Tecniche di fissaggio – Prima parte

Il materiale edile come fondo di ancoraggio
Questa prima parte riguarda le tipologie e le caratteristiche dei materiali edili oggi in uso.
Ogni materiale su cui viene effettuato l’ancoraggio genera specifiche risposte alla trazione o all’espansione; per questo tali caratteristiche risultano determinanti per la scelta del fissaggio più opportuno in relazione al carico.

Il calcestruzzo
Il calcestruzzo è una miscela di tre componenti: cemento, acqua e aggregati lapidei di varia origine.
In condizioni ordinarie presenta un peso specifico di 2500 kg/m3.
La forma e la sagomatura possono essere date in cantiere dalle casseforme: si parla in questo caso di calcestruzzo gettato in opera. In altri casi invece i pezzi vengono prefabbricati e uniti solo in seguito in cantiere.
I calcestruzzi sono classificati secondo l’Eurocodice 2 (EC 2) con la lettera C seguita da due numeri (ad esempio C20/25): il primo numero rappresenta la resistenza caratteristica a compressione misurata su cilindri di diametro 150 mm e altezza 300 mm, mentre il secondo numero corrisponde alla resistenza caratteristica alla compressione di un cubo di lato 150 mm.
Quindi, l’abbreviazione C20/25 secondo l’EC 2 (B25 secondo DIN 1045) descrive una resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo di 25 N/mm2 su cubetti da 150 mm
(vedi tabella 1).

La resistenza caratteristica è quella raggiunta dal 95% dei provini testati.
Il calcestruzzo è comunque diviso in due sottogruppi, in relazione al tipo d’inerte presente.
Il calcestruzzo “leggero” contiene inerti di basso peso specifico che non conferiscono particolare resistenza al materiale, il calcestruzzo “normale” contiene ghiaia o pietrisco dosati secondo una “curva granulometrica”.
Quest’ultimo è il calcestruzzo migliore, perchè garantisce l’assenza di vuoti nel getto, il minimo ritiro durante la maturazione e un’eccellente resistenza alla compressione.
Il calcestruzzo è un materiale sicuramente ideale per l’ancoraggio.
Tuttavia con gli inerti leggeri, che presentano una resistenza alla compressione inferiore al pietrisco, si creano condizioni meno favorevoli.
L’entità della forza portante di un tassello per carichi pesanti (di solito acciaio) dipende quindi dai fattori che concorrono a formare la resistenza del calcestruzzo: tipo di cemento
impiegato, tipo di inerti ecc.
Il calcestruzzo è un materiale da costruzione eterogeneo con una particolare caratteristica: la sua resistenza a trazione è molto inferiore alla sua resistenza a compressione.
La scarsa resistenza a trazione del calcestruzzo rende necessario l’inserimento di un’armatura di acciaio in grado di assorbire le forze di trazione che si manifestano.
In questo caso si parla di calcestruzzo armato.
Occorre infine verificare che il calcestruzzo, nel punto in cui si desidera porre l’ancoraggio, non presenti decadimenti fisici – quali fessurazioni o crepe – tali da diminuirne la resistenza teorica.

Le murature

Le murature sono opere realizzate con materiale da costruzione, elementi lapidei o in laterizio, la cui coesione è in genere affidata ad un legante, la malta.
Per le murature in laterizio, è sempre preferibile l’ancoraggio al mattone, poichè la sua resistenza alla compressione è quasi sempre superiore a quella della malta.
Per quelle in pietra, che si trovano nelle costruzioni più antiche, risulta difficile dare a priori un esatto valore di resistenza alla compressione, in quanto è determinante il tipo di pietra impiegata. Normalmente, la pietra è comunque un’ottimo materiale per l’ancoraggio.
Di seguito diamo alcune indicazioni sulle diverse tipologie di materiali di base che compongono le murature.
Vedi d.m. 20/11/1987 Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento.
La malta di giunzione
È solitamente un impasto di inerti (sabbia), leganti (cemento) ed acqua usato per unire le
varie tipologia di mattoni, blocchi o eventualmente pietre. Si classificano le varie tipologie
di malta a seconda della composizione della miscela e delle caratteristiche meccaniche
che possiede.

I mattoni pieni
Non presentando cavità di alcun tipo, questi materiali sono molto adatti al fissaggio con ancoranti.
I valori di resistenza alla compressione sono ottimali anche per carichi di notevole consistenza.
Si tenga presente che anche i mattoni con percentuali di vuoto – ad esempio fori -inferiori al 15% sono da considerarsi del tipo pieno.
Possono essere utilizzati sia per murature strutturali che di semplice ripartizione degli ambienti.
Le dimensioni ufficiali sono 5,5x12x25 centimetri anche se esistono molte varianti, per lo più regionali, che comunque non si discostano più di mezzo centimetro dalle misure indicate.

