Qual è la controfreccia ammissibile degli elementi precompressi?

La precompressione degli elementi prefabbricati (travi, tegoli, lastre alveolari) genera normalmente una controfreccia (monta) che si evidenzia allo scassero, evolve durante la movimentazione e lo stoccaggio e si riduce poi in seguito all’applicazione dei carichi permanenti.

L’entità di tale controfreccia dipende da diversi fattori:
a) caratteristiche geometriche dell’elemento
b) forza di precompressione e sua distribuzione nella sezione
c) resistenza del calcestruzzo dal momento della precompressione e ai 28 giorni
d) stato fessurativo della parte superiore dell’elemento prima e dopo la precompressione
e) movimentazione
f) condizioni di maturazione dopo lo sformo e conseguente reologia del calcestruzzo
g) condizioni e tempi di stoccaggio
h) condizioni ambientali dallo sformo alla posa.

Le caratteristiche di cui ai punti a) b) e c) sono definite dal progettista che, utilizzando metodologie di calcolo più o meno sofisticate, è in grado di prevedere la cosiddetta controfreccia teorica allo sformo e quella a 28 giorni in condizioni “normali “ ; questa è comunque influenzata dall’affidabilità del modello di calcolo (ed in particolare dalla stima del modulo elastico del calcestruzzo), dagli scostamenti dimensionali e dalle variabili produttive.

La problematica non è assolutamente banale tant’è che nello Stato dello Iowa in USA sono stati di recente stanziati 250.000 $ per un progetto volto a migliorare la capacità di stimare la monta delle travi da ponte le cui differenze generano costi non marginali.
Lo stato fessurativo della parte superiore dell’elemento influenza non poco la monta.
In genere la monta reale allo sformo e a 28 giorni è maggiore, a volte sensibilmente, di quella teorica specie per elementi snelli e con discontinuità nella parte superiore (per esempio tegoli e lastre alveolari con aperture).
Anche se la modellazione di calcolo ha la sua importanza, l’incremento di monta è dovuto in parte ad anomalie nell’ambito del controllo di produzione ed in particolare a carenze che generano la formazione di fessure nella parte superiore dell’elemento:
• miscele non appropriate e/o con un rapporto a/c superiore al previsto
• compattazione, finitura e maturazione del calcestruzzo inadeguate
• resistenza insufficiente del calcestruzzo al taglio trefoli.
Spesso la movimentazione e le condizioni di cui ai punti f) g) e h) accentuano l’incremento di monta che può essere mitigato solo con accorgimenti costosi quali un precarico temporaneo.
Se gli elementi rimangono stoccati all’aperto, al caldo in ambiti soleggiati, per molto tempo senza essere caricati, le controfrecce che si generano possono risultare per gli elementi snelli due e perfino tre volte maggiori di quelle teoriche.
Finché gli elementi non vengono caricati l’incremento di monta tende a non arrestarsi anche se altri fenomeni possono intervenire a limitarlo.
Per produzioni di travi, tegoli e lastre alveolari snelli precompressi ai limiti di norma, elementi simili di una stessa commessa possono evidenziare differenze di monta dell’ordine di diversi centimetri.
Quanto sopra esposto conduce a due problematiche significative:
• Controfrecce eccessive e/o non previste
• Variabilità significativa delle controfrecce nell’ambito dello stesso piano/impalcato.

La normativa
La normativa di riferimento è costituita da:
• UNI EN 1990:2006 (Eurocodice Criteri generali di progettazione strutturale)
• UNI EN 1992-1-1:2005 (Eurocodice 2 Progettazione delle strutture in calcestruzzo Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici)
• UNI EN 13369: 2013 Regole comuni per prodotti prefabbricati in calcestruzzo
• UNI EN 13224: 2012 Elementi nervati per solai
• UNI EN 13225: 2013 Elementi strutturali lineari
• UNI EN 1168: 2012 Lastre alveolari

Il controllo di produzione di stabilimento (FPC) che deve essere attuato dal produttore prevede la rilevazione delle controfrecce dopo 28 giorni a temperatura compresa fra 10 e 30 °C (par.5.2 della UNI EN 13369).
Per età e temperature diverse del calcestruzzo si deve estrapolare.
In casi significativi, controlli allo sformo e a 3 e 7 giorni non sono inopportuni.
Monte eccessive (significativamente superiori a quelle teoriche) allo sformo dovrebbero essere oggetto di analisi e delle necessarie tempestive azioni correttive
In ogni caso il progettista dovrebbe validare sistematicamente le proprie ipotesi progettuali relative alle controfrecce degli elementi.
Nell’ultima versione del 2012 della UNI EN 13224 (tegoli) è stato tolto il requisito relativo alla monta per la quale era prevista in precedenza una tolleranza di L/500 rispetto al valore dichiarato.
La UNI EN 13225 (travi) del 2013 mantiene invece tale requisito prescrivendo una tolleranza di 1.5xL/700 rispetto al valore dichiarato in mancanza di prescrizioni più stringenti.

Monte eccessive e differenze di monta generano incongruenze dimensionali ed in particolare spessori differenti dei getti di completamento che alterano le condizioni di carico e comportano non conformità delle quote di progetto (in particolare gli interpiani).
Nel caso di elementi per i quali non è previsto un getto di completamento tali anomalie possono dar luogo a problemi non marginali nella posa di isolanti e impermeabilizzazione.

Conclusioni
In conclusione il Progettista generale delle strutture dell’opera deve specificare i requisiti degli elementi prefabbricati riguardo alle controfrecce ed il progettista strutturale dei prefabbricati deve progettare elementi che generino monte compatibili con tali requisiti; gli elaborati/specifiche dovrebbero indicare la monta teorica/dichiarata e le tolleranze ammesse.
Il Direttore Lavori dello stabilimento di prefabbricazione dovrebbe controllare le controfrecce reali ed intervenire tempestivamente in caso di non conformità.
Il Direttore Lavori dell’opera dovrebbe effettuare controlli d’accettazione sistematici in cantiere specie per gli elementi snelli verificando che i valori delle controfrecce rientrino nelle tolleranze specificate.
Le specifiche di contratto dovrebbero definire le responsabilità e azioni conseguenti in caso di stoccaggi prolungati imprevisti.