Caratteristiche generali del cemento armato precompresso
Il cemento armato precompresso è un materiale utilizzato nell'edilizia composto da calcestruzzo, ovvero una miscela di sabbia, cemento, acqua ed elementi lapidei come la ghiaia, e barre di acciaio; a causa della poca resistenza a trazione del conglomerato lapideo, tale materiale viene sottoposto al processo di precompressione. Il cemento armato precompresso viene prodotto in stabilimento per produrre sia elementi prefabbricati che pannelli decorativi; la produzione in stabilimento consente di controllarne al meglio la qualità, ma essendo molto costosa va limitata anche a seconda delle condizioni climatiche. La precompressione del calcestruzzo avviene con severi processi industriali, con cavi o aderenti o scorrevoli alle estremità. La combinazione tra il calcestruzzo e le barre di acciaio dà luogo ad un materiale che presenta un peso specifico di 25 kN/metro cubo.
Le armature di acciaio del cemento armato precompresso
Le armature in acciaio per il cemento destinato a precompressione sono classificate, dal punto di vista geometrico, in: fili con superficie liscia o indentata, trecce a due o tre fili avvolti ad elica attorno ad un asse immaginario comune, trefoli a sette fili, barre con risalto. Nell'ambito di ciascun tipo, le armature sono nuovamente classificate secondo vari criteri, quali resistenza a trazione, duttilità e classe (che indica il comportamento a rilassamento). Per le armature per il cemento armato precompresso generalmente viene utilizzato un acciaio di tipo B450C, il migliore in quanto a resistenza, ma è consentito l'uso anche del B450A solo in alcune condizioni, ad esempio in elementi in cui è impedita la plasticizzazione tramite il rispetto del criterio della gerarchia delle resistenze.
I principali utilizzi del cemento armato precompresso
Solitamente, il cemento armato precompresso viene utilizzato nella costruzione di travi resistenti per strutture come viadotti (sia stradali che ferroviari), acquedotti e ponti, ma anche per grandi prefabbricati nei quali questo materiale unisce la funzione di travatura a quella di copertura, oltre che recentemente per la realizzazione di traversine ferroviarie. Ad esempio, è ottimo per la rifinitura di edifici che necessitano di grandi luci prive di pilastri: si parla dunque di capannoni di grandi industrie (navali, metallurgiche o pesanti in generali) hangar aeroportuali, palestre e piscine olimpiche. In generale, economicamente parlando, risulta più conveniente del cemento armato non precompresso, ovvero quello tradizionale (il quale presenta anche limiti nelle luci superiori ad un determinato valore), soprattutto se la superficie da coprire è molto estesa.
Vantaggi e svantaggi del cemento armato precompresso
Il calcestruzzo armato precompresso presenta sia vantaggi che svantaggi. Tra i vantaggi, vi è innanzitutto il fatto che viene realizzato nella gran parte dei casi in officina (raramente in opera): ciò consente di controllarne al meglio la composizione e le caratteristiche di omogeneità, per ottenere un materiale di qualità, e in caso di problemi relativi alle varie leggi si può identificare un unico responsabile, ovvero la ditta produttrice. Inoltre, una trave realizzata in calcestruzzo armato precompresso è più leggera di una in acciaio o in cemento armato, e ha una migliore resistenza agli agenti atmosferici e agli eventi straordinari. Dalla parte degli svantaggi, invece, vi è ad esempio la difficoltà di trasporto: le travi possono essere di grandi dimensioni, e talvolta un camion ne può trasportare in opera solo una.
Domande frequenti
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Quali sono le differenze strutturali tra cemento armato tradizionale e precompresso?La differenza principale risiede nel trattamento delle armature in acciaio. Nel cemento armato tradizionale, l'acciaio lavora passivamente sotto carico. Nel cemento precompresso, invece, le barre o i cavi d'acciaio vengono tesi prima che il calcestruzzo indurisca completamente, imprimendo allo stesso uno stato di compressione preventiva. Questo contrasta le tensioni di trazione che il calcestruzzo, materiale fragile a trazione, subirebbe naturalmente. Di conseguenza, il materiale precompresso può sopportare carichi maggiori e luci più ampie senza fessurazioni, risultando strutturale mente più efficiente per grandi campate rispetto alla versione tradizionale.
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In quali tipologie di opere edilizie si utilizza preferibilmente il cemento armato precompresso?Questo materiale è ideale per strutture che richiedono grandi luci libere da sostegni intermedi. Si utilizza comunemente nella costruzione di viadotti autostradali e ferroviari, ponti, acquedotti e grandi prefabbricati. È particolarmente indicato per capannoni industriali (navali, metallurgici), hangar aeroportuali, palestre e piscine olimpioniche, dove è necessario coprire ampi spazi senza pilastri centrali. Recentemente, trova applicazione anche nella produzione di traversine ferroviarie. La sua convenienza economica aumenta significativamente al crescere della superficie da coprire rispetto al cemento armato classico.
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Perché il cemento armato precompresso viene spesso prodotto in stabilimento e non in cantiere?La produzione avviene prevalentemente in officina o stabilimento per garantire un controllo rigoroso sulla qualità, l'omogeneità e la composizione del materiale. Lavorare in ambiente industriale permette di applicare processi di precompressione severi e standardizzati, difficili da replicare in cantiere aperto. Inoltre, questa metodologia facilita la responsabilità legale: in caso di difetti, l'unico responsabile identificabile è la ditta produttrice. Sebbene il costo di produzione sia elevato e soggetto a vincoli climatici minimi durante la fase di stampaggio, la qualità finale garantita giustifica questa scelta per componenti critici.
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Quali sono gli svantaggi logistici del cemento armato precompresso?Lo svantaggio principale riguarda la logistica e il trasporto. Le travi precompresse sono spesso di grandi dimensioni e peso elevato, rendendone difficile la movimentazione. A volte, un singolo camion può trasportare in cantiere solo una trave alla volta, complicando le tempistiche di posa. Nonostante questi inconvenienti, il materiale offre vantaggi strutturali notevoli: le travi precompresse sono più leggere rispetto a quelle in acciaio o in cemento armato tradizionale a parità di resistenza, offrono maggiore durabilità contro gli agenti atmosferici e garantiscono una robustezza superiore negli eventi straordinari.
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Che tipo di acciaio viene utilizzato per le armature di precompressione?Le armature devono avere elevate caratteristiche meccaniche, in particolare resistenza a trazione, duttilità e bassa tendenza al rilassamento. Generalmente si utilizza acciaio di tipo B450C, considerato il migliore per resistenza. È ammesso l'uso del B450A solo in condizioni specifiche, come quando è impedita la plasticizzazione mediante il rispetto del criterio della gerarchia delle resistenze. Geometricamente, le armature possono essere fili lisci o indentati, trecce a due o tre fili, trefoli a sette fili o barre con risalti, tutte classificate in base al loro comportamento sotto stress prolungato.
