Prescrivere e controllare un calcestruzzo FRC per pavimentazioni Industriali

Calcestruzzo strutturale: prescrizione, controllo e normative

Prescrivere un calcestruzzo strutturale rappresenta il compimento di un percorso concettuale attraverso il quale si progetta e si verifica una struttura utilizzando dei materiali che dimostrino di avere determinate capacità prestazionali.

Banalmente nella filiera dei soggetti che partecipano alla realizzazione di un’opera con valenza strutturale, il progettista prescrive il materiale, il produttore e il direttore lavori lo controllano. Il tutto, deve avvenire senza possibilità di equivoci, utilizzando un unico linguaggio comune.

Una corretta prescrizione, identificazione e controllo dei materiali ad uso strutturale, è quindi un processo essenziale governato in campo nazionale all’interno delle Norme Tecniche delle Costruzioni (Cap.11) e in orizzonte comunitario dal Regolamento dei Prodotti da Costruzione 305/2011 (CPR).

Ben conosciamo che il calcestruzzo ad uso strutturale non sfugge a questo percorso, e non possedendo una relativa norma armonizzata, gli incipit di un’adeguata prescrizione, identificazione e controllo sono contenuti nel Cap. 11.2 delle Norme Tecniche, o in modo esaustivo o demandando in generale a successivi riferimenti normativi (UNI EN 206, UNI 11104 e Linee Guida emanate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici).

Queste considerazioni unite ad un mutante modo di intendere la pavimentazione industriale, sempre più proiettata verso una definizione di elemento strutturale, ci spinge a soffermarci in quest’articolo, su quali debbano essere le giuste prescrizioni di un calcestruzzo per Pavimentazione Industriale, in funzione dei codici di calcolo adottati e le modalità di controllo.

Prescrivere un calcestruzzo FRC per Pavimenti Industriali

Nel dimensionamento, progettazione e controllo della soletta di una pavimentazione industriale, molte delle prestazioni meccaniche del calcestruzzo utilizzato possono essere determinate, ed utilizzate, da un progettista fondamentalmente in due diverse modalità prescrittive: per riferimento normativo o determinandole per via sperimentale.

Nello specifico il normatore dichiara nel Cap.11.2.10 delle NTC che “Le caratteristiche del calcestruzzo possono essere desunte, in sede di progettazione, dalle formulazioni indicate nei successivi punti.”

Quindi chi progetta, una volta scelti i requisiti essenziali per designare il suo calcestruzzo, (Resistenza Caratteristica, Durabilità, Lavorabilità e Dmax), può acquisire le altre prestazioni tramite una serie di correlazioni normate e presenti nelle Norme Tecniche delle Costruzioni, nello specifico nel cap.11.2.

A titolo di esempio è possibile verificare come nella tabella qui riportata, una volta indicato il prodotto C30/37 XC3 S4 Dmax 22, ne derivano in automatico una serie di prestazioni correlate:

Il filo che unisce queste correlazioni è la resistenza meccanica, quindi prescritta la classe di resistenza si può contare sulle altre prestazioni inserendole nel proprio modello di calcolo.

È comunque possibile, in qualsiasi momento, in fase di realizzazione di un’opera o preventivamente, se ad esempio l’importanza stessa dell’opera lo richieda, verificare le prestazioni del materiale calcestruzzo strutturale con attività di tipo sperimentale.

È possibile anche, ed ampiamente consentito dai sistemi normativi, richiedere al prodotto delle prestazioni secondarie “diverse” da quelle individuate dalle Norme Tecniche.

Vi sono altresì alcune prestazioni dove non si riesce a risalire alla prestazione voluta da un’altra prestazione iniziale (resistenza a compressione), o perchè la relazione tra le due grandezze non è ancora sufficientemente riconosciuta dalla comunità scientifica o perché le due grandezze non hanno effettivamente collegamenti tra loro.

Questo accade soprattutto quando nelle Pavimentazioni Industriali si utilizzano dei calcestruzzi fibrorinforzati (FRC) che forniscono delle particolari prestazioni, resistenze residue a trazione per flessione, assolutamente non correlabili attraverso i requisiti essenziali identificativi del calcestruzzo strutturale.

Vi è la necessità di individuare chiaramente la prestazione attraverso una prescrizione aggiuntiva.

La prescrizione avviene quindi in termine di classe di tenacità, così come indicato nell’esempio, dove sono individuate le resistenze caratteristiche fR1k e fR3K, così come riportata nelle “Linee guida per la progettazione, messa in opera, controllo e collaudo di elementi strutturali in calcestruzzo fibrorinforzato con fibre di acciaio o polimeriche.”

Nella relazione di calcolo saranno invece utilizzate, se si verifica la capacità portante flessionale nello S.L.U. secondo la teoria delle "linee di rottura - yield line" ed in accordo al Technical Report n.34 ("Concrete Society" - 4° edizione), le relative resistenze medie fR1m e fR4m.

Ad esempio, se prescrive un C30/37 in 1,5b i requisiti essenziali saranno: 

I valori richiesti sono quindi fR1k = 1,5 N/mm² e, per la tab.1, fR3k = 1,05 N/mm² 

La caratterizzazione del calcestruzzo FRC, con l’indicazione del mix-design ed le prestazioni medie raggiunte in termini di resistenze residue a trazione per flessione fRi, saranno ad opera del produttore di calcestruzzo.

Sempre il progettista, nel dimensionamento della pavimentazione deve effettuare come richiesto nel DT211, le verifiche anche allo stato limite d’esercizio, che comprendono il controllo delle fessurazioni da ritiro (Cap.8.2.1.1 DT 211) che non sono ammesse nell’estradosso della pavimentazione. Fondamentalmente significa verificare che la distanza dei giunti di controllo ( o dei giunti di costruzione nelle pavimentazioni jointless) sia compatibile con la deformazione della piastra e quindi del calcestruzzo. Per il calcestruzzo preso ad esempio, se la verifica è soddisfatta in termini di ritiro idraulico per valori minori di 450 µm/m, la prescrizione non sarebbe obbligatoria (ma auspicabile) dato che tale valore è allineato con quello previsto nelle Norme Tecniche.

Se a causa della distanza dei giunti e delle condizioni di vincolo sottofondo piastra, vi è la necessità di utilizzare un calcestruzzo con un ritiro minore ad esempio 450 µm/m, la prescrizione diventi essenziale quindi l’identificazione del calcestruzzo diventerebbe:

Controllo delle prestazioni prescritte

Se il progettista ha utilizzato la tenacità dell’FRC per verificare la sua struttura, indipendentemente dal significato che diamo al pavimento industriale come elemento strutturale, la classe di tenacità e quindi le resistenze residue diventano un requisito essenziale per quel materiale. Se nella prescrizione si indica che il calcestruzzo deve essere controllato secondo quanto indicato nelle Linee Guida per la qualificazione e la produzione, i controlli d’accettazione in fase di realizzazione della pavimentazione dovrebbero essere effettuati secondo quanto richiamato nelle linee guida stesse.

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L'articolo prosegue approfondendo la frequenza dei controlli a flessione, il controllo di accettazione del ritiro e i riferimenti normativi essenziali.