GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE Prof. Ing. Luigi Coppola

2 DIMENSIONI DEI PROVINI determinazione della RESISTENZA A COMPRESSIONE PROVE DI SCHIACCIAMENTO su provini cubici (o cilindrici) di calcestruzzo di dimensioni tali da assicurare che il risultato della prova non venga influenzato dai granuli dell aggregato grosso impiegato per il confezionamento dell impasto

3 D max e DIMENSIONI DEI PROVINI casseforme di piccola dimensione rispetto D max disuniforme distribuzione del conglomerato all interno del provino. In particolare, in prossimità delle pareti dello stampo occorrerebbe un maggior volume di malta per riempire i vuoti tra gli aggregati grossi rispetto a quello necessario in un impasto ben proporzionato

4 DIMENSIONI DEI CASSERI La dimensione di base dei provini deve essere scelta in modo che risulti almeno pari a 3.5 volte il diametro massimo dell aggregato lapideo impiegato (Norma EN ) DIMENSIONE PROVINI 3.5 D max

5 DIMENSIONI DEI PROVINI AGGREGATO PROVINO D max (mm) < 16 < 31.5 < 63 <125 >125 L o d (mm)

6 TIPI DI PROVINI CUBICI CILINDRICI

7 TOLLERANZE 1. le dimensioni effettive del provino cubico non debbono scostarsi di più dello 0.5% da quelle nominali (1% se valutata tra la faccia superiore non casserata e quella opposta) 2. la tolleranza sulla planarità delle superfici sottoposte al carico dovrà risultare inferiore a d 3. la tolleranza sulla perpendicolarità degli spigoli rispetto alla base deve essere inferiore a 0.5 mm.

8 VELOCITA DI INCREMENTO DELLA TENSIONE COSTANTE La prova di schiacciamento consiste nel posizionare il provino tra i piatti di acciaio di una pressa aumentando il carico (Norma UNI-EN ) applicato in modo che: INCREMENTO TENSIONE DI COMPRESSIONE N/(mm 2. s)

9 MACCHINARIO DI PROVA

10 FORZA/TENSIONE DI COMPRESSIONE O SFORZO 1. Forza applicata dalla pressa: F [N] 2. Area della base del provino a contatto con il piatto della pressa: A [mm 2 ] 3. Tensione di compressione o sforzo di compressione: σ = F/A [N/mm 2 ]

11 PROVA DI COMPRESSIONE F A F

12 DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE F Compressione CONTRAZIONE ASSIALE DILATAZIONE TRASVERSALE F Compressione

13 MODULO DI POISSON CALCESTRUZZO ν =ε ᅩ /ε =

14 DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE F Compressione CONTRAZIONE ASSIALE LINEE DI ROTTURA DILATAZIONE TRASVERSALE F Compressione

15 MODALITA DI CRISI DEI PROVINI CUBICI NELLA PROVA DI COMPRESSIONE CON O SENZA DISTACCANTE LINEE DI ROTTURA LINEE DI ROTTURA

16 STATO DI SFORZO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE 1. Differenza tra i moduli elastici 2. Differenza dei moduli di Poisson dei due diversi materiali a contatto (acciaio e calcestruzzo)

17 DEFORMAZIONE DEI PIATTI DI ACCIAIO E DEL PROVINO DI CALCESTRUZZO Per un certo valore σ =σ a = σ c sforzo applicatoσ ACCIAIO dello CALCESTRUZZO

18 MODULO ELASTICO DELL ACCIAIO E DEL CALCESTRUZZO

19 DEFORMAZIONE ACCIAIO E CALCESTRUZZO

20 MODULO DI POISSON ACCIAIO E CALCESTRUZZO ACCIAIO CALCESTRUZZO

21 MODULO DI POISSON ACCIAIO E CALCESTRUZZO

22 DEFORMAZIONE LATERALE La deformazione laterale del calcestruzzo è all incirca 7 volte maggiore di quella del piatto di acciaio.

23 DEFORMAZIONE LATERALE CALCESTRUZZO PROVA NON CONFINATA CON PARAFFINA Nella prova non confinata la deformazione laterale dei due materiali sarà diversa. Il calcestruzzo, in particolare si deformerà lateralmente di più dell acciaio.

24 DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE F Compressione CONTRAZIONE ASSIALE LINEE DI ROTTURA DILATAZIONE TRASVERSALE F Compressione

25 DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO PROVA CONFINATA CON ATTRITO TRA PIASTRE DI ACCIAIO E BASI DEL PROVINO IN CALCESTRUZZO All interfaccia piatto di acciaio/provino di calcestruzzo la deformazione laterale dei due materiali deve essere identica.

26 SFORZO DI CONFINAMENTO LATERALE Perchè ciò avvenga l acciaio DEVE INDURRE sul provino uno SFORZO LATERALE DI CONFINAMENTO che riduca la deformazione laterale del calcestruzzo.

27 SFORZO DI CONFINAMENTO LATERALE MASSIMO Lo sforzo laterale di confinamento è massimo (laddove è massimo l attrito) all interfaccia piattoacciaio /provino di calcestruzzo e diminuisce man mano che ci si allontana dai piatti stessi.

