Come dimensionare i tirafondi di una torre

L’altezza non si improvvisa, e nemmeno l’ancoraggio alla base. Capire come dimensionare i tirafondi di una torre significa verificare il punto in cui le azioni globali della struttura diventano forze concentrate su acciaio, piastra di base e fondazione. Un errore di pochi millimetri nel posizionamento, o una valutazione incompleta dei carichi, può compromettere montaggio, prestazioni e vita utile dell’opera.

Per torri reticolari, pali flangiati, strutture per ponti radio e sostegni industriali, il dimensionamento non coincide con la sola scelta del diametro della barra. È una verifica di sistema: geometria della base, schema dei carichi, classe dell’acciaio, dettaglio dei tirafondi, armatura locale e caratteristiche geotecniche della fondazione devono lavorare come un unico nodo strutturale.

Il calcolo dei tirafondi comincia dal modello della torre e dalle azioni che arrivano al piede. Il progettista definisce le combinazioni agli stati limite previste dalle Norme Tecniche per le Costruzioni vigenti, considerando sia le azioni permanenti sia quelle variabili e ambientali.

Nelle torri per telecomunicazioni, il vento è spesso l’azione dominante. Non agisce soltanto sulla carpenteria: occorre includere antenne, parabole, apparati, cavi e accessori, con le rispettive superfici esposte, quote e coefficienti aerodinamici. Un’aggiunta impiantistica apparentemente marginale può aumentare in modo significativo il momento ribaltante alla base.

Entrano inoltre nel calcolo il peso proprio della torre, i carichi di manutenzione, le azioni termiche quando rilevanti, gli effetti di montaggio e l’azione sismica. Per una torre strallata, la configurazione dei tiranti modifica la ripartizione delle forze. Per una torre autoportante, risultano particolarmente sensibili l’interasse tra i montanti, l’impronta della base e la rigidezza dell’insieme fondazione-terreno.

Il risultato del modello non è un generico “carico sulla fondazione”, ma una serie di sollecitazioni di progetto: sforzo normale, taglio e momenti rispetto ai due assi principali. Da queste grandezze si ricavano le trazioni e le compressioni sui singoli tirafondi o sui gruppi di ancoraggio.

In presenza di momento flettente, una parte dei tirafondi entra in trazione mentre il lato opposto della piastra di base trasferisce compressione alla fondazione. La ripartizione non è automaticamente uniforme: dipende dalla geometria della flangia, dalla posizione degli ancoraggi, dalla rigidezza della piastra e dall’eventuale presenza di irrigidimenti.

Il dimensionamento deve verificare anzitutto la resistenza dell’elemento in acciaio. La sezione resistente nella zona filettata è inferiore alla sezione nominale del gambo, quindi il diametro non può essere valutato solo a vista. Si controllano la resistenza a trazione, l’eventuale combinazione di trazione e taglio, la duttilità richiesta e le condizioni di esercizio previste.

Il taglio alla base merita una valutazione separata. In alcuni nodi viene trasferito dall’attrito generato dal serraggio, in altri dalla battuta della piastra, da elementi di contrasto o direttamente dai tirafondi. La soluzione corretta dipende dal dettaglio costruttivo e dalle azioni di progetto. Affidare il trasferimento del taglio a un meccanismo non verificato significa introdurre un’incertezza nel punto più sollecitato della struttura.

La scelta della classe dell’acciaio, ad esempio per barre o sistemi di ancoraggio con caratteristiche meccaniche documentate, deve essere coerente con il progetto e con la protezione anticorrosiva prevista. Una resistenza elevata non risolve da sola un dettaglio sfavorevole: un tirafondo più resistente può trasferire alla fondazione azioni maggiori, imponendo verifiche più severe sul cono di estrazione, sul bordo e sull’armatura di confinamento.

Il cedimento del collegamento può interessare l’acciaio, ma anche il materiale di ancoraggio e la fondazione. Per questo il progetto esamina le modalità di rottura pertinenti, secondo le norme applicabili e le caratteristiche del sistema adottato.

Per tirafondi annegati nella fondazione, le verifiche comprendono generalmente l’estrazione, la rottura per cono, il distacco o la fessurazione locale, lo sfilamento, la rottura per bordo e l’interazione tra ancoraggi vicini. Distanze reciproche, copriferro, profondità di ancoraggio e distanza dai bordi influenzano direttamente la capacità resistente. Quattro ancoraggi ravvicinati non equivalgono sempre a quattro resistenze singole sommate.

