L'armatura metallica nelle pavimentazioni industriali in calcestruzzo
Qual'è il suo ruolo e dove va posizionata

Silvia Collepardi, Luigi Coppola e Roberto Troli

Le pavimentazioni industriali in calcestruzzo vengono dimensionate in base ai carichi agenti sulla lastra, tenendo conto delle caratteristiche del terreno di sottofondo oltre che della resistenza a flessione del conglomerato cementizio. Nel calcolo dello spessore della lastra si ammette che la sezione in calcestruzzo si atutta reagente e che la pavimentazione non presenti alcuna fessurazione, In sostanza, le pavimentazioni vengono progettate come strutture non armate. Nelle strutture in cemento armato, infatti, il maggior contributo statico viene esplicato dalle armature metalliche dopo la fessurazione del calcestruzzo. Atteso che una fessurazione diffusa rappresenterebbe per una pavimentazione industriale una situazione assolutamente non tollerabile, la lastra in calcestruzzo deve necessariamente essere dimensionata in modo che essa possa resistere alle sollecitazioni - prevalentemente di tipo flessionale - senza fessurarsi, indipendentemente dalla presenza o meno di armature metalliche. Pertanto, la funzione dell'armatura - che in forma di rreti elettrosaldate normalmente è presente nei pavimenti - non è (come diffusamente si crede) quella di aumentare la capacità portante della lastra.

Il compito delle armature metalliche nelle pavimentazioni, invece, è quello di limitare l'apertura delle fessure che si producono per effetto delle contrazioni da ritiro ed in particolare di quelle che si formano in maniera controllata nelle sezioni dei giunti di contrazione. In questo modo, impedendo alla fessura di allargarsi, l'armatura assicura il corretto instaurarsi dell'effetto di ingranamento tra gli inerti, indispensabile per un buono trasferimento dei carichi tra i due lembi del giunto fessurato.

Il dimensionamento dell'armatura metallica necessaria al controllo dell'apertura delle fessure può essere eseguito attraverso una formula riportata nel "Manual of Concrete Practice" ACI Standard 360 "Design of Slabs on Grade". Tale formula, nota come "Equazione dello scorrimento" si basa sul calcolo delle sollecitazioni a trazione che si esplicano per effetto dell'attrito e che, in corrispondenza del giunto fessurato vengono sopportate dalla sola armatura metallica. L'equazione parte dal presupposto che la forza di attrito che si esplica tra un corpo appoggiato su un piano orizzontale ed il piano stesso, è propozionale al peso del corpo e all'attrito esplicato dalla superficie di contatto tra corpo e piano. Il coefficiente di proporzionalità è definito Coefficiente di attrito statico. Indicando con A_s l'area di armatura per metro lineare di pavimento, con L la distanza tra due giunti successivi, con n_f il coefficiente di attrito statico tra pavimento e sottofondo, con s_s la tensione ammissibile dell'acciaio e w il peso per metro quadro del pavimento e degli eventuali carichi permanenti, si ottiene:

La maggiore difficoltà nell'utilizzo di tale formula è nella individuazione del coefficiente di attrito tra pavimento e sottofondo. In Tabella 1 sono riportati i valori di n_f consigliati dall'ACI "Manual of Concrete Practice" in funzione del tipo di sottofondo. A titolo orientativo nei calcoli si può fare riferimento ad un valore di n_f compreso tra 1.50 e 2.00.

L'equazione dello scorrimento fornisce in genere percentuali di armatura molto basse. Ciò è dovuto al fatto che, come si è detto, l'armatura non svolge funzioni statiche ma solo di "cucitura" delle fessure e dei giunti. Se non si è sicuri sul valore del coefficiente di attrito conviene utilizzare valori più alti (2.00 ¸ 2.50) di quelli riportati in Tabella 1. In questo modo si terrà conto anche di eventuali irregolarità del sottofondo le quali hanno un'influenza elevata sulle forze di attrito.

Dal momento che l'armatura metallica ha il compito di contenere l'ampiezza delle fessure, essa deve essere posizionata il più vicino possibile al lembo superiore della pavimentazione e non nella parte inferiore della lastra, come, invece, avviene normalmente. D'altra parte è proprio il lembo superiore del apvimento a subire le massime contrazioni da ritiro in quanto maggiormente esposto all'evaporazione di acqua. La posizione corretta dell'armatura, quindi, è ad una distanza dal lembo superiore pari ad un terzo dello spessore del pavimento (Fig. 1).

