Lezione. Tecnica delle Costruzioni

Transcript

1 Lezione Tecnica delle Costruzioni 1

2 Costruzioni civili e industriali (normativa non sismica) 2

3 Costruzioni di calcestruzzo Formano oggetto delle presenti norme le strutture di: - calcestruzzo armato normale - calcestruzzo armato precompresso - calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato, con riferimento a calcestruzzi di peso normale e con esclusione di quelle opere per le quali vige una regolamentazione apposita a carattere particolare. 3

4 Costruzioni di calcestruzzo strutture precompresse strutture semplicemente armate strutture non armate o a bassa percentuale di armatura Classe di resistenza Il calcestruzzo viene titolato ed identificato mediante : - la classe di resistenza contraddistinta dai valori caratteristici delle resistenze cilindrica e cubica a compressione uniassiale, misurate rispettivamente su provini cilindrici (o prismatici) e cubici, espressa in MPa. C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C28/35 C32/40 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 Nota: Per le classi di resistenza normalizzate per calcestruzzo normale si può fare utile riferimento a quanto indicato nelle norme UNI EN 206-1:2006 e nella UNI 11104:2004. C55/67 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105 4

5 Costruzioni di calcestruzzo Per le classi di resistenza superiori a C45/55 la resistenza caratteristica e tutte le grandezze meccaniche e fisiche che hanno influenza sulla resistenza e durabilità del conglomerato devono essere accertate prima dell inizio dei lavori tramite un apposita sperimentazione preventiva e la produzione deve seguire specifiche procedure per il controllo di qualità. 5

6 Costruzioni di calcestruzzo I materiali non tradizionali o non trattati nelle presenti norme tecniche potranno essere utilizzati, previa autorizzazione del Servizio Tecnico Centrale su parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, autorizzazione che riguarderà l utilizzo del materiale nelle specifiche tipologie strutturali proposte sulla base di procedure definite dal Servizio Tecnico Centrale. Si intende qui riferirsi a materiali quali : calcestruzzi di classe di resistenza superiore a C70/85, calcestruzzi fibrorinforzati, acciai da costruzione non previsti, leghe di alluminio, leghe di rame, travi tralicciate in acciaio conglobate nel getto di calcestruzzo collaborante, materiali polimerici fibrorinforzati, pannelli con poliuretano o polistirolo collaborante, materiali murari non tradizionali, vetro strutturale, materiali diversi dall acciaio con funzione di armatura da c.a. 6

7 Verifiche agli stati limite Resistenza di calcolo dei materiali Le resistenze di calcolo f d indicano le resistenze dei materiali, calcestruzzo ed acciaio, ottenute mediante l espressione: dove: f k γ M f d = f k / γ M sono le resistenze caratteristiche del materiale; sono i coefficienti parziali per le resistenze, comprensivi delle incertezze del modello e della geometria, che possono variare in funzione del materiale, della situazione di progetto e della particolare verifica in esame. 7

8 Verifiche agli stati limite Resistenza di calcolo a compressione del cls Per il calcestruzzo la resistenza di calcolo a compressione, fcd, é: dove: f cd = α cc f ck / γ C α cc γ C f ck è il coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata; è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo; è la resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo a 28 giorni. Il coefficiente γ C vale 1.5 Il coefficiente α cc vale

9 Verifiche agli stati limite Resistenza di calcolo a compressione del cls Per il calcestruzzo la resistenza di calcolo a compressione, fcd, é: f cd = α cc f ck / γ C Nel caso di elementi piani (solette, pareti, ) gettati in opera con calcestruzzi ordinari e con spessori minori di 50 mm, la resistenza di calcolo a compressione va ridotta a 0,80f cd. Il coefficiente γ C può essere ridotto da 1,5 a 1,4 per produzioni continuative di elementi o strutture, soggette a controllo continuativo del calcestruzzo dal quale risulti un coefficiente di variazione (rapporto tra scarto quadratico medio e valor medio) della resistenza non superiore al 10%. Le suddette produzioni devono essere inserite in un sistema di qualità. 9

10 Verifiche agli stati limite Resistenza di calcolo a trazione del calcestruzzo La resistenza di calcolo a trazione, f ctd, vale: dove: γ C f ctk f ctd = f ctk / γ C è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo; è la resistenza caratteristica a trazione del calcestruzzo. Nel caso di elementi piani (solette, pareti, ) gettati in opera con calcestruzzi ordinari e con spessori minori di 50 mm, la resistenza di calcolo a trazione va ridotta a 0,80f ctd. Il coefficiente γ C può essere ridotto, da 1,5 a 1,4 nei casi specificati precedentemente. 10

