CAP.2 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO TECNOLOGIA DEL CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO

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CAP.2 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO TECNOLOGIA DEL CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO

INGEGNERIA CIVILE PER LA PROTEZIONE DAI RISCHI NATURALI

CORSO DI

COMPLEMENTI DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI

ING. STEFANO DE SANTIS ANNO ACCADEMICO 2020-2021

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Strutture in cemento armato precompresso: quadro delle lezioni

Lezione 1: inquadramento

❑ Sviluppi e caratteristiche tecnologiche del cemento armato precompresso

❑ Tiranti e travi in c.a.p., cavo risultante

❑ Fasi costruttive, Stati Limite, Vantaggi e svantaggi della precompressione

Lezione 2: tecnologia del c.a.p.

❑ Precompressione interna/esterna, a fili pretesi/a cavi post-tesi, totale/limitata/parziale

❑ Strutture composte/a conci, dettagli costruttivi

Lezione 3: materiali

❑ Calcestruzzi da c.a.p.: resistenze e classi; tensioni limite; viscosità e ritiro

❑ Acciai da c.a.p.: resistenze, tipologie di prodotti; tensioni limite; rilassamento

Lezione 4: perdite istantanee e cadute lente

❑ Perdite istantanee per accorciamento del cls e per attrito cavo-guaina

❑ Cadute lente dovute alle deformazioni viscose, al ritiro e al rilassamento

Lezione 5: verifiche delle strutture in c.a.p.

❑ Calcolo delle tensioni e verifiche allo SLE a vuoto e in esercizio

❑ Verifiche allo SLU di flessione e di taglio

Lezione 6: progetto delle strutture in c.a.p. (1)

❑ Dimensionamento della sezione e del sistema di precompressione

❑ Fuso di Guyon, andamento del cavo risultante e tracciato dei cavi, cavi intubettati e cavi attestati in campata

❑ Momento utile e momento utile aggiunto

1

2

4

6 3

5

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CAP – TECNOLOGIA DEL CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO

La tecnologia della precompressione

La precompressione è classificabile secondo diversi criteri:

❑ INTERNA / ESTERNA: a seconda che le armature di precompressione siano inglobate nel getto di calcestruzzo oppure siano esterne rispetto

all’elemento di cls

❑ A FILI PRETESI / A CAVI POST-TESI:

a seconda che le armature di precompressione vengano tesate prima o dopo il getto e l’indurimento del cls

❑ TOTALE / LIMITATA / PARZIALE: a seconda che le tensioni di trazione nel cls siano annullate/ridotte

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Precompressione interna / esterna

L’introduzione della precompressione può essere effettuata utilizzando due metodi:

❑ Precompressione interna: si realizza mediante la pretensione di cavi posti all’interno dell’elemento da precomprimere, che vengono poi collegati al calcestruzzo, in modo da realizzare lo stato di pre-sollecitazione desiderato (per lungo tempo è stata la sola ad essere utilizzata).

❑ Precompressione esterna: si realizza mediante cavi esterni alla sezione (unica soluzione per interventi di retrofitting)

Riferimenti GIA §15.3

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Precompressione a fili pre-tesi / a cavi post-tesi

La precompressione interna può essere realizzata utilizzando due metodi:

❑ Precompressione a fili pretesi (o a fili aderenti): prevede la pretensione di fili d’acciaio, avvenuta la quale si getta il calcestruzzo. A maturazione avvenuta si rilasciano i fili d’acciaio i quali trasferiscono la pretensione al calcestruzzo per aderenza

❑ Precompressione a cavi post-tesi (o a cavi scorrevoli): prevede la formazione di alloggiamenti all’interno della trave entro i quali, a maturazione avvenuta, far passare i cavi che vengono pretesi e infine ancorati al calcestruzzo.

Martinetto

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Precompressione a fili pre-tesi (o aderenti)

1) I fili o i trefoli vengono disposti separatamente l’uno dall’altro nella cassaforma e posti in trazione prima del getto, avvalendosi di blocchi di ancoraggio esterni.

2) Viene eseguito il getto di calcestruzzo.

3) Con la maturazione del calcestruzzo, si sviluppano sia la resistenza a compressione che l’aderenza con le armature da precompressione.

4) I fili vengono rilasciati dai blocchi di ancoraggio e tendono ad accorciarsi. Il libero

accorciamento dei fili è però parzialmente impedito dal calcestruzzo che si comprime e si accorcia. Il trasferimento degli sforzi tra armature e calcestruzzo è garantito dall’aderenza (i fili impiegati per questo sistema di precompressione devono avere la superficie

corrugata). Nasce lo stato di coazione. La precompressione agisce lungo l’intera lunghezza dell’elemento strutturale.

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Precompressione a fili pre-tesi

❑ Disposizione dei cavi

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Precompressione a fili pre-tesi

❑ Banco di precompressione in stabilimento

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Precompressione a fili pre-tesi

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Precompressione a cavi post-tesi

1) Prima del getto, si pongono all’interno della cassaforma guaine tubolari entro cui sono inseriti i cavi, ciascuno dei quali è formato da numerosi fili o trefoli.

2) Si esegue il getto di calcestruzzo. I cavi all’interno delle guaine non vengono a contatto con il cls e sono liberi di scorrere all’interno delle guaine.

3) Dopo l’indurimento del calcestruzzo si applica la precompressione tesando i cavi

mediante martinetti messi a contrasto con il cls (il martinetto tende i cavi e comprime il cls contemporaneamente, i cavi scorrono all’interno delle guaine). La precompressione è applicata alle estremità della trave.

4) Ottenuto il livello di precompressione desiderato, i cavi sono ancorati al calcestruzzo mediante appositi dispositivi di ancoraggio che impediscono lo scorrimento.

