PAVIMENTAZIONE IN CALCESTRUZZO

Progetto, costruzione e prescrizioni di capitolato

Ing. Andrea Graziani

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Di seguito si riporta la presentazione "Pavimentazioni in calcestruzzo" dell'Ing. AndreaGraziani, in cui vengono illustrati alcuni concetti fondamentali relativi al calcolo dellepavimentazioni industriali. Per chi volesse approfondire ulteriormente l'argomentoconsigliamo il "Codice della buona pratica" redatto dalla CONPAVIPER (Associazione diCategoria Imprese Pavimenti e Rivestimenti Industriali) e la normativa di riferimento UNI11146:2005 La presentazione si articola in tre fasi: Progetto, Costruzione e Prescrizioni di capitolato. In questa prima parte l'autore introduce l'argomento "pavimentazioni in calcestruzzo"dandone una definizione "strutturale" e definendo i campi di impiego. INTRODUZIONE Una pavimentazione in calcestruzzo è costituita essenzialmente da una LASTRA DI CONGLOMERATO CEMENTIZIO poggiante su una FONDAZIONE DI MATERIALE GRANULARE che trasferisce il carico al terreno in sito (SOTTOFONDO).

Grazie all'elevata rigidezza della lastra di calcestruzzo i carichi veicolari sono distribuiti suun'area di sottofondo più estesa rispetto alle pavimentazioni in conglomerato bituminoso

CAMPI DI IMPIEGO 1. PAVIMENTAZIONI STRADALI Autostrade e strade a grande traffico (PCP), ma anche viabilità secondaria, parcheggi, marciapiedi 2. PAVIMENTAZIONI AEROPORTUALI In alcuni casi come i piazzali di sosta (aprons) e le testate delle piste di volo lepavimentazioni rigide sono prescritte da alcune normative

Pavimentazione in calcestruzzo (RIGIDA)

Pavimentazione congl. bituminoso (FLESSIBILE)

3. PAVIMENTAZIONI INDUSTRIALI Per parcheggi, marciapiedi, pavimentazioni di magazzini o edifici industriali o per l'industriapesante Le pavimentazioni in calcestruzzo possono essere realizzate con lastre in c.a. o non armate opossono essere ad armatura continua. TIPOLOGIE COSTRUTTIVE Pavimentazioni a lastre non armate con giunti (Jointed Plain Concrete Pavement -JPCP)

Le pavimentazioni in calcestruzzo a lastre non armate sono costituite da un insieme di lastre,prive di armatura strutturale, tra cui la compartecipazione è realizzata attraverso un sistema di giunti longitudinali e trasversali. I giunti consentono di controllare le deformazioni delcalcestruzzo limitando le sollecitazioni di origine meccanica termica ed igrometrica. Pavimentazioni a lastre armate con giunti (Jointed Reinforced Concrete Pavement -JRCP)

L’inserimento dell’armatura consente una piccola riduzione dello spessore e l’aumento della spaziatura dei giunti. Compito dell’armatura è anche quello di contenere l’apertura delle fessure da ritiro che comunque si formano. Pavimentazioni ad armatura continua (Continously Reinforced Concrete Pavement) -CRCP

Le pavimentazioni in calcestruzzo ad armatura continua sono costituite da una lastra continuadi calcestruzzo, provvista di un’armatura, anch’essa senza soluzione di continuità, cui è affidato il compito di guidare la formazione di un sistema di fessure uniformementedistribuite, ravvicinate e di piccola ampiezza. I metodi di calcolo usualmente proposti per il dimensionamento delle pavimentazioni sibasano sul comportamento elastico di una piastra su appoggio alla Winkler. DIMENSIONAMENTO MODELLO DI WESTERGAARD (1929)

La soluzione di Westergaard considera il carico trasmesso da una ruota singola distribuitouniformemente su un’area circolare (r = a) posizionata:

Carico posizionato al centro della lastra:

h: spessore della lastra P: carico verticale applicato b: raggio di impronta “fittizio” ?: coeff. di Poisson del Calcestruzzo (0.15)

