ESERCITAZIONI. MATERIALI PER L EDILIZIA Prof. L. Coppola. Coffetti Denny

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1 MATERIALI PER L EDILIZIA Prof. L. Coppola ESERCITAZIONI Coffetti Denny PhD Candidate Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate Università degli Studi di Bergamo

2 ESERCIZIO 1 IL COLLAUDO DI UNA BARRA DI ANCORAGGIO PREVEDE L APPLICAZIONE DI UN CARICO DI TRAZIONE DI 150 KN. LA BARRA HA SEZIONE TONDA LISCIA DI DIAMETRO PARI A 20 MM E LUNGHEZZA INIZIALE PARI A 2 M. L ACCIAIO IN ESAME È CARATTERIZZATO DA: FY: 500 MPA, FT: 600 MPA, E: MPA

3 CALCOLARE LA LUNGHEZZA DELLA BARRA DURANTE LA PROVA. QUALE SARÀ LA LUNGHEZZA DELLA BARRA SE IL CARICO VIENE RIMOSSO?

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7 DOPO LA RIMOZIONE DEL CARICO LA BARRA TORNA ALLA LUNGHEZZA INIZIALE (2 METRI) POICHÉ È STATA SOLLECITATA IN CONDIZIONI ELASTICHE, OVVERO IN CAMPO DI DEFORMAZIONE REVERSIBILE.

8 ESERCIZIO 2 UN ELEMENTO STRUTTURALE AVENTE SEZIONE RETTANGOLARE 10 X 5 MM E LUNGHEZZA INIZIALE PARI A 200 CM È SOLLECITATO A TRAZIONE PER EFFETTO DI UN CARICO ACCIDENTALE. LA SUA LUNGHEZZA SOTTO CARICO RAGGIUNGE I 200,3 CM.

9 L ACCIAIO È UN LAMINATO A CALDO DENOMINATO S355 AVENTE FY: 355 MPA E FT: 510 MPA. CALCOLARE IL VALORE DEL CARICO CHE DETERMINA TALE LUNGHEZZA FINALE E LA SUA LUNGHEZZA A SEGUITO DELLA RIMOZIONE DEL CARICO. QUALE È IL MASSIMO ALLUNGAMENTO PRIMA DI GIUNGERE A SNERVAMENTO?

10 PER POTER DETERMINARE LO SFORZO AGENTE IN UN ELEMENTO STRUTTURALE NOTA LA SUA DEFORMAZIONE, È NECESSARIO RICORRERE ALLA LEGGE DI HOOKE VALIDA IN CAMPO ELASTICO. IPOTIZZIAMO QUINDI DI ESSERE IN CAMPO ELASTICO. SARÀ NECESSARIO VERIFICARE ALLA FINE DEI CALCOLI DI ESSERE REALMENTE IN CAMPO ELASTICO!!!

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14 ESSENDO IN CAMPO ELASTICO, NEL MOMENTO IN CUI SI RIMUOVE IL CARICO DALL ELEMENTO STRUTTURALE, QUESTO RITORNERÀ ALLE DIMENSIONI INIZIALI. LA LUNGHEZZA DOPO LO SCARICO SARÀ QUINDI PARI A 200 CM.

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16 ESERCIZIO 3 GIUNGE IN LABORATORIO UNO SPEZZONE DI BARRA DA C.A. B450C DI LUNGHEZZA PARI A 60 CM. L OPERATORE, DOPO AVER CORRETTAMENTE INDIVIDUATO IL CODICE DEL PRODUTTORE, DETERMINA UN PESO DELLA BARRA PARI A 2,5 KG E SOTTOPONE IL PROVINO AD UNA PROVA DI TRAZIONE INDIVIDUANDO UN CARICO DI SNERVAMENTO PARI A 245 KN, UN CARICO DI ROTTURA PARI A 300 KN E UN ALLUNGAMENTO AGT = 8,1%.

17 LA BARRA È CONFORME ALLA NORMATIVA VIGENTE? QUALI ALTRE PROVE SONO NECESSARIE AFFINCHÉ IL LABORATORIO ATTESTI LA CONFORMITÀ DELLA BARRA ALLE N.T.C. 2008?

