La lamiera laminata a caldo è uno dei prodotti in acciaio più versatili utilizzati nel settore delle costruzioni. Dallo scheletro di edifici alti ai traversi di ponti autostradali e alle fondazioni di impianti industriali pesanti, la lamiera laminata a caldo offre la resistenza, la lavorabilità e la disponibilità richieste dai progetti edilizi. Comprendere le specifiche applicazioni in cui la lamiera laminata a caldo fornisce il massimo valore aiuta ingegneri strutturali, responsabili di progetto e team di approvvigionamento a selezionare il giusto grado e spessore di lamiera per ogni esigenza costruttiva.

Strutture portanti ed elementi strutturali principali

Nella costruzione di edifici a più piani, la lamiera laminata a caldo (HR plate) è ampiamente utilizzata nel telaio strutturale primario. Le sezioni delle colonne negli edifici alti sono spesso realizzate in lamiera Q345B, il cui valore minimo di resistenza a snervamento di 345 MPa garantisce la capacità di sopportare carichi assiali necessaria per colonne che sostengono 20 o più piani. Le sezioni composte di colonne vengono realizzate saldando componenti in lamiera HR per formare profili a I o a cassone, con piastre d’ala generalmente comprese tra 20 mm e 40 mm e piastre d’anima tra 12 mm e 25 mm, a seconda della posizione della colonna e dell’entità del carico. Le travi di trasferimento, che supportano i carichi provenienti dalle colonne superiori e li trasmettono alle colonne inferiori nei punti in cui la griglia delle colonne subisce uno spostamento, sono realizzate in lamiera Q345B più spessa, con spessori delle ali compresi tra 30 mm e 50 mm, al fine di garantire una resistenza flessionale adeguata nei punti critici di trasferimento del carico. Le piastre di giunzione alle connessioni tra colonne e travi vengono ricavate da lamiera HR con spessore compreso tra 10 mm e 16 mm e fissate mediante bulloni o saldatura per unire gli elementi strutturali ai livelli dei piani; la progettazione dei collegamenti segue le norme AISC o Eurocodice 3, a seconda della giurisdizione applicabile al progetto.

Travi di ponte e infrastrutture stradali

La lamiera a caldo svolge un ruolo centrale nella costruzione di ponti, in particolare nei ponti a trave d'acciaio, dove gli elementi portanti principali sono realizzati in lamiera anziché in profili laminati. Nei ponti a trave lamellare, le anime e le flange sono ricavate da lamiera a caldo S355JR o Q345B, con spessori dell'anima compresi tra 10 mm e 20 mm e spessori delle flange compresi tra 20 mm e 50 mm. Le lamiere d’anima vengono rinforzate con piastre irrigidenti trasversali, generalmente in lamiera a caldo da 8 mm a 12 mm, saldate a intervalli per prevenire il fenomeno del buckling dell’anima sotto l’azione dei carichi di taglio. Per ponti con luci superiori a 60 metri, le travi a sezione variabile vengono realizzate tagliando l’anima secondo un profilo curvo mediante taglio al plasma o a fiamma; la superiore formabilità della lamiera a caldo nello stato fornito consente questa modellazione geometrica senza degradazione del materiale. Le piastre di appoggio, posizionate nei punti di supporto del ponte per trasferire le reazioni delle travi sugli spalle o i piloni in calcestruzzo, vengono ricavate da lamiera a caldo con spessore compreso tra 40 mm e 80 mm, lavorata meccanicamente per ottenere superfici di appoggio piane che rispettino i requisiti di tolleranza previsti dai codici di progettazione dei ponti.

Fondazioni per attrezzature pesanti e piattaforme industriali

I progetti di costruzione industriale, quali centrali elettriche, impianti petrolchimici e acciaierie, richiedono strutture di fondazione di grandi dimensioni che si basano su lamiere a caldo (HR plate). Le strutture di base per le apparecchiature, come turbine, generatori e compressori di grandi dimensioni, sono realizzate in lamiera Q345B o S355JR con spessori compresi tra 16 mm e 40 mm, progettate per distribuire i carichi concentrati delle apparecchiature su lastre di fondazione in calcestruzzo. Le travi a griglia poste sotto apparecchiature pesanti, costituite da più strati di lamiera a caldo disposti in direzioni ortogonali, utilizzano lamiere con spessori compresi tra 25 mm e 60 mm per creare una struttura di diffusione del carico al di sotto dei punti di ancoraggio. Le piastre di ancoraggio per macchinari, incorporate nel calcestruzzo e collegate ai bulloni di fissaggio delle apparecchiature, sono ricavate da lamiere a caldo e richiedono spesso fori passanti per l’inserimento dei bulloni. In queste applicazioni, lo stato di fornitura ‘as-rolled’ (a caldo, non trattato ulteriormente) della lamiera a caldo è accettabile, poiché le superfici della lamiera poggiano direttamente su malta cementizia o calcestruzzo, senza necessità di finiture meccaniche, consentendo così di mantenere i costi di fabbricazione entro il budget previsto per grandi progetti industriali.