Piastra, omogenea, isotropa, linearmente elastica, di dimensioni finite

Mezzo che fornisce, in ciascun punto, una reazione verticale proporzionale alla deflessione della piastra

Al centro della piastra Sul bordo della piastra

Su un angolo dellapiastra

E' chiaramente necessario tenere in considerazione anche l'influenza di eventuali carichi vicinia quello P considerato. Fondazione e sottofondo - Portanza

[k] = MPa/m

La FONDAZIONE deve trasmettere al suolo, attenuandoli, le sollecitazioni indotte dai carichiapplicati sulla pavimentazione. Deve essere costruita con materiali selezionati, posti in operain spessori e con modalità tali da fornire una portanza uniforme. Il valore di k dipende: • dalla portanza del sottofondo (terreno in sito) • caratteristiche del materiale di fondazione • spessore fondazione In fase di PROGETTO k può essere • stimato • misurato (campo prova) In fase di COSTRUZIONE k deve essere • misurato (CONTROLLO)

PROVA DI CARICO SU PIASTRA

Stima del Modulo di Reazione (k)

p = k * d

Classificazione del terreno di SOTTOFONDO: P200 = 50%

WL = 35% IP = 10%

Umidità del terreno di SOTTOFONDO: W = 22%

Misura del Modulo di Reazione (k) Prova di carico su piastra (CNR BU n. 146/92)

Per la prova si utilizza una piastra circolare D = 760mm. Il carico viene trasmesso attraverso un martinetto idraulico utilizzando come contrasto uncamion o un qualsiasi altro mezzo di cantiere di peso adeguato. Per evitare flessioni della piastra si interpongono tra questa ed il martinetto altre tre piastreD=600, 450 e 300mm. Gli abbassamenti sono misurati con 3 comparatori disposti a 120° sorretti da un telaio i cui punti di appoggio siano sufficientemente distanti dalla piastra.

Il valore della capacità portante (k) contribuisce alla determinazione dello spessore della

lastra. E' ESSENZIALE CHE LA CAPACITA' PORTANTE SIA UNIFORME E QUINDI CHE VENGAEFFETTUATO IL CONTROLLO DELLA POSA IN OPERA. Fondazione e sottofondo Protezione dell'azione dell'acqua e del gelo

Il fenomeno del pompaggio (pumping)

La presentazione prosegue con la descrizione delle proprietà fondamentali del calcestruzzo e le prescrizioni di normativa. Caratteristiche della Lastra in Calcestruzzo

Aggregati per Calcestruzzo (UNI 8520) (oggi sostituita dalla UNI EN 12620) • individua una serie di caratteristiche che definiscono la QUALITÀ DEGLI AGGREGATI per conglomerati cementizi • descrive e le PROCEDURE SPERIMENTALI per la misura di parametri rappresentativi di tali caratteristiche • individua LIMITI QUANTITATIVI per questi parametri consentendo la classificazione el'utilizzo di tali materiali Fondamentali per la durabilità del calcestruzzo sono: Individuazione di materiali nocivi (esame petrografico, UNI 8520/4) Contenuto di solfati e cloruri solubili (UNI 8520/11 e 8520/12)

Contenuto di sostanze organiche (UNI 8520/14) Equivalente in sabbia e del valore di blu (UNI 8520/15) Resistenza all'urto ed all'abrasione (Prova Los Angeles, UNI 8520/19) Sensibilità al gelo e disgelo (UNI 8520/20) Potenziale reattività degli aggregati in presenza di alcali (UNI 8520/22 )

Fondamentali per lo studio della composizione sono: Analisi granulometrica e determinazione della DIMENSIONE MASSIMA nominale degli aggregati (UNI 8520/5) La conoscenza dell'esatta curva granulometrica di ciascuna pezzatura di aggregati consente laloro combinazione per formare la curva ottimale per il calcestruzzo Massa volumica e dell'ASSORBIMENTO (UNI 8520/13 UNI 8520/16)

