INSIDE VALENTE #2 - I Pali

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1 INSIDE VALENTE #2 - I Pali LA TEORIA SENZA PRATICA È INUTILE, LA PRATICA SENZA TEORIA È DANNOSA. (Confucio) Bentornati nella nostra rubrica tecnica INSIDE VALENTE, dove condividiamo con voi le basi del nostro know how e vi diamo le informazioni utili a conoscere, comprendere ed utilizzare correttamente i nostri materiali ed i nostri impianti. Ci eravamo lasciati condividendo le linee guida generali che sottostanno alla realizzazione degli impianti, spiegando il nostro punto di vista e il metodo usato per la progettazione e realizzazione dei vostri vigneti e frutteti. Oggi vi parleremo del prodotto principale che costituisce la struttura di un impianto: i PALI. La moderna agricoltura esige un attenta e precisa valutazione di tutte le variabili che concorrono alla realizzazione degli impianti, per ottenere delle strutture adatte alle attuali tecniche colturali che sempre più prevedono l utilizzo di macchine per la gestione delle lavorazioni. Dalla raccolta meccanica nel vigneto, allo sfalcio dell erba ed al suo diserbo nella fascia di coltivazione, alle perturbazioni climatiche, gli impianti devono sopportare efficacemente ogni tipo di vibrazioni e sollecitazioni, garantendo all'utilizzatore la possibilità di lavorare secondo le proprie esigenze. Ecco quindi che la scelta dei materiali di cui è costituito l impianto merita un attenta analisi, in particolare per quanto concerne i pali che rappresentano l ossatura di tutta la struttura. Come sappiamo esistono varie tipologie di palo, ma quelle maggiormente utilizzate oggi sono: - Pali in C.A.P. per frutteti - Pali in metallo per vigneti Non abbiamo menzionato il palo di legno perché, anche se ancora utilizzato in moltissime parti del mondo, ha delle caratteristiche intrinseche talmente variabili (resistenze, elasticità,

2 rigidità, durata nel tempo) che ne impediscono una verifica strutturale seria. PALI C.A.P. Nella lavorazione del cemento l Italia vanta una grande tradizione che ha consentito l evolversi delle tecnologie anche in ambito agricolo, fino all introduzione sul mercato di un prodotto di assoluta qualità: il palo in cemento armato precompresso (C.A.P.). Oggi il cemento armato precompresso è il materiale più affidabile per la realizzazione dei nuovi frutteti con coperture antigrandine, antipioggia, antivento, ecc.. Infatti, la tecnica della precompressione consente di ottenere dei pali in grado di sopportare sollecitazioni ben più importanti di quelle sostenibili da un normale palo in cemento armato. Ma cosa vuol dire precompressione? Scopriamolo! Come è noto il calcestruzzo ha un ottima resistenza a compressione ma una scarsa resistenza a trazione che, nel cemento armato, viene assorbita dalle armature metalliche. Sotto l effetto della trazione le barre metalliche si allungano e, poiché l acciaio e il calcestruzzo sono perfettamente aderenti, l allungarsi di uno comporta l allungamento dell altro. In presenza di forti sollecitazioni di trazione il calcestruzzo, allungandosi, rischia però di fessurarsi. Le fessure non compromettono la stabilità della struttura ma provocano deformazioni e diminuiscono la protezione dell armatura metallica che rischia di ossidarsi, con la conseguente riduzione della sezione resistente.

3 Un importante miglioramento delle proprietà statiche del cemento armato si può quindi ottenere con il procedimento della precompressione. Con questo metodo si conferisce al conglomerato una compressione preventiva tale che possa bilanciare la trazione determinata dal peso proprio e dai carichi; l armatura metallica viene fatta allungare applicando una forza di trazione alle sue estremità, la trazione viene trasferita al conglomerato come compressione, applicandola per aderenza con la tecnica della pre-tensione. Sotto l effetto dei carichi, la trazione di flessione nella parte tesa annulla progressivamente la compressione precostituita; ecco quindi che si possono dimensionare le strutture in modo che il conglomerato sia in ogni punto sempre compresso. Le armature metalliche vengono sollecitate al massimo delle loro possibilità in corrispondenza del limite di fessurazione del conglomerato. Il meccanismo di distribuzione degli sforzi interni in una trave sottoposta a flessione è illustrato nelle figure che seguono. Considerando una trave semplicemente appoggiata agli estremi e sottoposta a due carichi simmetrici, nella parte superiore della trave si ha compressione, mentre nella parte inferiore si ha trazione; le tensioni si annullano in corrispondenza dell asse neutro. Se applichiamo ora una forza T di compressione alle due estremità della stessa trave ed in corrispondenza dell asse centrale, la sezione sarà soggetta ad una sollecitazione di

