LEGATURA DELLA RETE DI ARMATURA

L’armatura è parte integrante di qualsiasi struttura in cemento armato, in particolare delle fondazioni, che ricevono tutti i carichi dell’edificio. In Ucraina i requisiti per l’armatura sono regolamentati dalla ДБН В.2.6-98:2009 ‘Strutture in calcestruzzo e cemento armato. Disposizioni fondamentali’ e dalla ДСТУ Б В.2.6-182:2011 ‘Strutture di edifici e opere. Armatura delle strutture in cemento armato’. La funzione principale della rete di armatura è assorbire gli sforzi di trazione e taglio che si generano nel calcestruzzo. Il calcestruzzo lavora eccellentemente a compressione, ma ha una bassa resistenza a trazione. L’armatura, essendo incorporata nel calcestruzzo, compensa questa carenza, formando un materiale composito: il cemento armato.

Per le platee di fondazione monolitiche, spesso utilizzate su terreni deboli o con un alto livello di falda acquifera, si prevede solitamente un’armatura a due strati: una rete inferiore per assorbire gli sforzi di trazione dovuti alla freccia nella parte centrale della platea, e una rete superiore per prevenire fessurazioni dovute al sollevamento dei bordi o a carichi concentrati. Le fondazioni a nastro, che sono travi rigide, vengono armate con armatura longitudinale portante nelle zone superiore e inferiore, nonché con armatura trasversale e di montaggio per creare un’intelaiatura spaziale. La percentuale minima di armatura, secondo le ДБН, è solitamente dello 0,1% dell’area della sezione per l’armatura portante. Per l’armatura di classe А500С (in precedenza АІІІ) ciò garantisce la plasticità e la resistenza necessarie. È necessario tenere conto dell’effetto degli ambienti aggressivi e degli sbalzi di temperatura, il che è rilevante per il clima dell’Ucraina, specialmente nelle regioni con frequenti cicli di gelo-disgelo. Ciò richiede un calcolo corretto del copriferro e la scelta di rivestimenti anticorrosione per l’armatura in casi particolari.

La progettazione dei sistemi di fondazione richiede una conoscenza approfondita della meccanica dei terreni e dei materiali da costruzione. In particolare, la capacità portante del terreno deve essere analizzata attentamente in base ai risultati delle indagini geologico-ingegneristiche. Se i terreni hanno una bassa capacità portante o sono soggetti a cedimenti, una platea di fondazione con armatura rinforzata può essere la soluzione ottimale. Per le fondazioni a nastro, che spesso fanno parte delle pareti dei seminterrati, è importante non solo l’armatura a flessione, ma anche quella a taglio, specialmente nei punti di intersezione con altri elementi della struttura. L’uso di armatura con profilo nervato (profilo periodico) è obbligatorio, poiché garantisce un’adesione affidabile con il calcestruzzo, prevenendo lo scivolamento delle barre sotto carico. Il diametro dell’armatura portante per le fondazioni parte solitamente da 12 mm, mentre per quella trasversale e di montaggio da 6-8 mm.

Vale la pena ricordare anche la specificità dell’armatura negli angoli e nei punti di raccordo delle pareti, dove si generano carichi concentrati ed è necessario garantire una legatura rinforzata ed elementi aggiuntivi a L o a U. Il rispetto di questi principi è la base per la costruzione di edifici affidabili e sicuri, conformi ai moderni standard ingegneristici.

L’efficacia e l’affidabilità dell’intelaiatura di armatura dipendono direttamente dalla qualità dei materiali e dagli strumenti correttamente scelti per la sua legatura. Il materiale principale è, naturalmente, l’armatura – barre di acciaio a profilo periodico delle classi А400С o А500С secondo la ДСТУ 3760:2019. Queste classi di armatura si caratterizzano per un’elevata resistenza a trazione (resistenza a rottura σ_в fino a 600 MPa) e una buona saldabilità, il che ne consente l’uso in strutture di responsabilità.

