Il ruolo del legame costitutivo dell’acciaio nella duttilità sismica strutturale

La moderna progettazione delle strutture in cemento armato sottoposte ad azioni sismiche si fonda interamente sul principio cardine della dissipazione energetica mediante ampie deformazioni plastiche. Secondo le indicazioni fornite dal quadro normativo UNI EN 1998-1-1:2024, i telai e le pareti non devono opporsi all’evento sismico contando soltanto sulla propria resistenza elastica. Al contrario, l’opera civile deve poter trasformare l’energia cinetica del sisma in lavoro inelastico attraverso cicli isteretici stabili e controllati all’interno delle zone dissipative denominate cerniere plastiche.

All’interno di questo rigoroso modello ingegneristico, l’acciaio da costruzione si configura come il vero e proprio regolatore cinematico della membratura portante. Come specificato nelle disposizioni del D.M. 17 gennaio 2018 – NTC 2018, l’armatura metallica deve sopportare gravose escursioni inelastiche senza incorrere in rotture premature o fenomeni di instabilità. In questo contesto operativo, l’esperienza industriale maturata da Dragonetti Srl a Novi Ligure assicura la corretta gestione delle barre d’armatura per soddisfare in opera le richieste di duttilità previste dai calcoli esecutivi.

La disciplina tecnica nazionale e comunitaria impone l’adozione esclusiva della classe tecnica B450C normata dallo standard UNI EN 10080:2005, caratterizzata da un connubio ideale di resistenza e deformabilità. Tra le proprietà fondamentali spicca il rapporto di incrudimento ft/fy tra resistenza a rottura e tensione di snervamento reale, dettagliato dalla Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. quale indice primario della riserva plastica. Una taratura imperfetta di tale rapporto, sia per difetto che per eccesso, pregiudica la duttilità globale generando pericolosi meccanismi fragili di taglio.

Significato fisico e normativo del rapporto di incrudimento ft su fy

Le proprietà nominali dell’acciaio B450C prevedono una resistenza allo snervamento fy,nom pari a 450 N/mm2 e una resistenza a rottura ft,nom attestata a 540 N/mm2. Questi valori stabiliscono un rapporto teorico pari a 1,20 secondo il testo base del D.M. 17 gennaio 2018 – NTC 2018. Tuttavia, l’accettazione e la qualificazione del materiale richiedono una verifica statistica rigorosa, imponendo che il frattile 10% del rapporto rispetti l’intervallo 1,15 ≤ (ft/fy)k ≤ 1,35.

In aggiunta a questo limite, la normativa stabilisce che il coefficiente di sovraresistenza allo snervamento rispetti la soglia massima (fy,eff/fy,nom)k ≤ 1,25. Contestualmente, le procedure di prova dettate da UNI EN ISO 15630-1:2019 prescrivono un allungamento uniforme a carico massimo (Agt)k ≥ 7,5%. Nelle linee di piegatura di Dragonetti Srl, tali caratteristiche vengono meticolosamente riscontrate all’arrivo della materia prima da acciaieria certificata.

Questa circoscritta finestra prestazionale risponde a una duplice esigenza meccanica delineata dalla Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP.. Da un lato occorre favorire la propagazione delle deformazioni anelastiche lungo la barra per evitare rotture localizzate. Dall’altro, è indispensabile impedire che un incremento incontrollato degli sforzi interni trasmetta sollecitazioni eccessive alle staffe di confinamento e ai nodi trave-pilastro.

La soglia inferiore per la diffusione delle cerniere plastiche

Il vincolo minimo normativo pari a (ft/fy)k ≥ 1,15, stabilito dalle NTC 2018, garantisce un adeguato incrudimento del metallo dopo il superamento del limite elastico. Se l’acciaio mostrasse un comportamento plastico perfetto con rapporto prossimo all’unità, il raggiungimento della tensione di snervamento concentrerebbe tutte le deformazioni nella singola fessura d’innesco. Come evidenziato dalla Circolare esplicativa n. 7, questo fenomeno impedirebbe la corretta attivazione dell’intero volume resistente.

In tale situazione critica, l’assenza di sovraresistenza post-snervamento condurrebbe rapidamente alla strizione localizzata della barra d’armatura. I parametri di calcolo esposti in UNI EN 1998-1-1:2024 confermano che una simile risposta determina il collasso fragile della sezione per bassi livelli di rotazione. L’impiego di barre B450C conformi, trasformate e sagomate con perizia da Dragonetti Srl, scongiura sul nascere questa pericolosa anomalia cinematica.

