Pavimentazioni industriali: perché il giunto di costruzione si apre come non vorremmo

L’articolo analizza una patologia ricorrente nelle pavimentazioni industriali: l’apertura eccessiva dei giunti di costruzione rispetto ai giunti di contrazione. Il fenomeno è legato alla gestione del ritiro igrometrico, alla presenza di rete elettrosaldata continua e ai vincoli introdotti dai pilastri e dal sottofondo. Viene approfondito il conflitto tra prescrizioni normative, comportamento meccanico della piastra e funzionalità dei giunti. La soluzione proposta è l’interruzione programmata dell’armatura con inserimento di dowel basket per garantire trasferimento dei carichi e corretta attivazione dei tagli. Il contributo è rivolto a progettisti strutturali, direttori lavori, tecnici delle pavimentazioni e imprese specializzate che operano in ambito logistico e produttivo, offrendo criteri progettuali per limitare l’apertura dei giunti e migliorare la durabilità in esercizio, ma anche per il CTU (Consulente Tecnico d’Ufficio nominato dal Giudice) che deve giudicare l’apertura eccessiva dei giunti di costruzione in una ATP (Accertamento Tecnico Preventivo).

Quando sono i pilastri a comandare geometria dei getti e dei giunti da costruzione

Nella vita di cantiere per quanto riguarda la pavimentazione, la geometria non è democratica. I pilastri comandano la geometria dei getti! I pilastri comandano la geometria dei giunti!

Sono infatti i pilastri a decidere dove dobbiamo fermare il getto a fine giornata. Sono loro che decidono la distanza tra i giunti. Sono loro che se non considerati contrastano il ritiro.

L’ingegnere calcola l’armatura basandosi sulla portanza della massicciata (il terreno) e sui carichi che quella pavimentazione dovrà sopportare. Tutto corretto!

Eppure, c’è una scena che si ripete costantemente in quasi tutti i cantieri e che lascia perplessi molti colleghi. Torni in cantiere dopo qualche mese e trovi i giunti di costruzione (le riprese di getto) spalancati, a volte anche di 20-30mm. Ma se guardi i giunti di contrazione (i tagli) eseguiti pochi metri più in là, sono chiusi, quasi non hanno “lavorato”.

Perché la pavimentazione ha deciso di concentrare tutto il suo ritiro nei giunti di costruzione, ignorando i tagli che abbiamo progettato apposta per consentirgli di muoversi ripartendo il ritiro? 

Il ruolo dei pilastri nelle pavimentazioni industriali

Ma riprendiamo il discorso dei pilastri che comandano la geometria dei getti e quindi dei giunti di costruzione. I pilastri, sono elementi strutturali che, circondati dalla pavimentazione, rappresentano un vincolo rigido significativo ai movimenti orizzontali (per ritiro o per dilatazione) della piastra.

Poiché la piastra tende a contrarsi verso il proprio baricentro, la presenza di un pilastro "intrappolato" nel getto genera tensioni di trazione che sfociano inevitabilmente in fessure a raggiera (a 45° dagli spigoli).

La tecnica allo stato dell'arte prevede di disaccoppiare ogni pilastro tramite il metodo a "Croce Greca" (o giunti radianti o giunti sfalsati).

Ovvero, da ogni spigolo del pilastro deve partire:

• un giunto di costruzione (se il getto termina sull'asse laterale del pilastro).
• un giunto di contrazione (tagliato, se il pilastro è all'interno del getto).

Questa maglia decide la geometria dell'intera opera: la distanza tra i giunti tagliati (giunti di contrazione) diventa un multiplo della distanza tra i pilastri.

Sono i pilastri, dunque, a dettare dove fermare il getto e dove posizionare i tagli per i giunti di contrazione.

La gestione del ritiro e il limite dei giunti di contrazione

Una volta isolati i pilastri, il progettista deve gestire il ritiro igrometrico del calcestruzzo.