5) All’interno delle guaine viene iniettata una malta fluida con la funzione di garantire

l’aderenza tra acciaio e cls lungo l’intera lunghezza dei cavi e proteggere l’acciaio dalla corrosione.

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Precompressione a cavi post-tesi

❑ Cavi in testata

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Precompressione a cavi post-tesi

❑ Martinetti idraulici per la pretensione

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Precompressione a cavi post-tesi

❑ Ancoraggio a cuneo

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Precompressione a cavi post-tesi

❑ Ancoraggio a testata cilindrica

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Precompressione a cavi post-tesi

❑ Ancoraggio tipo Dywidag

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Precompressione a cavi post-tesi

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Scelta del sistema di precompressione

Precompressione a fili pretesi (o a fili aderenti)

❑ Richiede la disponibilità dei blocchi di ancoraggio per la pretensione dei fili

❑ Si presta ad essere impiegato in stabilimento, per la realizzazione di elementi in c.a.p.

prefabbricati

❑ Non richiede apparecchi di ancoraggio (che rappresentano un costo importante)

❑ La protezione delle armature è garantita (sono inglobate nel getto)

❑ Il tracciato dei cavi può essere solo rettilineo (o rettilineo a tratti, ma per deviare i cavi servono dei rinvii all’interno delle casseforme, e questo complica di molto le operazioni) Precompressione a cavi post-tesi (o a cavi scorrevoli)

❑ Non richiede strutture esterne di ancoraggio dei cavi.

❑ Può essere eseguita in cantiere, a pié d’opera o anche nella struttura in opera.

❑ Si può imporre ai cavi l’andamento desiderato per ottimizzare l’efficacia della precompressione.

❑ Richiede apparecchi di ancoraggio ed è quindi più costosa.

❑ Richiede operazioni più complesse.

❑ Comporta una riduzione delle forze di precompressione a causa dell’attrito tra guaina e cavo.

❑ E’ difficile garantire una perfetta iniezione delle guaine e quindi la protezione dell’armatura nei confronti della corrosione (la ridotta sezione dei fili rende questo aspetto particolarmente

delicato, oltre al fatto che è difficile controllare il risultato dell’iniezione).

Nota: si tratta sempre di precompressione interna

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Precompressione interna per strutture composte

Nelle costruzioni di tipo civile o industriale vengono spesso utilizzate strutture composte da parti di calcestruzzo armato ordinario e parti di cemento armato precompresso, come anche da parti in c.a.p. a fili pretesi e parti a cavi post-tesi.

❑ Alcune tipologie di solai latero-cementizi sono realizzati con travetti prefabbricati precompressi, sui quali viene gettata una soletta in c.a. normale.

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Nelle costruzioni di tipo civile o industriale vengono spesso utilizzate strutture composte da parti di calcestruzzo armato ordinario e parti di cemento armato precompresso, come anche da parti in c.a.p. a fili pretesi e parti a cavi post-tesi.

❑ Alcune tipologie di impalcati da ponte sono realizzati con travi principali di c.a.p. a fili pretesi (prefabbricate in stabilimento), collegate fra loro mediante elementi in c.a.p. a cavi post-tesi. Al di sopra viene poi gettata una soletta in c.a. normale.

Trave a cassoncino in c.a.p. a fili pretesi Traversi in c.a.p. a cavi post-tesi

Precompressione interna per strutture composte

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Precompressione interna per strutture composte

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Precompressione esterna per strutture realizzate per conci

❑ Nei ponti a conci prefabbricati viene impiegata la precompressione esterna.

❑ Questa tecnica ha il vantaggio di avere cavi sempre ispezionabili che, se necessario, possono anche essere ritesati o sostituiti.

❑ La realizzazione è semplificata dalla suddivisione in fasi e conci

❑ I cavi esterni hanno lo svantaggio di non trasmettere la precompressione per aderenza e di essere maggiormente soggetti alla corrosione a causa dell’assenza di protezione.

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Precompressione esterna per strutture realizzate per conci

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Precompressione esterna per strutture realizzate per conci

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Precompressione esterna per retrofitting

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Precompressione esterna per retrofitting

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Precompressione totale / limitata / parziale

❑ Precompressione totale: la sezione è totalmente compressa e interamente reagente.

❑ Precompressione limitata: prevede la presenza di tensioni di trazione nel cls ma entro i limiti di resistenza a trazione, senza che venga quindi causata la fessurazione.

❑ Vantaggi: permettono di ridurre le dimensioni della sezione con evidenti conseguenze sulla economicità

dell’opera.

❑ Svantaggi: sono necessari elevati sforzi di precompressione, i quali provocano in genere considerevoli cadute di tensione nei cavi ed elevate deformazioni a lungo termine.

❑ Vantaggi: richiede sforzi di

precompressione minori, riducendo le cadute di tensione

❑ Svantaggi: ammette la parzializzazione

❑ Precompressione parziale: prevede la presenza di tensioni di trazione nel cls oltre i limiti di resistenza a trazione, e quindi

prevede la fessurazione dell’elemento.

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Dettagli costruttivi per strutture in c.a.p.

Riferimenti

NTC18 §4.1.8.2-3

(28)

Dettagli costruttivi per strutture in c.a.p.

Riferimenti

NTC18 §4.1.8.2-3

(29)

Dettagli costruttivi per strutture in c.a.p.

Riferimenti

NTC18 §4.1.8.2-3

(30)

Dettagli costruttivi per strutture in c.a.p.

Riferimenti

NTC18 §4.1.8.2-3

(31)

Ing. Stefano De Santis

stefano.desantis@uniroma3.it www.romatrestrutture.eu