28 CONFINAMENTO LATERALE PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO

29 CONFINAMENTO LATERALE PROVINO CUBICO DI CALCESTRUZZO PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO LINEE DI ROTTURA

30 DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO La deformazione laterale del calcestruzzo, pertanto, sarà uguale a quella dell acciaio all interfaccia piatto/basi del provino e sarà massima ad una distanza dai piatti pari a meta dello spigolo del cubo.

31 SFORZO A COMPRESSIONE 1. Differenza tra i moduli elastici 2. Differenza dei moduli di Poisson dei due diversi materiali a contatto (acciaio e calcestruzzo) 3. Per effetto dell attrito tra piastra e provino LO SFORZO a seguito dell applicazione del carico NON È DI TIPO UNIASSIALE

32 DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO PIATTO DI ACCIAIO DEFORMAZIONE MINIMA PIATTO DI ACCIAIO DEFORMAZIONE MASSIMA

33 ROTTURA DEL PROVINO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE LA ROTTURA AVVIENE PER SUPERAMENTO DELLA DEFORMAZIONE MASSIMA LATERALE DEL CALCESTRUZZO. NELLA PROVA CONFINATA GRAZIE ALLA PRESENZA DELLO SFORZO LATERALE DI CONFINAMENTO OCCORRE APPLICARE UNO SFORZO MAGGIORE (RISPETTO ALLA PROVA NON CONFINATA OVE IL CALCESTRUZZO E LIBERO DI DEFORMARSI LATERALMENTE) PER RAGGIUNGERE LA DEFORMAZIONE ULTIMA A ROTTURA DEL CONGLOMERATO CEMENTIZIO.

34 CONFINAMENTO LATERALE Per effetto del confinamento il valore della resistenza meccanica a compressione risulta maggiore di quello che lo stesso calcestruzzo evidenzierebbe in una prova non confinata (interponendo tra piatto d acciaio e provino un materiale che riduca l attrito).

35 PROVA NON CONFINATA IN REGIME UNIASSIALE PIATTO DI ACCIAIO STRATI DI PARAFFINA PIATTO DI ACCIAIO LINEE DI ROTTURA

36 PROVA CONFINATA IN REGIME TRIASSIALE PIATTO DI ACCIAIO DEFORMAZIONE MINIMA PIATTO DI ACCIAIO DEFORMAZIONE MASSIMA

37 SOVRASTIMA DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO NELLA PROVA CONFINATA IN REGIME TRIASSIALE LA PROVA DI COMPRESSIONE EFFETTUATA CON PROVINI CUBICI A DIRETTO CONTATTO CON I PIATTI DI ACCIAIO SOVRASTIMA LA RESISTENZA A COMPRESSIONE RISPETTO A QUELLA CHE IL MATERIALE EVIDENZIEREBBE IN REGIME UNIASSIALE IN ASSENZA DI CONFINAMENTO LATERALE.

38 PROVINI CILINDRICI RIDURRE INFLUENZA DEL LATERALE CONFINAMENTO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE PER LA DETERMINAZIONE DI R C Nelle prove di schiacciamento vengono utilizzati PROVINI CILINDRICI CON RAPPORTO ALTEZZA/DIAMETRO (h/d) PARI A 2

39 PROVINI CILINDRICI la MAGGIORE SNELLEZZA determina un MINOR GRADO DI CONFINAMENTO nelle zone centrali che, pertanto, collassano per valori dello sforzo prossimi a quelli ottenibili in prove a regime uniassiale in assenza di confinamento

40 PROVINI CILINDRICI PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO ZONA NON CONFINATA

41 ROTTURA DEL PROVINO CILINDRICO

42 CORRELAZIONE I provini cilindrici forniscono per un dato calcestruzzo valori della resistenza meccanica a compressione più bassi di quelli cubici. In linea di massima, si ammette che la resistenza a compressione su cilindri (f c ) risulta all incirca l 80% (83% N.T.C.) di quella determinata impiegando provini cubici (R c ):

43 CALCESTRUZZI AD ALTA RESISTENZA rapporto f c / R c non è costante ma varia in funzione della tensione di rottura a compressione del materiale. Nei calcestruzzi ad alta resistenza meccanica, infatti, per la minore deformazione trasversale (il modulo di Poisson ν 0.15) e per la maggiore rigidità diminuisce il divario tra la deformazione laterale dell acciaio e del calcestruzzo e, conseguentemente, anche l effetto di confinamento si riduce. Come conseguenza la R c risulta più prossima ai valori determinati in regime uniassiale e, quindi, si attenua il divario rispetto ad f c.

44 Rapporti f c /R c in funzione della tensione di rottura a compressione R c (N/mm 2 ) f c /R c (LG)

45 ESEMPIO Determinare il rapporto a/c per conseguire una f c = 30 N/mm trasformare il valore in R c : 2. utilizzare uno dei grafici delle funzioni base, in relazione al tipo/classe di cemento prescelto; 3. individuare il corrispondente valore di a/c.

46 INFLUENZA RAPPORTO h/d Lo sforzo laterale di confinamento varia in funzione della snellezza del provino e quindi del rapporto h/d SNELLEZZE f c

47 CUBETTI E CAROTE RESISTENZA EQUIVALENTE = CUBETTO CILINDRO h/d=1