Pavimentazioni Industriali in Calcestruzzo_ l'Armatura Metallica
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L'armatura metallica nelle pavimentazioni industriali in calcestruzzo Qual'è il suo ruolo e dove va posizionata Silvia Collepardi, Luigi Coppola e Roberto Troli Le pavimentazioni industriali in calcestruzzo vengono dimensionate in base ai carichi agenti sulla lastra, tenendo conto delle caratteristiche del terreno di sottofondo oltre che della resistenza a flessione del conglomerato cementizio. Nel calcolo dello spessore della lastra si ammette che la sezione in calcestruzzo si atutta reagente e che la pavimentazione non presenti alcuna fessurazione, In sostanza, le pavimentazioni vengono progettate come strutture non armate. Nelle strutture in cemento armato, infatti, il maggior contributo statico viene esplicato dalle armature metalliche dopo la fessurazione del calcestruzzo. Atteso che una fessurazione diffusa rappresenterebbe per una pavimentazione industriale una situazione assolutamente non tollerabile, la lastra in calcestruzzo deve necessariamente essere dimensionata in modo che essa possa resistere alle sollecitazioni prevalentemente di tipo flessionale senza fessurarsi, indipendentemente dalla presenza o meno di armature metalliche. Pertanto, la funzione dell'armatura che in forma di rreti elettrosaldate normalmente è presente nei pavimenti non è (come diffusamente si crede) quella di aumentare la capacità portante della lastra. Il compito delle armature metalliche nelle pavimentazioni, invece, è quello di limitare l'apertura delle fessure che si producono per effetto delle contrazioni da ritiro ed in particolare di quelle che si formano in maniera controllata nelle sezioni dei giunti di contrazione. In questo modo, impedendo alla fessura di allargarsi, l'armatura assicura il corretto instaurarsi dell'effetto di ingranamento tra gli inerti, indispensabile per un buono trasferimento dei carichi tra i due lembi del giunto fessurato. Il dimensionamento dell'armatura metallica necessaria al controllo dell'apertura delle fessure può essere eseguito attraverso una formula riportata nel "Manual of Concrete Practice" ACI Standard 360 "Design of Slabs on Grade". Tale formula, nota come "Equazione dello scorrimento" si basa sul calcolo delle sollecitazioni a trazione che si esplicano per effetto dell'attrito e che, in corrispondenza del giunto fessurato vengono sopportate dalla sola armatura metallica. L'equazione parte dal presupposto che la forza di attrito che si esplica tra un corpo appoggiato su un piano orizzontale ed il piano stesso, è propozionale al peso del corpo e all'attrito esplicato dalla superficie di contatto tra corpo e piano. Il coefficiente di proporzionalità è definito Coefficiente di attrito statico. Indicando con A s l'area di armatura per metro lineare di pavimento, con L la distanza tra due giunti successivi, con n f il coefficiente di attrito statico tra pavimento e sottofondo, con s la tensione ammissibile dell'acciaio e w il peso per metro quadro del pavimento e degli eventuali carichi permanenti, si ottiene: n f Lw A s = [1] 2 s La maggiore difficoltà nell'utilizzo di tale formula è nella individuazione del coefficiente di attrito tra pavimento e sottofondo. In Tabella 1 sono riportati i valori di n f consigliati dall' ACI "Manual of Concrete Practice" in funzione del tipo di sottofondo. A titolo orientativo nei calcoli si può fare riferimento ad un valore di n f compreso tra 1.50 e 2.00. Tabella 1 Coefficiente di attrito statico tra pavimento e vari tipi di sottofondo (ACI Manual of Concrete Practice) TIPO DI SOTTOFONDO COEFFICIENTE DI ATTRITO STATICO Argilla 2.00 Ghiaia lavata mista a sabbia 1.80 Misto granulare 1.65 Sabbia fine 0.90 Foglio di polietilene 0.80 L'equazione dello scorrimento fornisce in genere percentuali di armatura molto basse. Ciò è dovuto al fatto che, come si è detto, l'armatura non svolge funzioni statiche ma solo di "cucitura" delle fessure e dei giunti. Se non si è sicuri sul valore del coefficiente di attrito conviene utilizzare valori più alti (2.00 2.50) di quelli riportati in Tabella 1. In questo modo si terrà conto anche di eventuali irregolarità del sottofondo le quali hanno un'influenza elevata sulle forze di attrito. Dal momento che l'armatura metallica ha il compito di contenere l'ampiezza delle fessure, essa deve essere posizionata il più vicino possibile al lembo superiore della pavimentazione e non nella parte inferiore della lastra, come, invece, avviene normalmente. D'altra parte è proprio il lembo superiore del apvimento a subire le massime contrazioni da ritiro in quanto maggiormente esposto all'evaporazione di acqua. La posizione corretta dell'armatura, quindi, è ad una distanza dal lembo superiore pari ad un terzo dello spessore del pavimento (Fig. 1).
