Uno dei migliori materiali strutturali
Cemento armato nel linguaggio comune, il conglomerato cementizio armato o calcestruzzo armato, viene utilizzato nell'ingegneria civile. E' un materiale composto da calcestruzzo nel quale sono annegate delle barre di acciaio sagomate e interconnesse fra di loro, a formare l'armatura della struttura. Tecnicamente il calcestruzzo è una miscela di cemento, acqua, sabbia e ghiaia. Lo scopo dell'armatura metallica è quello di resistere alle forze di trazione mentre il calcestruzzo presenta caratteristiche di buona resistenza alla compressione, l'unione dei due materiali fa acquisire al composto finale le due caratteristiche unite che lo fanno diventare uno dei migliori materiali strutturali oggi impiegati. Essendo un composto di due materiali diversi, può essere classificato fra i materiali compositi.
Le caratteristiche del cemento armato
Le barre di acciaio che formano l'armatura sono disponibili con un diametro variabile dai 5 ai 32 mm e una lunghezza che arriva a 14 metri al massimo, per via dei problemi di trasporto causati da formati maggiori. Sono quasi sempre ed esclusivamente a sezione rotonda. Vengono anche impiegate reti elettrosaldate nelle armature: i diametri più comuni sono 5, 6, 8, 10 e 12 mm. Le reti sono a maglia quadrata con lati da 10 o 20 cm. Un tempo le barre di acciaio erano lisce, mentre oggi si utilizzano barre con risalti che aumentano l'aderenza fra calcestruzzo e acciaio. Il ferro, trovandosi immerso nel calcestruzzo, è automaticamente protetto dalla ruggine e dal fuoco, e avendo praticamente il suo stesso coefficiente di dilatazione termica non tende a distaccarsene sotto l'influenza delle variazioni di temperatura.
Vantaggi del cemento armato
Uno dei vantaggi derivanti dall'utilizzo del cemento armato nelle costruzioni è il maggior peso che assume la struttura, rispetto ad una eseguita in metallo, e la conseguente resistenza maggiore alle vibrazioni che unita all'intrinseca resistenza alle forze orizzontali ne fanno dei manufatti adatti anche alle zone sismiche, a differenza delle costruzioni in muratura. Spesso le costruzioni in cemento risultano più economiche delle altre, sia nella loro costruzione che nelle successive spese da affrontare per la loro manutenzione. Un altro vantaggio è sicuramente la facilità con cui si possono reperire i materiali necessari a comporre il calcestruzzo armato, insieme alla grande duttilità che permette di realizzare strutture con dimensioni e forme diverse, anche con forti sbalzi e a sfalso rispetto alle strutture più inferiori.
Svantaggi del cemento armato
Naturalmente anche il cemento armato possiede dei punti deboli, che possono essere così sintetizzati: la poca insonorizzazione causata dalla solidarietà della costruzione (in parte attenuabile con materiali isolanti). Un altro problema è rappresentato dalla trasmissione del calore quando si erigono pareti esterne sottili, per cui il problema non riesce ad essere risolto nemmeno con coibentazioni o camere d'aria. Non bisogna dimenticare, poi, che le casseforme sono in legno e per prepararle ne servono grandi quantità. Un altro aspetto negativo, almeno in alcune situazioni, è rappresentato dal peso dell'intera struttura. Infine, se le costruzioni in progetto saranno soggette al sollecitamento da parte di grandi forze di trazione, questo ne fa sconsigliare la realizzazione con questo materiale.
Domande frequenti
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Qual è la differenza tecnica tra cemento armato e calcestruzzo?Il termine corretto per il materiale strutturale è 'calcestruzzo armato'. Il calcestruzzo è un conglomerato formato da una miscela di cemento, acqua, sabbia e ghiaia, caratterizzato da ottima resistenza alla compressione ma scarsa capacità di resistere alla trazione. Il cemento armato si ottiene inserendo all'interno di questo conglomerato un'armatura metallica, solitamente barre d'acciao saldate o legate tra loro. Questa combinazione sfrutta la resistenza alla compressione del calcestruzzo e quella alla trazione dell'acciaio, creando un materiale composito ideale per le strutture portanti.
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Perché l'acciaio non arrugginisce all'interno del calcestruzzo?L'armatura in acciaio è protetta dalla corrosione grazie all'ambiente alcalino creato dal cemento idratato, che forma uno strato passivante sulla superficie del metallo. Inoltre, il calcestruzzo agisce come una barriera fisica che isola l'acciaio dall'ossigeno e dall'umidità esterna, principali cause della ruggine. Un fattore cruciale è anche la compatibilità termica: acciaio e calcestruzzo hanno coefficienti di dilatazione termica simili, quindi le variazioni di temperatura non causano distacchi interni che potrebbero esporre il metallo agli agenti atmosferici.
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Il cemento armato è adatto per le zone ad alto rischio sismico?Sì, il cemento armato è ampiamente utilizzato nelle zone sismiche grazie alla sua elevata massa e duttilità. La struttura massiccia offre una buona inerzia contro le vibrazioni, mentre l'armatura metallica conferisce al materiale la capacità di deformarsi senza rompersi improvvisamente (duttilità), assorbendo l'energia sismica. A differenza della semplice muratura, che è fragile, il cemento armato ben progettato può resistere alle forze orizzontali generate dai terremoti, purché l'esecuzione rispetti rigorosamente le norme antisismiche per garantire la continuità dell'armatura.
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Quali sono gli svantaggi principali delle costruzioni in cemento armato?Gli svantaggi includono una scarsa insonorizzazione intrinseca, dovuta alla rigidità e continuità della struttura che trasmette i suoni, e problemi di isolamento termico, specialmente nelle pareti esterne sottili dove il calore si trasferisce facilmente. Inoltre, il peso elevato della struttura richiede fondazioni robuste e può aumentare i costi di trasporto e movimentazione. La preparazione delle casseforme in legno richiede molta manodopera e materiale. Infine, non è indicato per strutture soggette a enormi forze di trazione pure, dove altri materiali sarebbero più efficienti.
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Come vengono classificate le barre d'acciaio per il cemento armato moderno?Le barre d'acciaio per il cemento armato hanno diametri variabili generalmente tra i 5 e i 32 mm, con lunghezze massime intorno ai 14 metri per facilitare il trasporto. A differenza delle vecchie barre lisce, quelle moderne presentano risalti o nervature sulla superficie per aumentare notevolmente l'aderenza meccanica con il calcestruzzo, impedendo lo scorrimento relativo sotto carico. Oltre alle barre singole, si utilizzano spesso reti elettrosaldate a maglia quadrata (con lati da 10 o 20 cm) per armature secondarie o solette, con diametri comuni di 5, 6, 8, 10 e 12 mm.
