Pavimentazione industriale in FRC: soluzione progettuale per un polo logistico a Valdaro (MN)

Il calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) è una tecnologia che integra fibre strutturali nella matrice cementizia per migliorare resistenza, duttilità e comportamento post-fessurazione. Nel caso applicativo di Valdaro (MN), utilizzato per un polo logistico di oltre 62.000 mq, ha consentito di rispondere a carichi elevati e dinamici tipici della logistica. Il progetto si basa su modellazione secondo Winkler, verifiche SLE e SLU e prove UNI EN 14651. I vantaggi includono riduzione dei tempi di posa, maggiore durabilità e minori costi manutentivi, rendendolo una soluzione ottimale per pavimentazioni industriali ad alte prestazioni.

Pavimentazioni industriali in FRC per logistica: perché scegliere il calcestruzzo fibrorinforzato

A differenza dei recenti anni passati, con la pubblicazione della Circolare esplicativa delle NTC 2018, le pavimentazioni industriali sono diventate un elemento riconosciuto a tutti gli effetti nel mondo delle Costruzioni. Oggi, infatti, la progettazione di una pavimentazione industriale ha assunto un ruolo sempre più importante e di competenza di esperti del settore.

L’articolo illustra i particolari di progetto e di realizzazione delle pavimentazioni interne di un nuovo polo logistico di circa 62.300 mq realizzato nella provincia di Mantova.

Date le sollecitazioni gravanti sulla pavimentazione, la soluzione in calcestruzzo fibrorinforzato è stata identificata come la migliore sia in termini realizzativi che prestazionali. Tale tecnologia, unitamente al posizionamento di una rete elettrosaldata su tutta l’area di intervento, ha infatti permesso di garantire un rinforzo tridimensionale nell’intera sezione del pavimento, oltre che a dimezzare le tempistiche di realizzazione delle opere stesse.

Nell’articolo vengono descritti i parametri progettuali e le metodologie realizzative della pavimentazione.

Progetto della pavimentazione industriale: criteri e parametri

Il presente articolo illustra un importante incarico dal punto di vista progettuale svolto dal team tecnico di Fibrocev, relativo alla realizzazione delle pavimentazioni interne in calcestruzzo fibrorinforzato richieste per la realizzazione di un nuovo polo logistico a Valdaro (MN).

Ascoltate le esigenze della Committenza e come è possibile vedere dettagliatamente nella successiva Tabella 1, lo Studio Tecnico Fibrocev ha seguito lo sviluppo del progetto analizzando nel dettaglio ciascuna variabile progettuale e studiando la soluzione più vantaggiosa da un punto di vista tecnico-economico.

Per questo motivo, è stata valutata una soluzione in FRC considerando il contributo congiunto di fibre polimeriche FIBRAG^® POLY: PSF 55-TP e armatura tradizionale.

Calcestruzzo FRC: progetto del mix-design

Per la realizzazione di una buona pavimentazione industriale, deve essere posta particolare attenzione anche al mix design del calcestruzzo, in modo da garantire la corretta integrità della piastra sia durante le prime ore di maturazione del calcestruzzo che per preservarne la vita utile in relazione ai carichi agenti e al ritiro del calcestruzzo stesso.

Per questo motivo, assume sempre più un ruolo chiave la figura del Tecnologo del Calcestruzzo, il professionista che conosce nel dettaglio tutti i componenti del calcestruzzo ed è in grado di formularne o variarne la sua composizione, adattando il materiale alle specifiche esigenze progettuali e del cantiere in oggetto.

Nello specifico, è stato utilizzato un calcestruzzo così definito:

CALCESTRUZZO
Classe di resistenza: C25/30
Classe di esposizione: XC2
Classe di consistenza: S4
Rapporto max a/c: 0,60
Dimensione massima aggregato: 32 mm
Additivi: super fluidificante specifico per pavimentazioni

Aggiunta delle fibre polimeriche alla matrice cementizia

Per la realizzazione della pavimentazione fibrorinforzata sono state utilizzate le fibre strutturali FIBRAG^® POLY: PSF 55-TP, fibre polimeriche per applicazioni strutturali per il rinforzo di calcestruzzi, prodotta mediante processo di estrusione, stiratura e stabilizzazione molecolare.