11 Verifiche agli stati limite Resistenza di calcolo dell`acciaio La resistenza di calcolo dell acciaio f yd è riferita alla tensione di snervamento ed il suo valore è dato da: dove: γ S f yk f yd = f yk / γ S è il coefficiente parziale di sicurezza relativo all acciaio; per armatura ordinaria è la tensione caratteristica di snervamento dell acciaio, per armature da precompressione è la tensione convenzionale caratteristica di snervamento data, a seconda del tipo di prodotto, da f pyk (barre), f p(0,1)k (fili), p (1)k f (trefoli e trecce); Il coefficiente γ S assume sempre, per tutti i tipi di acciaio, il valore

12 Verifiche agli stati limite Tensione tangenziale di aderenza acciaio-cls La resistenza tangenziale di aderenza di calcolo f bd vale: dove: f bd = f bk / γ C γ C è il coefficiente parziale di sicurezza del cls, pari a 1,5; f bk è la resistenza tangenziale caratteristica di aderenza data da: in cui f bk = 2,25 h f ctk h = 1,0 per barre di diametro f 32 mm = (132 - f)/100 per barre di diametro superiore. Attenzione: nel caso di armature molto addensate o ancoraggi in zona di calcestruzzo teso, la resistenza di aderenza va ridotta dividendola almeno per 1,5. 12

13 Verifiche agli stati limite Diagrammi di calcolo tensione-deformazione del cls σ σ σ f cd f cd f cd ε c2 ε cu ε c3 ε cu ε c4 ε cu Per le classi di resistenza pari o inferiore a C50/60 si può porre: ε c2 = 0,200% ε cu = 0,35% ε c3 = 0,175% ε c4 = 0,07% 13

14 Verifiche agli stati limite Diagrammi di calcolo tensione-deformazione del cls σ σ σ f cd f cd f cd Per le classi di resistenza superiore a C50/60 si può porre: ε c2 = 0,20% + 0,0085%(f ck 50) ε cu = 0,26% + 3,5% (90 - f ck )/100 ε c3 = 0,175% + 0,055% (f ck - 50)/40 ε c2 ε cu ε c3 ε cu ε c4 ε cu ε c4 = 0,2 ε cu purché si adottino opportune limitazioni quando si usa il modello a blocco. Attenzione: Indipendentemente dalla resistenza, per sezioni o parti di sezioni soggette a distribuzioni di tensione di compressione approssimativamente uniformi, si assume per la deformazione a rottura il valore ε c2 anziché ε cu. 14

15 Verifiche agli stati limite Diagrammi di calcolo tensione-deform. dell acciaio σ kf yd f yd σ f yd ε yd ε ud ε yd Per il diagramma tensione-deformazione dell acciaio è possibile adottare opportuni modelli rappresentativi del reale comportamento del materiale, modelli definiti in base: al valore di calcolo ε ud = 0,9ε uk ( ε uk = (A gt ) k ) della deformazione uniforme ultima al valore di calcolo della tensione di snervamento f yd al rapporto di sovraresistenza k = (f t / f y ) k 15

16 Ricoprimento e copriferro Definizione ricoprimento = r nom = r min + r copriferro Il valore r min deve essere fissato in modo da garantire: La trasmissione delle tensioni d aderenza La protezione delle barre dalla corrosione Un adeguata resistenza al fuoco (EN ) Il valore r deve essere fissato in funzione delle tolleranze di posa. Eurocodice 2 ( ) 16

17 Condizioni ambientali Le condizioni ambientali, ai fini della protezione contro la corrosione delle armature metalliche, possono essere suddivise in ordinarie, aggressive e molto aggressive con riferimento alle classi di esposizione definite nelle Linee Guida per il calcestruzzo strutturale emesse dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Condizioni ambientali Ordinarie Aggressive Molto aggressive Classi di esposizione X0, XC1, XC2, XC3, XF1 XC4, XD1, XS1, XA1, XA2, XF2, XF3 XD2, XD3, XS2, XS3, XA3, XF4 17

18 Ricoprimento Valori minimi ( r min ) Al fine della protezione delle armature dalla corrosione, il valore r min deve essere maggiore o uguale ai valori sotto indicati Barre da c.a. elementi a piastra Barre da c.a. altri elementi Cavi da c.a.p. elementi a piastra Cavi da c.a.p. altri elementi C min Co Ambiente C C o C min C<C o C C o C min C<C o C C o C min C<C o C C o C min C<C o C25/30 C35/45 Ordinario C28/35 C40/50 Aggressivo C35/45 C45/55 Molto aggressivo Circolare 02/02//

