Comportamento Strutturale di Lastre in Calcestruzzo su Terreno Soggette a Impatti Ripetuti di Caduta di Pesi

Solette in calcestruzzo su terreno: l’effetto dell’armatura sotto carichi d’impatto ripetuti

Le solette in calcestruzzo gettate in opera su terreno rappresentano una soluzione diffusa per pavimentazioni industriali, piazzali, hangar e piste aeroportuali. In esercizio queste strutture sono sottoposte a sollecitazioni dinamiche non trascurabili: transito di veicoli, caduta di carichi pesanti, atterraggi di aeromobili. Un recente studio sperimentale e numerico ha analizzato il comportamento di tali elementi quando soggetti a impatti ripetuti, fornendo indicazioni utili per la progettazione strutturale e la scelta dei sistemi di armatura.

Campagna sperimentale e variabili investigate

Il programma di prove ha coinvolto 18 provini di dimensioni 400 mm x 400 mm x 100 mm, rappresentativi di un tratto di soletta su terreno. Sono state variate due condizioni fondamentali:

• il rapporto di armatura, confrontando solette non armate, solette armate con barre d’acciaio e solette rinforzate con una geogriglia a maglia in poliestere annodato;
• l’entità della forza d’impatto, modulata attraverso l’altezza di caduta del peso.

Ogni provino è stato sottoposto a colpi ripetuti fino al raggiungimento del collasso. La strumentazione ha permesso di registrare la storia delle deformazioni e la modalità di rottura.

Modellazione numerica e validazione

Parallelamente è stato sviluppato un modello agli elementi finiti mediante il codice di calcolo ABAQUS. La simulazione ha riprodotto la distribuzione delle fessure e la sequenza di danneggiamento osservata in laboratorio. Il confronto tra i dati numerici e quelli sperimentali ha confermato l’affidabilità del modello, che può quindi essere utilizzato per estendere le analisi ad altre geometrie e condizioni di carico.

Risultati: dalla rottura fragile al comportamento duttile

I dati raccolti mostrano un effetto marcato della presenza di armatura. Le solette prive di rinforzo hanno manifestato una rottura fragile e improvvisa, con scarsa capacità di assorbire energia dopo il primo impatto. Al contrario, sia le barre d’acciaio sia la geogriglia hanno modificato il meccanismo di collasso, introducendo una fase duttile e incrementando la tenacità complessiva. L’armatura ha limitato l’apertura delle fessure e ha permesso di sostenere un numero maggiore di cicli d’impatto prima del cedimento definitivo.

Implicazioni per la progettazione di pavimentazioni e strutture di protezione

Lo studio propone di affiancare ai tradizionali criteri basati sulla resistenza a flessione un approccio integrato che combini un fattore di resistenza all’impatto e un fattore di duttilità. Questa metrica consente di valutare in modo più completo la risposta della soletta sotto azioni dinamiche e di selezionare la tipologia di armatura più adatta al caso specifico.

Per il progettista di pavimentazioni industriali o di strutture soggette a urti accidentali, i risultati suggeriscono che l’impiego di un rinforzo, anche di tipo non tradizionale come la geogriglia in poliestere, può migliorare significativamente la resilienza dell’elemento. Le indicazioni quantitative emerse dalle prove possono essere direttamente integrate nelle verifiche di progetto, riducendo il rischio di danneggiamento precoce e i conseguenti costi di manutenzione.

La combinazione di analisi sperimentale e numerica rappresenta un contributo concreto per aggiornare le pratiche correnti di dimensionamento delle solette su terreno, in particolare in contesti dove il carico d’impatto ripetuto costituisce la condizione di esercizio dominante.