9 gennaio 1996
  • NTC 2008
  • NTC 2018
  • EC2 (EN)
  • EC2 (appendice nazionale)

 

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Resistenza caratteristicaDm 9 gennaio 1996fck = 0,83 · Rck
NTC 2008fck = 0,83 · Rck
NTC 2018fck = 0,83 · Rck
EC2 (EN)fck = (0,80 ÷ 0,83) · Rck
EC2 (appendici nazionali)fck = (0,80 ÷ 0,83) · Rck

 

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Resistenza di calcolo SLU a compressioneDm 9 gennaio 1996ffcd = α ·  (fckc) = 0,85 ·  (fck /1,6) ≅ 0,44 · Rck
NTC 2008fcd = αcc ·  (fckc) = 0,85 ·  (fck /1,5) ≅ 0,47 · Rck
NTC 2018fcd = αcc ·  (fckc) = 0,85 ·  (fck /1,5) ≅ 0,47 · Rck
EC2 (EN)fcd = α ·  (fckc) = 0,85 ·  (fck /1,5) ≅ 0,45 · Rck
EC2 (appendici nazionali)fcd = α ·  (fckc) = 0,85 ·  (fck /1,6) ≅ 0,43 · Rck

 

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Resistenza media a trazione semplice (monoassiale) Dm 9 gennaio 1996  fctm [N/mm2] = 0,27 · ( fck[N/mm2])2/ 3 
 NTC 2008fctm [N/mm2] = 0,30 · ( fck[N/mm2])2/ 3 ; fino a C50/60

fctm [N/mm2] = 2,12 · ln[( fck[N/mm2] + 8) /10] ; oltre i C50/60

NTC 2018fctm [N/mm2] = 0,30 · ( fck[N/mm2])2/ 3 ; fino a C50/60

fctm [N/mm2] = 2,12 · ln[( fck[N/mm2] + 8) /10] ; oltre i C50/60

EC2 (EN) fctm [N/mm2] = 0,30 · ( fck[N/mm2])2/ 3 ; fino a C50/60

fctm [N/mm2] = 2,12 · ln[( fck[N/mm2] + 8) /10] ; oltre i C50/60

EC2 (appendici nazionali)fctm [N/mm2] = 0,30 · ( fck[N/mm2])2/ 3 

 

 

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