Quando l’acciaio possiede una pendenza post-elastica pronunciata, l’aumento della deformazione plastica comporta un incremento di sforzo tangibile. Tale incremento trasferisce l’eccedenza tensionale alle sezioni longitudinalmente contigue, obbligando anche i conci adiacenti a snervarsi. Questo processo genera una reale diffusione della cerniera plastica, ampliando la capacità rotazionale globale dell’elemento prima che sopraggiunga la rottura per trazione.

Il limite superiore e la salvaguardia della gerarchia delle resistenze

Il tetto massimo di incrudimento fissato a (ft/fy)k ≤ 1,35 e il controllo di sovraresistenza a 1,25 secondo il D.M. 17 gennaio 2018 tutelano la gerarchia delle resistenze. Nell’approccio capacity design, gli sforzi a taglio e le sollecitazioni sui nodi non vengono calcolati tramite carichi esterni lineari. Come precisato da UNI EN 1998-1-1:2024, essi dipendono direttamente dal momento resistente flessionale effettivo delle travi.

Il reale momento resistente della sezione flessa cresce in modo proporzionale alla resistenza a trazione dell’acciaio posato, espressa dalla relazione MRd,eff ∝ As · ft. Secondo la Circolare esplicativa n. 7 C.S.LL.PP., l’azione di taglio di progetto alle estremità deriva dall’equilibrio dinamico espresso dall’equazione VEd = Vstatic + γRd · (Mpl,1 + Mpl,2)/Lc. Se il rapporto ft/fy supera la soglia ammissibile, l’incremento di momento genera una sovraresistenza non computata che sovraccarica pericolosamente le armature a taglio.

Se le staffe trasversali non riescono a sostenere tale incremento imprevisto di forza di taglio, l’elemento va incontro a una crisi a taglio fragile prima di aver sfruttato la duttilità a flessione. Inoltre, un’eccessiva resistenza flessionale delle travi altera il rapporto tra le capacità di travi e pilastri. Questo sbilanciamento rischia di spostare le cerniere plastiche sui pilastri, originando rovinosi meccanismi di piano soffice che il centro di sagomatura Dragonetti Srl contribuisce ad azzerare fornendo materiali scrupolosamente testati.

Metallurgia avanzata del tondino: il processo Tempcore e la microstruttura mista

Garantire contemporaneamente elevata resistenza, incrudimento calibrato e duttilità minima (Agt)k ≥ 7,5% rappresenta un grande traguardo tecnologico. Questa combinazione prestazionale è resa possibile dall’applicazione su scala siderurgica del processo Tempcore sviluppato da CRM Group. Questo innovativo trattamento termomeccanico in linea di laminazione consente di fabbricare barre ad elevata saldabilità partendo da billette a basso tenore di carbonio conformi alla norma UNI EN 10080:2005, evitando costosi elementi microlegati.

Nel reparto di lavorazione di Dragonetti Srl a Novi Ligure, le armature B450C trattate termicamente vengono gestite con impianti ad alta precisione. Questa attenzione preserva intatte le peculiarità ottenute durante la laminazione a caldo. Il ciclo metallurgico industriale assicura la microstruttura differenziata indispensabile per coniugare l’adeguata rigidezza con la necessaria riserva plastica richiesta dalle strutture civili moderne.

Meccanismi termici di tempra superficiale e autorinvenimento

Il trattamento industriale documentato nelle schede della tecnologia Tempcore di CRM Group si sviluppa in tre momenti fisici consequenziali. Il processo si avvia quando il profilo tondo lascia l’ultima gabbia di laminazione a temperature comprese tra 900 gradi e 1050 gradi, caratterizzato da una fase austenitica completamente omogenea. Immediatamente a valle, il semilavorato fa il suo ingresso in una sezione di raffreddamento intensivo a ugelli d’acqua ad altissima pressione.

Questa fase produce una tempra energica dello strato perimetrale, la cui temperatura precipita al di sotto della soglia martensitica Ms di 400 gradi, mentre il nucleo conserva la fase austenitica. Nella fase successiva di autorinvenimento, il calore del nucleo migra per conduzione termica verso la pelle esterna riscaldandola fino a 600-700 gradi. Infine, il raffreddamento lento sulle placche di scarico permette all’austenite centrale di trasformarsi naturalmente in una matrice ferritico-perlitica estremamente duttile.