Per la legatura dell’armatura, invece della saldatura, si utilizza il filo di legatura. L’uso del filo presenta diversi vantaggi: in primo luogo, non compromette l’integrità strutturale dell’armatura, che potrebbe essere indebolita dalla saldatura puntuale; in secondo luogo, la legatura garantisce un certo grado di mobilità dell’intelaiatura durante il getto del calcestruzzo, prevenendo tensioni interne. Il filo di legatura deve essere morbido, trattato termicamente, per deformarsi facilmente e fissare saldamente l’armatura. Il diametro tipico del filo di legatura è di 1,2-1,6 mm. Secondo la ДСТУ 3282-74 ‘Filo di acciaio a basso tenore di carbonio per uso generale. Condizioni tecniche’, il filo non rivestito e zincato è ampiamente utilizzato nell’edilizia.

Gli strumenti per la legatura variano da manuali ad automatizzati. Gli strumenti manuali tradizionali includono uncini per la legatura dell’armatura, pinze e tronchesi. Gli uncini permettono di attorcigliare rapidamente e saldamente il filo. Tuttavia, con grandi volumi di lavoro, rallentano notevolmente il processo e aumentano l’intensità di lavoro. I cantieri moderni utilizzano sempre più spesso pistole legatrici automatiche. Questi dispositivi aumentano notevolmente la produttività del lavoro, garantiscono una qualità di legatura uniforme e riducono il carico sui lavoratori. Ad esempio, una pistola legatrice può eseguire un nodo in 0,6-0,8 secondi, mentre manualmente questo processo richiede 3-5 secondi. Alcuni modelli di queste pistole sono in grado di eseguire fino a 5000 legature con una sola carica della batteria, utilizzando bobine speciali con filo di legatura. Ciò permette di raggiungere ritmi elevati di armatura, il che è fondamentale per i grandi cantieri. È obbligatorio anche l’uso di distanziatori per creare il copriferro, al fine di garantire il corretto posizionamento dell’armatura rispetto al bordo del calcestruzzo. Questi distanziatori possono essere in plastica, calcestruzzo o metallo, e garantiscono un copriferro minimo che, secondo le ДБН, per le fondazioni in condizioni normali deve essere di almeno 35-40 mm.

È importante anche tenere conto delle condizioni di stoccaggio dell’armatura e del filo in cantiere. I materiali devono essere protetti dalla corrosione, dallo sporco e dai danni meccanici, che possono comprometterne le proprietà e influire negativamente sulla resistenza del calcestruzzo dopo il getto.

La tecnologia di legatura della rete di armatura è fondamentale per garantire la monoliticità e la resistenza dell’intelaiatura di armatura. L’obiettivo principale della legatura è fissare le barre di armatura nella posizione di progetto, impedendone lo spostamento durante il getto del calcestruzzo e la vibrazione. La ДСТУ Б В.2.6-182:2011 definisce i requisiti per il passo di legatura e i metodi di fissaggio. Il passo minimo di legatura è solitamente ogni secondo incrocio, ma nelle zone di responsabilità (zone di carico massimo, angoli, punti di giunzione degli elementi) si raccomanda di legare ogni incrocio.

Esistono diversi schemi di legatura: semplice (a croce), doppia e a ‘coda di rondine’. La legatura semplice a croce prevede l’attorcigliamento di due estremità del filo attorno all’incrocio dell’armatura. È la più diffusa e sufficiente per la maggior parte dei casi. La legatura doppia, in cui il filo avvolge l’armatura due volte, si applica per rafforzare il fissaggio di armature di grande diametro o in zone con carichi dinamici elevati. La legatura a ‘coda di rondine’ garantisce la giunzione più solida, ma è più laboriosa e viene utilizzata meno frequentemente, principalmente per intelaiature di armatura pesanti o strutture precompresse.

Il passo di legatura della rete di armatura per le platee di fondazione è solitamente determinato dal progetto, ma il passo comunemente adottato è di 200-400 mm. Ad esempio, per una platea di spessore 200-300 mm e armatura ∅12-16 mm con passo 200×200 mm, la legatura di ogni secondo incrocio è il minimo ammissibile. Se il passo dell’armatura è maggiore, o il diametro minore, il numero di legature può essere aumentato. È importante garantire anche un corretto incrocio delle barre di armatura. La lunghezza della sovrapposizione delle barre, chiamata lunghezza di ancoraggio o giunzione, è fondamentale per il trasferimento dei carichi tra le barre. Secondo le ДБН, la lunghezza minima di giunzione L_анк = 30-50 diametri dell’armatura (30d – per l’armatura portante in condizioni normali, 50d – per condizioni particolari o se più del 50% dell’armatura si sovrappone nella stessa sezione), ma non meno di 250-300 mm. Ciò garantisce che il carico venga trasferito efficacemente da una barra all’altra attraverso il calcestruzzo.