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20 ESERCIZIO 4 TEMA D ESAME UNA BARRA IN ACCIAIO E UNA BARRA IN LEGA DI TITANIO VENGONO SOTTOPOSTE AD UNA PROVA DI TRAZIONE. LA BARRA IN ACCIAIO HA UNA LUNGHEZZA DI 100 CM E UN PESO DI 2.47 KG MENTRE LA BARRA IN LEGA DI TITANIO HA UNA LUNGHEZZA DI 100 CM E UN DIAMETRO DI 24 MM. IN UN CERTO ISTANTE, DURANTE LA PROVA, LA LUNGHEZZA MISURATA SU ENTRAMBE LE BARRE RISULTA ESSERE PARI A CM

21 L ACCIAIO IN QUESTIONE È DEL TIPO B450C CARATTERIZZATO DALLE SEGUENTI PROPRIETÀ: F Y = 450 MPA, F T = 540 MPA, E = MPA, A%=20% E Ρ = 7.85 KG/DM 3 MENTRE LA LEGA DI TITANIO, DENOMINATA TI-5AL- 2,5SN, È CARATTERIZZATA DALLE SEGUENTI PROPRIETÀ: F Y = 793 MPA, F T = 827 MPA, E = MPA, A%=10% E Ρ = 4.48 KG/DM 3

22 DETERMINARE IL CARICO CHE DETERMINA TALE ALLUNGAMENTO E LA LUNGHEZZA DELLA BARRA DOPO LA RIMOZIONE DEL CARICO STESSO, MOTIVANDO OPPORTUNAMENTE LA RISPOSTA E TRACCIANDO SULLO STESSO DIAGRAMMA LE CARATTERISTICHE SFORZO/DEFORMAZIONE DEI DUE MATERIALI.

23 L ESERCIZIO RICHIEDE DI DETERMINARE IL CARICO NECESSARIO A GENERARE UN ALLUNGAMENTO DI 2.1 MM SULLE DUE BARRE TESTATE.

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28 LE BARRE OPERANO IN CAMPO ELASTICO, QUINDI, ALLA RIMOZIONE DEL CARICO, ENTRAMBE RITORNANO ALLA LUNGHEZZA INIZIALE DI 100 CM. A QUESTO PUNTO SI PUÒ AGEVOLMENTE TRACCIARE IL DIAGRAMMA SFORZO-DEFORMAZIONE DEI DUE MATERIALI (L ANDAMENTO DELLA CURVA DI TRAZIONE NEL TRATTO DI STRIZIONE È INDICATIVO).

29 Sforzo [MPa] ACCIAIO B450C Ti-5Al-2,5Sn % 5% 10% 15% 20% 25% Deformazione [%]

30 ESERCIZIO 5 TEMA D ESAME DURANTE LA REALIZZAZIONE DI UN FABBRICATO IN CALCESTRUZZO ARMATO, SI RICHIEDONO DEI CONTROLLI SULLA QUALITÀ DELLE BARRE DI ARMATURA FORNITE IN CANTIERE IN ACCORDO CON LA NORMATIVA VIGENTE. VENGONO COSÌ INVIATI AL LABORATORIO PROVE MATERIALI SPEZZONI DELLA LUNGHEZZA PARI A 130 CM DEL PESO DI 2.05 KG IN ACCIAIO B450C.

31 DOPO AVER ESEGUITO IL CONTROLLO SUL CODICE IMPRESSO ATTRAVERSO LA SEQUENZA DI NERVATURE E AVER OPPORTUNAMENTE RIDOTTO LA LUNGHEZZA DELLA BARRA, L OPERATORE SOTTOPONE IL PROVINO ALLA PROVA DI TRAZIONE, REGISTRANDO UNA FORZA DI SNERVAMENTO PARI A 93 KN E UNA FORZA DI ROTTURA PARI A 118 KN. COSA SI PUÒ CONCLUDERE RISPETTO AI VALORI OTTENUTI?

32 CALCOLARE, INOLTRE, IL VALORE DI DELL ALLUNGAMENTO PERCENTUALE A ROTTURA (A%) CONSIDERANDO CHE, AL TERMINE DELLA PROVA, IL PROVINO È LUNGO 82 CM A FRONTE DI UNA LUNGHEZZA INIZIALE DI 70 CM E CHE LA DEFORMAZIONE TOTALE ALLA TENSIONE DI ROTTURA È PARI AL 10%. DOPO AVER CALCOLATO LE GRANDEZZE SIGNIFICATIVE, TRACCIARE INDICATIVAMENTE LA CURVA DI TRAZIONE DEL PROVINO E LA CURVA DI TRAZIONE DI UN GENERICO ACCIAIO B450C.

33 A QUALI ALTRE PROVE DOVRÀ ESSERE SOTTOPOSTA LA BARRA DI ACCIAIO PER OTTENERE LA CONFORMITÀ IN ACCORDO ALLA NORMATIVA VIGENTE (D.M. 14/01/2008)?

