1.   INTRODUZIONE

Gli ancoranti post-installati rappresentano oggi una soluzione indispensabile nelle costruzioni edili, civili e industriali, poiché permettono di realizzare collegamenti strutturali e non strutturali su elementi esistenti con rapidità, precisione e grande flessibilità progettuale. Le loro applicazioni sono davvero vaste, dal fissaggio di macchinari e impianti, ai rinforzi strutturali, fino alle connessioni in zona sismica.
Un elemento chiave nella progettazione degli ancoranti è la corretta valutazione delle modalità di rottura, che possono dipendere sia dall’ancorante stesso sia dal comportamento del calcestruzzo circostante. Una comprensione accurata di questi meccanismi è essenziale per garantire sicurezza e prestazioni adeguate, definendo strategie e rinforzi per ridurre al minimo il rischio di cedimenti.
Nella pratica progettuale, le rotture nel calcestruzzo sono spesso il risultato combinato di carichi di trazione e di taglio. Secondo una statistica elaborata da Hilti sulla base di diversi casi studio sviluppati in Profis Engineering, la maggior parte delle verifiche sugli ancoraggi risulta influenzata da alcune modalità di collasso ricorrenti, tra cui:
·      la rottura conica del calcestruzzo;
·      la rottura del bordo, particolarmente critica quando gli ancoraggi sono collocati vicino ai margini;
·      la rottura combinata tra l’estrazione dell’ancorante e la formazione del cono di calcestruzzo.
Comprendere a fondo queste modalità di rottura permette non solo di progettare ancoraggi più affidabili, ma anche di ottimizzare le soluzioni costruttive e ridurre il rischio di problemi futuri, soprattutto nelle applicazioni più complesse.

Fig. 1: Parametri di rottura del calcestruzzo

Fig. 2: Modalità di collasso determinanti. Statistiche basati sui dati di utilizzo di PROFIS considerando i report di progetto creati.

Perché può essere vantaggioso utilizzare le barre d’armatura supplementare nel calcestruzzo?
Negli ancoraggi post-installati, l’armatura esistente può offrire un contributo decisivo, aiutando a distribuire meglio i carichi trasferiti dall’ancorante e a prevenire rotture localizzate. Sfruttare l’armatura presente o integrarla quando necessario aumenta quindi l’affidabilità e la sicurezza del collegamento in modo semplice ed efficace.

2.   PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELL’ARMATURA SUPPLEMENTARE
2.1 Interazione tra ancoraggi e armature supplementari

L’armatura supplementare svolge un ruolo fondamentale nel garantire la sicurezza degli ancoraggi nel calcestruzzo, poiché è in grado di assorbire i carichi al di là dell’eventuale rottura per strappo del materiale base. Le barre d’armatura esistenti nel calcestruzzo influenzano in modo significativo le modalità di rottura, contribuendo a limitare o a modificare la propagazione delle fessure.
L’Eurocodice 2 – Parte 4 fornisce un metodo di calcolo specifico per la progettazione di armature supplementari finalizzate a prevenire le rotture locali del calcestruzzo in condizioni di trazione o taglio. La progettazione di ancoraggi post-installati con armatura supplementare richiede tuttavia una conoscenza accurata della posizione delle barre all’interno del calcestruzzo, in modo da garantire un’interazione efficace tra l’armatura e l’ancorante. La stessa EN1992-4 consente inoltre di progettare tali ancoraggi per carichi statici e sismici, offrendo un approccio completo e conforme alle più recenti normative europee in materia di sicurezza strutturale.

Fig. 3.1: Armatura supplementare per trazione

Fig. 3.2: Armatura supplementare per taglio

2.2 Influenza dell’armatura supplementare sulle modalità di rottura del calcestruzzo negli ancoraggi

L’armatura supplementare può avere un’influenza determinante sulle modalità di rottura del calcestruzzo negli ancoraggi post-installati. Gli ancoranti, infatti, possono andare incontro a diversi meccanismi di cedimento sia sotto trazione sia sotto taglio e l’efficacia dell’armatura aggiuntiva si manifesta solo quando il collasso è governato dal calcestruzzo, come nel caso della rottura conica, della rottura di bordo o dello splitting. In queste situazioni, l’armatura contribuisce a confinare il materiale, distribuire meglio le tensioni e prevenire il collasso. Al contrario, essa non risulta utile quando il progetto è governato da sfilamento dell’ancorante o da modalità di rottura lato acciaio, dove il comportamento è determinato principalmente dal sistema di ancoraggio stesso e non dal calcestruzzo circostante.

Fig. 4: L’impatto dell’armatura sulle rotture del calcestruzzo

Nella progettazione degli ancoraggi post-installati con armature supplementari, le verifiche necessarie cambiano rispetto a un progetto senza armatura aggiuntiva.
Senza armatura supplementare, la verifica principale riguarda la rottura conica del calcestruzzo, che costituisce il meccanismo di collasso tipico sotto trazione. Questa modalità può diventare ancora più rilevante quando gli ancoraggi sono vicini ai bordi, dove la formazione del cono risulta maggiormente condizionata dalle distanze ridotte. Quando invece si introduce l’armatura supplementare, la verifica della rottura conica non è più necessaria, perché l’armatura contribuisce a confinare il calcestruzzo e a prevenire il breakout.
Tuttavia, l’inserimento dell’armatura comporta nuove verifiche e diventa necessario controllare il comportamento lato acciaio dell’armatura supplementare e la corretta resistenza dell’ancoraggio.

Fig. 5: Verifiche con e senza armatura supplementare

3.   PROGETTAZIONE CON PROFIS ENGINEERING

L’armatura supplementare è oggi uno strumento progettuale decisivo per aumentare sicurezza e affidabilità dei collegamenti nelle piastre base e negli ancoraggi post-installati. La EN 1992-4 permette di integrare in modo rigoroso il contributo dell’armatura al comportamento dell’ancoraggio, andando oltre le sole verifiche sulla resistenza del calcestruzzo e riducendo il rischio di rotture fragili. Questo approccio si rivela particolarmente utile nei casi più critici: distanze ridotte dal bordo, elevati carichi di trazione o taglio, eccentricità importanti, condizioni sismiche o interventi su strutture esistenti con vincoli geometrici stringenti.
In questo contesto, PROFIS Engineering offre un supporto completo e trasparente. Il software considera automaticamente l’effetto dell’armatura supplementare in conformità alla EN 1992-4 e identifica le modalità di rottura critiche. PROFIS consente inoltre di modellare diverse soluzioni di armatura, analizzare il loro impatto sul comportamento dell’ancoraggio e generare report completi.

Fig. 6: Interfaccia PROFIS Engineering

Di seguito viene mostrato un esempio di progettazione in PROFIS Engineering, che evidenzia l’influenza dell’armatura supplementare sui risultati di calcolo:

PARAMETRI DI PROGETTO:
▪ Classe del calcestruzzo: C30/37
▪ Dimensioni della piastra di base: 300 × 150 mm
▪ N = 50 kN
▪ Distanza dal bordo y: ∞
▪ Interasse y: 200 mm
▪ Distanza dal bordo x: 120 mm
▪ Interasse x: 150 mm

Fig. 7.a: Esempio di design in PROFIS Engineering - dati di input

Fig. 7.b: Esempio senza armatura supplementare

Fig. 7.c: Esempio con armatura supplementare

Apri PROFIS Engineering, esplora le opzioni di armatura e lascia che il software ti guidi nel definire la soluzione più efficace e conforme alle normative in pochissimi click!