Per evitare fessure disordinate, si prevedono così i giunti di contrazione (quelli tagliati) come punti di debolezza programmata che dovrebbero "aprirsi" per assorbire la riduzione di volume (ritiro) della pasta cementizia.

E veniamo al problema pratico sul perché i giunti di contrazione “non lavorano”.

Il conflitto con la rete elettrosaldata

I giunti di contrazione restano “chiusi”, non lavorano (anche se la profondità del taglio risulta 1/3 dello spessore del pavimento) per cui non assorbono il ritiro. E se il giunto non si apre sotto il taglio, la piastra non si sta comportando come un insieme di riquadri indipendenti, ma come un unico, enorme blocco riversando tutto il ritiro sui giunti di costruzione per arresto del getto. Giunti che si aprono di 20-30mm innescando seri problemi agli operatori ed alla movimentazione dei prodotti e delle materie prime.

Il ruolo della rete elettrosaldata è spesso oggetto di equivoci tecnici: si tende a considerare l'armatura come una soluzione universale, ignorando il conflitto cinematico che essa crea con il sistema dei giunti.

Esiste infatti una contraddizione funzionale tra la finalità della rete e la necessità di libera contrazione della piastra. La rete impedisce alle fessure di allargarsi, infatti anche un diametro sottile (Ø 6 o 8 mm) ha una resistenza superiore alle tensioni necessarie per innescare l'apertura della fessura superficiale.
E questo vale anche per i giunti di contrazione. Se la rete è continua, il ritiro non può sfogarsi ogni 4-5 metri (nei tagli dei giunti), ma si accumula sull'intera lunghezza del getto, scaricandosi tutto sui giunti di costruzione (le riprese di getto).

Risultato? I giunti di costruzione si aprono di diversi centimetri, degradandosi sotto il traffico, mentre i giunti tagliati restano desolatamente chiusi.

La rete posta nel lembo superiore (estradosso)

Un ostacolo significativo alla corretta esecuzione dei giunti di contrazione nasce da una interpretazione letterale della norma UNI 11146. Al paragrafo 9.2.3, la norma prescrive che: “Il ricoprimento dell'armatura all'estradosso deve essere di almeno 6 cm, e comunque superiore alla profondità del taglio dei giunti di contrazione”.

Questa indicazione, pensata per la durabilità, genera un paradosso ingegneristico: se la rete forma un unico, enorme blocco continuo tra i giunti di costruzione, impedisce ai giunti intermedi di contrazione di “aprirsi”, riversando il ritiro di tutta la distanza sui giunti di costruzione.

Il problema che i giunti di contrazione non funzionano non è una "distrazione" del posatore, ma una criticità strutturale intrinseca del sistema ad armatura continua, che la UNI 11146 obbliga a tenere integra con un copriferro maggiore della profondità del taglio.

• La visione della norma (UNI 11146): La norma si preoccupa principalmente della durabilità (copriferro di 6 cm) e della stabilità dell'armatura durante il getto (diametro minimo 8 mm per resistere in posizione al calpestio degli operatori). Presuppone quindi che il taglio del giunto di contrazione (profondo circa 1/4 o 1/5 dello spessore) "induca" comunque l’apertura della fessura. Tuttavia, trattandosi di armatura continua, e non affrontando esplicitamente la tensione di trazione necessaria al superamento del limite elastico dell’acciaio e la tensione di aderenza tra l’armatura e la matrice cementizia, l'apertura della fessura per ritiro sotto il taglio non si manifesta. (Ma si potrebbero manifestare fessure casuali ed irregolari, nel bel mezzo della campata laddove il calcestruzzo è più debole). La norma UNI 11146 del 2005 risente di un'impostazione che non tiene conto dell'evoluzione dei materiali (come i calcestruzzi a ritiro compensato o i sistemi di rinforzo avanzati) ed andrebbe rivista ed aggiornata, soprattutto per la distinzione tra armatura strutturale e armatura di contrasto al ritiro, ed anche per introdurre l'obbligo di interruzione parziale o totale della rete in corrispondenza dei giunti di contrazione, promuovendo l'uso dei “dowel basket” in tali zone consentendo ai giunti di contrazione di aprirsi assorbendo il ritiro per cui sono stati formati.