Nella realizzazione delle intelaiature per le fondazioni a nastro, particolare attenzione è dedicata alla corretta legatura dell’armatura longitudinale portante con le staffe trasversali. Le staffe devono avvolgere strettamente l’armatura longitudinale ed essere legate saldamente in ogni angolo e ogni uno o due incroci lungo la lunghezza. Ciò previene l’instabilità delle barre longitudinali sotto carichi di compressione e ne garantisce la stabilità. Il copriferro, garantito da appositi distanziatori, è anch’esso un elemento imprescindibile della tecnologia. Protegge l’armatura dalla corrosione e garantisce un’adesione adeguata. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove il clima è caratterizzato da notevoli sbalzi di temperatura, il copriferro minimo nelle strutture di fondazione deve essere di almeno 40-50 mm.

Un’analisi dettagliata dei nodi di legatura richiede la comprensione che ogni nodo non è semplicemente un fissaggio, ma un elemento che lavora insieme al calcestruzzo. Anche con l’uso di pistole automatiche, il controllo visivo di ogni nodo prima del getto è obbligatorio, per garantire l’assenza di giunzioni allentate o eseguite in modo scorretto. Solo così si può garantire la resistenza e la durabilità di progetto della fondazione.

La qualità della legatura della rete di armatura ha un impatto diretto e critico sull’integrità strutturale e sulla capacità portante degli elementi in cemento armato, in particolare delle fondazioni. Sebbene il filo di legatura non assorba i carichi di trazione o compressione nella struttura finita (questa funzione è svolta dal calcestruzzo dopo l’indurimento), il suo ruolo nel garantire la corretta posizione dell’armatura fino al momento della presa del calcestruzzo è decisivo. Un’intelaiatura legata in modo scorretto o insufficiente può portare a una serie di conseguenze negative.

In primo luogo, durante il getto della miscela di calcestruzzo e la sua compattazione con vibratori, le barre di armatura possono spostarsi dalla posizione di progetto. Ciò porta a una violazione del copriferro, all’esposizione dell’armatura, che causa corrosione e riduzione della durabilità. Inoltre, lo spostamento dell’armatura cambia la sua altezza utile, il che influisce direttamente sulla resistenza della sezione. Ad esempio, una riduzione dell’altezza utile di soli 10-15 mm può ridurre la capacità portante dell’elemento del 15-20%. La violazione della posizione di progetto può anche creare zone con armatura insufficiente, dove il calcestruzzo lavorerà a trazione senza un adeguato supporto, il che porterà alla formazione di fessure e al collasso prematuro.

In secondo luogo, una legatura di qualità garantisce la rigidità spaziale dell’intelaiatura di armatura. Ciò è particolarmente importante per le fondazioni a nastro, dove l’armatura longitudinale deve essere fissata saldamente con staffe per prevenirne l’instabilità sotto l’azione degli sforzi di compressione. Un numero insufficiente o nodi di legatura eseguiti in modo scorretto possono permettere alle barre di deformarsi, riducendo la resistenza effettiva dell’elemento. Secondo i calcoli della scienza delle costruzioni, l’assenza di un fissaggio adeguato dell’armatura longitudinale può ridurre la resistenza a flessione e a taglio dell’elemento fino al 30-40% rispetto ai valori di progetto.

In terzo luogo, la legatura influisce sulla resistenza dell’adesione tra calcestruzzo e armatura. Sebbene l’adesione principale sia garantita dal profilo periodico dell’armatura, il suo corretto fissaggio garantisce una distribuzione uniforme delle tensioni e previene concentrazioni locali che possono portare al distacco. Gli esperti nel campo delle strutture in cemento armato sottolineano che la qualità della legatura è un fattore indiretto, ma molto significativo, che influisce sulla durabilità e sulla manutenibilità della struttura. È importante ricordare che tutti i lavori di armatura appartengono ai lavori occultati, per cui la loro qualità deve essere controllata scrupolosamente in fase di montaggio. Solo un approccio integrato, che includa una progettazione accurata, l’uso di materiali di qualità e un montaggio qualificato, può garantire l’integrità strutturale e la capacità portante di progetto della fondazione.

