Il tubo cilindrico in calcestruzzo precompresso (PCCP) consiste in un nucleo di calcestruzzo, un sottile cilindro d’acciaio, fili di precompressione ad alta resistenza e un rivestimento di malta. Il nucleo di calcestruzzo è il principale componente portante strutturale con il cilindro d’acciaio che funge da barriera d’acqua tra gli strati di calcestruzzo, i fili di precompressione producono una pressione uniforme di compressione nel nucleo che compensa le tensioni di trazione nel tubo, e il rivestimento di malta protegge i fili di precompressione dai danni fisici e dalla corrosione esterna.
Il tubo cilindrico di calcestruzzo precompresso (PCCP) fu prodotto per la prima volta nel 1942 come tubo cilindrico rivestito. Il filo di precompressione nel tubo cilindrico rivestito è avvolto direttamente attorno al cilindro d’acciaio. Un secondo tipo di PCCP è stato sviluppato nel 1952 che ha un rivestimento in calcestruzzo del cilindro d’acciaio su entrambi i lati. Conosciuto come embedded cylinder pipe, differisce dal lined cylinder pipe per l’incapsulamento del suo cilindro d’acciaio in un nucleo di cemento. Pertanto, il filo di precompressione è avvolto intorno all’anima di cemento piuttosto che al cilindro d’acciaio come nel tubo cilindrico rivestito. Le gamme di diametro tipiche per il tubo cilindrico allineato e incastrato sono fra 16 e 60 pollici e 30 e 256 pollici, rispettivamente.
Il disegno di PCCP e gli standard di fabbricazione si sono sviluppati gradualmente dal 1942 con il primo standard per PCCP approvato dall’American Water Works Association (AWWA) nel 1949. La norma AWWA C301 Standard for Prestressed Concrete Pressure Pipe, Steel Cylinder Type, for Water and Other Liquids (AWWA C301) è stata rivista più volte con l’ultima revisione nel 2007. Nel 1992, l’AWWA ha creato un nuovo standard per la progettazione e la produzione di PCCP definito come AWWA C304 Standard for Design of Prestressed Concrete Cylinder Pipe (AWWA C304).
I requisiti iniziali di progettazione strutturale per la produzione di PCCP tendevano ad essere conservativi con alti fattori di sicurezza. Tuttavia, con l’aumentare dell’esperienza nell’uso di questo tubo composito e la comprensione del comportamento del PCCP, insieme ai progressi nella scienza dei materiali, sono state apportate modifiche al design strutturale del PCCP per ridurre il costo di produzione. L’aumento della resistenza alla trazione del filo durante la produzione alla fine degli anni ’60 e all’inizio degli anni ’70 ha ridotto la quantità di filo d’acciaio di precompressione e ha permesso l’uso di fili di diametro inferiore, il che ha portato a quello che sembrava essere un design più efficiente e una produzione economica. Queste pratiche culminarono negli anni ’70, quando i tubi che utilizzavano fili di classe IV e altre misure di risparmio furono implementate nel processo di produzione.
I tubi di quest’epoca iniziarono a registrare un alto tasso di guasti prematuri. Successivamente, gli standard ingegneristici per il PCCP hanno cominciato a migliorare, con conseguente miglioramento degli standard per il PCCP. Le principali revisioni degli standard, del design e della produzione del PCCP consistono in cambiamenti nel diametro massimo del PCCP, nella qualità (forza) del calcestruzzo, nello spessore del cilindro d’acciaio, negli standard del filo di precompressione (diametro del filo, tensione di avvolgimento, spaziatura, ecc.
Negli ultimi anni, una serie di miglioramenti significativi nel processo di produzione di PCCP e nelle procedure di controllo della qualità sono stati apportati dall’American Concrete Pressure Pipe Association (ACPPA) e dall’industria che vi è rappresentata:
- Una forte attenzione al controllo della qualità e allo sviluppo della tecnologia;
- Un programma di audit e certificazione della conformità dell’industria idrica;
- Sviluppo di standard rigorosi;
Il risultato negli standard rivisti fornisce un materiale per tubi progettato e prodotto molto meglio del PCCP prodotto in qualsiasi momento nei suoi 50 anni di storia.
Il PCCP ha il più basso tasso di rottura delle condutture idriche per 100 km rispetto a qualsiasi altro materiale per tubazioni (Prosser, 1996).
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