Pavimentazioni in calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) a basso spessore

Il progetto della pavimentazione industriale

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 nuova sede di un’importante azienda operante nel panorama dell’arredamento italiano.

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 area di intervento, in funzione dei carichi agenti e in particolar modo alla richiesta di predisporre un sistema di riscaldamento radiante a pavimento (e relativi pannelli isolanti sottostanti) in alcune delle aree del fabbricato.

Per questo motivo, sono state valutate due differenti soluzioni in FRC, considerando il contributo di fibre in acciaio FIBRAG^® STEEL e di fibre polimeriche FIBRAG^® POLY.

Caratteristiche del calcestruzzo utilizzato

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.

Modello di calcolo utilizzato nel progetto della pavimentazione

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 viene invece 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 fibrorinforzato 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 600x150x150mm, 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 (fR1) 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 (fR3) individuata in corrispondenza di un CMOD pari a 2.5 mm.

Tipologia strutturale e soluzioni progettuali adottate

Come è possibile vedere nel dettaglio in Tabella 1, il Dipartimento di Progettazione di Fibrocev, ha analizzato singolarmente ciascuna area di intervento, fornendo specifiche definizioni progettuali in funzione delle diverse tipologie di sottofondo e delle richieste previste.

Grazie all’elevato grado di miscelabilità e di distribuzione uniforme all’interno della matrice cementizia, è stata valutata una soluzione in calcestruzzo fibrorinforzato con fibre FIBRAG^®, che forniscono un eccellente rinforzo tridimensionale della sezione e incrementano la resistenza ultima a trazione del calcestruzzo, controllando in maniera attiva il ritiro igrometrico del calcestruzzo e garantendo una maggiore durabilità delle pavimentazioni stesse.

In merito all’Area 1, il modello di calcolo ha restituito una soluzione progettuale fibrorinforzata considerando l’impiego di un calcestruzzo FRC con l’uso di fibre in acciaio FIBRAG^® STEEL: F-DUE 44/45 MT e una rete elettrosaldata localizzata nelle sole aree di bordo e di angolo libero, necessaria per la verifica dei carichi previsti in queste aree critiche.

FIBRAG® STEEL: F-DUE 44/45 MT è la fibra metallica fabbricata da nastro in acciaio a basso tenore di carbonio per il rinforzo del calcestruzzo e altri conglomerati cementizi.

Per quanto riguarda l’Area 2, invece, dal momento che si è presentata la necessità di predisporre un sistema di riscaldamento radiante a pavimento su tutta l’area di intervento (appoggiato su pannelli di isolante XPS), si è preferito optare per una soluzione in calcestruzzo fibrorinforzato con fibre polimeriche FIBRAG^® POLY: PSF 55-TP, considerando il contributo prestazionale congiunto dato dalle stesse e da una rete elettrosaldata diffusa su tutta la superficie di intervento.

FIBRAG® POLY: PSF 55-TP è la fibra polimerica per applicazioni strutturali per il rinforzo di cementi e calcestruzzi, prodotta mediante processo di estrusione, stiratura e stabilizzazione molecolare.

Vantaggi del calcestruzzo fibrorinforzato FRC

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.

I particolari che fanno la differenza

Oltre ai vantaggi ben noti del calcestruzzo fibrorinforzato, in merito alle pavimentazioni industriali in calcestruzzo, Fibrocev raccomanda l’uso di armatura suppletiva FIBRAG^® STEEL: RUNG, da posizionarsi agli spigoli di pilastri e di pozzetti e come indicato al cap. 9.4.3 delle Istruzioni CNR-DT 211/2014.

Posizionandoli a 45° gradi rispetto agli spigoli di elementi di discontinuità, infatti, permettono di contrastare attivamente la fessurazione in corrispondenza di tutti gli angoli di una piastra in calcestruzzo, da sempre gli elementi più critici da controllare, garantendo così una maggiore durabilità della pavimentazione stessa.

In conclusione, 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 tecnicamente molto valida, ma soprattutto economicamente vincente e vantaggiosa.