Evitare gli errori tipici nella legatura dell’armatura è la garanzia della resistenza e della durabilità della fondazione. Nonostante sembri un’operazione semplice, esistono una serie di difetti comuni che possono avere conseguenze catastrofiche. Il primo e più comune errore è un numero insufficiente di legature o un passo di legatura scorretto. Secondo la ДСТУ Б В.2.6-182:2011, almeno il 50% degli incroci dell’armatura deve essere legato, mentre per le zone di responsabilità – il 100%. Se il numero di legature è inferiore, l’intelaiatura di armatura perde la sua rigidità, il che può portare a una sua deformazione durante il getto, alla violazione del copriferro e allo spostamento dell’armatura portante. Per evitare questo errore, è necessario rispettare rigorosamente la documentazione di progetto e controllare visivamente ogni nodo, oppure utilizzare pistole legatrici automatiche, che garantiscono una qualità di legatura stabile.

Il secondo errore significativo è l’uso della saldatura al posto della legatura. Alcuni costruttori, cercando di velocizzare il processo, saldano le barre di armatura. Ciò è categoricamente vietato per l’armatura di classe А500С (in precedenza АІІІ) senza specifiche condizioni tecniche, poiché l’alta temperatura della saldatura modifica la struttura del metallo, riducendone la resistenza e la plasticità nella zona del cordone di saldatura. Ciò riguarda in particolare le giunzioni a croce dell’armatura portante, dove la saldatura può portare a un collasso fragile. Se il progetto prevede giunzioni saldate, per queste deve essere utilizzata un’armatura saldabile speciale (ad esempio А500С), e la saldatura deve essere eseguita da saldatori qualificati nel rispetto delle tecnologie appropriate. Negli altri casi, si deve utilizzare solo la legatura.

Il terzo errore è un copriferro insufficiente o installato in modo scorretto. L’assenza di distanziatori o il loro posizionamento errato fa sì che l’armatura possa trovarsi troppo vicino alla cassaforma, riducendo il copriferro. Ciò è di importanza critica, poiché il copriferro protegge l’armatura dalla corrosione, garantisce il suo lavoro congiunto con il calcestruzzo e la necessaria resistenza al fuoco. Per le fondazioni che si trovano in ambienti aggressivi (terreni, acque di falda), lo spessore del copriferro, secondo le ДБН, può raggiungere 70 mm. Si devono sempre utilizzare distanziatori certificati (in plastica, calcestruzzo) dello spessore appropriato.

Il quarto errore è l’uso di filo di legatura di scarsa qualità o una sua tensione errata. Il filo deve essere morbido, trattato termicamente, senza danni. Una legatura troppo debole non garantisce un fissaggio adeguato, mentre una troppo forte può danneggiare il filo. Il quinto errore è l’assenza o la lunghezza errata della sovrapposizione (ancoraggio) delle barre di armatura. Se le barre non si sovrappongono a sufficienza, non possono trasferire efficacemente i carichi tra loro, il che riduce la capacità portante complessiva della struttura. Il rispetto di queste regole semplici, ma di importanza critica, è obbligatorio per ogni fase dei lavori di armatura.

Il controllo qualità e l’ispezione delle intelaiature di armatura sono una delle fasi più importanti del processo edilizio, poiché l’armatura appartiene ai lavori occultati. Ciò significa che dopo il getto del calcestruzzo correggere gli errori sarà estremamente difficile o impossibile senza distruzioni significative. Il processo di controllo qualità deve essere multilivello e includere sia un controllo visivo sia metodi strumentali. La responsabilità del controllo qualità spetta al personale tecnico-ingegneristico dell’appaltatore e alla direzione lavori del committente.

