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Cemento armato precompresso: perché è usato in edilizia?

Il cemento armato precompresso è un materiale usato nel campo delle costruzioni per realizzare strutture atte a coprire grandi luci e sostenere carichi notevoli.
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Il cemento armato precompresso


Il cemento armato precompresso è un cemento armato le cui caratteristiche in termini di resistenza sono migliorate. Per ottenere questo materiale occorre effettuare un procedimento specifico detto di precompressione.

In pratica i tondini metallici dell'armatura usati come rinforzo anche nel cemento armato, vengono posti in una forma e messi in tensione.

Cantiere edile in cui si opera con il cemento armato precompresso
L'obiettivo di questa operazione è quella di accentuare la resistenza meccanica del cemento. Dal punto di vista tecnico la precompressione si genera quando dopo aver versato nella forma il calcestruzzo sulle barre in tensione, una volta rilasciate, queste tendono a tornare nella posizione iniziale.


Come si ottiene il cemento armato precompresso


Il procedimento di precompressione può essere fatto in stabilimento o in cantiere.
Le modalità per ottenere il cemento armato precompresso sono due: a cavi aderenti o a cavi scorrevoli. La modalità a cavi aderenti è una tecnica di precompressione interna, tipica della prefabbricazione industrializzata.

I cavi vengono immersi nel getto di calcestruzzo e tesi fra due supporti fissi ed esterni. Effettuato il getto di calcestruzzo esso avvolge i cavi in tensione.


Quando il cemento si ritira i cavi vengono svincolati dagli ancoraggi fissi.

Lo sforzo di compressione viene quindi trasferito, per aderenza dall'accorciamento elastico del cavo, a sua volta contrastato dal calcestruzzo.

Travi in cemento armato precompresso
L'altro metodo è invece detto a cavi scorrevoli o ad armatura post-tesa.
Consiste nel mettere in tensione i cavi liberi di scorrere in apposite guaine.

A getto avvenuto e al raggiungimento delle opportune caratteristiche meccaniche del calcestruzzo i cavi vengono messi in tensione con l'ausilio di martinetti idraulici.
Tolti i martinetti, si procede quindi con un'iniezione di malta nella guaina per proteggere l'armatura.

I vantaggi del cemento armato precompresso


Grazie al processo di precompressione attraverso il quale viene ricavato, il cemento armato precompresso risulta più resistente e compatto rispetto al calcestruzzo armato. Rispetto alle travi in semplice cemento o in acciaio, quelle realizzate in cemento armato precompresso risultano più leggere.

cemento armato precompresso
La riduzione del peso delle travi fa sì che le operazioni di trasporto e di posizionamento in opera risultino più gestibili. E questo è l'ideale visto che in genere si usano in contesti edilizi in cui è richiesto un notevole impegno e preparazione.

Il cemento armato precompresso ha inoltre caratteristiche di alta resistenza agli agenti atmosferici, alle precipitazioni intense e alle escursioni termiche.

Ma nonostante la semplicità concettuale dei calcoli, la progettazione delle opere in cemento armato precompresso richiede consapevolezza e senso di responsabilità anche maggiori rispetto alle normali opere in cemento armato.

Dettaglio di struttura con travi in calcestruzzo armato precompresso
Questo perché la tecnica della precompressione richiede un alto livello di specializzazione sia da parte delle imprese costruttrici che delle maestranze.

I processi produttivi sono più complessi e si devono usare attrezzature specifiche che impongono il ricorso a una manodopera qualificata oltre che a un maggior numero di controlli sia in fase di produzione che di collaudo.


Le principali applicazioni del cemento armato precompresso


Nel campo delle costruzioni il cemento armato precompresso trova grande spazio di utilizzo in ambito edile, in quello civile e nelle costruzioni idrauliche.

In particolare il cemento armato precompresso è usato per realizzare travature atte a coprire luci molto ampie. Con il cemento armato precompresso infatti si possono realizzare travature lunghe ben oltre i 12 metri, le quali, una volta assemblate in capriate, riescono a coprire luci davvero enormi.

Ecco perché travi e pilastri in cemento armato precompresso sono usati su larga scala per realizzare strutture importanti come cavalcavia autostradali, ponti e viadotti.

Particolari di pilastri in cemento armato precompresso
Altro ambito di utilizzo sono gli edifici commerciali, quelli industriali e i capannoni, nonché gli ambienti sportivi come le palestre e le piscine coperte.
Anche costruzioni come hangar aeroportuali e gli acquedotti vengono fabbricati con il cemento armato sottoposto a precompressione.

L'uso di questo materiale però risulta conveniente solo se si ha necessità di realizzare strutture impegnative con grandi luci e sottoposte a carichi elevati.