Il mattone semipieno
I mattoni semipieni sono destinati ad essere posti in opera con i fori ortogonali al piano di posa e questa tipologia di materiale presenta una percentuale di vuoto tra il 15% ed il 45% (es. il bimattone o Doppio UNI).
Vengono utilizzati prevalentemente per le realizzazioni di murature portanti ed in qualche caso anche come tamponamento.
I mattoni semipieni possono essere prodotti sia in laterizio normale che in laterizio alleggerito in pasta. In quest’ultimo caso (es. il blocco forato poroton) all’impasto d’argilla si aggiunge del materiale combustibile, come ad esempio delle sferette di polistirolo, segatura di legno ecc., che durante la cottura brucia completamente lasciando all’interno dei piccolissimi vuoti non comunicanti tra loro, che contribuiscono ad aumentare le caratteristiche di isolamento termico e acustico.
Anche se spesso sono prodotti con materiali sufficientemente resistenti alla compressione, i mattoni semipieni presentano delle cavità che limitano di fatto i carichi impegnativi.

Il mattone forato
Sono elementi di laterizio di tipo leggero che, di regola, vengono posti in opera con i fori disposti orizzontalmente
In tali prodotti l’area complessiva dei fori può arrivare fino al 70~75% e, pertanto, presentano una resistenza alla compressione inferiore a quella dei mattoni semipieni e vengono, quindi, prevalentemente usati per pareti di tamponamento e divisori.
Si consiglia di prestare molta attenzione alla scelta del fissaggio privilegiando quelli con lunghe zone di espansione oppure ancoraggi a rete o a calza con l’impiego di resine e sempre per carichi leggeri.

Il blocco forato cemento
Tale tipologia di materiale è composta da un miscuglio a base di calcestruzzo con una percentuale di vuoto molto elevata e può essere di varie forme e misure.

Il Leca®blocco
La materia prima che caratterizza tale prodotto è l’impiego, nel suo conglomerato, di argilla espansa LECA®: un inerte leggero prodotto con speciali argille – cotte a temperature di 1250°C – che si presenta sotto forma di granuli di varie dimensioni, con struttura porosa a cellule chiuse, protetta da una scorza impermeabile.
È prodotto in una grande varietà di forme e dimensioni.

La pietra naturale
La pietra naturale individua le rocce in generale; a seconda della struttura elementare, si possono individuare le seguenti categorie:
• rocce a struttura granulare (es. granito)
• rocce a struttura compatta (es. basalto)
• rocce a struttura porosa (es. tufo)
La pietra veniva prevalentemente utilizzata negli edifici più datati e pur essendo un materiale estremamente variabile per sua natura, si può considerare ugualmente un buon fondo di ancoraggio (purchè non si utilizzino i punti tra due pietre).

Il gasbeton
Il gasbeton o calcestruzzo cellulare, è un materiale da costruzione con resistenza a compressione nell’ordine di 33 Kg/cm2 che si caratterizza per una elevata porosità che gli conferisce ottime doti di isolamento termico e di resistenza al fuoco.
È un materiale molto leggero (500Kg/m3) e trova interessanti applicazioni soprattutto nell’ambito del recupero e restauro.

L’intonaco
L’intonaco è la finitura delle pareti, dei soffitti, dei muri in genere per completare la definizione geometrica dell’elemento, dal punto di vista architettonico e per sistemare igienicamente la superficie trattata.
Una parete intonacata diventa perfettamente piana.
I principali materiali che compongono l’intonaco sono sabbia, cemento e acqua (le proporzioni variano a seconda dell’uso a cui la malta è destinata). Importante è conoscere la tipologia di intonaco presente sulla parete in quanto un’elevata friabilità o un eccessivo spessore possono causare fenomeni di flessione o di non corretta espansione del fissaggio.

Pannelli e lastre
Il terzo gruppo fondamentale comprende materiali edili a pareti sottili che, tra l’altro, presentano spesso una scarsa stabilità (ad esempio pannelli di cartongesso, gesso fibroso, pannelli di masonite, pannelli di fibre dure, compensato ecc.).
In questo caso bisogna scegliere ancoranti che si ancorino quasi sempre direttamente nella cavità sul retro del pannello.
Questi ancoranti solitamente vengono chiamati tasselli per pareti vuote.

