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Classe di resistenza calcestruzzo: tutto quello che c’è da sapere

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Classe di resistenza calcestruzzo: come vengono definite e come si ottengono 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 più eventuali additivi. Le sue caratteristiche meccaniche dipendono dai componenti e dai loro rapporti relativi in termini di quantità in volume o in peso. Dal punto di vista meccanico presenta una buona resistenza ed un modulo elastico relativamente elevato a compressione, mentre gli stessi parametri sono notevolmente ridotti nei confronti delle sollecitazioni di trazione.

Le forze meccaniche e fisiche possono però compromettere lo stato di integrità del materiale ed è necessario conoscere la capacità di resistenza alle prove di compressione, vale a dire la classe di resistenza. Quando questo valore deve essere calcolato per una struttura in c.a. esistente è necessario seguire un processo ben preciso e definito dalle NTC che implica il Livello di Conoscenza della struttura, le prove distruttive e non distruttive, la selezione del gruppo di prove, ecc.. Se vuoi provare a calcolare velocemente e in maniera guidata la classe di resistenza di una struttura esistente in c.a. puoi usare il software di verifica edifici esistenti in c.a. da scaricare gratuitamente per 30 giorni. Riesci in breve tempo ad imparare il procedimento indicato dalla legge e ad ottenere il tuo risultato!

Scopriamo nel dettaglio quali sono le classi di resistenza del calcestruzzo.

Classe di resistenza calcestruzzo

Secondo quanto sancito dalle NTC 2018, la prescrizione del calcestruzzo all’atto del progetto deve essere caratterizzata mediante le seguenti classi:

  • classe di resistenza;
  • classe di consistenza al getto ed il diametro massimo dell’aggregato;
  • classe di esposizione ambientale, di cui alla norma UNI EN 206:2016.

La classe di resistenza nello specifico fa riferimento alla capacità del calcestruzzo di assorbire gli sforzi di compressione, resistenza a compressione.
Secondo l’approccio semiprobabilistico agli stati limite la resistenza a compressione è definita come la resistenza per la quale si ha il 5% di probabilità di trovare valori inferiori.

La resistenza a compressione viene misurata da prove su appositi provini, confezionati e stagionati, eseguite a 28 giorni di maturazione ed è definita come il rapporto fra la forza applicata e l’area della sezione resistente dei provini.

Classificazione resistenza calcestruzzo: rck calcestruzzo e fck cls

La classificazione dei calcestruzzi avviene tipicamente riferendosi a valori “caratteristici” delle resistenze, ovvero ai valori delle resistenze corrispondenti al frattile del 5%, ossia quella particolare tensione che ha una probabilità del 5% di essere maggiorata.

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)

La EN 206 prevede una doppia classificazione della resistenza a compressione, una per calcestruzzi normali e pesanti e l’altra per i calcestruzzi leggeri.

Le classi di resistenza del calcestruzzo normale 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).

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

In maniera del tutto analoga, la EN 206 classifica anche i calcestruzzi leggeri utilizzando le lettere “LC” (light concrete).

Ricordiamo che i calcestruzzi leggeri sono particolari calcestruzzi che hanno un peso specifico inferiore a quello dei calcestruzzi normali.

Secondo la norma UNI EN 206-1:2006, il calcestruzzo normale ha una massa volumica, dopo l’essiccamento in stufa, maggiore di 2000 kg/m³ ma non maggiore di 2600 kg/m³, mentre quello leggero, sempre dopo l’essiccamento in stufa, ha una massa volumica non minore di 800 kg/m³ e non maggiore di 2000 kg/m³.

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

Tipologie di resistenza calcestruzzo

Di seguito si introducono i principali concetti legati alle diverse tipologie di resistenza che caratterizzano il calcestruzzo.

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, come nel caso di 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

dove

t è il tempo espresso in giorni;
fcm è la resistenza a compressione media.

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: fctm 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.

Nel calcolo di resistenza delle strutture in cls, ti suggerisco di utilizzare il software di calcolo strutturale che consente di inserire le caratteristiche utili a poter definire e calcolare le resistenze espresse in N/mm2.

Il software EdiLus ti fornirà il valore delle resistenze “di fatto” per gli elementi esistenti e “di progetto” per gli elementi di nuova costruzione in riferimento a:

  • resistenza a compressione;
  • resistenza a trazione;
  • resistenza media a trazione per flessione.
Calcolo delle resistenze calcestruzzo con il software edilus

Calcolo delle resistenze calcestruzzo con il software EdiLus

Deformazione elastica: modulo elastico calcestruzzo NTC 2018

Le deformazioni elastiche del calcestruzzo dipendono in larga parte dalla sua composizione, in particolare 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 secondo quanto sancito dall’Eurocodice 2:

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.

Secondo le NTC 2018, per modulo elastico istantaneo del calcestruzzo si definisce quello secante tra la tensione nulla e 0,40 fcm, determinato sulla base di apposite prove, da eseguirsi secondo la norma UNI EN 12390-13:2013.

In sede di progettazione si può assumere il valore:

Ecm = 22.000 ∙ [fcm/10]0,3 [N/mm2]

che dovrà essere ridotto del 20% in caso di utilizzo di aggregati grossi di riciclo nei limiti previsti dalla norma. Tale formula non è applicabile ai calcestruzzi maturati a vapore. Essa non è da considerarsi vincolante nell’interpretazione dei controlli sperimentali delle strutture.

