LEZIONE 2. MATERIALI E CARICHI DELLA COSTRUZIONE Parte I. I materiali della costruzione

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Marco Martini
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1 Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI Chiara CALDERINI A.A Facoltà di Architettura Università degli Studi di Genova LEZIONE 2 MATERIALI E CARICHI DELLA COSTRUZIONE Parte I. I materiali della costruzione

2 I MATERIALI DA COSTRUZIONE MATERIALI TRADIZIONALI DA COSTRUZIONE MURATURA CONGLOMERATI DI TERRA LEGNO CONGLOMERATO CEMENTIZIO SEMPLICE, ARMATO E PRECOMPRESSO ACCIAIO MATERIALI INNOVATIVI DA COSTRUZIONE ALLUMINIO E LEGHE LEGGERE (DA INGEGNERIA MECCANICA) MATERIE PLASTICHE MATERIALI COMPOSITI LEGNO LAMELLARE CONGLOMERATI FIBRO-RINFORZATI

3 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI MURATURA RISPARMIO ENERGETICO

4 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI CONGLOMERATI DI TERRA

5 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI LEGNO

6 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO

7 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI ACCIAIO

8 OMOGENEITA ED ETEROGENEITA UN MATERIALE SI DICE OMOGENEO QUANDO LE SUE PROPRIETA RISULTANO INDIPENDENTI DALLA POSIZIONE. VICEVERSA, UN MATERIALE SI DICE ETEROGENEO QUANDO LE SUE PROPRIETA RISULTANO DIPENDENTI DALLA POSIZIONE y OMOGENEO y ETEROGENEO Φ i k P(x i,y i ) P(x k,y k ) Φ i k P(x i,y i ) P(x k,y k ) x x ( x y ) = ( x y ) i k Φ P( xi, yi) P( xk, yk) P, P,, i i k k

9 OMOGENEITA ED ETEROGENEITA L OMOGENEITA /ETEROGENEITA DI UN MATERIALE DIPENDE DALLA SCALA DIOSSERVAZONE ES: IL CALCESTRUZZO LIVELLO MACROSCOPICO: OMOGENEO LIVELLO MICROSCOPICO: ETEROGENEO

10 OMOGENEITA ED ETEROGENEITA NELLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE, E IN GENERE SIGNIFICATIVO IL LIVELLO MACROSCOPICO MATERIALI STRUTTURALI OMOGENEI A LIVELLO MACROSCOPICO: ACCIAIO E METALLI CONGLOMERATO CEMENTIZIO SEMPLICE TERRA E TERRENI MATERIALI STRUTTURALI ETEROGENEI A LIVELLO MACROSCOPICO: MURATURA CALCESTRUZZO ARMATO LEGNO MATERIALI COMPOSITI ALCUNI TIPI DI ROCCE

11 ISOTROPIA E ANISOTROPIA UN MATERIALE SI DICE ISOTROPO QUANDO LE SUE PROPRIETA RISULTANO INDIPENDENTI DALLA DIREZIONE. VICEVERSA, UN MATERIALE SI DICE ANISOTROPO QUANDO LE SUE PROPRIETA RISULTANO DIPENDENTI DALLA DIREZIONE ISOTROPO ANISOTROPO

12 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI COSTRUZIONE ISOTROPIA E ANISOTROPIA L ANISOTROPIA DEL MATERIALE DERIVA DALLA ORGANIZZAZIONE CELLULARE DI Z RE I E ON D L EL E B FI RE FIBRE IL LEGNO RISULTA PIU RESISTENTE E PIU RIGIDO PER SOLLECITAZONI ORIENTATE LUNGO LA DIREZIONE DELL ASSE DELLE FIBRE. IL LEGNO E MOLTO MENO EFFICIENTE PER SOLLECITAZIONI ORTOGONALI ALLA DIREZIONE DELLE FIBRE (SOPRATTUTTO PER TENSIONI DI TRAZIONE)

13 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI COSTRUZIONE ISOTROPIA E ANISOTROPIA RESISTENZA E ON I Z RE I D E LL E D E BR I F FIBRE

14 PROVE MECCANICHE SUI MATERIALI (STATI MONOASSIALI)

15 LA RESISTENZA σ s σ RES. A TRAZIONE - ACCIAIO : MPa RES. A COMPRESSIONE - CLS : MPa RESISTENZA ATTENZIONE A STATI PLURIASSIALI ε s RES. A COMPR - MURATURA : MPa RES. TRAZIONE - LEGNO : MPa ε RES. COMPRESSIONE - LEGNO : ε r 5 40 MPa LA RESISTENZA HA LA MEDESIMA UNITA DI MISURA DI UNA TENSIONE ([F]/[L] 2 )

16 LA RIGIDEZZA σ s σ MOD. ELASTICO - ACCIAIO : MPa MOD. ELASTICO - CLS : MPa σ / ε = E = MODULO ELASTICO ε s MOD. ELASTICO - MURATURA : MPa MOD. ELASTICO - LEGNO : MPa ε r ε LINEARE NON LINEARE IL MODULO ELASTICO HA UNITA DI MISURA [F]/[L] 2

17 DUTTILITA E FRAGILITA LA DUTTILITA E LA CAPACITA DI DEFORMARSI A ROTTURA σ s σ DUTTILE σ s σ FRAGILE ε r ν = = 5 ε r ε ν = = 1.25 s ε s ε s ε r ε ε s ε r ε ν = COEFFICIENTE DI DUTTILITA

18 EFFICIENZA STATICA MATERIALI LEGNO (ABETE) CALCESTRUZZO ACCIAIO ALLUMINIO RESISTENZA / MASSA V RESISTENZA E DEFORMABILITA MATERIALI LEGNO (ABETE) CALCESTRUZZO ACCIAIO ALLUMINIO MOD. ELASTICO / RESISTENZA

19 DEFORMAZIONI TERMICHE SI INDICHI CON θ 0 UNA TEMPERATURA DI RIFERIMENTO E CON dθ = θ-θ 0 LA VARIAZIONE DI TEMPERATURA CHE PORTA DALLA TEMPERATURA θ 0 ALLA TEMPERATURA θ. PER LA MAGGIOR PARTE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE, SI E OSSERVATO CHE, SE LA VARIAZIONE DI TEMPERATURA NON E MOLTO ELEVATA, LA DEFORMAZIONE CHE NE CONSEGUE RISULTA PROPORZIONALE A dθ. IN GENERALE, SE LA DEFORMAZIONE DI ORIGINE TERMICA NON E IMPEDITA DA VINCOLI DI ALCUN GENERE, ESSA SI POTRA ESPRIMERE NELLA FORMA: θ ij ij ( ) ε = M θ θ NEL CASO DEI MATERIALI ISOTROPI, IL TENSORE M ij ASSUME LA FORMA: 0 M ij = αδ ij DOVE α E IL COEFFICIENTE DI DILATAZIONE TERMICA LINEARE DEL MATERIALE.

20 DEFORMAZIONI TERMICHE COEFF. DIL. TERMICA - ACCIAIO: C -1 COEFF. DIL. TERMICA - CLS: C -1 COEFF. DIL. TERMICA - MURATURA: C -1 COEFF. DIL. TERMICA - LEGNO: C -1 ESEMPIO: BINARI DEL TRENO

21 ALTRI FENOMENI MECCANICI LA VISCOSITA O FLUAGE LA FATICA IL DEGRADO FISICO-CHIMICO DEI MATERIALI (CORROSIONE, DEGRADO NEL TEMPO) LA RESISTENZA AL FUOCO

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