Modelli e metodi di calcolo per pavimenti in calcestruzzo ad uso industriale

Anche i pavimenti industriali fanno riferimento alle NTC 2018

Secondo quanto chiarito, nell’agosto del 2019, dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici,  i pavimenti industriali hanno funzione strutturale , tranne in alcuni casi specifici. Pertanto, tali elementi strutturali, inquadrabili, nell’ambito della Scienza e Tecnica delle Costruzioni, come piastre su suolo alla Winkler, sono soggetti alle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018) .

Obiettivo del presente lavoro è stato quello di confrontare i risultati delle analisi - riportate in appendice B delle istruzioni CNR-DT 2011/2014 - con i risultati ottenuti attraverso analisi NON lineari utilizzando un opportuno codice di calcolo.

Cenni ai metodi di modellazione e analisi

Le tecniche di modellazione ed analisi dei pavimenti industriali hanno subìto, negli ultimi anni, una rapida evoluzione che parte dal noto metodo di Westergaard, alle linee di rottura fino al Metodo degli Elementi Finiti. Evoluzione dovuta, sostanzialmente, alla consapevolezza che il pavimento industriale, in quanto struttura, sopporta importanti carichi concentrati e distribuiti.

Consapevolezza dettata dalla normativa e dalla realtà costruttiva, nonché dalle problematiche legate al danneggiamento strutturale in condizioni di esercizio per importanti quadri fessurativi e, per la sicurezza strutturale allo Stato Limite Ultimo relativo ai carichi trasmessi dalle “sovrastrutture” (scaffalature ecc..).

Con riferimento all’utilizzo del Metodo agli Elementi Finiti, l’analisi del pavimento può essere effettuata secondo i seguenti approcci:

1. Piastra e suolo a comportamento lineare;
2. Piastra a comportamento lineare su suolo non lineare;
3. Piastra e suolo a comportamento non lineare.

Le analisi relative al modello di cui al punto 1. saranno lineari statiche, mentre quelle relative ai punti 2. e 3. saranno statiche non lineari.

La non linearità del comportamento meccanico del suolo può essere modellata tramite approcci a molle alla Winkler di tipo No-Tension, elasto/plastico perfetto ed iperboliche.
Modellazioni più rigorose del terreno, fanno riferimento ad Elementi Finiti al continuo non lineare bidimensionale o tridimensionale, tramite modelli costitutivi tipo Plastic-Hardening.
La non linearità strutturale (pavimento/piastra) si può modellare tramite elementi bidimensionali tipo Shell multistrato o elementi tridimensionali tipo Brick.
Con riferimento al seguente caso studio, è stato fatto riferimento ad un modello che prevede il pavimento elastico non lineare e il terreno con letto di molle alla Winkler di tipo No-Tension tramite analisi statiche NON lineari tipo PushDown.

Come accennato nella premessa, il presente lavoro è consistito in una serie di analisi numeriche comparative su un pavimento industriale in calcestruzzo fibrorinforzato (FRC), le cui caratteristiche geometriche, meccaniche e le relative combinazioni di carico, sono contenute a pag. 84 dell’Appendice B delle istruzioni sopra citate.
Il pavimento è stato modellato con elementi bidimensionali a quattro nodi tipo Shell, spessore pari a 230 mm, in calcestruzzo ordinario C32/40, su suolo alla Winkler (Figura 1), con costante pari a 0,06 N/mm2.

I carichi considerati e le relative combinazioni sono i seguenti:

• Scarico scaffale (per piedino) = 90 kN su impronta 12x15 cm²;
• Scarico carrello elevatore (ruote in Vulkollan) = 30 kN su impronta 5x14 cm².

Le analisi PushDown hanno permesso di tracciare le curve di capacità dove sono stati individuati gli Stati Limite in corrispondenza dei quali sono state eseguite le verifiche sezionali, a flessione e a punzonamento, considerando calcestruzzi tradizionali e fibrorinforzati.
In seguito si riportano una serie di immagini commentate per meglio comprendere il modus operandi.

Riferimenti per il dimensionamento dei pavimenti industriali

Classificazione dei pavimenti industriali in funzione della destinazione d’uso

Geometria, carichi e materiali

L'ARTICOLO CONTINUA NEL PDF IN ALLEGATO...