La fase iniziale è la verifica della conformità dell’armatura alla documentazione di progetto: diametro, classe dell’acciaio (ad esempio А500С), profilo delle barre, nonché la presenza di certificati di qualità. L’armatura non deve presentare corrosione significativa (è ammessa una leggera ruggine facilmente rimovibile con una spazzola metallica, ma non una corrosione profonda a vaiolatura), macchie di olio o sporco, che possono compromettere l’adesione con il calcestruzzo. Il passo successivo è il controllo visivo dell’intelaiatura di armatura assemblata. Si verifica la conformità delle dimensioni geometriche dell’intelaiatura (altezza, larghezza, lunghezza) ai valori di progetto, la correttezza della disposizione dell’armatura portante e di montaggio, il passo delle barre, la lunghezza della sovrapposizione (ancoraggio) e il numero di legature. Secondo le ДБН, le deviazioni ammissibili nelle dimensioni possono essere di ±10-15 mm per le dimensioni lineari e ±5-10 mm per il copriferro. Si verifica anche la densità della legatura: ogni nodo deve essere solido, senza giochi, ma senza un’eccessiva tensione del filo che potrebbe danneggiarlo. Particolare attenzione è dedicata alle giunzioni angolari, ai punti di intersezione di travi e pilastri, dove la concentrazione delle tensioni è massima.

Dopo il controllo visivo si redige il Verbale dei lavori occultati, in cui vengono registrati tutti i parametri verificati, i difetti riscontrati e le misure per la loro eliminazione. Senza il verbale firmato, il getto del calcestruzzo è vietato. I moderni metodi di controllo non distruttivo, come il georadar (Ground Penetrating Radar – GPR), permettono di verificare la posizione dell’armatura nel calcestruzzo già gettato, ma il loro impiego principale è l’individuazione di problemi in strutture esistenti o il controllo qualità dopo il getto. Esistono anche metodi per misurare lo spessore del copriferro mediante strumenti a induzione magnetica. Questi strumenti permettono di determinare con precisione la profondità dell’armatura senza distruggere la struttura, il che è importante per la valutazione finale della qualità dei lavori eseguiti.

Il rispetto delle procedure di controllo qualità non solo garantisce la conformità alle norme edilizie, ma assicura anche l’affidabilità operativa a lungo termine dell’edificio, riducendo i rischi di costose riparazioni future. Un’ispezione accurata dell’intelaiatura di armatura è un investimento nella sicurezza e nella stabilità dell’opera. Gli architetti qualificati e gli ingegneri insistono sempre sul rigoroso rispetto di queste norme.

L’edilizia moderna è alla costante ricerca di modi per ottimizzare i processi, aumentare la precisione e ridurre i costi di manodopera. Il processo di legatura dell’armatura non fa eccezione, e qui vengono attivamente introdotte soluzioni innovative e l’automazione. Uno dei progressi più notevoli è l’ampia diffusione delle pistole legatrici automatiche. Questi dispositivi, come già menzionato, accelerano notevolmente il processo, eseguendo 30-50 legature al minuto, ovvero 5-7 volte più veloce della legatura manuale. Oltre alla velocità, garantiscono una qualità dei nodi stabile e uniforme, riducendo al minimo il fattore umano e il rischio di errori. Ciò è fondamentale per garantire l’integrità strutturale di grandi opere con un alto livello di armatura.

Il livello successivo di automazione sono i sistemi robotizzati per l’assemblaggio delle intelaiature di armatura. Sebbene non siano ancora diffusi ovunque, alcune aziende edili leader e centri di ricerca stanno sviluppando e implementando complessi robotizzati in grado di automatizzare completamente il processo di legatura dell’armatura in fabbrica o persino in cantiere. Questi robot utilizzano modelli 3D (modellazione BIM) per il posizionamento preciso dell’armatura e l’esecuzione delle legature. Ad esempio, tali sistemi possono utilizzare manipolatori speciali che afferrano, posizionano e legano l’armatura con alta precisione, riducendo notevolmente i tempi di esecuzione dei lavori e diminuendo il numero di errori. Ciò è particolarmente rilevante per forme geometriche complesse delle intelaiature di armatura o per la produzione di massa di elementi standard.

