La precompressione
La tecnica della precompressione consiste nella produzione di uno stato di sollecitazioni interne in equilibrio tra loro. L’equilibrio è dato dall’azione di due forze, la forza di trazione e quella di compressione, uguale ed opposta alla prima. Nel comune cemento armato la resistenza viene ottenuta attraverso armature d’acciaio poste in tensione mentre in quello precompresso è richiesto l’utilizzo di acciai speciali detti acciai armonici, caratterizzati da una elevata resistenza meccanica e da una bassa tendenza alla deformazione ed alla rottura. La forza di compressione, applicata artificialmente, serve a migliorare il comportamento della struttura, naturalmente soggetta a modifiche in seguito a variazioni di temperatura ed ad altri fattori esterni.
Cenni storici
L’idea del cemento armato precompresso risale al 1888, anno in cui vennero effettuate le prime prove di messa in tensione delle armature nel cemento. Successivamente vennero effettuati ulteriori esperimenti, in particolare sulla resistenza alla forza di trazione. I primi veri risultati tangibili si ottennero nel 1925 con la costruzione di tubazioni di cemento armato. Finchè nel 1928 venne finalmente realizzata la prima struttura in cemento armato precompresso seguita da numerosi brevetti. Già in queste antiche strutture veniva utilizzato materiale di ottima qualità, come acciaio ad altissima resistenza. Negli anni successivi si assiste ad un sviluppo molto rapido della tecnologia che vede l’utilizzo di fili in acciaio di piccolo diametro ed auto ancoranti, rendendo più rapida la messa in tensione su elementi di notevole lunghezza e consentendo di risparmiare sui costi del materiale di ancoraggio. La tecnica della precompressione del cemento armato si è diffusa molto velocemente ed ha consentito la costruzione di opere di notevole importanza e dimensioni.
Creazione del cemento armato precompresso
I cavi di acciaio per la precompressione possono essere tesi prima della compressione col calcestruzzo o durante la messa in opera Nel primo caso i cavi di acciaio vengono tesi tra due supporti fissi, quindi avvolti dal getto di calcestruzzo che viene fatto asciugare e compattare in specifiche condizioni ambientali. A questo punto i cavi vengono scollegati dai supporti fissi e tesi con forza. La tensione dei cavi d'acciaio, esercitata all’interno del cemento, determina la forza di compressione. Questo sistema viene in genere utilizzato per impalcature di piccole dimensioni. Nel secondo caso, prima del getto del calcestruzzo si dispongono gli alloggiamenti dei cavi di precompressione che hanno alle estremità degli speciali ancoraggi. Dopo il getto e la maturazione del calcestruzzo i cavi vengono infilati nei loro alloggi e fortemente tesi. La precompressione viene determinata proprio durante la loro messa in tensione. Gli alloggiamenti dei cavi vengono quindi chiusi con la malta di cemento messa sotto pressione. Questo sistema viene utilizzato per le grandi impalcature quale ad esempio quelle che sostengono i ponti. Il materiale di precompressione che costituisce l’armatura si trova sotto diverse forme. Molto comune quella a treccia, disponibile in rotoli di 2 o 3 fili avvolti a spirale, oppure a filo unico o a barra ed a trefolo.
Caratteristiche e principali utilizzi
Le travi in cemento precompresso richiedono una progettazione molto accurata e precisa, errori di calcolo potrebbero infatti compromettere gravemente le strutture di appartenenza. La qualità del cemento armato precompresso destinato all’edilizia ha standard piuttosto alti, garantisce una lunga durata per cui la manutenzione può essere effettuata nel lungo tempo riducendo in questo modo i costi. Inoltre ha una grande resistenza al fuoco, agli urti ed agli agenti atmosferici ed è molto più leggero del comune cemento armato. Il cemento armato precompresso viene utilizzato quasi obbligatoriamente nella costruzione dei viadotti, negli acquedotti ed in diversi elementi di prefabbricati. Esso viene utilizzato in tutte quelle strutture di grandi dimensioni che necessitano di ampi spazi da illuminare.