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13/5/2015 PavimentazioniIndustrialiinCalcestruzzo:l'armaturametallica
http://www.encojournal.com/journal/ej16/pav.html 1/3
L'armaturametallicanellepavimentazioniindustrialiincalcestruzzoQual'ilsuoruoloedovevaposizionata
SilviaCollepardi,LuigiCoppolaeRobertoTroli
Lepavimentazioni industriali in calcestruzzo vengono dimensionate in base ai carichi agenti sulla lastra, tenendo conto delle caratteristiche del terreno di sottofondo oltre che dellaresistenzaa flessionedel conglomerato cementizio.Nel calcolodello spessoredella lastra si ammette che la sezione in calcestruzzo si atutta reagente e che la pavimentazione nonpresentialcunafessurazione,Insostanza,lepavimentazionivengonoprogettatecomestrutturenonarmate.Nellestruttureincementoarmato,infatti,ilmaggiorcontributostaticovieneesplicato dalle armature metalliche dopo la fessurazione del calcestruzzo. Atteso che una fessurazione diffusa rappresenterebbe per una pavimentazione industriale una situazioneassolutamente non tollerabile, la lastra in calcestruzzo deve necessariamente essere dimensionata in modo che essa possa resistere alle sollecitazioni prevalentemente di tipoflessionalesenzafessurarsi,indipendentementedallapresenzaomenodiarmaturemetalliche.Pertanto,lafunzionedell'armaturacheinformadirretielettrosaldatenormalmentepresenteneipavimentinon(comediffusamentesicrede)quelladiaumentarelacapacitportantedellalastra.
Ilcompitodellearmaturemetallichenellepavimentazioni,invece,quellodilimitarel'aperturadellefessurechesiproduconopereffettodellecontrazionidaritiroedinparticolarediquelle che si formano inmaniera controllata nelle sezioni dei giunti di contrazione. In questomodo, impedendo alla fessura di allargarsi, l'armatura assicura il corretto instaurarsidell'effettodiingranamentotragliinerti,indispensabileperunbuonotrasferimentodeicarichitraiduelembidelgiuntofessurato.
Ildimensionamentodell'armaturametallicanecessariaalcontrollodell'aperturadellefessurepuessereeseguitoattraversounaformulariportatanel"ManualofConcretePractice"ACIStandard360"DesignofSlabsonGrade".Taleformula,notacome"Equazionedelloscorrimento"sibasasulcalcolodellesollecitazioniatrazionechesiesplicanopereffettodell'attritoe che, in corrispondenza del giunto fessurato vengono sopportate dalla sola armaturametallica. L'equazione parte dal presupposto che la forza di attrito che si esplica tra un corpoappoggiatosuunpianoorizzontaleedilpianostesso,propozionalealpesodelcorpoeall'attritoesplicatodallasuperficiedicontattotracorpoepiano.IlcoefficientediproporzionalitdefinitoCoefficientediattritostatico.IndicandoconAs l'areadiarmaturapermetro linearedipavimento,conL ladistanza traduegiunti successivi, connf il coefficientedi attritostaticotrapavimentoesottofondo,conslatensioneammissibiledell'acciaioewilpesopermetroquadrodelpavimentoedeglieventualicarichipermanenti,siottiene:
nfLwAs= [1]
2s
Lamaggioredifficoltnell'utilizzoditaleformulanellaindividuazionedelcoefficientediattritotrapavimentoesottofondo.InTabella1sonoriportati ivaloridinfconsigliatidall'ACI"ManualofConcretePractice"infunzionedeltipodisottofondo.Atitoloorientativoneicalcolisipufareriferimentoadunvaloredinfcompresotra1.50e2.00.
Tabella1Coefficientediattritostaticotrapavimentoevaritipidisottofondo(ACIManualofConcretePractice)
TIPODISOTTOFONDO COEFFICIENTEDIATTRITOSTATICO
Argilla 2.00Ghiaialavatamistaasabbia 1.80Mistogranulare 1.65Sabbiafine 0.90Fogliodipolietilene 0.80
L'equazionedello scorrimento fornisce in generepercentuali di armaturamolto basse. Ci dovuto al fatto che, come si detto, l'armatura non svolge funzioni statichema solo di"cucitura"dellefessureedeigiunti.Senonsisicurisulvaloredelcoefficientediattritoconvieneutilizzarevaloripialti(2.002.50)diquelliriportatiinTabella1.Inquestomodositerrcontoanchedieventualiirregolaritdelsottofondolequalihannoun'influenzaelevatasulleforzediattrito.