• Il coinvolgimento del progettista: Il progettista non deve essere un mero esecutore della norma se questa porta a un risultato patologico (giunti di contrazione che non si aprono e giunti di costruzione larghi 30 mm). Il progettista deve esercitare la sua responsabilità tecnica motivando in progetto la deroga alla continuità dell'armatura in favore di un sistema a dowel basket o all'uso di fibre, spiegando che la continuità della rete è tecnicamente incompatibile con la funzionalità dei giunti di contrazione.

La rete posta nel lembo inferiore (intradosso)

Anche quando il progettista cerca di posizionare la rete continua al lembo inferiore della piastra per allontanarla dal taglio superficiale, il giunto di contrazione non si apre comunque per assorbire il ritiro.

In teoria, allontanando l'armatura dal taglio superficiale, il giunto dovrebbe essere libero di aprirsi. Nella realtà dei cantieri, questo non accade.

Analizzando le possibili cause, ne abbiamo identificate tre possibili:

• L’attrito col sottofondo: Per aprirsi in corrispondenza di un giunto, la pavimentazione deve potersi contrarre verso il centro del riquadro. La piastra non riesce ad assecondare i movimenti per attrito con il sottostante supporto quindi resta immobile. La tensione di trazione da ritiro non si concentra quindi sul giunto tagliato, ma viene dissipata punto per punto dall'attrito. Se la tensione supera la resistenza a trazione del calcestruzzo prima che la piastra riesca a scorrere, si avranno fessure casuali e disordinate. Ma anche la sezione dell'acciaio contribuisce a sviluppare una forza di contrasto che interessa l'intero spessore della pavimentazione, impedendo così quel minimo scorrimento orizzontale necessario a far “aprire” la sezione del pavimento ridotta dal taglio e quindi assorbire il ritiro. Al sottofondo di supporto viene richiesta buona planarità priva di avvallamenti marcati e deve essere separato con l’inserimento di un doppio telo.

• L’eccessiva resistenza a trazione iniziale: Se il mix design prevede un calcestruzzo ad alte prestazioni (basso rapporto a/c, alto dosaggio di cemento), la sua resistenza a trazione (fctm)
  cresce molto rapidamente nelle prime 24-48 ore. Se il taglio viene eseguito in ritardo, (ovvero quando il calcestruzzo ha già sviluppato una buona resistenza) la sezione del pavimento “indebolita” dal taglio potrebbe essere già troppo resistente per “aprirsi” e quindi assecondare il ritiro. In questo caso il taglio superficiale rimane solo una incisione estetica. Spetta alla D.L il controllo dei tempi d’intervento per il taglio dei giunti.

• Il conflitto con l'armatura: Il vincolo più difficile da superare. Ed è questa la causa su cui porre la nostra attenzione perché spesso si pensa che, se l'acciaio è lontano dal taglio (quindi all'intradosso riducendo la sezione resistente del calcestruzzo), non possa influenzare ciò che accade in superficie. In realtà, la piastra si comporta come un corpo unico. Questo avviene perchè l'acciaio ha un modulo elastico molto più alto del calcestruzzo (circa 210.000 MPa contro i 30.000-35.000 MPa del calcestruzzo), esso si oppone tenacemente a qualsiasi allontanamento delle due facce del giunto. L'armatura continua all'intradosso conferisce un vincolo interno, una rigidezza assiale alla base della piastra che neutralizza l'invito al taglio superiore di aprirsi per assorbire il ritiro. Detto in altro modo: se lo sforzo di trazione accumulato dal ritiro non è sufficiente a vincere la resistenza offerta dalla rete (per superamento del limite elastico dell’acciaio e della tensione di aderenza tra l’armatura e la matrice cementizia), la piastra accumulerà tensione interna finché non troverà altrove un punto debole dove fessurarsi, spesso lontano dai giunti programmati.
  Questo è uno dei motivi per cui nel calcestruzzo fibrorinforzato, il problema è parzialmente ridotto: le fibre sono distribuite nella massa e non creano un "piano continuo indeformabile" come fa la rete, permettendo una micro-fessurazione più diffusa o una più facile attivazione del giunto se ben dimensionato il dosaggio.