4 compressione uguale in tutti i punti. L effetto combinato dei carichi P e della forza T, produce nella trave le seguenti tensioni: nel lembo superiore si sommano gli sforzi di compressione, nel lembo inferiore invece si contrappongono le sollecitazioni di trazione e compressione. Se la compressione è stata assunta uguale al valore della trazione, nel lembo inferiore la tensione si annulla; in questo modo, dunque, la trave è sollecitata solamente a compressione, anche quando vengono applicati i due carichi P. Ovviamente se i carichi aumentassero tornerebbe la sollecitazione a trazione, che potrebbe però essere nuovamente annullata, aumentando la forza T.

5 Queste sono le leggi fisiche in ballo che la tecnologia ci permette di gestire; ma non è tutto. La conoscenza delle leggi e la padronanza della tecnologia sono, infatti, condizioni necessarie ma non sufficienti per garantire un eccellente prodotto finale; la resistenza, l elasticità, la durata del palo in C.A.P. sono determinati soprattutto dalla materia prima, cioè da come è fatto il calcestruzzo. Per quanto riguarda i nostri pali KLASSIC, il calcestruzzo utilizzato per la loro realizzazione è costituito da aggregati (ghiaia e sabbia) ricavati da materiale naturale vagliato, calibrato e lavato. I depositi naturali che il fiume Brenta ha lasciato nei millenni hanno permesso l utilizzo di dolomia naturale, ideale per la realizzazione del calcestruzzo perfetto. Questo materiale conferisce al calcestruzzo una resistenza molto elevata e di molto superiore agli inerti ricavati dalla macinazione della roccia. La sabbia e la ghiaia sono miscelate assieme al cemento PORTLAND 525 che agisce da colla, mantenendole unite e conferendogli un altissima resistenza alla compressione. Questi semplici ingredienti, sapientemente dosati, miscelati e lavorati, daranno il miglior calcestruzzo per ottenere i migliori pali utilizzabili negli impianti. Completa l opera l armatura in acciaio ad alto tenore di carbonio ed a basso rilassamento. All interno del palo KLASSIC Valente viene inserita una treccia d acciaio (e non un tondino in ferro nervato) volta a trasmettere perfettamente la compressione al manufatto.

6 L acciaio utilizzato è ad altissima resistenza (r=1900 N/mm2) ed è formato da trecce che aderiscono perfettamente al calcestruzzo, costituite da 2 o 3 fili intrecciati di 2,25 mm di diametro. Il palo KLASSIC Valente ha inoltre forma trapezoidale con i quattro lati lisci e privi di spigoli. Tale finitura permette l utilizzo delle macchine di raccolta nei vigneti e non usura le reti antigrandine negli impianti di frutteto. Per motivi di natura estetica i pali possono essere realizzati anche di colore marrone; la colorazione viene realizzata direttamente nell'impasto, così da garantire una lunga durata nel tempo. La qualità del palo KLASSIC in C.A.P. Valente è certificata da DNV tramite apposito Certificato di Qualità Prodotto, documento che specifica le tolleranze massime e minime del palo relativamente ai seguenti criteri: - RESISTENZA A FLESSIONE DEL PRODOTTO FINITO - RESISTENZA DEL CALCESTRUZZO - RESISTENZA ALLA GELIVITÀ - RETTILINEITÀ DEL PRODOTTO

7 Questi dati sono fondamentali per la successiva verifica statica degli impianti; dal calcolo ingegneristico avremo infatti le indicazioni precise di come dobbiamo usare i pali, a che distanze, che lunghezze di filare, che dimensioni di impianto. La verifica strutturale prevede l utilizzo dei parametri visti nella puntata precedente (INSIDE VALENTE #1 Come nasce un Impianto), dove sono identificati dimensioni d impianto, sforzi a cui è sottoposto e distanze tra i filari e tra i pali. Riepiloghiamoli velocemente: ANALISI CARICHI E PESO PROPRIO - Per le funi si adotta un peso specifico di 78.5 kn/m3 (7,85 kg/dm3) - Per il cls si è tenuto conto di un peso specifico pari a 25 kn/m3 (2500 kg/m3). - Il filo di colmo viene pretensionato con un precarico pari a 2.50 kn (250 kg). - Le funi che stabilizzano l impianto vengono pretensionate con precarico pari a 2.50 kn (250 kg).