Oppure quando si vogliono produrre in serie elementi prefabbricati.
Negli altri casi quando si devono costruire strutture realizzate in opera è più conveniente ricorrere al tradizionalecalcestruzzo armato.


Materiali usati per realizzare il cemento armato precompresso


Non tutti i tipi di cemento e acciaio sono adatti a realizzare strutture il cemento armato precompresso. Per realizzarle servono materiali più resistenti e dunque più costosi. Il calcestruzzo impiegato nelle strutture in cemento armato precompresso si differenzia da quello usato nel cemento armato per il fatto che quest'ultimo deve avere una resistenza più elevata.

Questo perché il calcestruzzo nel cemento armato precompresso deve essere associato ad acciai di elevata resistenza ma anche perché nella fase di pre sollecitazione i livelli di tensione raggiungibili possono essere estremamente elevati.

Tra i prodotti Mapei si possono trovare soluzioni adatte proprio a questo tipo di opere. Come DYNAMON NRG 1020, un superfluidificante accelerante di indurimento per calcestruzzi da prefabbricazione, ideale per migliorare la resa in questa tipologia di interventi.

I calcestruzzi confezionati con Dynamon NRG 1020 sono di facile posa in opera allo stato fresco e garantiscono elevate prestazioni meccaniche allo stato indurito.
Fluidificante per calcestruzzo Dynamon NRG 1020 MapeiSuperfluidificante per calcestruzzo Dynamo NRG 1020 di Mapei

Dynamon NRG 1020 di Mapei è usato per la produzione di elementi in cemento armato precompresso, caratterizzati da alti valori di lavorabilità, da una resistenza meccanica a compressione Rckj minima, al taglio dei trefoli, di 35 N/mm².

Tipologie di acciaio per calcestruzzo armato precompresso


Per quanto concerne invece gli acciai da usare nel cemento armato precompresso quelli utilizzati sono gli acciai ad alta resistenza.

Sono anche detti acciai armonici e presentano valori elevati di allungamento al limite elastico, in grado di sviluppare grandi deformazioni in campo elastico necessari per contenere le perdite. Essi presentano un comportamento altamente fragile caratterizzato da una elevata resistenza in assenza o quasi di snervamento.

Particolare di reti metalliche
Gli acciai da cemento armato precompresso, sono disponibili sotto forma di fili, trecce, trefoli e funi generalmente forniti in rotoli o bobine, barre in fasci.


La manutenzione del cemento armato precompresso


Ad oggi visto la grande quantità di strutture realizzate in cemento armato precompresso uno dei temi più importanti è quello della manutenzione. La maggior parte delle problematiche legate alla durata di questo tipo di manufatti sono dovute alla corrosione delle armature metalliche.

Particolare di carpenteria metallica per calcestruzzo armato
Per una manutenzione,ripristino e rinforzo delle strutture Kerakoll propone GeoLite® Magma 20 una Geomalta® minerale certificata, eco-compatibile, a base di Geolegante® a reazione cristallina.

Lo si usa per il ripristino e consolidamento monolitico di strutture e infrastrutture in calcestruzzo armato anche precompresso.Ne viene principalmente consigliato l'uso in contesti dove la messa in opera deve essere rapida.
Kerakoll GeoLite Magma20GeoLite Magma 20 di Kerakoll

Si tratta di un prodotto pensato proprio per interventi su manufatti tipo pavimentazioni industriali, aeroportuali o giunti autostradali.


I primi esperimenti sul cemento armato precompresso


Il cemento armato precompresso ha una storia abbastanza recente.

I primi esperimenti per realizzare questo tipo di materiale innovativo sono ad opera di Doering e risalgono al 1888. Doering fu il primo a proporre un procedimento di messa in tensione delle armature del c.a. ma l'esperimento non ebbe esito positivo a causa della scarsa qualità dei materiali impiegati.

Un altro tentativo, infruttuoso anch'esso, fu fatto nel 1907 da Koenen.

Particolare di pilastro precompresso su costruzione autostradale
Bisogna arrivare al 1925 per parlare dei primi esperimenti positivi nelle ricerche in questo campo ad opera della fabbrica Vianini, che realizzò i primi tubi in calcestruzzo utilizzando la tecnica della precompressione.

A portare avanti gli studi sul cemento armato precompresso per applicarlo sulle strutture fu poi Freyssinet che realizzò le prime costruzioni con questa tecnica intorno al 1928. Egli fu anche colui che ne depositò il brevetto e usò la tecnica della precompressione per quasi tutte le sue opere.

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Cemento armato precompresso
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