FIBRAG^® POLY: PSF 55-TP è la fibra in grado di ridurre la fessurazione da ritiro nel calcestruzzo oltre che migliorare la durabilità incrementando la resistenza a trazione, a fatica del calcestruzzo ed aumentarne la duttilità.

I getti del calcestruzzo

I getti per la realizzazione della pavimentazione sono stati eseguiti attraverso la stesura meccanizzata con Laser Screed di circa 12.500 mc di calcestruzzo. I campi giornalieri di getto sono di circa 1.000 mq.

Modellazione e verifiche: approccio strutturale della piastra

Il progetto di una pavimentazione industriale si basa sulla schematizzazione della piastra su un supporto continuo, in cui il terreno di sottofondo viene modellato come un insieme di elementi elastici indipendenti (teoria di Winkler).

Vengono quindi eseguite dapprima analisi allo Stato Limite di Esercizio (SLE) verificando la deformabilità della piastra al gradiente termico e la fessurazione da ritiro.

La verifica allo Stato Limite Ultimo (SLU) della pavimentazione in calcestruzzo fibrorinforzato, invece, viene condotta confrontando il valore di progetto delle azioni sollecitanti con i corrispondenti valori resistenti ottenuti dalle resistenze residue del calcestruzzo fibrorinforzato.

Le analisi numeriche prevedono l’utilizzo di un legame costitutivo a trazione post-fessurazione determinato sulla base di prove sperimentali sul materiale in accordo con la normativa UNI EN 14651. Tale norma prevede lo svolgimento di prove sperimentali di flessione su tre punti di carico, condotte su elementi intagliati di dimensione 600x150x150 mm, mediante i quali è possibile determinare le due principali resistenze post-fessurazione: la prima, tipica per le condizioni di esercizio SLE, è la tensione residua f_R1 raggiunta in corrispondenza di un’apertura alla base dell’intaglio CMOD pari a 0.5 mm; la seconda, tipica per lo stato limite ultimo SLU, è la tensione residua f_R3 individuata in corrispondenza di un CMOD pari a 2.5 mm.

Fibre polimeriche strutturali: caratteristiche e prestazioni

Per garantire le prestazioni richieste, il modello di calcolo ha restituito una soluzione progettuale fibrorinforzata considerando l’impiego di fibre polimeriche strutturali FIBRAG^® POLY: PSF 55-TP in ragione di 1.2 kg/m³, che ha permesso il soddisfacimento delle verifiche dei momenti positivi e negativi, considerando il contributo congiunto della rete elettrosaldata prevista.

Grazie all’elevato grado di miscelabilità e di distribuzione uniforme all’interno della matrice cementizia, le fibre FIBRAG^® POLY forniscono infatti un eccellente rinforzo tridimensionale della sezione, incrementando la resistenza ultima a trazione del calcestruzzo e controllando in maniera attiva il ritiro igrometrico del calcestruzzo, oltre a garantire una maggiore durabilità delle pavimentazioni stesse fornendo una resistenza aggiuntiva post-fessurazione.

Come è possibile vedere nel dettaglio in Tabella 1, il Dipartimento di Progettazione di Fibrocev, ha analizzato dettagliatamente l’area oggetto di intervento, fornendo le specifiche progettuali in funzione dei carichi previsti e cercando, per quanto possibile, di considerare meno variabili possibili in termini di tipologia di rete elettrosaldata (diametro e maglia) in modo da ottimizzare e semplificare gli approviggionamenti di materiale in cantiere.

I vantaggi con l’uso delle fibre polimeriche FIBRAG® POLY: PSF 55-TP
I vantaggi di un calcestruzzo fibrorinforzato FRC per la realizzazione di una pavimentazione industriale sono molteplici e possono essere così riassunti:
✔ riduzione dei tempi di posa del calcestruzzo
✔ elevate resistenze residue del calcestruzzo
✔ contrasto dei fenomeni di ritiro del calcestruzzo
✔ maggior resistenza ai carichi dinamici e statici
✔ maggior resistenza all’impatto e alla caduta dei materiali
✔ maggior durabilità della pavimentazione
✔ maggior resistenza agli sbalzi termici della pavimentazione
✔omogeneità delle prestazioni in tutta l’altezza della sezione

Conclusioni: efficienza e affidabilità delle soluzioni FRC

Il progetto di una pavimentazione industriale è, al giorno d’oggi, un requisito fondamentale per la buona riuscita dell’opera e il punto di partenza per realizzare un lavoro controllato in ogni sua fase.

