Una unione del ferro e del conglomerato cementizio tale che i. esercitino una azione comune contro le forze esterne

Transcript

1 Hennebique brevetta "CEMENTO ARMATO" (1892) avvia la stagione della struttura in conglomerato armato che Morsch, a cavallo del secolo, definirà come "materiale in cui ai due componenti (il calcestruzzo e l'acciaio) vengono affidate solidalmente le funzioni meccaniche più appropriate alla loro natura: il calcestruzzo assorbe essenzialmente gli sforzi di compressione, l'acciaio quelli di trazione e taglio, secondo concezioni tecnologiche e schemi per la posizione delle barre longitudinali e delle staffe nel calcestruzzo, differenti nei diversi brevetti" Una unione del ferro e del conglomerato cementizio tale che i due materiali, intimamente collegati, esercitino una azione comune contro le forze esterne

2 Il CALCESTRUZZO è un materiale da costruzione dotato di: - Estrema versatilità formale, (adattabilità alle forme strutturali e architettoniche) - Stabilità meccanica, - Tenuta al fuoco, inerzia termica, - Isolamento acustico - Durabilità - Economicità e facilità di lavorazione soprattutto nella Francia degli anni venti, emerge un vero e proprio "discorso sul materiale" (PIETRA FUSA), discorso i cui significanti sono la nudità e la plasmabilità. La prima, agli esordi, è affermazione di modernismo e razionalismo, la seconda, appena più avanti, è superamento della prigione cubica ed illusione di libertà infinita.

3 Le Corbusier tradusse i principi fondativi nello stile ortogonale, Maillart esaltò la retorica della forma e della inconsistenza materica con gusci e coperture laminari curve, indirizzando gli studi teorici verso l'insolito comportamento membranale: Nervi, Torroja, Candela, Catalano e molti altri orientarono l'interesse verso la resistenza per forma.

4

5

6

7

8

9 calcestruzzo Il calcestruzzo è composto da cemento, aggregati fini e grossi (sabbie e ghiaie) e acqua. La ricerca di particolari prestazioni (resistenza meccanica e chimica, lavorabilità, antigelività, aspetto formale ) può portare all utilizzo di prodotti naturali o artificiali quali additivi (fibre, ceneri volanti, fumi di silice pigmenti ecc.) CEMENTI: cinque tipi principali Tipo I (Cemento Portland) Tipo II (Cemento Portland composito) Tipo III (Cemento d altoforno) Tipo IV (Cemento Pozzolanico) Tipo V (Cemento composito) I cementi I e II: 32.5 (resistenza normale) 42.5 e 52.5 (alta resistenza e rapido indurimento) I cementi IV e V : prefabbricazione AGGREGATI: scheletro del conglomerato (struttura lapidea densa) Sabbia, ghiaia e pietrisco ( Kg/m 3 ) Argilla espansa ( Kg/m 3 ) Ceneri volanti ( Kg/m 3 ) Polistirolo espanso (10 Kg/m 3 ) ACQUA: deve essere limpida, esente da solfati e cloruri, non aggressiva ADDITIVI: piccole quantità (0.2% 2%) riduttori d acqua (superfluidificanti), ritardanti, acceleranti, antigelo, areanti

10 CALCESTRUZZO FRESCO

11 ADDITIVI SPECIALI Le fibre (acciaio, vetro, carbonio, polipropilene,...) sono prodotti che si aggiungono in quantità stabilite al calcestruzzo e sono destinati a ridurne il ritiro della sua massa, a migliorarne le caratteristiche di duttilità e di resistenza alla compressione, alla flessione ed agli urti, ad aumentarne l'impermeabilità, ad incrementarne la durabilità. I calcestruzzi detti fibro-rinforzati sono ottenuti disperdendo nella matrice legante volumi prefissati (1+2%) di fibre discontinue, corte, ad orientamento casuale. Le ceneri volanti sono polveri finissime (dimensionalmente paragonabili al cemento) che si ottengono come sottoprodotti della combustione del carbone polverizzato nelle centrali termoelettriche. I grani di polvere sono, in pratica, le impurità minerali che accompagnano il carbone (quarzo, feldspato, argilla) che da goccioline liquide prodotte dalla fusione e trascinate dai fumi, solidificano durante il rapido raffreddamento. La presenza di ceneri volanti nel calcestruzzo incide positivamente su lavorabilità, tempi di presa, bleeding, resistenza meccanica, impermeabilità, durabilità.

12 I fumi di silice si ottengono come sottoprodotto della lavorazione all'arco elettrico del silicio, del ferro al silicio e di altre leghe elettriche a base di silicio. La ricchezza di silicio e la finezza delle particelle sono le caratteristiche principali di questo materiale da aggiunta che è particolarmente efficace laddove siano necessari un forte incremento delle caratteristiche di resistenza, una riduzione di impermeabilità, un miglioramento della durabilità. Il fumo di silice, che si alloca nei vuoti interstiziali presenti tra i granuli di cemento, è necessariamente accoppiato all'uso di un superfluidificante. I pigmenti di colorazione sono degli ossidi metallici naturali o sintetici destinati a colorare il conglomerato, altrimenti sul grigio o bianco, garantendo nel tempo la stabilità dei colori. I granulati sono miscele di materiali lapidei frantumati che, abbinati con speciali leganti, offrono superfici con diverse tonalità in ragione del lapideo stesso e del tipo di finitura superficiale. Per il calcestruzzo lucidato i granulati devono avere una pezzatura ed una porosità scelte in funzione del trattamento opaco o lucido. Granulati teneri (calcari medi e certi marmi) sono adatti per una finitura opaca, granulati semiduri (calcari duri, marmi e graniti) per una finitura opaca o brillante, Granulati duri (feldspati, basalti, graniti, quarziti) per una finitura brillante che risulta particolarmente indicata in presenza di atmosfera aggressiva. Gli aspetti estetici del calcestruzzo riguardano evidentemente parti strutturali a vista e, soprattutto, gli elementi superficiali di prospetto. Pigmenti, granulati e trattamenti superficiali sono le principali variabili su cui si articola l'espressione architettonica dei tamponamenti prefabbricati.

