Classe di resistenza calcestruzzo

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 resistenza delle strutture in calcestruzzo può essere garantita adottando adeguati provvedimenti atti a limitare gli effetti di degradazione ed evitarne il collasso. Per assicurarti che la struttura duri nel tempo, ti suggerisco di utilizzare appositi sistemi di calcolo strutturale che, in linea con le norme tecniche vigenti, ti supportano nella corretta progettazione evitando il deterioramento della costruzione o dei materiali durante la sua vita utile.

Classe di resistenza calcestruzzo: la classificazione

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

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 (f_ck,cyl ovvero f_ck), e la resistenza a compressione cubica caratteristica (f_ck,cube, ovvero R_ck). 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 compressione	Resistenza caratteristica cilindrica minima f_ck,cyl[N/mm²]	Resistenza caratteristica cubica minima f_ck,cube[N/mm²]
C8/10	8	10
C12/15	12	15
C16/20	16	20
C20/25	20	25
C25/30	25	30
C30/37	30	37
C35/45	35	45
C40/50	40	50
C45/55	45	55
C50/60	50	60
C55/67	55	67
C60/75	60	75
C70/85	70	85
C80/95	80	95
C90/105	90	105
C100/115	100	115

e l’altra per calcestruzzi leggeri.

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo leggero
Classe di resistenza a compressione	Resistenza caratteristica cilindrica minima f_ck,cyl[N/mm²]	Resistenza caratteristica cubica minima f_ck,cube[N/mm²]
LC8/9	8	9
LC12/13	12	13
LC16/18	16	18
LC20/22	20	22
LC25/28	25	28
LC30/33	30	33
LC35/38	35	38
LC40/44	40	44
LC45/50	45	50
LC50/55	50	55
LC55/60	55	60
LC60/66	60	66
LC70/77	70	77
LC80/88	80	88

Resistenza caratteristica

La resistenza caratteristica f_ck 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:

f_ck(t) = f_cm(t) – 8 (MPa) per 3 < t < 28 d

f_ck(t) = f_ck per t ≥ 28 d

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

Resistenza media a compressione del calcestruzzo

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

tipo di cemento
temperatura
condizioni di stagionatura

Si può stimare con le espressioni:

f_cm(t) = β_cc(t) f_cm

β_cc(t) = exp {s[1-(28/t)^(1/2)]}

dove:

f_cm(t) è la resistenza media a compressione del calcestruzzo all’età di t giorni
f_cm è la resistenza media a compressione a 28 d
β_cc(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, f_ct,sp, si può ottenere un valore approssimato della resistenza a trazione assiale, f_ct, mediante la seguente formula:

f_ct = 0,9 f_ct,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 f_ctm(t) si ottiene dalla seguente espressione:

f_ctm(t) = [β_cc(t)]^α · f_ctm

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:

E_cm(t) = [f_cm(t) / f_cm] ^0,3 E_cm

dove:

E_cm (t) e f_cm (t) sono i valori all’età di t giorni
E_cm e f_cm 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
f_ck,cyl(MPa)	12	16	20	25	30	35	40	45	50	55	60	70	80	90
f_ck,cube(MPa)	15	20	25	30	37	45	50	55	60	67	75	85	95	105
f_cm (MPa)	20	24	28	33	38	43	48	53	58	63	68	78	88	98	f_cm = f_ck + 8 (MPa)
f_ctm (MPa)	1,6	1,9	2,2	2,6	2,9	3,2	3,5	3,8	4,1	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	f_ctm = 0,30 · _fck(²⁄₃) ≤ C50/60 f_ctm = 2,12 · l_n [1 + (f_cm/10)] > C50/60
f_ctk,0,05 (MPa)	1,1	1,3	1,5	1,8	2,0	2,2	2,5	2,7	2,9	3,0	3,1	3,2	3,4	3,5	f_ctk,0,05= 0,7 · f_ctm frattile 5%
f_ctk,0,95(MPa)	2,0	2,5	2,9	3,3	3,8	4,2	4,6	4,9	5,3	5,5	5,7	6,0	6,3	6,6	f_ctk,0,95= 1,3 · f_ctm frattile 95%
E_cm (GPa)	27	29	30	31	33	34	35	36	37	38	39	41	42	44	E_cm = 22 · [(f_cm)/10]0,3 (f_cm 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 f_ck 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:

f_ck = 0,83 R_ck (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	R_ck	f_ck	0,83 R_ck	Diff %
C8/10	10	8	8,30	3,75%
C12/15	15	12	12,45	3,75%
C16/20	20	16	16,60	3,75
C20/25	25	20	20,75	3,75%
C25/30	30	25	24,90	-0,40%
C28/35	35	28	29,05	3,75%
C32/40	40	32	33,20	3,75%
C35/45	45	35	37,35	6,71%
C40/50	50	40	41,50	3,75%
C45/55	55	45	45,65	1,44%
C50/60	60	50	49,80	-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.