Dalmomentochel'armaturametallicahailcompitodicontenerel'ampiezzadellefessure,essadeveessereposizionatailpivicinopossibileallembosuperioredellapavimentazioneenonnellaparteinferioredella lastra,come, invece,avvienenormalmente.D'altraparteproprio il lembosuperioredelapvimentoasubire lemassimecontrazionidaritiro inquantomaggiormenteespostoall'evaporazionediacqua.Laposizionecorrettadell'armatura,quindi,adunadistanzadallembosuperiorepariadunterzodellospessoredelpavimento(Fig.1).
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Sel'armaturavienepostapiinbasso1nonpiingradodisvolgereilpropriocompitodi"cucitura"dellefessureancheperch,comevedremo,vieneatrovarsinellazonadoveilritiro minimo. Se, al contrario, essa viene posta al di sopra della quota indicata in Fig. 1, c' il rischio che possa essere tagliata durante l'esecuzione dei giunti. Dal momento che ilposizionamentoadunacertaquotadellaretecreaproblemialladeambulazionedurantelarealizzazionedelpavimento,meglioutilizzare,aparitdiareadiacciaiopermetrolinearedipavimento,retiaventibarredimaggiorediametroepidistanziate.
Inquestomodosifacilitailpassaggiodeilavoratoriotraunabarrael'altraesievitachel'armaturavengacalpestataduranteleoperazionidigettoespostatadallaposizionecorretta.Insostanzameglioutilizzareunarete8/35"(1.43cm2/mldiacciaio)piuttostocheunarete6/20"(1.41cm2/ml).Ledueretihannopressappocolastessaareapermetrolineare,malaprimaconsenteaglioperatoridi inserire ipiediall'internodellemagliesenzacalpestare larete.E'beneprecisare,per,cheai finidelcorretto funzionamentotesoalla limitazionedell'ampiezzadellefessure,l'armaturametallicadeveessereilpipossibiledistribuitanellasezione.Ungiustocompromessotraquestedueesigenzeantiteticherappresentatodaunaretecondistanzatralesingolebarredi3035cm.
CALCOLODELL'ARMATURA:ESEMPIOPRATICO
Supponiamodiavereunpavimentoconunospessoredi15cmeunadistanzatraigiuntidi4.50metri.Ilpavimentosiarealizzatosuvespaiodighiaialavataeintasamentosuperficialeabasedisabbiadifiume.Ilpesodelpavimentosia350kg/m2.Sicalcolilaquantitdiarmaturapermetrolinearedipavimento,necessariaaifinidelcontrollodellefessuredaritiro,nell'ipotesidiutilizzareunacciaioditipoFeB38Kcontrollatoinstabilimento(s=2200kg/cm2).
Assumendo2insicurezzauncoefficientediattritostaticoparia2.50,siottiene:
2.504.50350As= =0.89cm2/ml [2]
22200
Pertanto,dalcalcoloemergechesipuutilizzareunarete5/20"(0.98cm2/ml)omeglio,unarete6/30"(0.94cm2/ml).
Comesipunotarepercontrastare l'aperturadellefessure(l'aperturaenonla loroformazione)occorreunaminimaquantitdiarmatura.Sipotrebbedimostrarecome,alcontrario,unapercentualediarmaturamoltoelevataabbiauneffettonegativoinquanto,opponendosi,comefailsottofondo,allecontrazonidaritirodelconglomeratopiprovocarel'infittimentodellefessuredaritiroelaloroformazoneancheinsezionidiversedaquelledigiunto.
Perunapprofondimentodell'argomentosipuconsultareillibro"PavimentazioniIndustrialiinCalcestruzzo",EdizioneEnco,SilviaCollepardi,LuigiCoppolaeRobertoTroli.
1E'prassicomuneneicantieriappoggiarelareteacontattoconilterrenodisottofondoesollevarladuranteilgettocondeiferripiegatiamo'diuncino.Ulteriorepraticaquelladi"affondare"lareteelettrosaldatadopoaverterminatoilgettoelastaggiaturadellasuperficiedellapavimentazione.Inentrambiicasiipotizzabilechelareteelettrosaldatanonassumaunaconfigurazioneorizzontalequantopiuttostounaformasinusoidalechelimitagrandementelasuaefficacianellosvolgerelafunzionechelesirichiese.Ilmodocorrettoperdisporrelareteinposizioneorizzontaleeall'altezzavolutaquellodiricorrereaopportunidistanziatoriinformaditralizzimetallicichepermettanoladeambulazionedeglioperai.
2TaleassunzioneavantaggiodisicurezzainquantodallaTabella1emergepernfnellecondizionidell'esempiounvaloredi1.80.
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