Muri di sostegno e strutture di contenimento del terreno

Le lamiere laminati a caldo (HR) sono utilizzate nella costruzione di muri di sostegno quando i carichi del terreno richiedono un’elevata resistenza flessionale lungo l’altezza del muro. I muri di sostegno a mensola, fino a 6 metri di altezza, possono essere progettati impiegando lamiere HR Q235B o Q345B come anima del muro, con spessori della lamiera compresi tra 12 mm e 25 mm, in funzione dell’altezza del terreno contenuto e dei carichi aggiuntivi. Nei muri di sostegno ancorati, destinati a scavi più profondi, le lamiere HR vengono utilizzate come pannelli di rivestimento fissati mediante bulloni o saldatura alle travi d’ancoraggio in acciaio, con spessori della lamiera compresi tra 10 mm e 20 mm. Nella costruzione marittima e lungo le zone costiere, i muri formati da palancole vengono integrati con traverse superiori (cap beams) e piastre di tirante in lamiera HR, che collegano la sommità del muro ai sistemi di ancoraggio. Il requisito di resistenza alla corrosione in tali ambienti viene soddisfatto specificando lamiere HR dotate di rivestimenti anticorrosivi applicati in acciaieria oppure utilizzando acciai patinabili, quali la qualità Q355NH, che formano uno strato ossidico protettivo, riducendo così i costi di manutenzione durante tutta la vita utile della struttura.

Collegamenti strutturali e componenti di dettaglio

Oltre ai principali elementi strutturali, la lamiera laminata a caldo (HR plate) svolge funzioni essenziali nei dettagli di collegamento che uniscono i telai di edifici e ponti. Le piastrine di giunzione (gusset plates) nei collegamenti di controventatura delle strutture a telaio controventato sono ricavate da lamiera laminata a caldo spessa da 8 mm a 16 mm, con forme geometriche adattate agli angoli e alle sollecitazioni presenti in ciascun punto di collegamento. Le piastre irrigidenti all’interno delle sezioni di pilastri e travi, che impediscono il fenomeno del buckling locale degli elementi sottili dell’anima e delle ali, sono generalmente realizzate in lamiera laminata a caldo spessa da 6 mm a 12 mm e saldate perpendicolarmente all’anima nei punti di applicazione di carichi concentrati. Le piastre terminali nei collegamenti a momento tra trave e pilastro, che consentono collegamenti bullonati a momento nei telai in acciaio, sono fabbricate in lamiera laminata a caldo spessa da 16 mm a 30 mm, in funzione del momento richiesto dal collegamento; tali piastre presentano fori per bulloni ad alta resistenza conformemente ai requisiti di progettazione dei collegamenti previsti dall’AISC o dall’Eurocodice 3. Le piastre di collegamento (cleat plates) e le piastre di supporto (bracket plates) per i collegamenti secondari sono ricavate da lamiera laminata a caldo più sottile, spessa da 6 mm a 10 mm, e forniscono punti di fissaggio per i supporti della facciata, le rotaie per gru e i supporti per impianti meccanici all’interno del telaio dell’edificio.

Case Study: Fornitura di colonne per torre per uffici ad alta quota

Nel 2023, un’azienda commerciale di acciaio con sede a Tianjin ha fornito 450 tonnellate di lamiera laminata a caldo Q345B per la realizzazione delle colonne di una torre per uffici di 28 piani in Oceania. Lo spessore della lamiera variava da 16 mm a 36 mm ed era utilizzato per le ali e l’anima delle colonne a sezione H composte, a diversi livelli di piano. Le sezioni delle colonne ai piani inferiori erano realizzate con lamiere per le ali da 36 mm e lamiere per l’anima da 20 mm, per resistere a carichi assiali superiori a 8.000 kN; mentre le colonne dei piani superiori erano costituite da lamiere per le ali da 16 mm e lamiere per l’anima da 12 mm, poiché i carichi sulle colonne diminuivano con l’aumentare dell’altezza. Tutta la lamiera Q345B era prodotta da laminatoi nelle province di Hebei e Shandong, con certificati di prova del laminatoio che ne confermavano la resistenza allo snervamento compresa tra 370 e 410 MPa. La lamiera è stata spedita dal porto di Tianjin Xingang in 12 carichi contenitori nell’arco di un programma di consegna di quattro mesi, coordinato con la sequenza di montaggio del cantiere, dimostrando come la fornitura di lamiere laminate a caldo provenienti da laminatoi cinesi possa essere pianificata in modo da soddisfare le esigenze di tempistica legate alle fasi costruttive.

Pianificazione degli acquisti per la piastra HR per costruzioni

I team addetti agli appalti per i progetti edilizi devono pianificare gli ordini di lamiere in acciaio al carbonio tenendo conto della coerenza del grado, della gamma di spessori e della tempistica delle consegne. Specificare un unico grado, ad esempio Q345B, per tutti gli spessori di lamiera semplifica la produzione e il controllo qualità presso lo stabilimento siderurgico, anche se gli ingegneri possono scegliere Q235B per componenti soggetti a carichi ridotti al fine di contenere i costi dei materiali, ove consentito dal progetto. Le gamme di spessore devono essere raggruppate in incrementi standard di 2 mm o 5 mm per allinearsi ai piani produttivi dello stabilimento siderurgico e ridurre i tempi di consegna. La tempistica delle consegne è fondamentale nei progetti edilizi, in cui le lamiere vengono consegnate in lotti coordinati con le fasi di montaggio, richiedendo alla società commerciale di gestire in modo integrato le fasce orarie di produzione presso lo stabilimento siderurgico e i programmi di imbarco presso il porto di Tianjin Xingang. Per i progetti in Nord America ed Europa, è essenziale verificare che i gradi di lamiere in acciaio al carbonio riportino, sui certificati di prova rilasciati dallo stabilimento siderurgico, una doppia designazione conforme sia alle norme cinesi sia a quelle internazionali, al fine di garantire un’agevole approvazione dei materiali presso il sito di destinazione.