Domanda 13.

In che cosa consiste il pre-tensionamento di un tirante? Qual'è la funzione?

Risposta 13.

Il pre-tensionamento di un tirante consiste nell’applicare al cavo del tirante stesso una forza di trazione (attraverso i bulloni di testa o attraverso l’utilizzo di manicotti di tensione). Naturalmente, la pretensione comporta sia vantaggi che svantaggi. Consente di aumentare la resistenza di una parete nel caso di ribaltamento semplice quando la rottura tra le due pareti ortogonali avviene per taglio (vedi figura 1), consente di aumentare la resistenza a taglio nel proprio piano di un maschio murario (vedi figura 2 e relazioni sotto riportate), di ridurre le spinte statiche orizzontali in elementi spingenti, ecc.

Figura 1                                                                            Figura 2

(resistenza a taglio in assenza di pretensione)

(resistenza a taglio in presenza di pretensione)

Di contro, pretensioni eccessive possono creare instabilità in alcuni elementi strutturali. Per esempio, supponiamo di avere un tetto spingente con un carico di esercizio modesto dovuto alla neve. Si progetta il tirante per ogni condizione di carico (in assenza ed in presenza del carico da neve) e si attribuisce una determinata pretensione per far rientrare il centro di pressione nei limiti previsti (vedi figura 3). Quando il tetto è a pieno carico (spinta statica orizzontale P_s,o,max – vedi figura 3), occorre applicare al tirante una forza di trazione tale da ridurre gli effetti della suddetta spinta statica e far rientrare il punto di applicazione della risultante nei limiti di eccentricità prestabiliti (si ha P_s,o,max – T > 0). Quando il tetto è scarico da neve, la forza statica orizzontale diminuisce (spinta statica orizzontale P_s,o,min – vedi figura 3) rimanendo sempre nei limiti di eccentricità prestabiliti per il fatto che il carico da neve per ipotesi assume entità modesta (si ha P_s,o,max – T < 0).

Figura 3

Se il carico da neve è notevole, per equilibrare la spinta a pieno carico occorre che la pretensione sia elevata (si progetta la pretensione in modo da rispettare la condizione P_s,o,max ≈ T). In realtà, il tetto per buona parte della vita della costruzione può essere sottoposto a carichi molto più bassi (in assenza di neve) e quindi come conseguenza si può verificare una perdita di equilibrio della parete nella direzione opposta dovuta alla pretensione del tirante (si ha la condizione T >> P_s,o,min – vedi figura 4).

Figura 4

Il semplicissimo esempio riportato mette in evidenza che la pretensione in un tirante è da applicare con molta cautela, tenendo presente che valori elevati possono creare ulteriori problemi per la stabilità del complesso strutturale per determinate condizioni di carico. Quando si applica la pre-tensione in un tirante è importate che siano valutate tutte le condizioni di carico e non limitarsi solo a quelle con i carichi più gravosi.

Bibliografia

Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura – Vinci Michele – Flaccovio Editore.

I tiranti in acciaio nel calcolo delle costruzioni in muratura – Vinci Michele – Flaccovio Editore.