Approccio prestazionale alla progettazione delle pavimentazioni industriali in calcestruzzo

Dopo tanti anni caratterizzati dall’assenza di una normativa cogente, negli ultimi anni le pavimentazioni hanno suscitato una maggior attenzione da parte del normatore con la pubblicazione delle Linee Guida del CNR (2016) e il riconoscimento del ruolo strutturale delle pavimentazioni nella Circolare esplicativa delle norme tecniche (2019) con una ulteriore precisazione del Presidente del Consiglio Superiore del Lavori Pubblici (2019).

Le pavimentazioni rappresentano certamente un caso di particolare interesse per la progettazione perché riguardano le caratteristiche del sottofondo, del calcestruzzo e della finitura superficiale.

Il progetto di un pavimento industriale

La concezione moderna è certamente basata sulle prestazioni che le pavimentazioni devono garantire; infatti, tutte le normative citate in precedenza hanno un approccio prestazionale alla progettazione.

Ciononostante, le pavimentazioni in calcestruzzo sono ancora frequentemente realizzate esclusivamente sulla base di specifiche di capitolato che impongono spessore, armatura (rete o fibre), quantitativo di spolvero superficiale, senza specifiche prescrizioni progettuali.

Le conseguenze di una modesta attenzione progettuale e costruttiva sono evidenziate dalle difettosità, come le fessurazioni o le eccessive deformazioni, che possono compromettere la funzionalità della pavimentazione stessa.

Prestazioni del sottofondo

Relativamente al sottofondo, è certamente utile sapere la sua composizione (stratificazione) ma quello che è fondamentale conoscere sono le prestazioni relative alla sua rigidezza (o deformabilità), misurabili con prove su piastra. Nella valutazione della rigidezza, si dovrà certamente tener conto della eventuale presenza di uno strato di isolamento perché anch’esso contribuisce alla deformabilità del supporto della piastra di calcestruzzo.

Prestazioni del calcestruzzo

Con riferimento al calcestruzzo, le prestazioni riguardano la sua resistenza e la sua lavorabilità, in aggiunta al rapporto acqua/legante per esigenze di durabilità. Nel caso di utilizzo di calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) è fondamentale conoscere la sua resistenza a trazione in fase post-fessurativa ma è anche importante garantire che le fibre siano ben distribuite nell’impasto e questo per evitare raggruppamenti o affioramenti di fibre.

Prestazioni della finitura superficiale

Relativamente alla finitura superficiale, sono fondamentali le prestazioni relative alla scivolosità, alla resistenza all’abrasione, alla planarità e all’orizzontalità. Le tipologie di finitura dovranno pertanto considerare le prestazioni richieste perché, per esempio, ridotte tolleranze per la planarità potrebbero richiedere trattamenti aggiuntivi alla stesura del calcestruzzo (levigature o rivestimenti) se il livello di planarità raggiungibile con una stesura a regola d’arte non riesce a soddisfare le prestazioni di planarità richieste.

La progettazione è fondamentale per garantire la sicurezza

Non dobbiamo poi dimenticare che la pavimentazione è una piastra su un appoggio continuo sottoposta a carichi fissi (per esempio le scaffalature) o mobili (carrelli elevatori o veicoli). Pertanto, il sistema pavimentazione (sottofondo + piastra di calcestruzzo) dovrà essere progettato per garantire la sicurezza imposta dalla normativa in presenza dei carichi previsti per la pavimentazione durante la sua vita di esercizio. Non è infatti possibile progettare alcuna struttura se non si conoscono i carichi. Per esempio, un carico distribuito, benché di elevata intensità, non è rappresentativo per una pavimentazione sulla quale saranno poi applicati degli scaffali che trasferiscono alla pavimentazione carichi localizzati in corrispondenza dei piedini.

A testimonianza di questa importante esigenza prestazionale si possono citare le criticità manifestate dalle pavimentazioni di edifici industriali con pesanti scaffalature, interessate dai recenti terremoti. A tutti gli effetti le pavimentazioni sono la platea di fondazione delle scaffalature che, in caso di cedimento, può portare al collasso dell’intera scaffalatura.

Innovazione tecnologica nel settore dei pavimenti industriali

Si deve poi considerare che, negli ultimi anni, le esigenze nelle aree industriali e logistiche hanno richiesto alle pavimentazioni prestazioni sempre più importanti, consentite da una tecnologia in continuo sviluppo. Per rispondere a tali esigenze sono ora disponibili nuove attrezzature per la realizzazione di pavimentazioni e nuovi materiali sono entrati nel mercato; tra questi ultimi si può citare il calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) così come il calcestruzzo con aggregati riciclati, in un mercato delle costruzioni sempre più orientato all'economia circolare.

