IL CEMENTO ARMATO. Dalle tensioni ammissibili agli stati limite: un approccio unitario

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1 I Aurelio Ghersi IL CEMENTO ARMATO.. Dalle tensioni ammissibili agli stati limite: un approccio unitario Criteri di sicurezza, dalle tensioni ammissibili agli stati limite I materiali: calcestruzzo e acciaio Sforzo normale Flessione semplice Presso e tensoflessione Taglio, punzonamento, torsione Stati limite di esercizio,. ~DARIO FLACCOVIO EDITORE

2 Università IUAV di Venezia S.B.D. A 1171 BIBLIOTECA CENTRALE

3 l Aurelio Ghersi IL CEMENTO ARMATO Dalle tensioni ammissibili agli stati limite: un approccio unitario ISTITUTO UNIVERSITARIO ARCHITETTURA ---V E N EZIA AREA SERVIZI BIBLIOGRAFICI E DOCUMENTALI BIBLIOTECA CENTRALE INV ::>4 DARIO FLACCOVIO EDITORE

4 Indice Premessa Capitolo 1 INTRODUZIONE...: Dall'arte del costruire alla Scienza e Tecnica delle costruzioni Definizione del modello di calcolo Analisi strutturale Verifica delle sezioni Capitolo 2 METODI DI VERIFICA Modello del materiale Modello dei carichi Sicurezza strutturale Metodo delle tensioni ammissibili Calcolo a rottura Approccio probabilistico Approccio semiprobabilistico Metodo degli stati limite Verifiche allo stato limite ultimo Verifiche allo stato limite di esercizio Capitolo 3 ' NORMATIVA Normativa tecnica: prescrittiva o prestazionale? Normativa italiana... 42,, 1.2. Normativa europea... 46

5 6 Indice 2. Panoramica delle principali normative Decreto Ministeriale 9/1/ Decreto Ministeriale 14/9/05...: Eurocodice 2 (ENV, 1993) Eurocodice 2 (EN, 2002) Eurocodice 3 (ENV, 1994) Eurocodice 3 (EN, 2003) Azioni e loro valore di calcolo Classificazione delle azioni Valori di calcolo per verifiche agli stati limite ultimi Valori di calcolo per verifiche agli stati limite di esercizio Capitolo 4 BREVE STORIA DEL CALCESTRUZZO (ARMATO) La preistoria del calcestruzzo La muratura romana: l'opus caementicium La composizione, da Vitruvio al mix design Il calcestruzzo nella rivoluzione industriale Il calcestruzzo, i nuovi elementi strutturali e le nuove forme Calcestruzzi strutturali ad alta resistenza: il futuro (?) Capitolo 5 IL CALCESTRUZZO Aspetti tecnologici Comportamento sotto carichi di breve durata Resistenza a compressione Resistenza a trazione Modulo elastico Indicazioni di normativa Limiti di Rck e controlli di accettazione Modulo elastico Resistenza a trazione e legame cr-i: per sezione non fessurata Resistenza a compressione: limiti per TA e legame cr-e per sez. fessur Resistenza a compressione: limiti e legame cr-e per SLU Comportamento del calcestruzzo nel tempo Stagionatura e resistenza Ritiro Scorrimento viscoso Variazione delle proprietà chimiche (carbonatazione) Capitolo 6 L'ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO ORDINARIO Caratteristiche del materiale

6 Indice 7 2. Indicazioni di normativa Metodo delle tensioni ammissibili Verifiche allo stato limite ultimo Aderenza acciaio-calcestruzzo Tensioni di aderenza Lunghezza di ancoraggio Giunzioni per sovrapposizione Ricoprimento e distanza tra le barre Capitolo 7 FLESSIONE COMPOSTA - GENERALITÀ Simbologia e convenzione dei segni Sistemi di misura La flessione composta nel cemento armato Comportamento elastico lineare Calcestruzzo reagente a trazione (1 stadio) Calcestruzzo non reagente a trazione (2 stadio) Comportamento non lineare (3 stadio) Diagrammi limite Deformazioni, tensioni e caratteristiche della sollecitazione Capitolo 8 SFORZO NORMALE Modello lineare - calcestruzzo resistente a trazione Modello lineare - calcestruzzo non resistente a trazione Trazione Compressione - verifica della sezione Progetto di una sezione compressa e prescrizioni di normativa Modello non lineare Trazione Compressione - verifica della sezione Progetto di una sezione compressa e prescrizioni di normativa Pilastri cerchiati Capitolo 9 FLESSIONE SEMPLICE Modello lineare - calcestruzzo resistente a trazione Modello lineare - calcestruzzo non resistente a trazione Verifica a flessione retta Sezione rettangolare Sezioni riconducibili alla rettangolare Sezione generica

7 ... 8 Indice 4. Progetto della sezione Progetto di sezione rettangolare a semplice armatura Progetto di sezione rettangolare a doppia armatura....' Valori dei coefficienti r ed r' - metodo delle tensioni ammissibili Indicazioni progettuali Modello non lineare Verifica a flessione retta Valori di p e K per sezione parzializzata Sezione rettangolare Sezione generica Progetto della sezione Comportamento ultimo e duttilità Progetto di sezione rettangolare a semplice armatura Progetto di sezione rettangolare a doppia armatura Valori dei coefficienti r ed r'per lo stato limite ultimo Indicazioni progettuali Considerazioni finali... ;;~ 224 Capitolo 10 PRESSO E TENSOFLESSIONE La presso e tensoflessione in una sezione omogenea Modello lineare - calcestruzzo resistente a trazione Modello lineare - calcestruzzo non resistente a trazione Verifica a presso o tensoflessione retta Sezione rettangolare Sezioni riconducibili alla rettangolare Sezione circolare Sezione generica Domini M-N Diagrammi limite e campi di comportamento Campi di comportamento per modello lineare del materiale Costruzione dei domini M-N Domini M-N per sezione rettangolare Considerazioni generali e indicazioni progettuali Presso e tensoflessione deviata Modello non lineare Verifica a presso o tensoflessione retta Valori di p e K per sezione tutta compressa Sezione rettangolare Sezione circolare

