Classificazione e Designazione

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1 Classificazione e Designazione Gli acciai sono i materiali metallici più utilizzati al mondo: Produzione mondiale: 650 milioni di tonnellate/anno In Italia 25 milioni di tonnellate/anno Innumerevoli tipologie Impieghi in molteplici settori Criteri standardizzati di classificazione (Raggruppamento in classi omogenee) Criteri standardizzati di designazione (Breve sigla che ne indica le peculiarità)

2 Classificazione (Norma UNI EN 10020:2001)

3 Classificazione (Norma UNI EN 10020:2001) In base alla COMPOSIZIONE CHIMICA dell acciaio è possibile riconoscere - Acciai non legati (al carbonio) - Acciai legati Questo criterio di classificazione individua un limite di soglia per ogni singolo elemento chimico che sia possibile reperire in una lega di acciaio. Il superamento di anche uno solo dei valori limite comporta l attribuzione alla classe degli acciai legati.

4 Limite tra acciai legati e non legati (UNI EN 10020:2001)

5 Classificazione (Norma UNI EN 10020:2001) In base alle caratteristiche di APPLICAZIONE dell acciaio è possibile riconoscere: Gli «acciai da costruzione per uso generale» comprendono circa l 80% dell intera produzione di acciaio; tra quelli «di qualità» vi sono gli acciai per c.a. e per c.a.p.

6 Designazione (Norma UNI EN 10027) Ogni acciaio deve poter essere identificato con una sigla che consenta di individuarne le sue principali caratteristiche Europa UNI EN :2006 designazione simbolica Specifica le regole per la designazione degli acciai per mezzo di lettere e numeri che esprimono l applicazione e le principali caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche. UNI EN :2015 designazione numerica (1.XXYY) America: Norme AISI Utilizzate soprattutto per acciai inossidabili, si basano su un sistema di cifre

7 Designazione degli acciai UNI EN Parte 1 (Criterio simbolico) Gruppo 1 La sigla di designazione dà indicazioni relativamente all impiego ed alla caratteristica meccanica principale B = Barre per calcestruzzo armato S = Impieghi strutturali R = Acciaio per rotaie Y = Acciai per precompressione L = Acciai per tubazioni Esempi B500 = Acciaio per c.a. avente σ s 500 MPa R200 = Acciaio per rotaie avente durezza Brinell 200

8 Designazione degli acciai UNI EN Parte 1 (Criterio simbolico) Gruppo 2 La sigla di designazione dà indicazioni relativamente alla composizione chimica. Se la sigla di designazione comincia con la C allora vuol dire che si tratta di un acciaio al carbonio (non legato), ed il numero che segue rappresenta la %C moltiplicata per 100 Esempio: C35 = Acciaio al carbonio, con %C = 0.35% Se la sigla di designazione comincia con la X allora vuol dire che si tratta di un acciaio legato. In tal caso seguiranno sia la %C moltiplicata per 100, sia il tipo e la quantità di elementi di lega. Esempio: X8CrNi18-8 = Acciaio legato, con C=0.08%, Cr=18%, Ni=8%

9 Designazione degli acciai UNI EN Parte 2 (Criterio numerico) 1. XX YY 1. indica la tipologia di materiale (acciaio) XX numero di gruppo dell acciaio YY numero sequenziale all interno del gruppo Esempio: Acciaio inox 18/10 (%C=0.08, %Cr=18, %Ni=10) Norma UNI EN Designazione X8CrNi18-10 UNI EN AISI 304

10 Acciai per calcestruzzo armato (c.a.) In base alle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC, D.M. 14/01/08, che ha recepito l Eurocodice 2 ) vengono classificati in base al: - TIPO: valore caratteristico della tensione di snervamento f y. - CLASSE: indica la duttilità: normale (ε>2.5%) o alta (ε>5%). - DIMENSIONE: diametro nominale (varia in genere da 6 a 40 mm). - CARATTERISTICHE SUPERFICIALI: aderenza al cls alta o mediocre. - SALDABILITA : garantita se % carbonio equivalente (C.E.) < 0.5%. C.E. = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

11 Acciai per calcestruzzo armato (c.a.) In base alle NTC, in Italia si utilzza prevalentemente l acciaio B450C. B indica che si tratta di acciaio per barre di rinforzo di c.a. f y = 450 MPa = tensione nominale di snervamento. f t = 540 MPa = tensione nominale di rottura. C indica che tale acciaio presenta un elevata duttilità, che lo rende idoneo ad essere utilizzato in zone sismiche; l acciaio B450A presenta le stesse caratteristiche di resistenza del B450C, ma minore duttilità.

