Il tirante prefabbricato in cemento armato rappresenta
l'evoluzione dei tiranti per il consolidamento dei terreni e per
l'ancoraggio di opere di contenimento. Esso è costituito da Un tubo
prefabbricato in conglomerato cementizio centrifugato, munito di fori
laterali per la predisposizione di valvole di iniezione, armato con trefoli
in acciaio armonico e con tubi in acciaio Fe510. Il tirante prefabricato è
stato ideato per superare i problemi che affliggono i comuni tiranti e per
migliorarne le proprietà.
VANTAGGI DEI TIRANTI PREFABBRICATI
• efficace bonifica del terreno circostante, che si realizza attraverso
l'iniezione primaria e che produce il consolidamento delle zone che hanno
subito allentamento tensionale, a causa del disturbo connesso alle
operazioni di perforazione, e l'intasamento delle fessure nelle masse
fratturate;
• migliore radicamento del palo alla formazione in cui viene installato
ottenuto grazie alla permeazione del terreno con la miscela di iniezione;
• elevate coazioni tra la superfìcie laterale del tirante nel tratto
connesso ed il terreno circostante, ottenute a mezzo delle iniezioni di
secondo tempo, che rendono possibili valori molto elevati del tiro;
• elevatissima qualità del calcestruzzo avvolgente le armature, con
rilevanti valori dell'aderenza all'interfaccia tra le armature e il
conglomerato ed, inoltre, una più efficace protezione delle stesse armature
metalliche nei tratti non protetti dalle guaine;
• facilità di accertamento delle dimensioni dei manufatti realizzati.
Il tirante prefabbricato è costituito da un cilindro in calcestruzzo
centrifugato, prefabbricato in stabilimento di lunghezza variabile e
diametro commerciale 110 mm.
Lungo l'asse del tirante è disposto un tubo in acciaio Fe 430 del diametro
esterno di 50 mm, con spessore 4 mm, attraverso il quale sono effettuate le
operazioni di iniezione primaria e secondaria e, nel contempo, si realizza
un’armatura secondaria capace di assorbire una forza assiale di 13.7 t. A
richiesta, il tubo può essere realizzato in acciaio Fe 510 (con cui si può
assorbire una forza assiale di 17.3 t), ovvero se ne possono modificare le
dimensioni. Il tubo centrale è dotato di coppie di fori, con passo da
fissare tra 0.5 e 1.5 m. A tali fori sono collegati brevi tubi metallici,
che sfociano all'estemo, su cui sono montate le valvole di non ritorno per
le iniezioni di secondo tempo. A seguito delle iniezioni si creano delle
forti coazioni tra il tirante e il terreno circostante, che assicurano la
stabilità dell'opera di sostegno e permettono il tesaggio in assoluta
sicurezza.
Parallelamente al tubo corrono i trefoli di precompressione, in numero
variabile (generalmente 4), i quali, nella parte libera del tirante scorrono
all'interno di guaine lisce in acciaio (costituite da tubi del diametro
esterno di 22 mm e spessore 2 mm), mentre nella parte connessa sono immersi
a diretto contatto con il calcestruzzo centrifugato, che ne garantisce
l'aderenza e quindi la trasmissione degli sforzi all'interfaccia
tirante-terreno. In genere, vengono usati trefoli del diametro 15 mm, da 7
fili da 5 mm in acciaio armonico, potendosi comunque sempre operare le
variazioni richieste dall'utenza. Le guaine di scorrimento sono riempite di
grasso, in modo da assicurare la protezione nel tratto libero. Guaine e
trefoli sono fissati al tubo centrale mediante saldature e armatura
staffante da 3 mm con passo 8 cm. Il peso del tirante Samer del diametro di
110 mm è di circa 29 kg per metro di lunghezza.
MATERIALI IMPIEGATI PER LA REALIZZAZIONE DEI TIRANTI PREFABBRICATI
• calcestruzzo cementizio prodotto in stabilimento della classe Rck = 500
kg/cm2;
• trefoli di acciaio armonico, secondo le richieste, disposti secondo
simmetria assiale;
• armatura metallica longitudinale costituita un tubo in acciaio tipo FeB
430, generalmente del diametro estemo di 50 mm e spessore 4 mm;
• armatura staffante.