La conoscenza dell'assorbimento e dell'umidità degli inerti consente di dosare correttamente l'acqua d'impasto nelle miscele. Calcestruzzo Strutturale (Linee Guida) Il calcestruzzo va di regola specificato dal progettista come “miscela progettata” con riferimento alle proprietà richieste:

CALCESTRUZZO - Resistenza a trazione

CLASSE DI RESISTENZA

Il calcestruzzo è classificato in base alla sua resistenza a compressione (UNI 6132) Campioni cubici (L= 150 mm): Rck

Campioni cilindrici (h/d = 2.0): fck

Calcestruzzo ordinario C16/20 -C20/25 -C25/30 -C30/37 C35/45 -C40/50 -C45/55

CLASSE DI CONSISTENZA

La LAVORABILITÀ, indice delle proprietà e del comportamento del calcestruzzo nell'intervallo di tempo tra la produzione e la posa in opera, viene comunemente valutata attraverso la misura della CONSISTENZA Misura dell’abbassamento al cono -SLUMP Test (UNI 9418)

A questo punto l'autore introduce il concetto dei giunti e degli errori che si possonocommettere in fase esecutiva. LASTRE IN CALCESTRUZZO - Giunti

di contrazione: guidano la formazione delle fessure dovute al ritiro igrometrico e allacontrazione termica del conglomerato cementizio (è la tipologia di giunto più comune) di dilatazione: permette la dilatazione della lastra senza che si producano danni alla lastrastessa o alle strutture adiacenti di costruzione: tra 2 parti della pavimentazione costruite in periodi differenti GIUNTI - Compartecipazione tra lastre E sempre necessario assicurare il TRASFERIMENTO DEGLI SFORZI attraverso il giunto. La COMPARTECIPAZIONE delle lastre avviene attraverso 2 meccanismi:

INCASTRO TRA GLI AGGREGATI (ingranamento) Efficienza ottimale per lastre h < 20 cm IMPORTANTI: QUALITÀ, FORMA E DIMENSIONE AGGREGATIAPERTURA RIDOTTA (LUNGH. LASTRE RIDOTTA) SUPPORTO DELSOTTOFONDO

ARMATURA (Barre di trasferimento/compartecipazione) BARRE LISCE DI GRANDE DIAMETRO A METÀ ALTEZZA L = 380 -500 mm i = 300 mm BARRE DI LEGATURE AD A.M. NEI GIUNTI LONGITUDINALI

GIUNTI TRASVERSALI DI CONTRAZIONE Controllano il quadro fessurativo della pavimentazione prodotto dalle sollecitazioni di trazionee flessione derivanti da: • idratazione della pasta cementizia • ambiente (variazioni di temperatura ed umidità) • traffico

Distanza tra giunti:

Verifica della distanza tra giunti - calcolo dell'apertura del giunto

L’EFFICIENZA DEL GIUNTO È FONDAMENTALE PER LADURABILITÀ DELLA PAVIMENTAZIONE

ΔL = L C 6.38 10-4

Si può scegliere il miglior prodotto per la SIGILLATURA DEL GIUNTO

ERRORI DI ESECUZIONE DEI GIUNTI Mancata esecuzione dei giunti di isolamento

GIUNTI DI DILATAZIONE

Data la notevole ampiezza (18-20mm) necessitano sempre di una barra di compartecipazione N.B. Se troppo frequenti possono compromettere il trasferimento del carico nei giunti di contrazione

GIUNTI DI ISOLAMENTO

Permettono il movimento relativo tra pavimentazione e strutture adiacenti (NON SOTTOVALUTARE)

GIUNTI LONGITUDINALI

Devono garantire la compartecipazione tra le 2 strisciate longitudinali A differenza dei giunti trasversali non devono trasferire carichi veicolari Vengono normalmente impiegate barre di legatura ad a.m. Possono avere una conformazione maschio-femmina

Profondità di taglio insufficiente