12 Acciai ad alta resistenza per calcestruzzo armato precompresso (c.a.p.) La precompressione è una tecnica utilizzata per aumentare la resistenza di elementi portanti in calcestruzzo. Attraverso la messa in tiro di cavi d acciaio (tiranti) opportunamente inseriti nel calcestruzzo, si inducono in quest ultimo forze di compressione che ne aumentano la resistenza. E una tecnica molto utilizzata anche per la realizzazione di viadotti per ferrovie ed autostrade, per il restauro statico e per il consolidamento dei terreni, in quanto si introducono forze contrarie a quelle che rappresentano la causa del dissesto.

13 Acciai ad alta resistenza per calcestruzzo armato precompresso (c.a.p.) Principali caratteristiche Alta resistenza a snervamento (Rs > 1000 MPa). Acciai per c.a.p. %C elevate (acciai duri, detti anche armonici ). Basso rilassamento. Resistenza alla corrosione sotto sforzo.

14 Uso dei tiranti nel restauro statico e nel consolidamento di terreni I trefoli sono particolari elementi strutturali che operano in trazione, atti a trasmettere forze di coazione sia nelle murature (consolidamento di edifici) che ai terreni ed alle rocce. Trefoli 7 fili di acciaio avvolti ad elica intorno al filo centrale Parti funzionali Testata: dispositivo di ancoraggio e piastra di ripartizione Parte libera: tratto intermedio di collegamento tra testata e parte in fondazione Parte in fondazione: tratto attivo che trasmette al terreno le forze di trazione del tirante

15 Uso dei tiranti nel restauro statico e nel consolidamento di terreni L introduzione di un sistema di forze artificialmente imposte risulta molto conveniente nel consolidamento di murature in quanto: Si introducono immediatamente forze contrarie a quelle che rappresentano la causa del dissesto. Si distribuiscono diversamente le forze, trasferendole da elementi più sollecitati ad elementi più idonei a supportarle. Le strutture murarie perimetrali di una costruzione sono collegate in senso orizzontale mediante trefoli, collegati alle loro estremità da piastre ripartitrici.

16 Uso dei tiranti nel restauro statico Tirantatura con 2 cavi di acciaio. I trefoli inseriti nella perforazione comprimono la piastra dopo la tesatura. La muratura tra le due piastre resterà così compattata comportandosi quasi come una trave precompressa.

17 Uso dei tiranti nel restauro statico Tiranti verticali in barre da 6 mt ciascuno. Rinforzo di una muratura di cinta con serie di tiranti in barre annegati in malta colloidale, collegati tra di loro con piastra continua in acciaio..

18 Uso dei tiranti nel consolidamento di terreni Tiranti in trefolo in perforazioni da mt. 20 Una serie di tiranti con piastre, già iniettati e tesati, bloccano un masso in pericolo di crollo.

19 Tesatura calibrata di trefoli verticali Martinetto idraulico traente nel consolidamento di un campanile.

20 Uso dei tiranti nella realizzazione di un viadotto INFILAGGIO TESATURA

21 Acciai inossidabili - Composizione - - Basso contenuto di C (<1%) - Cr >12% - Presenza di Ni, Mo ed altri elementi Resistenza alla corrosione Formazione di un sottilissimo strato di ossido di cromo che protegge il materiale

22 Acciai inossidabili - Caratteristiche - Non soffrono di corrosione generalizzata Possono essere soggetti ad attacchi localizzati ( pitting ), quando il film viene perforato localmente (ambienti contenenti cloruri). In tal caso è possibile: - utilizzare tenori di cromo più elevati, - aggiungere ulteriori elementi in lega (quali Mo, N, Ni), - controllare la finitura superficiale. Hanno basse resistenze meccaniche (Rs 250 MPa) Hanno costi elevati (ma durano di più!).

