Focus: CALCESTRUZZO

(formazione) Le strutture in cls: dal minor costo alla soluzione ottimale

Intervista ad Antonio Migliacci, professore ordinario di “Progetti di Strutture” presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale della Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Milano e di “Sicurezza delle Strutture in c.a. e c.a.p.” alla Scuola di Specializzazione in Cemento Armato e Precompresso F.lli Pesenti presso il medesimo Politecnico.

Modulo: Strutture in cls e innovazione: quali i traguardi raggiunti e i progetti in essere?
Antonio Migliacci:
La rivoluzione dalla quale hanno preso le mosse molte delle innovazioni di tecnologia e materiali parte dalla formulazione della nuova normativa riguardante le costruzioni. Il cambiamento essenziale risiede nel focus d’interesse della normativa: infatti, la strategia individuata per la realizzazione di un’opera civile impone che la soluzione preferita rispetto ad altre, tecnicamente valide ed ugualmente possibili, sia quella che riesca a far fronte al meglio a tutti gli obiettivi che si propongono. 
La differenza rispetto all’approccio del recente passato è evidente, così come è evidente che si tratta di una vera e propria rivoluzione: in precedenza, infatti, l’obiettivo veniva formulato considerando singolarmente i diversi aspetti dei codici legislativi, senza focalizzarsi sull’ottimizzazione della soluzione in termini globali e non passava attraverso l’obbligo di un progetto preliminare, definitivo ed esecutivo, nel quale appunto si deve dimostrare essere la soluzione prescelta l’ottima tra tutte. La normativa impone appunto di preferire la soluzione “ottima tra tutte” elaborando un compromesso intelligente che deve emergere dalla conciliazione di una polarità di tutti gli obiettivi, quasi sempre tra loro conflittuali. Mettere sul tappeto queste soluzioni vincenti significa ricercare nuovi materiali e nuove tecnologie. 
Faccio un esempio di esperienza negativa che esplicita bene quanto ho detto. Per la costruzione dei ponti sul valico appenninico dell’autostrada del Sole erano stati usati cls “scadenti” e tecniche primordiali poiché l’obiettivo era quello di “fare l’opera che costasse di meno”, ma questa scelta è stata poi pagata duramente per i noti problemi di durabilità. Gli oneri “indiretti”, conseguenti ai lavori di manutenzione straordinaria di una corsia di traffico, sono difficilmente quantificabili, anche se in linea teorica facilmente prevedibili. Ora invece quando si va a realizzare una costruzione si prendono in considerazione tutta una serie di obiettivi da soddisfare, cercando peraltro di minimizzare appunto tali “oneri” indiretti.
Fra i nuovi obiettivi, assai importante, vi è poi quello della versatilità della costruzione che deve essere adattabile, suscettibile di cambiamenti d’uso e facilmente mantenibile. Un altro aspetto fondamentale è la salvaguardia della vita umana che deve essere valutata a monte, in fase progettuale, sensibilizzati tristemente e tardivamente dal crollo delle torri a New York e dalla tragedia della galleria del monte Bianco. Tutto ciò fa lievitare i costi: ad esempio il costo al km di una galleria stradale, alla luce di queste considerazioni, è più che raddoppiato. Infine la saturazione del territorio induce, talvolta, a prendere in considerazione la realizzazione di opere in sotterraneo. E quando questo si rende necessario i costi aumentano anche di due volte e mezzo rispetto alla stessa soluzione pensata in superficie.
Altre esigenze “recenti” sono quelle relative alle nuove funzioni dell’involucro esterno: il tamponamento dell’edificio non è più solo protezione, ma elemento prezioso per la gestione del risparmio energetico. L’innovazione è un passaggio obbligato per poter concretizzare questi obiettivi.

Modulo: E come si concretizza l’innovazione in termini di materiali e tecnologie?
Antonio Migliacci:
Sono innovativi i nuovi calcestruzzi e i nuovi acciai inossidabili, ormai sufficientemente normati anche in Italia. Affiancati al NSC – Normal Strength Concrete – si hanno nuovi calcestruzzi suddivisi a seconda delle classi di resistenza, gli HPC – High Performance Concrete – r gli HSC – High Strength Concrete. Mentre i NSC hanno classe di resistenza tra i 25 e i 55 Mpa, gli HPC hanno resistenze tra 55 e 75 Mpa e gli HSC arrivano oltre i 75 Mpa, fino a 110-115. Le proprietà del calcestruzzo possono essere incrementate con l’aggiunta di fibre metalliche che aumentano la resistenza e fibre sintetiche che incrementano, tra l’altro, la resistenza al fuoco. Un calcestruzzo ottenuto con queste componenti è in grado di garantire prestazioni ottimali. Se per esempio, si realizza un HPC contenente sia fibre metalliche in acciaio inossidabile che fibre poliammidiche, si ottiene un materiale impermeabile, super resistente, e capace di far fronte a carichi di incendio altissimi. Per esempio, le strutture dei “core” dei tre grattacieli progettati per il concorso Fiera di Milano saranno costruiti utilizzando questi nuovi materiali. 
Per quanto riguarda l’acciaio, esso è un materiale che soffre dell’attacco di sostanze chimiche aggressive – anidride carbonica, cloro e ossigeno – che possono dar luogo alla formazione di ferro con l’inevitabile conseguenza del deterioramento della struttura. Inoltre, gli ossidi di ferro di maggior volume del metallo base spingono il calcestruzzo di ricoprimento creando fessure e possibili distacchi del calcestruzzo, con conseguente danneggiamento irrecuperabile della struttura. Per far fronte alla corrosione o alla riduzione, per effetto della carbonatazione, del PH del calcestruzzo che protegge l’armatura, si può vantaggiosamente utilizzare l’acciaio inossidabile che è caratterizzato da soglie di attacco più alte dell’acciaio comune al carbonio.
Naturalmente le strutture vengono a costare di più. Per equilibrare l’aggravio di costi si può progettare in modo economicamente consapevole l’utilizzo del materiale: ad esempio, si possono usare gli acciai inossidabili solo nelle zone più esposte all’aggressione. Il contatto tra acciaio inossidabile e acciaio al carbonio non evidenzia problemi di connessione intermetallica. 
Resta da aggiungere che non è assolutamente vero che gli acciai inossidabili hanno coefficienti di dilatazione termica lineari superiori a quelli degli acciai comuni tali da compromettere l’aderenza al calcestruzzo. Poiché la conducibilità termica è minore, il comportamento all’incendio si dimostra superiore a quello degli acciai comuni al carbonio.  


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