Matrice anulare martensitica e nucleo ferritico-perlitico

Al termine del ciclo termico, la sezione trasversale del tondino assume la forma di un solido composito a strati concentrici, descritto nei protocolli UNI EN ISO 15630-1:2019. Il guscio anulare esterno in martensite rinvenuta fornisce la rigidezza elastica e l’alto limite di snervamento di 450 N/mm2 imposto dalle NTC 2018. Questa specifica corona periferica assicura inoltre la perfetta trasmissione delle tensioni di contatto tramite le nervature superficiali del profilo.

Il cuore interno preserva invece una struttura metallurgica caratterizzata da un ridotto tenore di carbonio equivalente, garanzia di duttilità e totale saldabilità del materiale. Come segnalato dalla Circolare n. 7 del Consiglio Superiore dei LL.PP., uno spessore eccessivo della corona martensitica farebbe salire fy,eff oltre la soglia ammissibile di 562,5 N/mm2. Questo comporterebbe una pericolosa riduzione dell’allungamento plastico finale, difetto che i controlli condotti da Dragonetti Srl consentono di intercettare tempestivamente.

Comportamento plastico delle barre sagomate sottoposte a carichi ciclici estremi

Nel corso di un violento sisma, le barre longitudinali posizionate nei nodi strutturali subiscono cicli alternati di trazione e compressione che superano ampiamente il limite elastico. In queste condizioni, come illustrato nelle sezioni dissipative di UNI EN 1998-1-1:2024, la risposta costitutiva non replica le curve monotoniche standard tracciate tramite UNI EN ISO 15630-1:2019. La struttura del materiale viene sottoposta a severe alterazioni dei reticoli cristallini interni.

La corretta ingegnerizzazione delle gabbie d’armatura svolta dal team di Dragonetti Srl interviene direttamente su queste criticità. L’esatta posa dei ferri e l’accoppiamento serrato delle staffe garantiscono il contrasto efficace alle sollecitazioni cicliche. La maestria nel confezionamento dei manufatti presagomati tutela gli elementi strutturali dagli effetti degenerativi indotti dal carico dinamico sismico.

Effetto Bauschinger e fatica oligociclica nelle zone dissipative

Alla prima inversione dello sforzo plastico, la barra evidenzia l’effetto Bauschinger, per cui un tondino snervato a trazione mostra uno snervamento a compressione marcatamente ribassato. Le basi microscopiche esposte nella letteratura sulla tecnologia Tempcore attribuiscono questo fenomeno all’accumulo di dislocazioni contro i bordi di grano. Tale meccanismo genera campi di microtensioni elastiche che agevolano lo scorrimento inverso.

Le continue inversioni di carico provocano l’arrotondamento dei cicli isteretici e accelerano il collasso per fatica oligociclica a rottura in poche decine di cicli con deformazioni plastiche tra il 2% e il 5%. Secondo quanto stabilito dalle NTC 2018, un rapporto di incrudimento ft/fy pericolosamente appiattito verso la soglia minima di 1,15 accelera l’assottigliamento della sezione. Questo fenomeno accorcia la vita a rottura dell’acciaio per fessurazione transgranulare.

Instabilità a compressione e frattura duttile delle armature tese

Nelle fasi dissipative più severe, le fessure nel calcestruzzo rimangono pervie fino al raggiungimento di elevate compressioni, trasferendo l’intero carico sulle barre longitudinali d’armatura. Come messo in evidenza nelle analisi tecniche sulla ingegnerizzazione delle armature di Dragonetti Srl, una staffatura rada o un passo non conforme espone il tondino a instabilità a carico di punta tra due staffe consecutive. La Circolare esplicativa n. 7 pone particolare attenzione a questo fenomeno geometrico.

L’inflessione laterale genera forti curvature che tendono le fibre esterne e comprimono quelle interne, degradando il legame tra corona martensitica e nucleo ferritico. Al successivo ciclo di trazione, il rapido raddrizzamento produce una elevata concentrazione di tensioni sulle fibre snervate in precedenza. Questo comportamento innesca una rottura fragile istantanea richiamata in UNI EN 1998-1-1:2024, sottolineando l’importanza di armature realizzate con geometrica precisione da centri specializzati.

