Fibre DRAMIX® 5D: soluzioni evolute per pavimenti in calcestruzzo durevoli

Scegliere il pavimento giusto è un aspetto importante per assicurare la continuità delle attività negli stabilimenti produttivi e logistici.

Una progettazione scrupolosa e metodica può garantire una soluzione durevole ed economicamente vantaggiosa.

Pavimento industriale in calcestruzzo fibrorinforzato su pali

A volte ci si trova davanti a progetti che non possono essere accettati come unica soluzione per costruire magazzini e logistiche moderne: bisogna avere il coraggio di rimettere mano alla progettazione per ottenere una soluzione tecnicamente fattibile ed economicamente accettabile.

Così è capitato per una logistica nel centro Italia dove, a causa del terreno sottostante costituito da materiali fini tipo limo e argilla di differenti consistenze e profili granulometrici, era prevista la realizzazione di un sistema di addensamento del terreno mediante inclusione di elementi profondi in calcestruzzo atti a migliorare la deformabilità del terreno e a ridurre i cedimenti attesi. La Direzione Tecnica della stazione appaltante aveva considerato una maglia dei pali 3,17m x 3,53m con pali φ50cm, uno strato di 10cm di magrone e un “massetto” di 30cm di calcestruzzo C 32/40, doppia rete φ16/20x20 diffusa e tagli di contrazione.

La soluzione che prevedeva l’impiego di una rete così pesante e poco maneggevole non è piaciuta all’impresa che aveva in subappalto la realizzazione della pavimentazione, pertanto l’ing. Giovanni Saba della ITS srl ha preso in mano il progetto iniziale e lo ha rivoluzionato. 

Sulla base dell’esperienza Bekaert in campo europeo e mondiale che ha visto la realizzazione di importanti progetti di logistica industriale e commerciale in territori interessati da cedimenti a breve e lungo termine sotto i carichi di esercizio previsti sul pavimento, l’ing. Saba ha rivisto il progetto dal “basso” e ottimizzato ogni singolo componente della pavimentazione. 

Innanzitutto, la sezione Normative di Riferimento doveva essere integrata con le Raccomandazioni CUR111 (NL) che sono, attualmente, le uniche Linee Guida al mondo per progettare le pavimentazioni industriali su pali in calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio, in quanto in passato queste pavimentazioni potevano essere costruite solamente utilizzando connessioni in barre d’acciaio e reti, mentre oggi le fibre d’acciaio hanno dimostrato la loro efficacia anche in questo campo.

 

Sicurezza e condizioni d'uso del pavimento strutturale in calcestruzzo armato su pali

La sicurezza e le condizioni d’uso del pavimento su pali sono influenzate da due aspetti importanti: le condizioni geotecniche e il processo di progettazione.

Seguendo un’analisi geotecnica, i pali di calcestruzzo devono essere posizionati nel terreno su una griglia regolare, possibilmente quadrata, da 2mx2m a 5mx5m. La selezione del tipo di palo e la progettazione del pilastro devono essere realizzate da un ingegnere geotecnico.

Per quanto concerne il processo di progettazione della lastra, solitamente le pavimentazioni su pali sono progettate usando l’approccio delle linee di snervamento allo stato limite ultimo (SLU). Questo metodo di progettazione mira ad equilibrare le forze agenti con le forze resistenti per assicurare l’integrità strutturale e la robustezza della struttura durante il periodo di vita richiesto.

I vantaggi delle fibre d'acciaio Dramix^® 5D di Bekaert

Per soddisfare la domanda specifica di pavimenti strutturali in calcestruzzo armato su pali, Bekaert ha sviluppato una fibra d’acciaio con forma e capacità uniche: le Dramix^® 5D. Queste fibre presentano caratteristiche mai viste prima sul mercato: 

• proprietà di ancoraggio perfette (tripla uncinatura);
• resistenza alla trazione ultra-elevata (≥ 2.300 N/mm²);
• elevata duttilità del filo d’acciaio con una capacità di allungamento maggiore del 6%.

Grazie a un’intelligente combinazione fra ancoraggio migliorato e proprietà del filo accuratamente progettata, una singola fibra 5D è in grado di sostenere fino a 100 kg. Queste caratteristiche uniche hanno come risultato un materiale da costruzione con prestazioni elevate: un calcestruzzo con fibre d’acciaio dal comportamento strutturale ma dosaggi modesti.

Con le fibre Dramix^® 5D si passa per la prima volta da un comportamento degradante (softening) del calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio, ad un comportamento sovra-resistente (hardening) assolutamente paragonabile al rinforzo con armatura tradizionale.

Sebbene la lastra sia gettata inizialmente sul terreno, nella progettazione non si deve considerare alcun tipo di supporto dal suolo data appunto la presenza di terreni a scarsa portanza. Nel tempo, il suolo si stabilizzerà o si ritirerà e la lastra sarà supportata esclusivamente dai pali.

La progettazione della pavimentazione allo SLU segue la teoria delle linee di rottura. Nello specifico infatti, il calcestruzzo SFRC (steel fibers reinforced concrete) è un materiale composito duttile che presenta eccellenti proprietà di ridistribuzione del carico. Ed è proprio per sfruttare queste caratteristiche di tenacità e duttilità intrinseche dell’SFRC, che viene adottato un metodo di progettazione in campo plastico. I momenti plastici che si verificano sulla pavimentazione a causa degli effetti del carico vengono quindi valutati secondo la teoria delle linee di rottura. Un SFRC rinforzato con fibre di acciaio Dramix^® 5D ha un eccellente capacità di deformazione che consente la formazione di meccanismi secondo le linee di snervamento lungo le quali vengono valutati i momenti plastici.

La prima fessura non diventa quindi l’ultima ma si fa affidamento ad una multifessurazione dovuta al comportamento duttile della piastra in SFRC.

La progettazione convenzionale invece si basa sul calcolo dei momenti elastici, non avendo generalmente le normali sezioni di calcestruzzo armato sufficiente capacità rotazionale e quindi sufficiente duttilità per consentire l’utilizzo di metodi di progettazione plastica su di esse. Pertanto in questi casi, il momento di prima fessurazione coincide con il momento ultimo della sezione e di conseguenza della struttura, con il risultato di una progettazione poco efficiente ed economica.

Nel caso di una pavimentazione su pali, i principali meccanismi governanti analizzati nel software di calcolo Bekaert SOP^® (Slab on PIles), son i seguenti:

• Meccanismo di campata, dove le cerniere plastiche si suppone si formino in prossimità delle teste dei pali e in campata:

• Meccanismo a ventaglio in corrispondenza della testa del palo:

Per le diverse condizioni di carico, distribuiti o puntali, e simmetrici o non, si valutano i diversi percorsi di snervamento e i relativi momenti plastici che vengono quindi confrontanti con la capacità resistente della sezione.

A seconda delle condizioni di carico, della dimensione e della maglia dei pali, sarà possibile studiare 3 diverse soluzioni:

• Pavimentazione in SFRC senza alcun rinforzo aggiuntivo, possibile soltanto mediante l’utilizzo di Dramix^® 5D;
• Pavimentazione in SFRC in combinazione con rete sulla testa dei pali;
• Pavimentazione in SFRC in combinazione con rete diffusa superiore ed inferiore al bordo.

In aggiunta alla progettazione allo SLU, la progettazione Bekaert si basa anche sullo stato limite di esercizio (SLE) che influenza le condizioni di servizio e di durabilità della struttura. 

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