Anche l’armatura della fondazione deve essere progettata per intercettare e distribuire le azioni introdotte dagli ancoraggi. Nei punti di base delle torri, le barre di ripresa e di confinamento non sono un dettaglio secondario di cantiere: contribuiscono al comportamento resistente del nodo. La fondazione, a sua volta, deve essere verificata nei confronti di ribaltamento, scorrimento, capacità portante e cedimenti del terreno.

Qui entra in gioco la relazione geotecnica. Una fondazione correttamente dimensionata sul piano strutturale può risultare inadeguata se il terreno presenta caratteristiche inferiori a quelle ipotizzate, falda, stratigrafie variabili o condizioni di drenaggio non considerate. Il progetto affidabile richiede dati coerenti tra struttura, fondazione e sottosuolo.

Diametro e interasse dei tirafondi devono essere compatibili con la piastra di base. Una piastra più ampia aumenta il braccio interno tra trazione e compressione e può ridurre la domanda sul singolo ancoraggio, ma comporta un diverso dettaglio di fondazione e può richiedere spessori o irrigidimenti maggiori. Non esiste quindi una proporzione valida per ogni torre.

La piastra va verificata per flessione locale, punzonamento in corrispondenza dei dadi e ripartizione delle pressioni. I fori devono consentire il montaggio senza introdurre giochi eccessivi che alterino la posizione della torre o il percorso delle azioni. Dadi, rondelle, controdadi e dispositivi di livellamento devono essere specificati nel disegno costruttivo, non lasciati alla scelta in opera.

La posa avviene con una dima rigida, controllata rispetto agli assi e alle quote progettuali. Interassi, verticalità, sporgenza utile del filetto e planarità della base devono essere rilevati prima del montaggio della carpenteria. Correzioni improvvisate, come forature ampliate o piegature delle barre, non sono accettabili se non supportate da una valutazione progettuale documentata.

Dopo il posizionamento della torre, lo spazio sotto la piastra viene normalmente completato con materiale di riempimento strutturale idoneo, secondo il dettaglio previsto. La sua funzione è assicurare un appoggio continuo e durevole, evitando concentrazioni di pressione e vuoti che possono compromettere il comportamento della base.

Un tirafondo esposto all’esterno lavora in un ambiente spesso aggressivo: umidità, ristagni, cicli termici, atmosfere industriali e manutenzioni ripetute agiscono soprattutto nella zona di transizione tra fondazione, piastra e filetto. La protezione dalla corrosione va definita insieme alla carpenteria, non aggiunta a fine lavoro.

Zincatura a caldo, sistemi di verniciatura e protezioni locali devono essere compatibili con il tipo di acciaio, con le tolleranze della filettatura e con l’ambiente di esposizione. Occorre inoltre evitare ristagni d’acqua alla base e rendere ispezionabili dadi, rondelle e porzioni emergenti dei tirafondi. Una struttura progettata per durare decenni deve poter essere controllata senza demolizioni o interventi invasivi.

La manutenzione programmata verifica corrosione, allentamenti, deformazioni, integrità del riempimento sotto piastra e stato della protezione superficiale. Se la torre viene caricata con nuovi apparati o modificata nella sua configurazione, la verifica statica deve coinvolgere anche gli ancoraggi esistenti: il fatto che siano già in opera non significa che abbiano capacità residua sufficiente.

Il riferimento progettuale comprende le Norme Tecniche per le Costruzioni e la relativa documentazione applicativa, oltre alle parti pertinenti degli Eurocodici e alle specifiche tecniche dei sistemi di ancoraggio. Per gli interventi su fondazioni esistenti, assumono particolare rilievo rilievi geometrici, indagini sui materiali, verifica dell’armatura disponibile e qualificazione dell’eventuale sistema di fissaggio adottato.

Un elaborato esecutivo completo deve riportare almeno disposizione e identificazione dei tirafondi, diametri, lunghezze, classe o caratteristiche dell’acciaio, quote di posa, dettagli della piastra, serraggi prescritti, armature locali e sequenza di installazione. A questi documenti si affiancano certificati dei materiali, controlli di officina, verbali di posa e verifiche finali.

BMB Srl affronta questo nodo come parte integrante della progettazione della torre e della sua fondazione: calcolo, carpenteria, dima di ancoraggio, trasporto, montaggio e verifica finale devono mantenere la stessa precisione dal disegno al cantiere.

La scelta più efficiente non è quella del tirafondo più grande disponibile, ma quella del dettaglio verificato che trasferisce le azioni senza incertezze, può essere montato con tolleranze controllate e resta ispezionabile nel tempo. Alla base di una torre, ogni millimetro ha una responsabilità strutturale.