Il legno
Materiale “naturale” per eccellenza, lo si incontra frequentemente sia nei recuperi e restauri (legno massiccio) sia nelle nuove costruzioni (legno lamellare).
Tra le sue caratteristiche principali spicca la resistenza al fuoco: le superfici esposte al fuoco carbonizzano in modo uniforme cosÏ da formare uno strato che risulta essere un pessimo conduttore di calore proteggendo lo strato sottostante; questo permette una combustione lenta ed uniforme senza il pericolo di cedimenti improvvisi delle strutture.
Nell’ambito delle costruzioni vengono utilizzate soprattutto conifere e latifoglie che accoppiano ottime caratteristiche meccaniche ed una forte resistenza agli attacchi di meccanismi xilofagi.
Tra le conifere troviamo essenze quali abete e larici che si caratterizzano per compattezza e leggerezza.
Il legno lamellare è un materiale da costruzione ottenuto con un procedimento tecnologico di incollaggio di pannelli, fogli, tavole …, che consente di ottenere un prodotto in grado di superare i difetti propri del legno massiccio.
In particolare, la produzione industriale del legno lamellare consente di ottenere un’eliminazione sia dei difetti macroscopici del legno massiccio, attraverso l’eliminazione delle sezioni difettose, sia la compensazione dei difetti minori attraverso la composizione delle travi con tavole statisticamente non provenienti dallo stesso tronco.
Inoltre il legno lamellare consente di realizzare geometrie non ottenibili nel legno massiccio,sia per dimensioni che per forma.

I procedimenti di foratura in funzione del materiale edile
Per la corretta applicazione degli ancoranti e per ottenere la massima resa da un fissaggio, la tecnica di foratura, insieme alla correttezza dell’installazione, è importante almeno quanto la scelta dell’ancorante o del tassello da utilizzare.
È molto importante leggere con molta attenzione le istruzioni di montaggio riportate nel nostro Catalogo Generale per ogni fissaggio, e seguire scrupolosamente i parametri geometrici di posa indicati, come profondità di ancoraggio, distanze dai bordi e tra gli interassi degli ancoranti, spessore del supporto, coppia di serraggio, ecc.; la non osservanza di quanto riportato può pregiudicare la buona riuscita di un fissaggio e la tenuta degli ancoraggi.
È sempre bene utilizzare punte ben affilate, poichè le punte vecchie possono risultare consumate in modo non omogeneo o leggermente curvate, e creano fori inadatti alla posa degli ancoranti (es. fori ovalizzati o fuori misura).

Perforazione a rotazione
Con questo procedimento il foro viene prodotto disinserendo le percussione (battuta) dall’elettroutensile.
Questo tipo di tecnica deve essere utilizzata nei materiali forati, cavi e porosi di scarsa resistenza, per non demolire già in sede di perforazione la struttura non compatta del fondo di ancoraggio e pregiudicare la tenuta del fissaggio.

Perforazione a rotopercussione
Il foro viene prodotto con un meccanismo di rotazione della punta e contemporanea percussione con molti colpi brevi nell’unità di tempo.
Questo procedimento è adatto per murature di blocchi e mattoni pieni.

Perforazione a martello
La punta viene azionata con pochi colpi e poche rotazioni per unità di tempo, ma con elevata energia di percussione.
I trapani vengono brevemente designati come martelli perforatori ed hanno, di norma, un attacco universale tipo SDS-Plus o SDS-Max.
Questa tecnica è ideale per la perforazione nel calcestruzzo ed in altri materiali compatti ad alta resistenza.

Perforazione a diamante
Questa tecnica consente di ottenere una foratura nel calcestruzzo esente da vibrazioni.
I vantaggi di questo procedimento vengono messi in evidenza specialmente con fori di grande diametro o in calcestruzzi armati ad alta resistenza dove la perforazione a diamante riesce a troncare i ferri di armatura.
La foratura a diamante viene utilizzata per lo più col procedimento ad acqua, ma è diffuso anche il taglio a secco, in cui si opera con aspirazione della polvere prodotta.

Il montaggio degli ancoranti
Questo capitolo evidenzia sia le norme generali per il montaggio che le differenti tipologie di installazione in funzione dei diversi ancoraggi.

La distanza dai bordi e tra gli interassi e lo spessore del supporto di ancoraggio
Al fine di evitare lo sfaldamento e la formazione di fessure nel materiale edile e di poter trasmettere con gli ancoranti il carico necessario, vanno rispettate, conformemente alla norma, le distanze dai bordi e tra gli interassi e il necessario spessore del supporto.
Per i tasselli in materiale plastico, per i quali non vi sono riportate le indicazioni nel catalogo, ci si può basare su una distanza dai bordi di 2 x hv (hv = profondità di ancoraggio) e tra gli interassi di 4 x hv.