Classe di resistenza calcestruzzo: tabella riassuntiva

Di seguito, si riporta una tabella riassuntiva con le varie classi di resistenza calcestruzzo e la relazione per ottenerle in maniera analitica, nello specifico si riportano i valori ottenuti applicando l’Eurocodice 2.

Classi di resistenza dei calcestruzzi

Relazione analitica / spiegazione
fck(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)

 

Classi di resistenza calcestruzzo NTC 2018 e la Circolare 2019

Le norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018) 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); mentre la resistenza cubica Rck viene misurata su cubi di spigolo 150 mm.

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 si riporta il confronto per i tipi di calcestruzzo più usati:

ClasseRckfck0,83 RckDiff %
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%
C32/40403233,203,75%
C35/45453537,356,71%
C40/50504041,503,75%
C45/55554545,651,44%
C50/60605049,80-0,40%

Ai sensi delle NTC 2018 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.

Calcestruzzo c25/30 caratteristiche

Il “classico” calcestruzzo da sempre impiegato nelle costruzioni ordinarie, cioè l’Rck 300, oggi si denomina con la sigla C25/30 dove:

  • la lettera C sta per “classe”;
  • il numero appena di seguito a C, cioè 25, indica la resistenza cilindrica del cls;
  • il numero a destra (cioè 30) indica la resistenza cubica.

Pertanto, il calcestruzzo di classe C25/30 è un calcestruzzo avente:

  • resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck > 25 N/mm2;
  • resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck > 30 N/mm2.

La relazione tra le due grandezze è pari a 0,83.

Calcestruzzo c30/37 caratteristiche

Un calcestruzzo classificato con classe di resistenza c30/37 fa riferimento ad un calcestruzzo avente:

  • resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck > 30 N/mm2;
  • resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck > 37 N/mm2.

Calcestruzzo c28/35 e c32/40 caratteristiche

Ai sensi delle NTC 2018 è possibile prendere in considerazione le classi di resistenza C28/35 e C32/40.

La classe di resistenza C28/35 indica un calcestruzzo avente:

  • resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck > 28 N/mm2;
  • resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck > 35 N/mm2.

Un calcestruzzo classificato con classe di resistenza c32/40 fa riferimento ad un calcestruzzo avente:

  • resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck > 32 N/mm2;
  • resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck > 40 N/mm2.

I calcestruzzi delle diverse classi di resistenza trovano impiego secondo la seguente tabella, fatti salvi i limiti derivanti dal rispetto della durabilità:

  • C8/10 per strutture con armatura assente o di poca percentuale;
  • C16/20 per strutture semplicemente armate;
  • C28/35 per strutture precompresse.
Strutture di destinazioneClasse di resistenza minima
Per strutture non armate o a bassa percentuale di armaturaC8/10
Per strutture semplicemente armateC16/20
Per strutture precompresseC28/35

Classe di resistenza calcestruzzo: calcolo della 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:

  • D.M. 9 gennaio 1996;
  • NTC 2008;
  • NTC 2018;
  • EC2 (EN);
  • EC2 (appendice nazionale).
Classe di resistenzaNormativaRelazione analitica
Resistenza caratteristicaD.M. 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 resistenzaNormativaRelazione analitica
Resistenza di calcolo SLU a compressioneD.M. 9 gennaio 1996fcd = α · (fck /γc) = 0,85 · (fck /1,6) ≅ 0,44 · Rck
NTC 2008fcd = αcc · (fck /γc) = 0,85 · (fck /1,5) ≅ 0,47 · Rck
NTC 2018fcd = αcc · (fck /γc) = 0,85 · (fck /1,5) ≅ 0,47 · Rck
EC2 (EN)fcd = α · (fck /γc) = 0,85 · (fck /1,5) ≅ 0,45 · Rck
EC2 (appendici nazionali)fcd = α · (fck /γc) = 0,85 · (fck /1,6) ≅ 0,43 · Rck
Classe di resistenzaNormativaRelazione analitica
Resistenza media a trazione semplice (monoassiale) D.M. 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

Come calcolare e definire la resistenza del calcestruzzo

Per calcolare e definire le resistenze dei materiali in maniera rapida ed assicurarti lo stato di integrità delle strutture, è utile far affidamento al software di calcolo strutturale EdiLus che ti consente di calcolare le resistenze dei materiali, tra cui il calcestruzzo, in maniera semplice e veloce.

Se si dispone della campagna di prove in situ sui materiali, puoi calcolare la resistenza del calcestruzzo secondo i seguenti step:

  • andare nella vista Livello di Conoscenza;
  • aggiungere le prove distruttive e non distruttive sui vari elementi strutturali, caratterizzandone i dati;
  • selezionare un gruppo di prove e attivare il Wizard Materiali;
  • scegliere il metodo di prova con cui definire le resistenze (da Carotaggi o Carotaggi+NON Distruttive);
  • aggiungere il materiale all’archivio;
  • assegnare il materiale agli elementi esistenti.
Come calcolare la resistenza del calcestruzzo con il software Edilus

Come calcolare la resistenza del calcestruzzo con il software EdiLus

 

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