8 Indice 9 8. Domini M-N Diagrammi limite e campi di comportamento Campi di comportamento per modello non lineare del materiale Costruzione dei domini M-N Domini M-N per sezione rettangolare Sezione rettangolare e circolare - formule semplificate Presso e tensoflessione deviata Confronto tra tensioni ammissibili e stato limite ultimo Capitolo 11 TAGLIO Il taglio in una sezione omogenea Sezione rettangolare Sezione circolare Sezione triangolare Sezione a doppio T Modello lineare - calcestruzzo resistente a trazione Modello lineare - calcestruzzo non resistente a trazione Sezione rettangolare Altri tipi di sezione Considerazioni sullo stato tensionale Limiti a taglio nel metodo delle tensioni ammissibili Modello lineare - armatura a taglio Armatura con sagomati a Armatura con staffe e ferri di parete Armatura con staffe Un approccio unificato Minimi di armatura nel metodo delle tensioni ammissibili Meccanismi e modelli di comportamento oltre il limite lineare Modello non lineare - resistenza in assenza di armature Il modello "a pettine" Altri contributi alla resistenza del dente Prescrizioni della normativa Modello non lineare - armatura a taglio Metodo normale Metodo dell'inclinazione variabile del traliccio Modello dei campi di tensione Traslazione del diagramma dei momenti Considerazioni sull'armatura con staffe e ferri di parete Minimi di armatura nel metodo degli stati limite , 8. Confronto tra stato limite ultimo e tensioni ammissibili

9 ..,. 10 Indice Capitolo 12 PUNZONAMENTO Taglio e punzonamento...! Modello lineare Modello non lineare Normativa italiana Normativa europea Confronto tra stato limite ultimo e tensioni ammissibili Capitolo 13 TORSIONE La torsione in una sezione omogenea Torsione per congruenza e torsione per equilibrio Modello lineare - stato tensionale Determinazione dello stato tensionale Limiti tensionali nel metodo delle tensioni ammissibili Modello lineare - armatura a torsione Armatura a spirale, a Armatura con staffe e barre longitudinali Minimi di armatura nel metodo delle tensioni ammissibili Modello non lineare Torsione e taglio Modello lineare Modello non lineare Capitolo 14 STATI LIMITE DI ESERCIZIO Generalità Stato limite di fessurazione Comportamento di un'asta tesa al crescere dei carichi Ampiezza delle fessure, secondo la normativa Controllo della fessurazione senza calcolo diretto Stato limite di deformazione Limitazione delle tensioni in esercizio Bibliografia Appendice E giunti alla fine

10 Le novità, come il passaggio dalle tensioni ammissibili agir stati limite imposto da recenti normative, spaventano e sembrano complicate solo perché non le conosciamo a fondo. Spesso i libri che trattano questi argomenti contribuiscono ad un tale stato d'animo perché, ricercando un eccessivo rigorr teorico, si perdono in formule complicate e simboli strani; o, viceversa, dedicano troppo spazio alle applicazioni col computer, dando l'idea che sia quasi impossibile affrontare senza di esso i "nuovi" metodi di progettazione e verifica strutturale. Questo testo vuole invece mostrare che tensioni ammissibili e stati limite possono e devono essere visti in maniera unitaria, come due facce leggermente diverse di una stessa realtà. A parte alcune, necessarie, differenziazioni di partenza, i principi generali sono gli stessi e non cambia sostanzialmente il modo di procedere, né le formule da utiliuare. Spesso {ma non sempre) anche i risultati sono gli stessi. Si è quindi scelto di non dividere il testo in parti distinte, separando le tensioni ammissibili dagli stati limite, ma di evidenziare invece, per ciascun argomento (sforzo normale, flessione, taglio, ecc.), come tensioni ammissibili e stato limite ultimo corrispondano solo ad una diversa modellazione del materiale, che porta alla variazione di alcuni coefficienti ma non delle formule da usare. Il libro è arricchito da oltre cento esempi numerici completamente svolti, che chiariscono come procedere nel progetto e nella verifica delle sezioni in e.a. e mostrano concretamente quali differenze s1 ottengono con l'uso dei due diversi metodi. Al termine di ogni capitolo sono inoltre presenti riquadri riepilogativi che riassumono sinteticamente procedure e formule da utilizzare. AURELIO GHERSI ha iniziato la sua carriera universitaria a Napoli. Ora è professore ordinano d1 Tecnica delle costruzioni presso l'univers1ta di Catania, ove ha tenuto corsi d1 Progetto d1 strutture, Ingegneria s1srrnca, Tecnica delle costn,mom per ingegneria crv1le ed edile, Costruzioni Il per erch1lettura. Ha inoltre coordinato e tenuto lezioni 1n numerosi corsi di aggiornamento professionale. Ha pubblicato libri sull'analisi strutturale, sul progetto di strutture antisismiche. sul progetto d1 elementi strutturali in acciaio formati a freddo. I DF ,00