In sintesi: Se da un lato la norma ci impone una armatura continua, dall'altro la fisica ci impone il movimento.

Qualora si scelga di posizionare l'armatura continua al lembo inferiore per salvaguardarne la continuità, è obbligatorio separare la pavimentazione con un doppio telo di polietilene. Soluzione questa da non considerarsi un optional, ma l'unico strumento ingegneristico per permettere a una piastra con armatura continua posta al lembo inferiore di scorrere quel tanto che basta perché il calcestruzzo si apra nel punto di debolezza formato dal taglio superficiale, e di conseguenza ripartire il ritiro su tutti i giunti. Solo riducendo l'attrito alla base, la tensione da ritiro diventa superiore alla resistenza residua della sezione tagliata, favorendo l'apertura del giunto.

Nota 1: La presenza di una rete elettrosaldata continua che sia posta all'estradosso (come suggerisce la norma) o posta all'intradosso (come spesso si fa in cantiere), è un punto di criticità per i giunti di contrazione che non riescono ad assorbire il ritiro scaricandolo tutto sui giunti di costruzione (quelli per arresto del getto).

La soluzione ingegneristica: l'interruzione dell'armatura

Per spiegare la situazione molto evidente nelle foto, non sono servite equazioni complesse, ma è bastata la logica nel seguire quanto più possibile la letteratura internazionale e le molte contestazioni per una apertura poco gradita dei giunti di costruzione per arresto del getto giornaliero.

Ma ci sono voluti tempo e aiuti per poter arrivare a condividere questa logica ingegneristica con un testo strutturato allo scopo di spiegare come limitare l’apertura dei giunti di costruzione e limitare i conseguenti degradi.

Per garantire che i giunti di contrazione assorbano la propria quota di ritiro, è necessario eliminare il vincolo della rete in punti strategici, preferibilmente in corrispondenza delle linee dei pilastri.

• L'intervento: La rete deve essere interrotta (circa 150+150 mm) lungo la linea del futuro taglio in corrispondenza di una fila di pilastri.
• Il trasferimento dei carichi: Per compensare l'assenza di armatura e consentire il trasferimento dei carichi a cavallo del giunto di contrazione, è indispensabile l'inserimento di dowel basket (cestini per barrotti).
  In sintesi, interrompere la continuità della rete trasforma un giunto di contrazione "inerte" (o non funzionante) in un reale punto di rilascio delle tensioni, preservando l'integrità dei giunti di costruzione limitandone l’apertura.

[...] CONTINUA LA LETTURA NEL PDF IN ALLEGATO.

FAQ Tecniche - Giunti pavimentazioni industriali: ritiro e interruzione armatura

Che cos’è il giunto di costruzione in una pavimentazione industriale?
È la ripresa di getto realizzata al termine della giornata di lavoro. Costituisce una discontinuità programmata della piastra e deve garantire trasferimento dei carichi e controllo delle deformazioni. Se non correttamente progettato, può diventare il principale punto di concentrazione del ritiro.
Definizione basata sui principi tecnici della DT-CNR 211/2014 (Istruzioni per la Progettazione, l'Esecuzione ed il Controllo delle Pavimentazioni Industriali in Calcestruzzo),

A cosa servono i giunti di contrazione e in quali contesti si utilizzano?
I giunti di contrazione sono tagli eseguiti sulla superficie per indurre una fessurazione controllata dovuta al ritiro. Sono previsti in pavimentazioni industriali di grande estensione, con maglie generalmente coordinate all’interasse dei pilastri e alla geometria dei getti.