13 LE CARATTERISTICHE FISICHE E MECCANICHE DEL CALCESTRUZZO Il CALCESTRUZZO indurisce progressivamente a partire dal momento in cui l'acqua d'impasto avvia la reazione di idratazione del cemento. Per effetto dell'indurimento esso diventa una pietra artificiale la cui caratteristica principale è quella della durezza e, pertanto, della resistenza meccanica. Il peso del conglomerato è determinato in pratica dal peso degli aggregati ed è classificato come leggero ( Kg/mc), normale ( Kg/mc), e pesante ( Kg/mc). Il requisito primario richiesto al conglomerato cementizio nelle normali applicazioni è la RESISTENZA A COMPRESSIONE. In termini qualitativi una elevata resistenza a questa sollecitazione è considerata un parametro positivo in quanto denuncia l'esecuzione di una malta compatta, senza vuoti ed irregolarità all'interno. Una elevata resistenza a compressione garantisce peraltro prestazioni elevate anche sotto tutti gli altri aspetti. I calcestruzzi vengono di norma classificati proprio sulla base del valore di resistenza alla compressione mentre le resistenze a trazione (circa 1/10 di quelle a compressione) e a flessione sono relativamente modeste al punto che il principio statico fondativo della teoria del calcestruzzo armato le affida alle armature metalliche.

14 Le prove sul calcestruzzo devono essere dirette, oltre che alla verifica della qualità dei suoi componenti, al controllo delle caratteristiche che esso presenta al momento del confezionamento (Calcestruzzo fresco) ed al momento in cui ha completato l indurimento (Calcestruzzo indurito) Calcestruzzo fresco: Consistenza Composizione Peso dell unità di volume Calcestruzzo indurito: Resistenza a Compressione Resistenza a Trazione Composizione Assorbimento d acqua per immersione Massa Volumica

15 Abbassamento al cono Slump test Consistenza (lavorabilità)

16 Indice di compattabilità

17 PROVE sul CALCESTRUZZO 1. Resistenza a Compressione Cubica Viene effettuata interponendo tra i piatti di una pressa un provino Cubico o Cilindrico di dimensioni codificate e sottoporlo a compressione fino a rottura. Il carico diviso l area della sezione retta del provino fornisce la tensione di Rottura. Le modalità di rottura a compressione variano a seconda del tipo di contatto tra le facce del provino e i piatti della macchina di prova. Grande importanza rivestono le caratteristiche della macchina di prova: a controllo di Forza a controllo di Spostamento

18 PROVE sul CALCESTRUZZO 1. Resistenza a Compressione Cilindrica Viene effettuata interponendo tra i piatti di una pressa un provino Cilindrico di dimensioni codificate e sottoporlo a compressione fino a rottura. Il carico diviso l area della sezione retta del provino fornisce la tensione di Rottura.

19 Prove sui cls induriti Distruttive Non Distruttive

20

21

22 La RESISTENZA MECCANICA DEL CALCESTRUZZO è influenzata da diversi parametri. I principali sono il rapporto acqua/cemento, il tempo di stagionatura, il tipo di cemento, la qualità dell'aggregato, la temperatura e l'umidità ambientale, la compattazione. L'acquisizione delle caratteristiche fisico-meccaniche avviene in modo progressivo nel tempo proseguendo in maniera praticamente illimitata con gradiente ad andamento asintotico. Il valore caratteristico della resistenza è assunto a 28 giorni di stagionatura compiuta nelle condizioni prescritte dalle norme.

23 Il valore cubico di resistenza a compressione a 28gg in un calcestruzzo considerato strutturale varia da 20 ad oltre 80 Mpa. Una codifica di resistenze (in Mpa) può essere: - basse (20-24), - medio basse (28-33), - medie (38-43), - medio alte (48-53), - alte (58-63), - altissime (68-73), - superiori (78-83). resistenze operative cioè le resistenze intermedie, raggiunte prima dei 28 giorni dal getto, che consentono lo scassero anticipato e la movimentazione dei manufatti. Questa problematica è tipica della produzione di componenti prefabbricati che, al fine di accrescere la produttività degli impianti, richiede una significativa contrazione del tempo di "maturazione" del calcestruzzo dei manufatti. L'accelerazione avviene di norma aumentando la temperatura del manufatto in fase di maturazione. Essa, infatti, come abbiamo detto, influenza notevolmente il processo di idratazione del cemento. In pratica per realizzarla si utilizza lo stesso calore di idratazione oppure si apporta calore dall'esterno. Il riscaldamento del getto, di norma mai superiore ai 70, può avvenire con tecniche diverse: acqua surriscaldata, vapore, aria calda, microonde, elettricità.

24 Modo di variare del MODULO ELASTICO in funzione del Tempo

25

26

27

28

29

30 CALCESTRUZZO ARMATO

31

32

33

34