Anche la digitalizzazione svolge un ruolo chiave. La modellazione BIM (Building Information Modeling) permette di progettare le intelaiature di armatura con un elevato livello di dettaglio, includendo ogni barra e nodo di legatura. Ciò consente di individuare in anticipo potenziali collisioni, ottimizzare il consumo di materiali e calcolare con precisione il numero di legature necessarie. Il software BIM permette di generare disegni e specifiche precisi, che possono poi essere utilizzati per la produzione automatizzata o il controllo in cantiere. Ad esempio, pacchetti software come Tekla Structures permettono di creare modelli 3D dettagliati dell’armatura, da cui si possono ottenere tutti i dati necessari per la fabbricazione e il montaggio.

Un’altra innovazione è lo sviluppo di nuovi materiali per la legatura. Alcune ricerche sono in corso nella direzione dell’uso di materiali compositi o speciali legami polimerici, che garantirebbero il fissaggio necessario dell’armatura, sarebbero resistenti alla corrosione ed ecologicamente sicuri. Sebbene queste tecnologie siano ancora in fase di sperimentazione, dimostrano un potenziale per l’ulteriore perfezionamento del processo di armatura. L’introduzione di queste innovazioni permette non solo di migliorare la qualità della costruzione, ma anche di renderla più efficiente ed economicamente vantaggiosa nel lungo periodo, come confermato dall’esperienza dei progetti realizzati dai leader mondiali del settore edile.

Nel settore edile dell’Ucraina è in vigore un sistema di documenti normativi che regolamenta chiaramente tutti gli aspetti dell’armatura delle strutture in cemento armato, inclusa la legatura delle reti di armatura. Il rispetto di queste norme non è semplicemente una raccomandazione, ma un requisito obbligatorio che garantisce la sicurezza e la durabilità degli edifici. I documenti principali sono:

• ДБН В.2.6-98:2009 ‘Strutture in calcestruzzo e cemento armato. Disposizioni fondamentali’: Questo documento è di base e definisce i principi generali di progettazione e calcolo delle strutture in cemento armato, inclusi i requisiti per l’armatura, le sue classi, il copriferro e le regole fondamentali di armatura.
• ДСТУ Б В.2.6-182:2011 ‘Strutture di edifici e opere. Armatura delle strutture in cemento armato’: Questo standard dettaglia i requisiti per elementi specifici dell’armatura, in particolare per la legatura. Stabilisce il numero minimo di legature, le regole di giunzione dell’armatura (sovrapposizione, lunghezza di ancoraggio), le deviazioni ammissibili nel montaggio delle intelaiature di armatura. In particolare, è richiesto che nei punti di incrocio dell’armatura portante la legatura sia eseguita in almeno il 50% dei nodi, e nelle zone critiche – nel 100%. La lunghezza di sovrapposizione per l’armatura portante senza saldatura deve essere di almeno 30 diametri della barra, ma non meno di 250 mm.
• ДСТУ 3760:2019 ‘Laminati di armatura per strutture in cemento armato. Condizioni tecniche generali’: Questo standard definisce la classificazione dell’armatura in base alle proprietà meccaniche e alla composizione chimica, nonché i requisiti per la sua marcatura. In Ucraina la più diffusa è l’armatura di classe А500С, che presenta un’elevata resistenza e saldabilità.
• ДСТУ Б В.2.7-170:2008 ‘Calcestruzzi. Metodi di controllo della resistenza’ e altri standard relativi alla qualità del calcestruzzo, poiché l’adesione dell’armatura al calcestruzzo è un processo interdipendente.

I documenti normativi pongono anche requisiti per il copriferro, che è di importanza critica per la durabilità dell’armatura. Per le fondazioni che si trovano in ambienti aggressivi o in condizioni di umidità elevata, lo spessore del copriferro può essere aumentato fino a 70 mm. Inoltre, tutti i lavori di armatura devono essere accompagnati dalla corrispondente documentazione esecutiva, inclusi i verbali dei lavori occultati, in cui si registra la conformità dei lavori eseguiti ai requisiti di progetto e agli standard. Il mancato rispetto di questi requisiti può portare non solo a una riduzione della capacità portante della struttura, ma anche a responsabilità legale. Pertanto, durante la costruzione in Ucraina, specialmente negli elementi di responsabilità come le fondazioni, è necessario coinvolgere specialisti qualificati ed effettuare una rigorosa direzione lavori tecnica.