Progettare un pilastro in calcestruzzo armato: criteri e scelte costruttive

Un pilastro in calcestruzzo armato ricopre un ruolo che va ben oltre la semplice verticalità: trasferisce i carichi dai solai alle fondazioni, assorbe le sollecitazioni sismiche e condiziona il comportamento dell’intera struttura. Conoscerne a fondo le caratteristiche tecniche – prima ancora di avviare il cantiere – riduce il rischio di errori costosi in fase esecutiva. La qualità del calcestruzzo, la corretta disposizione delle armature e la cura nel getto sono variabili che si ripercuotono direttamente sulla durabilità dell’opera. Un approccio superficiale a questi aspetti può compromettere non solo la resistenza del singolo elemento, ma la sicurezza dell’edificio nel suo complesso. 

Caratteristiche tecniche dei pilastri in calcestruzzo armato 

Un pilastro in calcestruzzo armato funziona perché unisce due materiali con comportamenti opposti e complementari: il calcestruzzo resiste bene alla compressione, mentre l’acciaio compensa la sua scarsa capacità a trazione. 

La sezione trasversale (rettangolare, quadrata o circolare) si sceglie in funzione del tipo di sollecitazione prevalente e delle esigenze architettoniche. Le sezioni rettangolari, per esempio, vengono preferite nei casi in cui i pilastri devono assorbire momenti flettenti in una direzione prevalente; quelle circolari offrono invece una risposta più uniforme alle azioni orizzontali, come quelle sismiche. 

Con riferimento alla durabilità invece, la qualità del calcestruzzo e la protezione dell’acciaio vanno considerate insieme. Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 2018 definiscono classi di esposizione ambientale in funzione delle condizioni ambientali della struttura. Il copriferro, ovvero lo strato di calcestruzzo che separa le barre dall’esterno, deve essere dimensionato correttamente: troppo sottile, e l’acciaio si espone a carbonatazione e corrosione, riducendo la vita utile dell’elemento. Per la scelta dei valori minimi, le stesse NTC2018 rimandano alle indicazioni dell’Eurocodice 2, a loro volta espresse in funzione della classe di esposizione. 

A completare il quadro ci sono le armature longitudinali e quelle trasversali (staffe). La quantità di armature longitudinali deve essere ben bilanciata in funzione della dimensione del pilastro e della classe di resistenza del calcestruzzo, in modo da garantire un comportamento duttile della sezione. Le staffe invece non hanno solo una funzione di assemblaggio: evitano fenomeni di instabilità delle barre longitudinali e confinano il nucleo di calcestruzzo, migliorandone la duttilità sotto carichi eccezionali. Inoltre sono fondamentali per garantire un’adeguata resistenza a taglio dell’elemento, aspetto determinante per il comportamento statico e sismico della struttura. Diametro e spaziatura (“passo”) delle staffe devono rispettare i limiti normativi indicati nelle NTC 2018.  

Progettazione dei pilastri in cemento armato: criteri e calcoli 

Il punto di partenza di qualsiasi progetto è la definizione delle azioni che il pilastro deve sopportare: carichi verticali trasmessi dai solai, momenti flettenti indotti dall’eccentricità dei carichi e sollecitazioni flettenti e di taglio dovute da vento o sisma. Solo una volta quantificate queste sollecitazioni è possibile definire la geometria della sezione trasversale in modo coerente con il comportamento atteso dell’elemento. 

Fissata l’altezza di interpiano, la geometria della sezione, a sua volta, determina la snellezza del pilastro. Elementi snelli tendono ad amplificare le deformazioni sotto carico – un effetto che si autoalimenta man mano che la struttura si deforma – e richiedono sezioni più generose o armature più consistenti per mantenere il comportamento sotto controllo. In alcuni casi conviene intervenire sulla lunghezza libera di inflessione, ad esempio irrigidendo il sistema con pareti o controventi, piuttosto che aumentare indefinitamente la sezione. 

Definita la geometria, si passa al dimensionamento delle armature dei pilastri, le quali si articolano in due componenti principali:  

• Barre longitudinali; vengono dimensionate per resistere alle sollecitazioni di pressoflessione. 
• Staffe trasversali; si progettano per confinare il nucleo di calcestruzzo e assorbire le forze di taglio.  

La percentuale di armatura longitudinale va bilanciata con attenzione. Se è troppo bassa, fragilizza l’elemento. Tuttavia, sezioni molto armate possono portare, da un punto di vista strutturale, a comportamenti poco duttili, e da un punto di vista realizzativo, a difficoltà di compattazione del calcestruzzo durante il getto. 

Analogamente, le staffe devono essere in numero sufficiente per garantire una adeguata resistenza, ponendo sempre attenzione alle difficoltà di posa e compattazione che possono insorgere in cantiere nel gettare il calcestruzzo in zone fortemente armate. 

L’ultimo passaggio riguarda la verifica del comportamento dell’edificio in caso di sisma, con riferimento alla gerarchia delle resistenze. È buona prassi che i pilastri siano dimensionati per essere più resistenti delle travi ad essi collegate, così da concentrare le deformazioni plastiche negli elementi orizzontali e garantire maggiori duttilità e capacità deformative all’edificio, prevenendo cedimenti fragili e localizzati degli elementi verticali. 

Come aumentare la resistenza dei pilastri: additivi e tecniche costruttive 

La resistenza effettiva di un pilastro non dipende solo dal dimensionamento strutturale, ma anche dalla qualità del calcestruzzo messo in opera. La variabile più diretta su cui agire è il rapporto acqua/cemento: abbassarlo aumenta la resistenza a compressione, ma rende il mix meno lavorabile. Un problema concreto in cantiere, dove i tempi di getto sono spesso ridotti e una scarsa lavorabilità si traduce in compattazione insufficiente attorno alle armature, con conseguenti vuoti e zone di debolezza. 

Gli additivi superfluidificanti risolvono questo compromesso: riducono la quantità d’acqua necessaria per ottenere la consistenza desiderata, permettendo di abbassare il rapporto a/c senza penalizzare la posa in opera. Il risultato è un calcestruzzo più resistente e al tempo stesso più fluido, che riempie correttamente i casseri anche in presenza di armature fitte. I ritardanti di presa, invece, tornano utili per getti di grandi volumi o in condizioni climatiche avverse (ad esempio, le alte temperature estive) prevenendo la formazione di giunti freddi che interromperebbero la continuità strutturale dell’elemento e creerebbero piani di debolezza difficili da individuare a posteriori. 

Se sei interessato a ottimizzare le prestazioni del calcestruzzo strutturale, General Admixtures offre una gamma di additivi tecnici progettati per rispondere alle esigenze specifiche di ogni cantiere, come i superfluidificanti della linea PRiMIUM. Visita la sezione Prodotti per approfondire le soluzioni disponibili.