Calcestruzzo Drenante

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1 Calcestruzzo Drenante Prestazioni e capacità i accumulo Carmela Parisi, Ingegnere ibero Professionista Sommario Dopo aver esaminato le caratteristiche el calcestruzzo renante come materiale (proprietà fisiche, chimiche e meccaniche) aesso ci accingiamo a introurre le caratteristiche che emergono in funzione el contesto in cui è inserito e che ne efiniscono le prestazioni. In particolare in questo articolo si affronteranno le caratteristiche irologiche anano a efinire la capacità i accumulo nominale e efficace in funzione i alcuni parametri tra cui la penenza el terreno. Infine si proporranno elle soluzioni tecniche per migliorare le prestazioni irologiche la ove la capacità i accumulo efficace iminuisce sensibilmente. Prestazioni e capacità i accumulo Prestazioni a preparazione, isposizione e cura el calcestruzzo sono tutte operazioni svolte in opera, anche se la miscela può essere confezionata in stabilimento e successivamente trasportata in autobetoniere sul luogo i posa, le sue caratteristiche fisiche, uniche, richieono una preparazione a parte i persone altamente specializzate. e iversità strutturali fra calcestruzzo renante e calcestruzzo traizionale, in riferimento ai ifferenti processi i prouzione, non pregiuicano il fatto che la preparazione i una miscela sia più ifficile ell altra o che richiea più tempo, tuttavia, la qualità e le prestazioni el calcestruzzo renante ipenono fortemente alle capacità e esperienza i chi esegue la posa. Sono necessarie appropriate tecniche costruttive per renere concrete le prestazioni el calcestruzzo renante, l'uso ella vibrazione è importante per la ensità e per l ottenimento ella resistenza ottimale. Successivo alla vibrazione è il processo i compressione con un rullo composto a un tubo 'acciaio. I giunti, se usati, possono essere realizzati subito opo il consoliamento o essere installati per mezzo ell'apparecchiatura convenzionale per tale scopo. Alcune pavimentazioni in calcestruzzo renante sono isposte senza giunti, in questo caso è buona norma assicurarsi che il rivestimento in plastica isposto subito opo la posa in opera rimanga per almeno sette giorni in moo a consentire una stagionatura a hoc. aprile 13 1

2 Il basso contenuto i malta e il basso (o inesistente) contenuto el granulato fine prouce una miscela con un abbassamento al cono molto piccolo e con una consistenza più rigia rispetto alla maggior parte elle miscele cementizie convenzionali. Nonostante il contenuto elevato i vuoti, le pavimentazioni in calcestruzzo renante correttamente isposte possono realizzare resistenze a compressione al i sopra i 0.5 MPa e resistenze flessionali superiori a 3.5 MPa, questa resistenza è più che sufficiente per la maggior parte elle applicazioni ella pavimentazione a basso volume i traffico. Figura 1. Fase ella posa in opera i una straa in calcestruzzo renante Il progetto i pavimentazione in calcestruzzo renante eve consierare ue possibili circostanze che potrebbero provocare il superamento el livello i afflusso i progetto e precisamente: 1. la bassa permeabilità el calcestruzzo renante;. l inaeguata capacità i accumulo fornito al sistema i calcestruzzo renante. a permeabilità el calcestruzzo renante non è un fattore che i per se limita il progetto. Infatti una pavimentazione in calcestruzzo renante con moerata porosità ha una permeabilità i 143 /m /min che è equivalente a un tasso i infiltrazione al i sopra i 8600 mm/h più i 100 volte i tassi i infiltrazione elle sabbie naturali sature, ciò che invece potrebbe limitare la permeabilità el sistema nel suo insieme a la ifferente risposta irologia el terreno sottostante. a permeabilità ella pavimentazione in calcestruzzo renante ovrebbe essere mantenuta sempre efficiente attraverso programmi perioici i manutenzione orinaria che possono essere previsti una o ue volte l anno. aprile 13