Lavorazione industriale e controllo di filiera nello stabilimento di Novi Ligure

Le eccellenti doti meccaniche ottenute durante la laminazione possono risultare vanificate se le fasi di presagomatura e assemblaggio avvengono senza un controllo industriale severo. Come illustrato nelle sezioni operative del centro di trasformazione di Dragonetti Srl, la deformazione a freddo modifica l’equilibrio tensionale della barra. Il rispetto della normativa di settore UNI 11967-1:2025 impone macchinari automatizzati e costante verifica dei parametri operativi.

La lavorazione condotta presso il polo produttivo di Novi Ligure garantisce la perfetta integrità della corona periferica. Ogni singola piega viene eseguita evitando riscaldamenti incontrollati o sollecitazioni eccedenti la capacità elastica locale del metallo. L’attenzione riposta nella gestione delle commesse fa di Dragonetti Srl il partner di riferimento per le imprese che richiedono armature ad alta affidabilità sismica.

Regole di sagomatura e diametri minimi dei mandrini

La formatura di staffe, sagomati e uncini di ancoraggio richiede una deformazione plastica a freddo che innalza lo snervamento locale a scapito della duttilità residua, secondo i principi della norma UNI 11967-1:2025. L’uso scorretto di mandrini con raggio ridotto comporta il danneggiamento dell’anello martensitico, innescando pericolose microcricche superficiali evidenziate nei test UNI EN ISO 15630-1:2019. Per evitare queste lacerazioni, il testo delle NTC 2018 fissa i diametri minimi di curvatura dei perni in proporzione al diametro nominale del tondino:

• Mandrino minimo pari a 4Φ per armature con diametro nominale Φ inferiore a 12 mm.
• Mandrino minimo pari a 5Φ per elementi con diametro compreso tra 12 mm e 16 mm.
• Mandrino minimo pari a 8Φ per tondini con diametro compreso nell’intervallo tra 16 mm e 25 mm.
• Mandrino minimo pari a 10Φ per barre longitudinali pesanti con diametri fino a 40 mm.

Oltre al rispetto dei diametri minimi, la norma prescrive rigorose tolleranze dimensionali per lo sviluppo dei bracci dritti e dei ganci terminali. In questo modo si garantisce il perfetto sviluppo delle tensioni di aderenza tangenziale evitando l’espulsione o la fessurazione anticipata del copriferro. La corretta esecuzione di queste lavorazioni è parte integrante dei protocolli di qualità applicati da Dragonetti Srl.

Il presidio tecnico di Dragonetti Srl per l’accettazione e la conformità

Lo stabilimento di Novi Ligure di Dragonetti Srl opera quale centro di trasformazione qualificato dal Servizio Tecnico Centrale ai sensi delle norme tecniche vigenti. Come attestato nella documentazione ufficiale sul certificato di centro di trasformazione, la conformità del materiale B450C inizia con il monitoraggio rigoroso dei certificati di colata 3.1. Tali documenti, esaminati secondo i protocolli sulla qualità dei fornitori di ferro, attestano la conformità chimica e meccanica delle forniture.

Il personale tecnico esegue costanti prove di controllo per validare il rapporto ft/fy, la sovraresistenza e la percentuale Agt secondo i requisiti di collaudo illustrati nelle procedure di campionamento aziendali. La sagomatura si avvale di centri di piegatura computerizzati controllati dal Direttore Tecnico in linea con le procedure di ingegnerizzazione delle armature. Ogni spedizione viene corredata dall’Attestato di Avvenuta Trasformazione a supporto della Direzione Lavori e del Collaudatore Statico in cantiere.

Conclusioni

La corretta dissipazione sismica delle strutture intelaiate in cemento armato dipende in modo imprescindibile dal puntuale controllo del legame costitutivo dell’acciaio B450C. Come disciplinato in UNI EN 1998-1-1:2024 e nelle NTC 2018, il rispetto dell’intervallo 1,15 ≤ ft/fy ≤ 1,35, unitamente al controllo di sovraresistenza e alla duttilità uniforme Agt ≥ 7,5%, previene tanto le crisi fragili localizzate quanto i collassi a taglio da violazione della gerarchia delle resistenze.

La complessa microstruttura coassiale generata dal processo termomeccanico Tempcore richiede procedimenti di sagomatura a freddo estremamente rigorosi. L’applicazione inderogabile dei mandrini minimi normati dalla guida UNI 11967-1:2025 preserva l’anello martensitico da microfessurazioni sotto carichi dinamici. In questa catena del valore, l’attività industriale di Dragonetti Srl a Novi Ligure costituisce una fondamentale garanzia di sicurezza strutturale per tecnici e costruttori.