PROCESSO COSTRUTTIVO DEI TIRANTI PREFABBRICATI
Il ciclo di prefabbricazione dei tiranti prefabbricati si svolge nel modo
che segue:
• Al tubo centrale in acciaio (costituente l'armatura secondaria del
tirante), in corrispondenza della parte connessa, vengono praticate una
serie di coppie di fori, con passo da m 0.5 a m 1.5, secondo le indicazioni
del progettista, per poter operare le iniezioni di secondo tempo. In
corrispondenza di questi fori, vengono saldati dei corti tubicini di acciaio
che alloggiano le valvole e costituiscono i condotti di iniezione
secondaria.
• Intorno al tubo centrale vengono disposti i trefoli in acciaio armonico,
che rappresentano l'armatura principale del tirante, con l'ausilio di anelli
distanziatori e di spirale staffante. Nella parte di tirante costituente il
tratto libero, i trefoli sono inseriti in guaine lisce in acciaio, riempite
di grasso, che ne permettono lo scorrimento durante la tesatura.
• Le casseforme, in cui i tiranti prefabbricati verranno sagomati, sono
aperte ed ispezionate per accertare l'assenza di incrostazioni provenienti
dalle lavorazioni precedenti.
• Le gabbie metalliche vengono introdotte all'interno delle casseforme.
• Si introduce il conglomerato cementizio a bassissimo tenore d'acqua nella
cassaforma, additivato con fluidificante.
• La cassaforma viene chiusa e serrata mediante un sistema di bullonatura;
indi viene collocata in una centrifuga azionata da un motore a corrente
continua e regolata elettronicamente in automatico.
• Nella centrifuga computerizzata il tirante viene centrifugato con una
procedura che prevede una fase di accelerazione, che porta la velocità
angolare da 0 a 600 giri/minuto in 30 secondi, una fase di regime, in cui la
velocità massima viene mantenuta costante per 3 minuti, una fase di
decelerazione, in cui la velocità viene portata da 600 giri/minuto fino allo
stato di fermo.
• II tirante contenuto nella cassaforma viene sottoposto ad una fase di
prestagionatura con emissione di vapore.
• Al termine, la cassaforma viene aperta ed il palo estratto e trasportato
allo stoccaggio; la cassaforma viene pulita per il suo reimpiego.
TECNICA DI INSTALLAZIONE DEI TIRANTI PREFABBRICATI
I tiranti prefabbricati sono installati seguendo la procedura di seguito
esposta.
• Si esegue il foro di alloggiamento dell'ancoraggio con l'apposita macchina
perforatrice, raggiungendo la lunghezza di progetto; quindi il foro viene
lavato con acqua ed asciugato con aria in pressione.
• I1 tirante prefabbricato viene sollevato, con l'ausilio dalla stessa
macchina che ha eseguito la perforazione, e viene inserito nel foro.
• L'attrezzatura di iniezione, collegata alla pompa di mandata della malta,
viene introdotta nel fondo del tubo cilindrico interno al tirante
prefabbricato e viene dato corso all'iniezione con l'apposita miscela
predosata, con pressione di 6 atm, eseguita con procedura controllata
adeguata alla natura del sottosuolo. La miscela immessa nel terreno
direttamente attraverso il foro al fondo del tubo centrale, risale lungo
l'intercapedine tra la parete del tirante prefabbricato e quella del foro,
formando la camicia di rivestimento che connette il corpo conglomeratico al
terreno e risalendo attraverso l'intercapedine forma la camicia.
• Dopo circa 24 ore si introduce, nel tubo centrale del tirante, un tubo di
armatura dotato all'estremità di un doppio otturatore e si immette malta ad
alta pressione attraverso le valvole laterali di non ritorno (iniezione di
secondo tempo). A causa della elevata pressione (20-40 atm), la malta rompe
la camicia e forma delle sbulbature nel terreno. In tal modo si riescono ad
ottenere elevate coazioni tra tirante e terreno laterale e consistenti
diametri dei bulbi, i cui valori dipendono dal tipo di terreno e delle
pressioni e delle modalità di iniezione.
• Dopo che la miscela delle iniezioni di secondo tempo si è indurita, si
procede alla tesatura dei cavi, che vengono fissati con la piastra di
testata ed il relativo dispositivo di bloccaggio.
PROPRIETA' DEI TIRANTI PREFABBRICATI
Il tirante prefabbricato Samer, può essere usato sia come tirante attivo,
che passivo, oppure come tirante misto. Il tirante, essendo dotato di
armature metalliche in acciaio armonico, è stato in effetti concepito per
essere utilizzato come tirante attivo, quantunque ciò non ne precluda
l'impiego come ancoraggio passivo o come ancoraggio misto (con tiro di
bloccaggio significativamente inferiore a quello massimo consentito
dall'armatura metallica principale). Come tirante attivo, il tirante
prefabbricato usufruisce di tutte le caratteristiche tipiche dei tiranti
attivi tradizionali superandone notevolmente le resistenze. Esso infatti
consente di:
• potere esercitare tiri assai considerevoli, per effetto della creazione di
una zona connessa sulla quale si esercitano sforzi di coazione di
consistente entità;
• bloccare le opere che si intende ancorare, scontandone gli spostamenti in
fase di tesatura dei cavi di precompressione.