Perché i giunti di contrazione spesso non si aprono?
La presenza di armatura continua, sia all’estradosso sia all’intradosso, può impedire l’apertura del taglio. Il modulo elastico dell’acciaio e l’aderenza con la matrice cementizia contrastano l’allontanamento dei lembi, trasformando la piastra in un blocco unico che scarica il ritiro altrove.

Qual è il ruolo della UNI 11146 “Progettazione, esecuzione e collaudo dei pavimenti di calcestruzzo ad uso industriale" nella configurazione dell’armatura?
La UNI 11146/2005 che rappresenta, insieme alle DT- CNR 211, il pilastro normativo italiano per il settore delle pavimentazioni industriali, prescrive copriferro minimo all’estradosso e superiore alla profondità del taglio. Questa impostazione, orientata alla durabilità, può rendere la rete continua incompatibile con la funzionalità dei giunti di contrazione, se non adeguatamente progettata.

Come incide l’attrito col sottofondo sul comportamento dei giunti?
L’attrito impedisce lo scorrimento necessario alla contrazione della piastra. In presenza di armatura continua al lembo inferiore, la separazione con doppio telo in polietilene diventa determinante per ridurre il vincolo e favorire l’attivazione del giunto. Approccio tecnico sul ritiro ostacolato trattato al § paragrafo 7.2 e successivi della DT- CNR 211/2014

Qual è la soluzione progettuale per limitare l’apertura dei giunti di costruzione?
L’interruzione programmata della rete elettrosaldata in corrispondenza delle linee di taglio, per una fascia indicativa di 150+150 mm, consente al giunto di contrazione di assorbire il ritiro. Il trasferimento dei carichi è garantito mediante inserimento di dowel basket con barrotti idonei allo scorrimento orizzontale.

Quali errori deve evitare il progettista nella gestione dei giunti?
Per non compromettere la funzionalità dei giunti il progettista deve definire il modello statico e cinematico della piastra valutando:
  - come l’armatura continua possa influenzare i movimenti della pavimentazione senza trascurare l'inserimento di sistemi meccanici (dowel basket) laddove necessari per il trasferimento dei carichi tra i lembi del giunto previsto.
  - come un eventuale doppio strato di telo in polietilene possa agevolare i movimenti da contrazioni riducendo l’attrito tra pavimento e sottofondo.

Quali errori deve evitare il posatore nella gestione dei giunti?
In qualità di garante della qualità esecutiva per non compromettere la funzionalità dei giunti, il posatore deve:
  - Monitorare temperatura cls e aria, velocità del vento e umidità dell’ambiente al momento del getto, (secondo il nomogramma di Menzel, reperibile ovunque) sono fattori che determinano la velocità di evaporazione e il rischio di fessurazioni precoci e che quindi influenzano i tempi del taglio dei giunti
  - Eseguire i giunti di contrazione oltre la "finestra temporale" utile o con una profondità insufficiente a indebolire correttamente la sezione della piastra.

Quali errori deve evitare il responsabile alla supervisione dell’attività di cantiere nella gestione dei giunti?
La gestione di giunti è un processo che deve essere coordinato con verifiche sulle attività di posa.
  - La fornitura del calcestruzzo deve essere monitorata non solo per il prelievo dei cubetti e dello slump, ma anche per il rapporto a/c per la massa volumica e per la composizione granulometrica che deve risultare come promesso e prequalificato prima dell’inizio dei lavori.
  - Il posizionamento dell’armatura segua le indicazioni progettuali. (nel caso di fibre controllarne il dosaggio all’interno del calcestruzzo fresco).
  - Accertarsi che tempi, geometrie e profondità dei tagli siano conformi alle indicazioni progettuali e la profondità dei tagli seguono le indicazioni progettuali.