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”.
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| Ponte realizzato in cemento armato (foto di Pexels – Fonte: pixabay.com) |
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 impiegati. 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. Tutta 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:
- sistema di precompressione ad armatura pre-tesa (o a fili aderenti)
- 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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