8 RETE ANTIGRANDINE Il peso della rete antigrandine è pari a kn/m2 (0,1 kg/m2, anche se la rete pesa solamente 0,045 kg/m2). GRANDINE Il carico dovuto alla grandine considerato è pari 0.06 kn/m2 (6 kg/m2). VENTO L impianto può essere soggetto ad una massima velocità di picco del vento pari a: Vmax = = 119 km/h Dimensione impianto: 150 mt di larghezza x 150 mt di lunghezza Distanza max tra file: mt 5,00 Distanza max tra pali: mt 10,00 Altezza max impianto fuori terra: mt 5,00 Partendo da questi parametri sono stati fatti i calcoli strutturali che hanno prodotto delle specifiche tabelle per il corretto uso dei pali. Di seguito illustriamo quelle utilizzate per la costruzione di impianti con copertura antigrandine.

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10 PALI in acciaio Il palo in acciaio, utilizzato unicamente per strutture a vigneto, è considerato uno dei migliori prodotti per la realizzazione degli impianti moderni, grazie alle caratteristiche intrinseche di elasticità e leggerezza proprie dei questo materiale. L acciaio, in verità, è il nome dato ad una lega di ferro contenente carbonio in percentuale non superiore al 2,11%. Sopra questa percentuale le proprietà del materiale cambiano e la lega assume la denominazione di ghisa. Oltre al carbonio possono essere presenti ulteriori elementi alliganti come il rame, il silicio, il piombo, il manganese, ecc.. In base al tasso di carbonio contenuto gli acciai si dividono in:

11 EXTRA DOLCI: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%C SEMIDOLCI: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25% DOLCI: carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,40% SEMIDURI: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,46% DURI: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70% DURISSIMI: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80% EXTRADURI: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85% Minore è il tasso di carbonio, minori saranno la resistenza meccanica e la fragilità, mentre avremo elevati valori di duttilità e saldabilità del ferro. Al variare del contenuto di carbonio nell acciaio si modificano quindi alcuni parametri fisicomeccanici importanti. Per ottenere un palo in acciaio che abbia i massimi valori di resistenza ed elasticità bisogna tenere in considerazione la qualità del materiale, la giusta quantità di carbonio e la sezione. In funzione della tipologia di acciaio utilizzato si otterranno differenti resistenze dei materiali. Di seguito mostriamo una tabella comparativa tra acciaio per profilatura e formatura VS. acciaio strutturale.

12 Possiamo chiaramente notare come il primo abbia un valore Rm (resistenza meccanica) che può spaziare in un range molto ampio, mentre il secondo ha un valore fisso e ben definito. Questo vuol dire avere dei materiali con resistenze variabili (nel primo caso) o con resistenze garantite (nel secondo caso). Per i nostri pali la scelta non poteva che ricadere sull'acciaio strutturale, l unico in grado di garantire un valore di resistenza meccanica definito sul quale poter effettuare i tutti i calcoli necessari con grande precisione. Venendo alle forme dei pali, la tecnica della profilatura permette di ottenere i risultati più disparati partendo da un nastro di acciaio piano, ma più il contenuto di carbonio nell'acciaio è alto e più sarà difficile sagomarlo secondo la forma voluta. E evidente quindi come l acciaio utilizzato per la produzione dei pali debba avere il giusto equilibrio tra resistenza e lavorabilità. Noi, anche questa volta, siamo partiti dallo scegliere i materiali migliori sul mercato, riuscendo poi a definire dei valori garantiti di resistenza per i pali in metallo da vigneto che servono da base di calcolo per verificare i limiti dimensionali dello stesso e delle distanze da usare tra i pali.

13 Più è grande la sezione del palo, più si ottiene un prodotto ad alta resistenza e con maggiore stabilità nel terreno ma, a causa del costo della materia prima, le sezioni dei pali in acciaio sono ancora sottili e quindi nel terreno sono soggette a muoversi più facilmente. Per risolvere questo problema i pali in acciaio devono essere piantati ad una profondità maggiore rispetto a quelli prodotti con altri materiali. A questo proposito, uno dei fattori fondamentali per comprendere la statica delle strutture è senz'altro il vento, ed è quindi necessario conoscere tutte le sue caratteristiche in modo da poter utilizzare i dati in fase di calcolo statico e preliminare per verificare la stabilità di un impianto.

