Pavimenti in calcestruzzo: Utilizzo combinato di fibre d’acciaio e di armatura tradizionale

Elementi strutturali progettati a Stato Limite di Esercizio

Introduzione

Il calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio (SFRC) è da anni largamente impiegato per applicazioni come pavimentazioni industriali, calcestruzzo proiettato ed elementi prefabbricati. Esistono esperienze pratiche in tutto il mondo. Per queste applicazioni il calcestruzzo fibrorinfozato è considerato una valida alternativa al rinforzo con reti metalliche.
Ma il calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio non si limita più a queste storiche applicazioni. E’ possibile un impiego più vasto, specialmente se guardiamo ad uno dei maggiori benefici di questo materiale: l’efficace riduzione dello sviluppo delle fessurazioni. Numerose ricerche hanno definito le regole di progettazione con “rinforzo combinato fibre d’acciaio + armatura tradizionale”. Ad oggi le proprietà del calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio possono essere determinanti sia per lo stato limite ultimo sia per lo stato limite di esercizio.

Le fibre d’acciaio omogeneamente disperse nel calcestruzzo contribuiscono significativamente a ridurre la larghezza delle fessurazioni. Comunque, in molti casi questo e’ possibile solo interagendo con un rinforzo tradizionale.

Basandosi sull’impiego del rinforzo combinato, e’ possibile realizzare strutture il cui scopo primario e’ il controllo dell’ampiezza delle fessurazioni. Numerosi sono i settori per l’utilizzo di questa loro proprieta’.

Effetti delle fibre d’acciaio nel calcestruzzo

E’ noto che le fibre d’acciaio forniscono una buona resistenza post-fessurazione al calcestruzzo. A fessurazione avvenuta, le fibre d’acciaio fanno da ponte e trasferiscono gli sforzi da una parte all’altra.
Solitamente le fibre sono disposte, rispetto alla linea di fessurazione, in modo non perpendicolare. Quindi le fibre vengono piegate gia’ in corrispondenza di piccole fessure. Grazie all’incremento di frizione locale, vengono indotte forze di compressione parallelamente alla linea di fessura. Come conseguenza, le associate forze di trazione perpendicolari alla fessura portano a fessurazioni secondarie. Queste ultime possono essere paragonate a quelle fessure che nel calcestruzzo armato si trovano nelle zone immediatamente vicino ai ferri.


                                        
Il risultato di questa azione delle fibre d’acciaio e’ una frammentazione ed una ramificazione delle fessurazioni. Viene quindi sostanzialmente aumentata la capacita’ di resistenza alla penetrazione di agenti esterni o sostanze liquide, migliorando quindi la durabilità. Aumenta contemporaneamente la tenacita’ tra gli aggregati del calcestruzzo.

                      

Per normali dosaggi di fibre d’acciaio la resistenza post-fessurazione e’ sempre inferiore alla resistenza di prima fessurazione.
Solamente utilizzando fibre d’acciaio altamente performanti (p.e. Dramix® RC-80/60-BN) ad elevati dosaggi il carico ultimo derivante da una flessione e’ piu’ alto in una sezione fessurata rispetto ad una sezione non fessurata.

Se consideriamo un elemento soggetto ad una deformazione, la peculiarità delle fibre d’acciaio è prendere in carico parte della forza rilasciata quando il calcestruzzo si sta fessurando. Diversamente dal calcestruzzo senza fibre metalliche, una forza inferiore necessita di essere trasferita dalle armature al calcestruzzo. Di conseguenza, il livello di sforzo decresce, la distanza tra le fessurazioni si riduce, mentre per una data deformazione aumenta il loro numero. Come risultato ultimo, si riduce l’ampiezza delle fessurazioni.
     
Siccome le fibre d’acciaio trasferiscono una parte dello sforzo oltre la fessurazione, il calcestruzzo non rilascia completamente tutta l’energia rispetto ad un calcestruzzo senza fibre. Siccome la larghezza delle fessure e’ funzione della resistenza a trazione del calcestruzzo, si puo’ sottrarre la resistenza a trazione residua post-fessurazione dalla effettiva resistenza a trazione fct del calcestruzzo.


 
Una specifica progettazione basata su questi assunti e’ stata messa a punto da Bekaert.

All'interno dell'articolo completo, le pavimentazioni riferite a:

Zona Industriale di Ismaning
Centro produttivo Ziehl-Abegg a Waldenburg
Centrale di trattamento acque a Aarwangen

Per ulteriori approfondimenti, visita il sito:www.bekaert.com/building