23 Acciai inossidabili - Microstrutture - La presenza di notevoli quantità di elementi in lega modifica la microstruttura degli acciai inox rispetto a quella degli acciai al carbonio. La microstruttura può essere prevista dal diagramma di Schaeffler: Austenitici (A) % Ni eq Austeno-ferritici (duplex) Martensitici (M) Ferritici (F) Cr eq = %Cr + %Mo %Si %Nb somma degli elementi ferritizzanti Ni eq = %Ni + 30 %C %Mn somma degli elementi austenitizzanti % Cr eq

24 Acciai inossidabili austenitici

25 Acciai inossidabili - Applicazioni in campo civile/edile - Armature per c.a. operante in ambienti aggressivi; Arredo urbano e arredo casa; Restauro monumenti; Carpenteria (scale, balconate, ringhiere, parapetti, passerelle).

26 Composizione degli acciai inossidabili maggiormente utilizzati nel consolidamento di edifici e monumenti storici L

27 Principali caratteristiche degli acciai inossidabili maggiormente utilizzati nelle costruzioni Microstruttura Austenitica Ferritica Duplex (austenoferritica) Elementi di lega caratteristici Cr, Ni, (Mo) Cr Cr, Ni Resistenza alla corrosione buona modesta buona Resistenza meccanica bassa (migliorabile con incrudimento) bassa (migliorabile con incrudimento) Tenacità e duttilità buone discrete buone Saldabilità buona discreta buona Proprietà bassa permeabilità magnetiche magnetica ferromagnetico media (migliorabile con incrudimento) ferromagnetico

28 Acciai inossidabili Applicazioni Milano, Duomo Acciaio AISI 316 per realizzare una nuova ossatura, in sostituzione di quella vecchia completamente corrosa, per sostenere la Madonnina.

29 Acciai inossidabili Applicazioni Londra, Guildhall Lavori di trasformazione ed adattamento della ex sala municipale in nuova sede della Corte Suprema Indipendente. Barre di acciaio AISI 304L per realizzare una fuga di armature

30 Acciai inossidabili Applicazioni Prima Roma, Palazzo Braschi Restauro conservativo della statua in marmo di Giove Tonante (2001) La statua presentava la testa pericolante, perché ancorata al corpo in modo non adeguato. Si è provveduto ad ancorarla mediante un perno d'acciaio inossidabile. Dopo

31 Classificazione delle ghise Sono leghe Fe-C, con tenore di carbonio compreso tra 2.06% e 6.67% (nella pratica tra 2.5% e 4%) e contenenti spesso altri elementi quali silicio, manganese, fosforo, zolfo. La classificazione è fatta in funzione della condizione nella quale è presente C: BIANCHE: carbonio sotto forma di cementite GRIGIE: carbonio sotto forma di grafite (lamelle sottili e appuntite) MALLEABILI: carbonio sotto forma di grafite (flocculi compatti) SFEROIDALI: carbonio sotto forma di grafite (sferette)

32 Ghisa La Ghisa è stato il primo prodotto siderurgico utilizzato in edilizia, come sostituto di elementi in pietra o legno. Pregi Fonde con grande facilità e può essere colata in forme complesse Buona resistenza all usura ed alla corrosione Buona resistenza a compressione Costa relativamente poco

33 Ghise La Ghisa è stato il primo prodotto siderurgico utilizzato in edilizia, come sostituto di elementi in pietra o legno. Difetti Scarsa resistenza a trazione Comportamento fragile Bassa lavorabilità (impossibilità di subire deformazioni plastiche sia a caldo che a freddo)

34 Manufatti in ghisa Balconcino in stile liberty, interamente realizzato in ghisa

35 Manufatti in ghisa Pensilina di stazione ferroviaria (Como)

36 Manufatti in ghisa Cassa armonica in Villa Comunale (Napoli)