19 Ricoprimento I valori di r min della Tabella si riferiscono a costruzioni con vita nominale di 50 anni. Per costruzioni con vita nominale di 100 anni detti valori vanno aumentati di 10 mm. Inoltre: Per classi di resistenza del calcestruzzo inferiori a C min i valori della tabella sono da aumentare di 5 mm. Per produzioni di elementi sottoposte a controllo di qualità che preveda anche la verifica dei copriferri (ad esempio elementi prefabbricati), i valori della tabella possono essere ridotti di 5 mm. Per acciai inossidabili o in caso di adozione di altre misure protettive contro la corrosione e verso i vani interni chiusi di solai alleggeriti (alveolari, predalles, ecc.), i ricoprimenti potranno essere ridotti in base a documentazioni di comprovata validità. Circolare 02/02//

20 Ricoprimento Tolleranze di posa ( r ) Ai valori di r min vanno aggiunte le tolleranze di posa r, pari a 10 mm o minore, secondo indicazioni di norme di comprovata validità. Circolare 02/02//

21 Ricoprimento Esempio solaio Classe di esposizione XC1 (ambiente ordinario secondo Circolare 02/02/2009) Calcestruzzo C25/30 (classe minima secondo UNI EN206-1) Ricoprimento r min =20 mm r =5 mm (se si utilizzano distanziatori) r nom =25 mm Copriferro c nom =25 mm + φ/2 = = 32 mm (φ max =14 mm) c nom (valore scelto) = 35 mm Barre da c.a. elementi a piastra Barre da c.a. altri elementi C min Co Ambiente C C o C min C<C o C C o C min C<C o C25/30 C35/45 Ordinario C28/35 C40/50 Aggressivo C35/45 C45/55 Molto aggressivo

22 Ricoprimento Esempio trave Classe di esposizione XC3 (ambiente ordinario secondo Circolare 02/02/2009) Calcestruzzo C28/35 (classe minima secondo UNI EN206-1) Ricoprimento r min =25 mm r =5 mm (con distanziatori) r nom =30 mm Copriferro c nom =30 mm + φ st + φ l /2 = 48 mm (φ lmax =20 mm) (φ st =8 mm) c nom (valore scelto) = 50 mm Barre da c.a. elementi a piastra Barre da c.a. altri elementi C min Co Ambiente C C o C min C<C o C C o C min C<C o C25/30 C35/45 Ordinario C28/35 C40/50 Aggressivo C35/45 C45/55 Molto aggressivo

23 Dettagli costruttivi Diametro massimo delle barre e dei trefoli Le armature ordinarie ammesse sono barre ad aderenza migliorata o reti elettrosaldate. Il diametro delle barre non può superare 32 mm (per barre raggruppate, il diametro equivalente del raggruppamento non deve eccedere i 45 mm) 23

24 Dettagli costruttivi Raggio di curvatura delle barre Il raggio di curvatura delle barre deve essere tale da impedire FESSURE DA FLESSIONE NELLE BARRE SCHIACCIAMENTO DEL CALCESTRUZZO POSTO ALL INTERNO DELLA PIEGA DELLA BARRA I valori minimi dei diametri dei mandrini da utilizzare in relazione al diametro delle barre sono : per φ 16 mm per φ > 16 mm D 4 φ D 7 φ 24

25 Dettagli costruttivi Raggio di curvatura delle barre Tale misura è qualitativamente giustificata perché la deformazione normale massima che nasce nella barra per effetto della piegatura é 1 φ φ ε max = = D +φ 2 D +φ 2 ε max Dunque, se si vuole mantenere costante la deformazione normale massima nella barra e si può trascurare il diametro della barra rispetto a quello del mandrino, il diametro del mandrino deve essere proporzionale al diametro della barra. mandrino D φ 25

26 Dettagli costruttivi Raggio di curvatura delle barre Inoltre, se le armature sono soggette a sforzi di trazione, le piegature delle armature fanno nascere tensioni di compressione nel calcestruzzo posto al loro interno. L equazione di equilibrio alla traslazione orizzontale stabilisce che 2 πφ π 2 π 2 s ccos d c [ sin ] 0 0 c bd F =σ = bσ αr α= bσr α =σ 4 2 Se si vuole mantenere costante la tensione di compressione nel calcestruzzo all interno della piega e necessario che il diametro del mandrino cresca con il diametro della barra. Eurocodice 2 (2005) D min cd ( ) F 1 ab + 1 2φ f dove a b e la meta della distanza tra barre misurata ortogonalmente al piano di flessione D R α σ c F 26

27 FINE 27