Confronto tra elementi strutturali in CA e CAP

Il calcestruzzo armato CA è l'evoluzione del calcestruzzo normale che vede al suo interno l'iserimento dell'armatura metallica andando a creare una collaborazione statica tra i due materiali lavorando bene a trazione e compressione. Il calcestruzzo armato precompresso CAP è sostanzialmente un'evoluzione migliorativa del calcestruzzo armato "normale". 

Ponte realizzato in cemento armato (foto di Pexels - Fonte: pixabay.com)

Indice

1. Cos'è il calcestruzzo armato precompresso (C.A.P.)
   
2. Sistemi di precompressione
• Sistema di precompressione ad armatura pre-tesa
• Sistema di precompressione ad armatura post-tesa
  
3. Vantaggi e svantaggi dell'impiego del calcestruzzo armato normale
4. Confronto tra calcestruzzo armato normale e calcestruzzo armato precompresso
5. Conclusioni
   

 

Cos'è il calcestruzzo armato precompresso (C.A.P.)

Il calcestruzzo armato precompresso (C.A.P.) costituisce un'importante evoluzione della tecnica del calcestruzzo armato, che consente il migliore sfruttamento delle capacità di resistenza dei materiali ipiegati. Esso si basa sul principio di applicare uno sforzo di compressione agli elementi inflessi, in modo da annullare lo sforzo di trazione indotto dai carichi di esercizio. 

Questo avviene, applicando alla trave in calcestruzzo non ancora sottoposta ai carichi un'elevata sollecitazione longitudinale capace di contrastare le tensioni indotte nella trave dai carichi di servizio. Tuttta la sezione della trave risulta così soggetta soltanto a compressione, con il vantaggio di far lavorare il calcestruzzo nell'ambito delle sue proprietà specifiche: ciò permette di ridurre le sezioni resistenti e i pesi propri e gli elementi. 

Sistemi di precompressione

La precompressione viene fornita da una armatura metallica costituita di fili, barre, trecce o trefoli di acciaio ad altissima resistenza. Esistono sostanzialmente due tipi di precompressione:

1. sistema di precompressione ad armatura pre-tesa (o a fili aderenti)
2. sistema di precompressione ad armatura post-tesa
   

Sistema di precompressione ad armatura pre-tesa

Viene comunemente impiegato nella produzione di elementi prefabbricati di dimensioni limitate, come per esempio travetti e pannelli per solai. Consiste nel sottoporre l'armatura metallica a uno sforzo di trazione mediante martinetti idraulici (tesatura) e nel gettare successivamente il calcestruzzo. A maturazione avvenuta, si annulla la sollecitazione impressa dai martinetti, per cui l'armatura metallica tende ad accorciarsi, producendo uno sforzo di compressione, che viene trasmesso al calcestruzzo grazie all'aderenza tra i due materiali.

Sistema di precompressione ad armatura post-tesa

E' più comunemente adottato per elementi strutturali di grandi dimensioni (per esempio per travi per grandi coperture, viadotti autostradali e ferroviari). Consiste nel getot di elementi di clacestruzzo nel quale sono predisposte, in posizione opportuna, apposite guaine (o tubi) longitudinali ad andamento curvilineo. Dopo la maturazione del getto, entro tali guaine vengono inseriti cavi speciali di armatura, che sottoposti a trazione e vincolati alle estremità  della trave con dispositivi speciali di bloccaggio, le imprimono uno sforzo di compressione.  A differenza del sistema precedente, l'armatura post-tesa non è aderente al calcestruzzo, ma può scorrere liberamente nelle guaine durante le fasi intermedie di realizzazione della struttura. A precompressione avvenuta, nella guaina viene iniettata malta cementizia che assicura l'aderenza tra l'armatura e il calcestruzzo, oltre che la protezione dell'acciaio dalla corrosione.

Vantaggi e svantaggi dell'impiego del calcestruzzo armato normale

Il ricorso alla tecnica costruttiva del calcestruzzo armato consente di realizzare:

• strutture di edifici dotate di un notevole grado di monoliticità, grazie alla continuità dell'armatura metallica;
• forme degli elementi edilizi e schemi statici strutturali estremamente vari;
• rapidità e semplicità di esecuzione con il ricorso ad attrezzature di comune impiego;
• migliori livelli di sicurezza nel caso di incendi, perchè la struttura dell'edificio può resistere al fuoco più a lungo della maggior parte degli altri materiali.

 

Per contro, si possono elencare tra gli aspetti meno positivi:

• scarse caratteristiche di coibenza acustica e soprattutto di coibenza termica;
• maggiroi difficoltà di modificazioni degli elementi portanti e di esecuzione di consolidamenti rispetto ad altri tipi di strutture, come per esempio quelle in acciaio;
• possibilità di fenomeni di degrado in presenza di particolari condizioni ambientali. 

 

Confronto tra calcestruzzo armato normale e calcestruzzo armato precompresso

Il calcestruzzo armato precompresso presenta i seguenti vantaggi rispetto al calcestruzzo armato normale:

• migliore sfruttamento delle caratteristiche di resistenza de calcestruzzo, perchè la sezione degli elementi precompressi è interamente soggetta a compressione. Ne consegue una notevole riduzione della quantità di calcestruzzo necessaria e del peso proprio degli elementi;
• riduzione della quantità  di armatura metallica impiegata, grazie alle elevate tensioni di trazione appicabili negli acciai comunemente impiegati per la precompressione;
• condizioni favorevoli alla produzione di strutture prefabbricate, grazie alla possibilità di ridurre il peso proprio degli elementi con evidenti vantaggi nelle operazioni di trasporto e di posizionamento in opera;
• possibilità di realizzare strutture notevolemente impegnative;
• riduzione delle fessurazioni che si producono lungo il lembo teso  delle travi per effetto dei carichi. A differenza di quanto accade nelle travi in calcestruzzo armato normale, nelle strutture precompresse queste fessurazioni tendono a richiudersi al cessare dei sovraccarichi.

Il calcestruzzo armato precompresso denuncia però alcuni punti a sfavore rispetto a quello normale:

• maggiori costi dei materiali impiegati, calcestruzzo ed acciaio, date le loro elevate caratteristiche di resistenza;
• processi produttivi più complessi a causa dell'impiego di attrezzature specifiche per la tesatura e per il cntrollo delle tensioni nei cavi, per l'iniezione delle malte, per il trasporto, etc. che impongono l'adozione di manodopera qualificata e un maggior numero di controlli nelle fasi di produzione e di collaudo;
• possibilità di insorgenza di fenomeni di rilassamento dell'armatura metallica in particolari condizioni. 

 

Conclusioni

In genere, il calcestruzzo armato precompresso è utilizzato quando si devono realizzare strutture a grandi luci e sottoposte a carichi elevati oppure quando si vogliono produrre in serie elementi prefabbricati. Nel caso di normali strutture, realizzate in opera, è più conveniente il ricorso al calcestruzzo armato normale.  

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