3 Capacità i accumulo e porosità efficace a capacità i accumulo totale ella pavimentazione in calcestruzzo renante è ata alla somma ella capienza ella pavimentazione stessa più quella ella fonazione usata e può essere aumentata con l integrazione, facoltativa, i particolari ispositivi quali cigli renanti o vasche i accumulo sotterranee. Non tutti i vuoti presenti nello strato i calcestruzzo saranno riempiti acqua perché alcuni potrebbero essere isconnessi, alcuni ifficili a raggiungere e altri pieni aria ifficile a espellere. È pertanto più aatto parlare ella porosità efficace, cioè la porosità offerta alla parte el calcestruzzo renante che può essere riempita subito. Se per ipotesi 1 il calcestruzzo renante ha porosità efficace el 15% ciò significa che ogni 5 millimetri i altezza ella pavimentazione esso può trattenere 8 millimetri i pioggia. Una capacità significativa i accumulo è fornita alla fonazione i aggregato, in quanto generalmente una fonazione ha porosità i progetto circa el 40% ella sua altezza, mentre una fonazione traizionale i aggregati con un contenuto elevato i fino avrà una porosità più bassa (sull'orine el 0%). Dall'esempio preceente se 100 millimetri i calcestruzzo renante con porosità el 15% sono stati isposti su 150 millimetri i fonazione i aggregato la capacità i ritenzione nominale ell intero sistema ( pavimentazione + fonazione) è 75 millimetri i acqua: Pavimentazione + Fonazione = Totale (15%) 100mm + (40%) 150 mm = 75mm Un altro accorgimento che può aumentare la capacità i accumulo i acqua è l inserimento ai margini ella straa i ispositivi i ritenuta quali barriere i sicurezza o semplici bori realizzati integralmente in calcestruzzo renante, il quale fornisce in questo specifico uso una porosità aggiuntiva el 100% el suo volume. Pertanto in un area in cui sono inseriti questi ispositivi la capacità i accumulo ella pavimentazione nel suo insieme sarà : Pavimentazione + Fonazione + Bori = Totale (15%) 100 mm + (40%) 150 mm + (100%) 100 mm = 175 mm Un ulteriore capacità i ritenzione può anche essere ottenuta aggiungeno i ispositivi i accumulo come a esempio i serbatoi sotterranei. Questo il tipo applicazioni etto "a cisterna" è usato spesso per immagazzinare l'acqua e/o per semplice controllo ell afflusso. 1 Il presente esempio ha solo valenza iattica. aprile 13 3

4 Figura. Esempio i sezione i una pavimentazione in calcestruzzo renante con l aggiunta i bori ai margini che forniscono un volume aggiuntivo per l accumulo temporaneo i acqua Prestazioni irologiche in zone a forte penenza Un ipotesi importante che finora è stata posta alla base i ogni consierazione è che l'intero sistema sia ubicato su un territorio pianeggiante ovvero che non ci siano forti penenze. Se la lastra in calcestruzzo non è pianeggiante e l'intensità i pioggia è maggiore el tasso i infiltrazione el terreno la parte superiore ella lastra non si riempirà e la pioggia si irigerà rapiamente verso la parte più bassa ella lastra (figura 3). Una volta che la parte più bassa si sarà riempita l acqua uscirà velocemente all'estremità più bassa ella pavimentazione a causa ell'alta permeabilità el calcestruzzo renante. Questa è una limitazione ai benefici effetti i questo materiale. Figura 3. Una parte ella capacità i stoccaggio el sistema in calcestruzzo renante non viene sfruttata in presenza i terreni in penenza aprile 13 4

5 a figura 4 mostra il volume che può essere accumulato in una lastra i calcestruzzo renante su una penenza maggiore i /. Il volume che si ottiene non inclue gli effetti ella porosità e è: Figura 4. Capacità i accumulo (stoccaggio) el calcestruzzo renante con penenza s > / 1 V w r EQUAZIONE 1 ove: w è larghezza; è profonità; r è quella parte ella lunghezza ella lastra (l) che trattiene l afflusso. a penenza (s) è efinita come h/. Dalla similituine tre triangoli si ha che h/ è approssimativamente uguale a /r (l'approssimazione è buona per penenze inferiori al 1%) così si ha: r s e l'equazione 1 può essere espressa come: V 1 w r EQUAZIONE Il volume efficace, o volume accumulato, espresso come percentuale el volume nominale i una pavimentazione in calcestruzzo renante con un penenza maggiore i / può essere inicato: % V con s s EQUAZIONE 3 ove è la larghezza ella lastra è la lunghezza ella lastra s è il penenza. aprile 13 5

6 Per esempio per una lastra alta 150 millimetri, lunga 30.5 m e con penenza ell 1% la percentuale i volume efficace è soltanto il 5% el volume nominale el calcestruzzo renante senza consierare gli effetti i una eventuale fonazione. % V % 0, 01 30, 5 5 Il volume ella lastra eve essere moltiplicato per la porosità efficace el calcestruzzo renante per eterminare la capacità i accumulo. Figura 5. Capacità i accumulo (stoccaggio) el calcestruzzo renante con penenza s < / Quano la penenza è inferiore a / eve essere usata un'equazione ifferente. a figura 5 mostra l'accumulo supplementare trovato con penenze nulle. In questo caso: V 1 u w v w a penenza s è fornita a u/, e u + v =. Sostitueno u e v si ha: 1 V s 1 s w s s w EQUAZIONE 4 che può essere semplificata 1 V s w EQUAZIONE 5 Come sopra il volume accumulato può essere espresso come percentuale el volume nominale: % V s 1 EQUAZIONE 6 con s ove è la larghezza ella lastra è la lunghezza ella lastra s è la penenza. aprile 13 6