La profondità della foratura
Salvo poche eccezioni, la profondità della foratura deve essere maggiore di quella dell’ancoraggio, cosicchè ci sia spazio nell’eventualità fosse presente polvere di trapanatura oppure per la fuoriuscita della vite dalla punta del tassello, garantendo la sicurezza del funzionamento.

La pulizia del foro
Durante o dopo la foratura va rimossa la polvere di trapanatura.
Il foro non pulito riduce la tenuta di fissaggio; l’effetto è quello della ghiaia sulla strada.
L’assenza di polvere consente il corretto trasferimento degli sforzi tra ancorante e muratura.
La procedura corretta di pulizia prevede almeno 2 soffiate, 2 spazzolate e altre 2 soffiate.

Le tipologie di installazione
Le tipologie di installazione sono tre: la prima (A) riguarda gli ancoranti non passanti; la seconda (B) ancoranti passanti; la terza (C) l’installazione distanziata.
(A) Ancoranti non passanti
In questo caso gli ancoranti vanno installati a filo parete. Il diametro del foro nella struttura muraria di ancoraggio è più grande di quello del foro di montaggio dell’oggetto da collegare.
Per l’installazione:
• riportare le misure delle distanze dei fori dell’oggetto da fissare sul fondo di ancoraggio;
• eseguire il foro, pulire, inserire il tassello ed avvitare la vite fissando l’oggetto stesso.
(B) Ancoranti passanti
È il caso degli ancoranti che sbordano dal filo parete per poter contenere lo spessore degli oggetti da fissare.
Per l’installazione
• utilizzare come dima i fori dell’elemento da fissare (in quest’ultimo il diametro del foro è infatti almeno della stessa misura di quello da effettuare nel materiale di ancoraggio);
• pulire il foro, inserirvi il tassello attraverso l’oggetto da fissare e portare all’espansione il tassello.
(C) Installazione distanziata
L’elemento da collegare viene fissato ad una certa distanza dalla base di ancoraggio.
In questo tipo di montaggio gli ancoranti sono sollecitati anche a flessione.
Per installazioni di questo tipo si utilizzano ancoranti a filetto prolungato o a filetto interno con barre di lunghezza variabile, su cui fissare gli elementi con dado e controdado.

Lo spessore utile
Lo spessore utile corrisponde in genere allo spessore dell’oggetto da fissare.
Nell’installazione con ancoranti non passanti ciò può essere variato tramite la scelta opportuna della lunghezza della vite.
Nell’installazione di ancoranti passanti però lo spessore utile è dato dal tassello.
Nel caso il fondo di ancoraggio fosse rivestito con intonaco oppure con materiale isolante vanno impiegati viti oppure ancoranti passanti che abbiano uno spessore utile che corrisponda almeno allo spessore dell’intonaco e a quello dell’oggetto da installare.

La profondità di ancoraggio
Per i tasselli in materiale plastico e in acciaio la profondità di ancoraggio corrisponde alla distanza tra il bordo superiore dell’elemento portante e quello inferiore dell’espansore.

I carichi
I carichi sono le forze che entrano in gioco per il fissaggio di un oggetto.
Le tipologie dei carichi
Per la scelta dei tasselli, oltre a conoscere la tipologia e le dimensioni (spessore) dei supporti, è indispensabile conoscere i tipi di sollecitazione (carichi).
Tali forze sono caratterizzate da: intensità, direzione e punto di applicazione.
Le forze vengono indicate in decanewton

Cosa sono i carichi a rottura, i coefficienti di sicurezza e i carichi ammissibili?
a) carichi a rottura (valore medio valutato su un numero significativo di prove nel materiale edile intatto).
Possibili modi di rottura: rottura del fondo di ancoraggio, estrazione o rottura del fissaggio
b) carichi a rottura caratteristici (5% frattile, vale a dire che nel 95% di tutti i casi tali carichi vengono raggiunti oppure superati);
c) carichi ammissibili: sono i carichi raccomandati per l’esercizio, già comprensivi di un coefficiente di sicurezza adeguato.
Per calcolare il carico massimo applicabile su un ancorante si divide il carico medio di rottura
per un coefficiente di sicurezza; ad esempio, per un tassello in acciaio che presenta
una forza di rottura di 40 kN:

Per scaricare lo schema di ancoraggio in prossimità di un bordo, in PDF
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Per scaricare lo schema degli ancoranti in gruppo, in PDF
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Per scaricare lo schema di ancoraggi in gruppo in prossimità di un bordo, in PDF
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Per ulteriori informazioni sui sistemi di fissaggio Fischer
www.fischeritalia.it

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