Le tecnologie messe a disposizione per conferire al calcestruzzo doti di elevata qualità e durabilità hanno reso possibile un nuovo e radicale cambiamento sia della progettazione sia nei tempi di realizzazione della pavimentazione industriale, permettendo di creare strutture con un elevato impatto estetico più performanti, più funzionali e con diminuzione dei costosi cicli di manutenzione.

Ciò permette di rispettare pienamente le ambiziose aspettative della Committenza, in quanto una soluzione in calcestruzzo fibrorinforzato FRC si dimostra sia tecnicamente molto valida, ma soprattutto economicamente vincente e vantaggiosa.

FAQ - Pavimentazioni industriali in FRC: progettazione, SLE/SLU, fibre e vantaggi

Come si progetta una pavimentazione industriale in FRC?
La progettazione di una pavimentazione industriale in FRC consiste innanzitutto nella definizione dei carichi e delle richieste ed esigenze del Committente. Quindi, verificate la portata del sottofondo e delle condizioni al contorno, si procede con la progettazione della pavimentazione utilizzando il modello di calcolo più appropriato in accordo alle Istruzioni CNR-DT 211/2014 e alle Linee guida per la progettazione, messa in opera, controllo e collaudo di elementi strutturali in calcestruzzo fibrorinforzato. Infine, si verifica la piastra allo Stato Limite di esercizio SLE e allo Stato Limite Ultimo SLU.

Quali sono i vantaggi del calcestruzzo fibrorinforzato nelle pavimentazioni logistiche?
Il calcestruzzo fibrorinforzato è oggi una soluzione molto utilizzata nelle pavimentazioni logistiche in quanto garantisce una serie di vantaggi sia strutturali che esecutivi come un migliore comportamento post-fessurativo, una riduzione delle fessure da ritiro plastico e dell’ampiezza delle fessure in generale, permette la riduzione o l’eliminazione dell’armatura tradizionale e velocizza la posa della pavimentazione stessa, riducendo i tempi e i costi di esecuzione. Inoltre, migliora la durabilità della pavimentazione riducendone, quindi, i cicli di manutenzione.

Come si eseguono le verifiche SLE e SLU per pavimentazioni industriali?
Le verifiche allo Stato Limite di Esercizio (SLE) vengono eseguite verificando, per le differenti combinazioni di carico (combinazione frequente, combinazione caratteristica e combinazione quasi permanente), il rispetto dello stato limite di formazione delle fessure all’estradosso della pavimentazione.
La verifica allo Stato Limite Ultimo (SLU) di una pavimentazione in calcestruzzo fibrorinforzato, invece, viene condotta confrontando il valore di progetto delle azioni sollecitanti con le corrispondenti resistenze ultime a flessione e a punzonamento.

Qual è il ruolo delle fibre polimeriche nel calcestruzzo?
Le fibre polimeriche svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare il comportamento del calcestruzzo, soprattutto in termini di duttilità, di durabilità, controllo delle fessurazioni aumentando in generale la resistenza post-fessurativa del composito cementizio. Inoltre, garantiscono omogeneità delle prestazioni in tutta lo spessore della sezione.

Quando conviene usare FRC invece dell’armatura tradizionale?
L’utilizzo di un calcestruzzo fibrorinforzato FRC per la realizzazione di una pavimentazione industriale in sostituzione di una soluzione tradizionale trova i maggiori vantaggi nei casi in cui è prioritario il controllo delle fessurazioni e la rapidità esecutiva delle stesse, in quanto permette di ridurre i tempi e di conseguenza i costi di cantiere. Questo assicura, al contempo, elevate performance meccaniche e di durabilità della piastra, dimostrandosi una soluzione sia tecnicamente molto valida, ma soprattutto economicamente vincente e vantaggiosa.