Cemento armato precompresso, un’analisi dal punto di vista dei materiali

Per cemento armato precompresso ci si riferisce ad una tecnica di realizzazione di strutture in cemento armato, in cui le barre d’armatura vengono messe in trazione, al fine di determinare, al momento del rilascio, uno stato di sollecitazione interno alla struttura stessa, che corrisponde ad azioni artificiali di compressione, dette coazioni. Si ottiene così un miglioramento del comportamento della struttura, attraverso la limitazione della deformazione della stessa, definendo così una sezione completamente reagente, che riduce l’effetto dei carichi esterni. 

Volendo analizzare l’argomento dal punto di vista dei materiali, è necessario valutare i requisiti progettuali partendo dalle barre d’armatura, e quindi dell’acciaio. Come anticipato in precedenza, le barre d’armatura devono essere poste in tensione attraverso un precedente allungamento a trazione, serve quindi un acciaio ad alta resistenza, ossia in grado di resistere ad alti carichi, associati però a ridotte deformazioni. 

Queste caratteristiche si ottengono mediante diversi accorgimenti, che riguardano sia la composizione chimica dell’acciaio e quindi la sua microstruttura, che lavorazioni e processi di incrudimento. La prima soluzione è di aumentare la quantità di carbonio dell’acciaio, poi si procede con l’aggiunta di elementi detti alliganti come il silicio, si continua poi con la lavorazione del materiale per deformazione a freddo ed infine si eseguono trattamenti di tempra e rinvenimento, definendo gli acciai armonici. Tutte queste soluzioni si traducono in un passaggio da un comportamento duttile, con ridotti carichi a trazione ed elevate deformazioni tipiche degli acciai ordinari da armatura, ad uno fragile, ossia con elevati valori di snervamento ma deformazioni ridotte.

Per quanto riguarda invece il calcestruzzo non vi sono particolari differenze rispetto agli impieghi ordinari, è richiesto però un maggiore controllo in fase di confezionamento che consenta un livello di affidabilità superiore del calcestruzzo e classe minima di resistenza C28/35 con resistenze a compressione di 28 MPa per il provino cilindrico e 35 MPa per quello cubico, secondo D.M. 14/01/2008. 

Bisogna porre però attenzione ad una serie di fenomeni di perdita dell’allungamento delle armature, detti cadute di tensione, che si associano al materiale e che possono verificarsi sia nel breve termine che differite nel tempo. Nel primo caso, un fenomeno tipico è il rilassamento delle armature o degli ancoraggi, in altri termini si determina un minor carico di resistenza a trazione a parità di deformazione. Nel lungo periodo invece, si deve tenere in considerazione della deformazione viscosa del calcestruzzo, ossia di un incremento della deformazione a parità di sollecitazione. Questi fenomeni sono opportunamente considerati in fase di progettazione, e compensati attraverso una deformazione extra delle barre in fase realizzativa

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