Uso del calcestruzzo fibrorinforzato (FRC)

Si deve osservare che i FRC sono utilizzati da molto tempo per le pavimentazioni industriali ma, solo con l’uscita del Model Code 2010 del fib (2012) e delle recenti Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC, 2018), sono considerati materiali a prestazione garantita, prodotti da produttori qualificati dal Ministero delle infrastrutture e dei trasporti.

Pertanto, il progettista può procedere al dimensionamento della piastra solo se conosce i carichi applicati e le prestazioni meccaniche che il materiale garantisce. Relativamente agli FRC, il progettista deve conoscere (e quindi prescriver al costruttore) la resistenza a compressione, la lavorabilità (per garantire una corretta stesura del calcestruzzo) e la resistenza post-fessurazione del FRC, misurabile con la normativa europea EN 14651 (2007), adottata dalle Norme Tecniche per le Costruzioni.

Al progettista non è possibile procedere con la progettazione se tutte le caratteristiche meccaniche del FRC non sono note. Pertanto, il progettista dovrà assumere precise prestazioni del FRC che poi inserirà nelle prescrizioni per il costruttore. Quest’ultimo, ed il particolare il suo fornitore di calcestruzzo, dovrà disporre della miscela di calcestruzzo in grado di soddisfare le prescrizioni del progettista.

La verifica strutturale del pavimento industriale in calcestruzzo

Come per le altre strutture, la progettazione del pavimento dovrebbe considerare sia gli Stati limite di esercizio (SLE) che gli Stati limite ultimi (SLU). Infatti, il controllo delle fessure e la deformazione sono particolarmente importanti nelle condizioni di esercizio (SLE) poiché una deformazione eccessiva potrebbe creare problemi alle scaffalature, al transito dei veicoli e, in generale, alla funzionalità del pavimento. Allo stesso tempo, la sicurezza strutturale, soprattutto in presenza di scaffalature molto pesanti e/o di azioni sismiche, richiede specifiche verifiche agli Stati Limite Ultimi.

Nel caso di pavimentazioni con armatura tradizionale, se le voci di capitolato impongono:

• lo spessore della piastra,
• la resistenza al calcestruzzo,
• la quantità di armatura (per esempio, il diametro ed il passo della rete),
• il modulo di deformazione del terreno.

la portata della pavimentazione è automaticamente definita; se quest’ultima risultasse inferiore ai carichi effettivamente applicati dal Committente, potrebbero sorgere fessurazioni nella piastra che generalmente non sono gradite del committente. Viceversa, se la portata fosse superiore alle esigenze del committente, a pavimentazione risulterà sovradimensionata con un inutile incremento dei costi.

Ulteriori requisiti da considerare nel progetto della pavimentazione

La realizzazione di una pavimentazione in calcestruzzo deve anche considerare diversi requisiti tecnici e ambientali (come vento o temperature alte/basse) o le condizioni di operatività locale (come i materiali disponibili, la presenza di manodopera qualificata, i tempi di realizzazione, ecc.). Inoltre, va sottolineata l'importanza della maturazione che, se ben applicata, riduce notevolmente il rischio di fessurazioni da ritiro, soprattutto in presenza di condizioni ambientali severe. I requisiti per una corretta maturazione sono talmente importanti che, a volte, potrebbero imporre restrizioni alla realizzazione in presenza di temperature operative particolarmente critiche.

Si deve poi considerare che, nelle pavimentazioni esterne, le condizioni meteorologiche (temperatura, umidità relativa, vento) e l'acqua in superficie (pioggia, neve, ghiaccio) condizionano in modo significativo la progettazione ma soprattutto la realizzazione della pavimentazione.

In conclusione, per ottenere la massima qualità possibile al minor costo, si sottolinea la necessità di definire, per la pavimentazione, la tipologia e l’entità dei carichi sulla base dei quali il progettista prescriverà:

• le caratteristiche minime di rigidezza del sottofondo;
• le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo;
• lo spessore minimo della pavimentazione;
• il quantitativo di rete o le prestazioni minime del FRC.

Al fine di definire le prestazioni dello strato di finitura, il committente dovrà comunicare la destinazione finale della pavimentazione sulla base della quale il progettista potrà definire la rugosità sulla base della massima scivolosità consentita (in condizioni di asciutto o bagnato), la resistenza all’usura (sulla base dell’uso della pavimentazione) in aggiunta alle tolleranze sulla planarità che potranno essere garantite da una stesura manuale o meccanizzata della pavimentazione o, nel caso di richieste di elevate prestazioni di planarità, da un ulteriore trattamento di rivestimento o di levigatura.

Si deve poi osservare che il buon funzionamento della pavimentazione durante la sua vita di esercizio richiede uno specifico piano di manutenzione che dovrà essere definito già in fase di progettazione.

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