7 Si consieri una lastra i calcestruzzo renante avente spessore i 150 mm, lunga 30,5 m con una penenza ello 0,5%. a penenza (0.005) è inferiore a / in questo caso è applicabile l'equazione 6. Nell'altra irezione la lastra è pianeggiante e si estene per 91 m., , 5 % V 1 75% Una lastra i calcestruzzo renante i queste imensioni con una porosità efficace el 15% potrebbe accumulare 46.8 m 3 i pioggia. a capacità i accumulo efficace è: 0, , 30, , 46, 8 m 3 E è il risultato tra gli effetti prootti alla penenza, la porosità e il volume nominale ella lastra in calcestruzzo renante. Queste riuzioni el volume utilizzabile possono essere significative e inicare ue caratteristiche importanti a tenere in consierazione nel progetto ei sistemi i pavimentazione in calcestruzzo renante: 1. le aree ove viene impiegato il calcestruzzo renante ovrebbero se possibile essere pianeggianti;. quano la pavimentazione in calcestruzzo renante non è pianeggiante e il tasso previsto i pioggia eccee il tasso i infiltrazione, l altezza ello spessore ella fonazione viene aumentato anche in conseguenza i consierazioni economiche. a capacità i ritenzione necessaria può essere fornita anche a una fonazione relativamente profona i aggregati lapiei situata sotto l'estremità più bassa ella pavimentazione. Quano si progetta questo tipo i struttura evono essere consierati gli effetti ella saturazione nonuniforme sulla capacità ella pavimentazione i sopportare carichi. Quano la penenza è inevitabile vengono usati egli accorgimenti tecnici a esempio una fonazione che alimenta irettamente la fala freatica o un pozzo i renaggio (figura 6). aprile 13 7

8 Figura 6. Capacità i accumulo (stoccaggio) supplementare fornita a uno strato uniforme (A) o a un corolo (B) Il volume ella fonazione ovrebbe essere trattato separatamente perché ha una porosità e quini permeabilità ifferente. Se la penenza è uguale inferiore a /, l'intero volume ella fonazione sarà riempito e alla capacità massima non sarà apportata nessuna moifica. V f b m w EQUAZIONE 7 con s ove bm è la profonità meia ella fonazione; è la lunghezza ella lastra w è la larghezza ella lastra. Figura 7. Capacità i accumulo (stoccaggio) el sistema con l inserimento i uno strato supplementare quano s > / aprile 13 8

9 Se la penenza è maggiore i / non tutti i vuoti saranno riempiti. a figura 7 mostra l'effetto i una penenza superiore a / che etermina un accumulo nella pavimentazione in calcestruzzo renante e nella sottostante fonazione in aggregato lapieo. Il volume ella fonazione che si riempie in questo caso è: V f b min 1 1 w h m p w EQUAZIONE 8 ove: bmin è la profonità minima el sottofono; m è l'altezza el piccolo volume triangolare ricavato al taglio ella zona i accumulo; p è la base el piccolo volume triangolare ricavato al taglio ella zona i accumulo; è la lunghezza ella lastra; w è la larghezza ella lastra; Come noto, la penenza, s, è efinita a h/ così sarà: h = s Inoltre alla similituine tra triangoli si ha: m p h s così m sp Che è facilmente risolvibile nota p alla p + r =, per penenze inferiori al 1% e con oppure: p s r s 1 1 h s 1 1 m p s p 1 s s i conseguenza V b oppure b min 1 1 w s s s w V b b min s w EQUAZIONE 9 con s aprile 13 9

10 Si consieri una lastra i calcestruzzo renante ello spessore i 150 mm e lunga 30.5 m con una penenza ell 1% su una fonazione con una profonità minima i 00 mm. a penenza (0.01) è maggiore i / in questo caso è applicabile l'equazione 1.9. Nell'altra irezione la lastra è pianeggiante e si estene per 91 m. a porosità efficace ella lastra è el 15% e la porosità ella fonazione è el 40%. V b b min s w V b 0, 0 0, 15 30, 5 0, 15 0, m 3 In questo caso la profonità massima ella fonazione è i 508 mm (la profonità minima ella fonazione più s). a capienza nominale ella base è i 990 m 3 in moo tale che la capienza efficace el sottofono è ell 89% ella capienza nominale. a capienza totale i questa pavimentazione in calcestruzzo renante è la somma ella capienza ella lastra e ella fonazione. Il volume percentuale ella lastra era stato eterminato pari al 5%. a capienza efficace ella lastra (porosità el 15%) è quini 0,5 x 0,15 x 30,5 x 91 x 0,15 = 15,6 m 3 a capienza efficace ella fonazione (porosità el 40%) è 0,40 x 869 = 348 m 3 Questo sistema i pavimentazione in calcestruzzo renante può accumulare circa 348 m 3 i eflusso. aprile 13 10