Rispetto ai tiranti attivi tradizionali a bulbo iniettato, i tiranti
prefabbricati godono di ulteriori proprietà, che si possono riassumere come
di seguito:
• Grazie all'elevata qualità del calcestruzzo centrifugato impiegato per la
realizzazione della parte prefabbricata, consentono una più efficace
aderenza tra le armature principali di precompressione e il calcestruzzo
avvolgente, che si traduce nella possibilità di una minore lunghezza di
ancoraggio in materiali particolarmente resistenti, quali possono essere le
rocce lapidee. Nei tiranti tradizionali, spesso infatti a causa della
ridotta resistenza della miscela acqua -cemento, le tensioni di aderenza tra
armature e materiale di iniezione è assai bassa, nonostante l'impiego di
armature ad aderenza migliorata. La tensione tangenziale massima ammissibile
di aderenza tra il trefolo ed il conglomerato cementizio del tirante è
funzione della qualità del conglomerato attraverso la resistenza
caratteristica Rck.
• Uno dei principali problemi dei tiranti di ancoraggio è costituito dalla
loro durabilità, ossia dalla protezione cui sono sottoposti nei riguardi
della corrosione nel tratto connesso, risultando inefficace la protezione
del solo tratto libero, spesso oggetto di sofisticate protezioni. L'uso di
guaine protettive, anche nella zona connessa, non ha completamente risolto
il problema, essendone possibile la rottura nella fase di installazione
oppure durante le iniezioni, mentre hanno reso più complicate e delicate le
varie operazioni di realizzazione del tirante. La difesa dei tiranti
prefabbricati nei riguardi della corrosione è garantita da un copriferro
avvolgente i trefoli di 2 cm di calcestruzzo prefabbricato e centrifugato ad
elevata resistenza (Rck = 500 kg/cm2). La resistenza a trazione di un tale
tipo di calcestruzzo è valutabile almeno in 36 kg/cm2, mentre il tubo
centrale costituente l'armatura secondaria è in grado di assorbire forze di
trazione fino a 13 t. Ciò conferisce una notevole possibilità di resistenza
agli sforzi di trazione nei tiranti, i quali sono all'origine
dell'insorgenza di microlesioni, con conseguente innesco dei fenomeni
corrosivi.
• I tiranti prefabbricati possono essere accuratamente controllati prima del
loro impiego, in modo da rifiutare gli eventuali manufatti danneggiati o
irregolari. Questo costituisce un rilevante vantaggio rispetto ai tiranti
tradizionali, ove il tratto connesso viene completamente gettato in opera,
senza possibilità di un controllo diretto.
• La tecnica di esecuzione dei tiranti F.A.C, è assai semplice (e del tutto
simile a quella dei micropali valvolati); ciò facilita la loro corretta
installazione, e quindi 1a loro rispondenza ai requisiti progettuali, e li
rende esenti dalle imperfezioni che si manifestano nei tiranti tradizionali,
soggetti ad inconvenienti occasionali come il danneggiamento delle guaine o
la rottura del sacco otturatore. Come ancoraggio passivo, funzionante alla
stregua di un micropalo valvolato, il tirante prefabbricato gode di tutti i
pregi del micropalo valvolato tradizionale. Infatti, l'iniezione di malta
iniettata a bassa pressione per la formazione della camicia permette la
bonifica del terreno circostante, consolidando le zone che hanno subito
allentamento tensionale per effetto del disturbo connesso alle operazioni di
perforazione. Inoltre, l'intasamento laterale con getto iniettato a
pressione, permette una più efficace permeazione del terreno e un migliore
radicamento del palo alla formazione in cui viene installato, mentre in
rocce fratturate si ha la possibilità dell'intasamento delle fessure.
L'iniezione di secondo tempo, eseguita ad alta pressione, determina, infine,
elevate coazioni tra la superficie laterale del tirante ed il terreno
circostante, dando luogo agli elevati valori di capacità portante (a
trazione) propri dei micropali valvolati.
sezione in corrispondenza del tratto a trefoli scorrevoli
sezione in corrispondenza del tratto a trefoli annegati nel calcestruzzo