14 La velocità e la penetrazione del vento all'interno del vigneto sono state studiate a fondo usando la tecnica della misurazione delle ombre. I dati così ricavati, una volta eseguite le opportune verifiche da parte degli ingegneri, hanno fornito informazioni molto interessanti. Tali informazioni risultano fondamentali per la successiva verifica statica degli impianti perché attraverso il calcolo ingegneristico forniranno indicazioni precise su come dobbiamo usare i pali, a che distanze, che lunghezze di filare, che dimensioni di impianto. La verifica strutturale prevede l utilizzo dei parametri visti nella puntata precedente (INSIDE VALENTE #1 Come nasce un Impianto), dove sono identificati le dimensioni d impianto, gli sforzi a cui è sottoposto e le distanze tra i filari e tra i pali. Riepiloghiamoli velocemente: ANALISI CARICHI E PESO PROPRIO - Per le funi si adotta un peso specifico di 78.5 kn/m3 (7,85 kg/dm3) - Le funi che stabilizzano l impianto vengono pretensionate con precarico pari a 2.50 kn (250 kg). GRANDINE Il carico dovuto alla grandine considerato è pari 0.06 kn/m2 (6 kg/m2). VENTO L impianto può essere soggetto ad una massima velocità di picco del vento pari a: Vmax = = 119 km/h Dimensione impianto: 150 mt di larghezza x 150 mt di lunghezza Distanza max tra file: mt 5,00 Distanza max tra pali: mt 5,00

15 Altezza max impianto fuori terra: mt 2,20 Riportiamo l esempio di calcolo di un filare di vigneto con i parametri sopra descritti e con le caratteristiche tecniche dei nostri materiali. L obiettivo è che il coefficiente di sicurezza (denominato in tabella FS) sia >=1. Tale risultato attesterebbe la capacità dei filari di vigneto di reggere le sollecitazioni prima descritte. Ultima questione, che qui affronteremo solo brevemente ma che sarà oggetto di approfondimento in un capitolo dedicato, è quella relativa al rivestimento dei pali. L acciaio, come abbiamo visto, ha infatti ottime caratteristiche di resistenza meccanica ma

16 ha scarsa resistenza agli agenti atmosferici (aria e acqua) ed ha quindi bisogno di essere adeguatamente rivestito. Il trattamento più utilizzato per la protezione dell acciaio dall ossidazione e dalla corrosione è la zincatura che può essere effettuata in due modi: per immersione e/o in continuo (norma UNI-EN-ISO 1461, UNI EN 10042, UNI EN 10147). Nel primo caso il palo viene immerso nello zinco fuso a 450 dopo un trattamento di sgrassaggio, lavaggio e preriscaldamento. Tale tecnica consente di applicare uniformemente uno strato di zinco dello spessore variabile tra i 45 e i 55 micron su tutta la superficie. Nel secondo caso invece, per rivestire i nastri d acciaio si utilizza la zincatura in continuo dove il metallo da proteggere scorre in continuo all'interno della vasca di zinco. La tecnica consente di applicare uniformemente uno strato di zinco dello spessore variabile tra i 20 e i 50 micron, a seconda della velocità di immersione, su tutta la superficie. Tale tecnica viene utilizzata anche per rivestire l acciaio con leghe speciali. Qual è la tecnica migliore? Dipende da molti fattori ma, come accennato, avremo modo di approfondire l argomento in un altra occasione. Quali conclusioni possiamo quindi trarre da questa breve disamina sulle specifiche caratteristiche e modalità di utilizzo dei pali in C.AP. ed in acciaio? Di certo abbiamo capito che per essere sicuri della stabilità di un impianto dobbiamo in primis esserlo delle caratteristiche tecniche dei pali che lo sostengono e dei calcoli strutturali effettuati per progettarlo. E la scelta dei migliori pali di sostegno non può che passare attraverso un attenta valutazione tecnica dei materiali e di quello che si vuole costruire. Solamente così avremo la certezza che i risultati saranno all altezza delle aspettative. Bene, per questa puntata è tutto ma non dimenticate di seguirci nel prossimo INSIDE

17 perché abbiamo ancora molte informazioni da condividere e molti trucchi da svelarvi per realizzare l impianto perfetto!!! Al prossimo episodio!