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35 NOTA LA DENSITÀ DEL MATERIALE, IL PESO DELLO SPEZZONE E LA SUA LUNGHEZZA, È IMMEDIATO CALCOLARE L AREA RESISTENTE: IL PROVINO AVRÀ QUINDI UN AREA DI 201 MM 2 E UN DIAMETRO DI 16 MM.

36 A QUESTO PUNTO SI PUÒ CALCOLARE LA TENSIONE DI SNERVAMENTO E QUELLA DI ROTTURA: FY=93000 N / 201 MM 2 = 463 MPA > 450 MPA FT= N / 201 MM 2 = 587 MPA > 540 MPA I VALORI OTTENUTI SONO SUPERIORI RISPETTO A QUELLI NOMINALI DEL MATERIALE, QUINDI SONO RISPETTATI I REQUISITI RESISTENZIALI.

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38 PER OTTENERE LA CONFORMITÀ IN ACCORDO CON IL D.M. 14/01/2008, IN AGGIUNTA A QUANTO GIÀ REALIZZATO DAL LABORATORIO PROVE MATERIALI, SARÀ NECESSARIO SOTTOPORRE GLI SPEZZONI ALLA PROVA DI PIEGAMENTO/RADDRIZZAMENTO, VERIFICANDO L ASSENZA DI CRICCHE.

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40 ESERCIZIO 6 TEMA D ESAME PER LA REALIZZAZIONE DI UNA NUOVA PENSILINA NEI PRESSI DI PIAZZA DUOMO A MILANO, IL PROGETTISTA DECIDE DI UTILIZZARE QUATTRO PUTRELLE HEA 100 IN ACCIAIO INOSSIDABILE AISI 304 PER SORREGGERE UNA COPERTURA DAL PESO COMPLESSIVO PARI A 173 TONNELLATE. SAPENDO CHE L ALTEZZA DEI PROFILATI METALLICI È PARI A 4 M, DETERMINARE L ABBASSAMENTO COMPLESSIVO DELLA PENSILINA.

41 LO STUDIO DI PROGETTAZIONE DECIDE DI PROPORRE UNA VARIANTE AL PROGETTO UTILIZZANDO SOLAMENTE DUE PUTRELLE HEA140 IN ACCIAIO AISI 304. CALCOLARE L ABBASSAMENTO DELLA PENSILINA IN QUESTA CONFIGURAZIONE. ACCIAIO AISI 304: FY = 250 MPA; FU = 590 MPA; A% = 55%; E = 196 GPA PROFILO HEA 100: SEZIONE = CM 2 PROFILO HEA 140: SEZIONE = CM 2

42 RIPORTARE INOLTRE SU UN DIAGRAMMA SFORZO- DEFORMAZIONE LO STATO TENSIONALE DELLE PUTRELLE NELLE DUE VARIANTI. ALLA LUCE DEI TRADIZIONALI APPROCCI PROGETTUALI, COSA SI PUÒ CONCLUDERE RISPETTO AI VALORI OTTENUTI?

43 L ESERCIZIO RICHIEDE DI CALCOLARE L ACCORCIAMENTO DELLE PUTRELLE NELLE DUE CONFIGURAZIONI; SI PROCEDE QUINDI CALCOLANDO LE TENSIONI INTERNE E LA CORRISPETTIVA DEFORMAZIONE, VERIFICANDO DI ESSERE SEMPRE IN CAMPO ELASTICO.

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47 LE TENSIONI RISULTANO SUPERIORI ALLA TENSIONE DI SNERVAMENTO; IL MATERIALE NON SI TROVA IN CAMPO ELASTICO MA SI TROVA SUL RAMO PLASTICO DEL DIAGRAMMA SFORZO-DEFORMAZIONE. NON È POSSIBILE APPLICARE LA LEGGE DI HOOKE.

48 ALLA LUCE DI UN CORRETTO APPROCCIO PROGETTUALE SI PUÒ AFFERMARE CHE: LA SOLUZIONE CON 4 PUTRELLE HEA 100 È ACCETTABILE PERCHÉ SOLLECITA IL MATERIALE IN MODO TALE DA NON SUPERARE LA TENSIONE DI SNERVAMENTO. INFATTI, UNA CORRETTA PROGETTAZIONE PREVEDE SEMPRE CHE I MATERIALI CHE COMPONGONO LE STRUTTURE SI TROVINO IN ESERCIZIO NEL CAMPO ELASTICO;

49 LA SOLUZIONE CON 2 PUTRELLE HEA 140 NON È ACCETTABILE PERCHÉ SOLLECITA IL MATERIALE BEN OLTRE IL LIMITE IMPOSTO DALLO SNERVAMENTO. SI AVREBBE QUINDI UN MATERIALE IN FASE PLASTICA CON DEFORMAZIONI PLASTICHE PERMANENTI E DIFFICILMENTE CONTROLLABILI.