Se l'armatura viene posta più in basso¹ non è più in grado di svolgere il proprio compito di "cucitura" delle fessure anche perchè, come vedremo, viene a trovarsi nella zona dove il ritiro è minimo. Se, al contrario, essa viene posta al di sopra della quota indicata in Fig. 1, c'è il rischio che possa essere tagliata durante l'esecuzione dei giunti. Dal momento che il posizionamento ad una certa quota della rete crea problemi alla deambulazione durante la realizzazione del pavimento, è meglio utilizzare, a parità di area di acciaio per metro lineare di pavimento, reti aventi barre di maggiore diametro e più distanziate.

In questo modo si facilita il passaggio dei lavoratorio tra una barra e l'altra e si evita che l'armatura venga calpestata durante le operazioni di getto e spostata dalla posizione corretta. In sostanza è meglio utilizzare una rete Æ8/35" (1.43 cm²/ml di acciaio) piuttosto che una rete Æ6/20" (1.41 cm²/ml). Le due reti hanno pressappoco la stessa area per metro lineare, ma la prima consente agli operatori di inserire i piedi all'interno delle maglie senza calpestare la rete. E' bene precisare, però, che ai fini del corretto funzionamento teso alla limitazione dell'ampiezza delle fessure, l'armatura metallica deve essere il più possibile distribuita nella sezione. Un giusto compromesso tra queste due esigenze antitetiche è rappresentato da una rete con distanza tra le singole barre di 30 ¸ 35 cm.

CALCOLO DELL'ARMATURA: ESEMPIO PRATICO

Supponiamo di avere un pavimento con uno spessore di 15 cm e una distanza tra i giunti di 4.50 metri. Il pavimento sia realizzato su vespaio di ghiaia lavata e intasamento superficiale a base di sabbia di fiume. Il peso del pavimento sia 350 kg/m². Si calcoli la quantità di armatura per metro lineare di pavimento, necessaria ai fini del controllo delle fessure da ritiro, nell'ipotesi di utilizzare un acciaio di tipo FeB38K controllato in stabilimento (s_s = 2200 kg/cm²).

Assumendo² in sicurezza un coefficiente di attrito statico pari a 2.50, si ottiene:

Pertanto, dal calcolo emerge che si può utilizzare una rete Æ5/20" (0.98 cm²/ml) o meglio, una rete Æ6/30" (0.94 cm²/ml).

Come si può notare per contrastare l'apertura delle fessure (l'apertura e non la loro formazione) occorre una minima quantità di armatura. Si potrebbe dimostrare come, al contrario, una percentuale di armatura molto elevata abbia un effetto negativo in quanto, opponendosi, come fa il sottofondo, alle contrazoni da ritiro del conglomerato piò provocare l'infittimento delle fessure da ritiro e la loro formazone anche in sezioni diverse da quelle di giunto.


Per un approfondimento dell'argomento si può consultare il libro "Pavimentazioni Industriali in Calcestruzzo", Edizione Enco, Silvia Collepardi, Luigi Coppola e Roberto Troli.

¹ E' prassi comune nei cantieri appoggiare la rete a contatto con il terreno di sottofondo e sollevarla durante il getto con dei ferri piegati a mo' di uncino. Ulteriore pratica è quella di "affondare" la rete elettrosaldata dopo aver terminato il getto e la staggiatura della superficie della pavimentazione. In entrambi i casi è ipotizzabile che la rete elettrosaldata non assuma una configurazione orizzontale quanto piuttosto una forma sinusoidale che limita grandemente la sua efficacia nello svolgere la funzione che le si richiese. Il modo corretto per disporre la rete in posizione orizzontale e all'altezza voluta è quello di ricorrere a opportuni distanziatori in forma di tralizzi metallici che permettano la deambulazione degli operai.

² Tale assunzione è a vantaggio di sicurezza in quanto dalla Tabella 1 emerge per n_f nelle condizioni dell'esempio un valore di 1.80.