Per essere sicuro di calcolare e definire correttamente gli elementi strutturali attenendoti alla normativa in vigore, ti suggerisco di utilizzare l’aggiornato strumento per i calcoli strutturali sempre in linea con le norme vigenti.

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 caratteristica	Dm 9 gennaio 1996	f_ck = 0,83 · R_ck
	NTC 2008	f_ck = 0,83 · R_ck
	NTC 2018	f_ck = 0,83 · R_ck
	EC2 (EN)	f_ck= (0,80 ÷ 0,83) · R_ck
	EC2 (appendici nazionali)	f_ck = (0,80 ÷ 0,83) · R_ck

Classe di resistenza	Normativa	Relazione analitica
Resistenza di calcolo SLU a compressione	Dm 9 gennaio 1996	ff_cd = α · (f_ck /γ_c) = 0,85 · (f_ck /1,6) ≅ 0,44 · R_ck
	NTC 2008	f_cd = α_cc · (f_ck /γ_c) = 0,85 · (f_ck /1,5) ≅ 0,47 · R_ck
	NTC 2018	f_cd = α_cc · (f_ck /γ_c) = 0,85 · (f_ck /1,5) ≅ 0,47 · R_ck
	EC2 (EN)	f_cd = α · (f_ck /γ_c) = 0,85 · (f_ck /1,5) ≅ 0,45 · R_ck
	EC2 (appendici nazionali)	f_cd = α · (f_ck /γ_c) = 0,85 · (f_ck /1,6) ≅ 0,43 · R_ck

Classe di resistenza	Normativa	Relazione analitica
Resistenza media a trazione semplice (monoassiale)	Dm 9 gennaio 1996	f_ctm [N/mm²] = 0,27 · (f_ck[N/mm²])^{2/ 3}
	NTC 2008	f_ctm[N/mm²] = 0,30 · (f_ck[N/mm²])^{2/ 3}; fino a C50/60 f_ctm [N/mm²] = 2,12 · l_n [(f_ck[N/mm²] + 8) /10]; oltre i C50/60
	NTC 2018	f_ctm [N/mm²] = 0,30 · (f_ck[N/mm²])^{2/ 3}; fino a C50/60 f_ctm [N/mm²] = 2,12 · ln[(f_ck[N/mm²] + 8) /10]; oltre i C50/60
	EC2 (EN)	f_ctm [N/mm²] = 0,30 · (f_ck[N/mm²])^{2/ 3}; fino a C50/60 f_ctm [N/mm²] = 2,12 · ln[(f_ck[N/mm²] + 8) /10]; oltre i C50/60
	EC2 (appendici nazionali)	f_ctm [N/mm²] = 0,30 · (f_ck[N/mm²])^{2/ 3}

Per assicurarti di progettare adeguatamente gli edifici in calcestruzzo, in maniera sicura ed efficace, ti suggerisco di utilizzare il software calcolo strutturale che ti consente di produrre tutti gli elaborati di progetto (disegni esecutivi, relazioni di calcolo, relazione geotecnica, computo e tanto altro) e di disegnare con facilità elementi strutturali in 2D o in 3D sfruttando la tecnologia BIM ed un input grafico intuitivo.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/focus/classe-di-resistenza-calcestruzzo/

Classe di resistenza calcestruzzo

Classe di resistenza calcestruzzo: la classificazione

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo normale e pesante

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo leggero

Resistenza caratteristica

Resistenza media a compressione del calcestruzzo

Resistenza a trazione del calcestruzzo

Deformazione elastica

Classe di resistenza calcestruzzo: la tabella

Classi di resistenza dei calcestruzzi

Relazione analitica / spiegazione

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

Classe

R_ck

f_ck

0,83 R_ck

Diff %

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

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

SOFTWARE

NORMATIVA

Classe di resistenza calcestruzzo

Classe di resistenza calcestruzzo: la classificazione

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo normale e pesante

Classi di resistenza a compressione per calcestruzzo leggero

Resistenza caratteristica

Resistenza media a compressione del calcestruzzo

Resistenza a trazione del calcestruzzo

Deformazione elastica

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Relazione analitica / spiegazione

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

Classe

Rck

fck

0,83 Rck

Diff %

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

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

Classe di resistenza

Normativa

Relazione analitica

R_ck

f_ck

0,83 R_ck