50 PER POTER IMPIEGARE SOLAMENTE DUE PILASTRI A SOSTEGNO DELLA PENSILINA È NECESSARIO: AUMENTARE L AREA RESISTENTE DEI PILASTRI (AD ESEMPIO IMPIEGARE 2 HEA 160) AUMENTARE LA RESISTENZA MECCANICA DEL MATERIALE, UTILIZZANDO UN ACCIAIO PIÙ PRESTANTE RIDURRE IL PESO DELLA COPERTURA MODIFICANDO I MATERIALI CHE LA COSTITUISCONO

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53 DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA

54 IL CICLO PRIMARIO DI PRODUZIONE DELL ACCIAIO: 1. SI FONDA SULL UTILIZZO DI UN FORNO ROTANTE ALL ARCO ELETTRICO 2. VIENE GENERALMENTE ADOTTATO PER LA PRODUZIONE DI ACCIAI DI ALTA QUALITÀ 3. PERMETTE DI TRASFORMARE IL MINERALE DI FERRO IN ACCIAIO ATTRAVERSO L IMPIEGO DI UN REATTORE CHIMICO DI GRANDI DIMENSIONI 4. RICHIEDE IMPIANTI PRODUTTIVI MOLTO ESTESI PER VIA DELLA LUNGHEZZA DEGLI IMPIANTI DI LAMINAZIONE

55 IL CICLO PRIMARIO DI PRODUZIONE DELL ACCIAIO: 1. SI FONDA SULL UTILIZZO DI UN FORNO ROTANTE ALL ARCO ELETTRICO 2. VIENE GENERALMENTE ADOTTATO PER LA PRODUZIONE DI ACCIAI DI ALTA QUALITÀ 3. PERMETTE DI TRASFORMARE IL MINERALE DI FERRO IN ACCIAIO ATTRAVERSO L IMPIEGO DI UN REATTORE CHIMICO DI GRANDI DIMENSIONI 4. RICHIEDE IMPIANTI PRODUTTIVI MOLTO ESTESI PER VIA DELLA LUNGHEZZA DEGLI IMPIANTI DI LAMINAZIONE

56 LA CURVA SFORZO-DEFORMAZIONE DI UN ACCIAIO SOTTOPOSTO AD UNA PROVA DI TRAZIONE: 1. PRESENTA UN ANDAMENTO INDIPENDENTE DALLA TIPOLOGIA DI ACCIAIO 2. SI SUDDIVIDE IN TRE CAMPI DI DEFORMAZIONE: ELASTICA LINEARE, PLASTICA UNIFORME E PLASTICA LOCALIZZATA 3. CORRELA LA FORZA APPLICATA SUL PROVINO ALLO SPOSTAMENTO DELLA TRAVERSA 4. È GENERALMENTE ESPRESSA IN KN O IN KG

57 LA CURVA SFORZO-DEFORMAZIONE DI UN ACCIAIO SOTTOPOSTO AD UNA PROVA DI TRAZIONE: 1. PRESENTA UN ANDAMENTO INDIPENDENTE DALLA TIPOLOGIA DI ACCIAIO 2. SI SUDDIVIDE IN TRE CAMPI DI DEFORMAZIONE: ELASTICA LINEARE, PLASTICA UNIFORME E PLASTICA LOCALIZZATA 3. CORRELA LA FORZA APPLICATA SUL PROVINO ALLO SPOSTAMENTO DELLA TRAVERSA 4. È GENERALMENTE ESPRESSA IN KN O IN KG

58 LA TENSIONE DI SNERVAMENTO: 1. È SEMPRE SUPERIORE A 540 MPA PER UN ACCIAIO DA CALCESTRUZZO ARMATO 2. INDICA IL CONFINE TRA IL CAMPO PLASTICO LOCALIZZATO E IL CAMPO PLASTICO UNIFORME 3. È STRETTAMENTE CORRELATO CON LA TENSIONE DI ROTTURA ATTRAVERSO UNA CORRELAZIONE LINEARE 4. IN CASO DI SNERVAMENTO CONTINUO, CORRISPONDE ALLA TENSIONE CHE PRODUCE UNA DEFORMAZIONE PLASTICA RESIDUA DELLO 0,2%

