Analisi di un pavimento industriale con Straus7 ed EasyOver

Pavimentazioni: evidenziate le cause di danneggiamento, tipologie di analisi e verifiche degli stati limite

Il presente articolo intende mettere a confronto le analisi agli elementi finiti lineari e non lineari eseguite su un pavimento industriale con il software Straus7. Le analisi non lineari sono state eseguite con il modulo “Plate” per strutture in cemento armato presente nel software EasyOver, in grado di descrivere il comportamento non lineare di elementi Shell (lastra-piastra) in calcestruzzo armato tramite il modello a fessure spalmate rotanti, descritto negli articoli e dello scrivente relativamente alle pareti in cemento armato.

Nell’analizzare il pavimento industriale in oggetto verranno evidenziate le principali cause di danneggiamento di una pavimentazione, i criteri di modellazione, le tipologie di analisi, nonché le verifiche agli stati limite. Prima dell’esposizione dei risultati delle analisi non lineari verranno richiamati alcuni fondamenti del modello utilizzato da EasyOver per la descrizione del comportamento delle piastre in un’analisi statica non lineare (analisi Pushover).

Per la modellazione agli elementi finiti è stato adottato il codice di calcolo Straus7, e il software EasyOver, applicativo di Straus7 per le analisi statiche non lineari di edifici in cemento armato e muratura, entrambi distribuiti in Italia dalla HSH srl di Padova.

Descrizione della struttura

Si tratta di un pavimento di un magazzino di stoccaggio a temperatura ambiente di dimensioni in pianta pari a 125 x 62,5 m². Nella parte inferiore, adiacente alla ribalta (zona del magazzino adibita al carico e allo scarico delle merci), si trovano i nastri trasportatori e la zona uffici, mentre gran parte della rimanente superficie, nello specifico 97 x 45 m², è occupata dalla scaffalatura metallica (fig. 1). 

In fig. 2 sono illustrati il modulo della scaffalatura e l’unità di carico con il massimo carico, pari a 1.000 daN. In virtù dei carichi e delle dimensioni in oggetto, il massimo carico statico trasmesso in esercizio dalla piastra di base della scaffalatura sul pavimento industriale risulta pari a 4.950 daN.

Figura 1 – Pianta del magazzino di stoccaggio

Figura 2 – Dettaglio modulo scaffalatura e unità di carico

Il pavimento industriale, in calcestruzzo armato con spessore pari a 200 mm, è posato su un sottofondo sabbioso molto ben costipato. Lo strato di separazione tra il pavimento di calcestruzzo e il supporto (avente la funzione di ridurre l’attrito durante il ritiro o la dilatazione del pavimento) è composto da:

• uno strato di sabbia di circa 5 cm (per migliorare anche il grado di planarità della massicciata);
• teli di tessuto non tessuto;
• un doppio foglio di polietilene (barriera al vapore).

Il calcestruzzo è di classe C28/35, mentre il ferro d’armatura è di classe B450C.

I giunti di contrazione (detti anche giunti di controllo) sono il metodo più largamente diffuso per controllare gli stati fessurativi di una pavimentazione industriale. Quando il calcestruzzo indurisce, infatti, c’è sempre una riduzione di volume che provoca molto spesso la fessurazione del pavimento. Tagliando il pavimento ad intervalli regolari, se ne indebolisce la struttura su punti precisi in modo che le fessurazioni “preferiscano” i percorsi prescelti.

I giunti, in pratica, rappresentano una soluzione estetica in quanto le fessurazioni si formano al di sotto del taglio, dando l’impressione di una superficie ordinata e “senza crepe”, ma anche una soluzione funzionale, che rende molto più facile sigillare e impermeabilizzare in modo continuo la pavimentazione. Nel caso in esame i giunti di contrazione sono stati eseguiti con passo 417 cm in entrambe le direzioni.

La profondità dei tagli dipende dallo spessore della piastra di calcestruzzo e dalla planarità del sottofondo. In linea generale, la profondità del taglio non deve mai risultare inferiore ad 1/5 dello spessore del pavimento. Nella pavimentazione in esame sono stati eseguiti dei tagli con profondità pari a 5 cm. Poiché tale profondità interferisce con la rete d’armatura estradossale, tali giunti costituiscono anche zone di discontinuità flessionale (fig. 3).

Figura 3 – Dettaglio giunti di contrazione

I giunti di costruzione sono soluzioni di continuità all’interno delle pavimentazioni in calcestruzzo, che separano porzioni di pavimento realizzate in periodi diversi. Estesi a tutto lo spessore, sono realizzati in maniera tale da trasmettere parte del carico presente su una piastra alla piastra adiacente (vedi ad esempio il dettaglio illustrato in fig. 4). Si cerca in tal modo di ridurre il gradino di deformazione dovuto a un diverso schema di carico delle due piastre, che risulterebbe di ostacolo alla circolazione dei mezzi e oggetto di precoce deterioramento. Nel nostro caso, la pavimentazione industriale è stata realizzata in 6 riquadri, ciascuno con dimensioni pari a 41,7 x 31,25 = 1.303 m².

Figura 4 – Dettaglio giunto di costruzione

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