59 LA TENSIONE DI SNERVAMENTO: 1. È SEMPRE SUPERIORE A 540 MPA PER UN ACCIAIO DA CALCESTRUZZO ARMATO 2. INDICA IL CONFINE TRA IL CAMPO PLASTICO LOCALIZZATO E IL CAMPO PLASTICO UNIFORME 3. È STRETTAMENTE CORRELATO CON LA TENSIONE DI ROTTURA ATTRAVERSO UNA CORRELAZIONE LINEARE 4. IN CASO DI SNERVAMENTO CONTINUO, CORRISPONDE ALLA TENSIONE CHE PRODUCE UNA DEFORMAZIONE PLASTICA RESIDUA DELLO 0,2%

60 LA RESILIENZA DI UN ACCIAIO: 1. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA AL PENDOLO DI CHARPY A DIVERSE TEMPERATURE 2. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA DI TRAZIONE A DIVERSE TEMPERATURE 3. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA DI PIEGA E RADDRIZZAMENTO A DIVERSE TEMPERATURE 4. È UN PARAMETRO FONDAMENTALE PER LA PROGETTAZIONE DELLE ARMATURE NELLE STRUTTURE IN C.A.

61 LA RESILIENZA DI UN ACCIAIO: 1. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA AL PENDOLO DI CHARPY A DIVERSE TEMPERATURE 2. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA DI TRAZIONE A DIVERSE TEMPERATURE 3. VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO UNA PROVA DI PIEGA E RADDRIZZAMENTO A DIVERSE TEMPERATURE 4. È UN PARAMETRO FONDAMENTALE PER LA PROGETTAZIONE DELLE ARMATURE NELLE STRUTTURE IN C.A.

62 QUALE TRA I SEGUENTI È UN ACCIAIO RESISTENTE ALLA CORROSIONE? 1. ACCIAIO DA BONIFICA 2. ACCIAIO ZINCATO 3. ACCIAIO COR-TEN 4. ACCIAIO S275

63 QUALE TRA I SEGUENTI È UN ACCIAIO RESISTENTE ALLA CORROSIONE? 1. ACCIAIO DA BONIFICA 2. ACCIAIO ZINCATO 3. ACCIAIO COR-TEN 4. ACCIAIO S275

64 IL TRATTAMENTO TEMPCORE: 1. VIENE APPLICATO QUASI ESCLUSIVAMENTE SULLE PIASTRE E SUI PROFILI TUBOLARI DESTINATI ALL EDILIZIA 2. È UN TRATTAMENTO TERMICO PIUTTOSTO ECONOMICO PERCHÉ SFRUTTA IL CALORE DELLA BARRA DURANTE LA LAMINAZIONE 3. È ORMAI QUASI TOTALMENTE IN DISUSO 4. CONSENTE DI OTTENERE ACCIAI DI ELEVATISSIMA RESISTENZA A TRAZIONE MA RIDOTTA DUTTILITÀ

65 IL TRATTAMENTO TEMPCORE: 1. VIENE APPLICATO QUASI ESCLUSIVAMENTE SULLE PIASTRE E SUI PROFILI TUBOLARI DESTINATI ALL EDILIZIA 2. È UN TRATTAMENTO TERMICO PIUTTOSTO ECONOMICO PERCHÉ SFRUTTA IL CALORE DELLA BARRA DURANTE LA LAMINAZIONE 3. È ORMAI QUASI TOTALMENTE IN DISUSO 4. CONSENTE DI OTTENERE ACCIAI DI ELEVATISSIMA RESISTENZA A TRAZIONE MA RIDOTTA DUTTILITÀ

66 QUALE TRA LE SEGUENTI INFORMAZIONI NON SI PUÒ DESUMERE DALL ANALISI DELLE NERVATURE DI UNA BARRA PER C.A.? 1. TIPOLOGIA DI ACCIAIO 2. STABILIMENTO DI PRODUZIONE 3. NAZIONE DI PROVENIENZA DEL PRODOTTO 4. CLASSE DI RESISTENZA DELL ACCIAIO

67 QUALE TRA LE SEGUENTI INFORMAZIONI NON SI PUÒ DESUMERE DALL ANALISI DELLE NERVATURE DI UNA BARRA PER C.A.? 1. TIPOLOGIA DI ACCIAIO 2. STABILIMENTO DI PRODUZIONE 3. NAZIONE DI PROVENIENZA DEL PRODOTTO 4. CLASSE DI RESISTENZA DELL ACCIAIO