MATERIALI PER L EDILIZIA PRESENTAZIONE DEL CORSO

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA MATERIALI PER L EDILIZIA PRESENTAZIONE DEL CORSO Prof. Ing. Luigi Coppola

2 DOCENTE Prof. Luigi Coppola Tel.: Riceve: mercoledi e giovedi Sede di Dalmine stanza n. 306

3 LEZIONI/ESERCITAZIONI Prof. Luigi Coppola Tel.: Ing. Denny Coffetti Ing. Elena Crotti Tel.:

4 PARTE ACCIAIO VETRO LATERIZIO Ing. Denny Coffetti Tel.: Sede di Dalmine Laboratori di Ingegneria Ufficio B113

5 ORARIO LEZIONI MERCOLEDI GIOVEDI

6 LIBRI CONSIGLIATI NUOVO D.M. 17/01/2018 PUBBLICATO IL 20/02/ SLIDE CORSO 2. ESERCIZI PUBBLICATI

7 LIBRI CONSIGLIATI PARTE CALCESTRUZZO/ACCIAIO 1. L. Coppola, CONCRETUM, Ed. Mc Graw-Hill 2. L. Coppola, A. Buoso, S. Lorenzi, E. Crippa, STRUCTURAL MATERIALS EXERCISES HANDBOOK.

8 LIBRI CONSIGLIATI PARTE VETRO E LATERIZIO 1. DISPENSE

9 MODALITÁ DI ESAME PROVA SCRITTA che comprende esercizi pratici e domande di teoria a risposta multipla. PROVA ORALE OPZIONALE per coloro i quali raggiungono una valutazione almeno pari a 25/30. Gli studenti con valutazioni comprese tra 18 e 24 possono accettare o rifiutare il voto dello scritto.

10 OBIETTIVO DEL CORSO FORNIRE LE CONOSCENZE DI BASE SUL COMPORTAMENTO DEI MATERIALI STRUTTURALI DA COSTRUZIONE, FOCALIZZANDO L ATTENZIONE SUI PIÙ IMPORTANTI QUALI IL CALCESTRUZZO, L ACCIAIO, I LATERIZI E IL VETRO STRUTTURALE.

11 MAXXI - ROMA

12 MAXXI - ROMA

13 MAXXI - ROMA

14 MAXXI - ROMA

15 CALCESTRUZZO NERO

16 CALCESTRUZZO IN EDILIZIA ABITATIVA

17 INFRASTRUTTURE

18 INFRASTRUTTURE

19 INFRASTRUTTURE

20 ELEMENTI STRUTTURALI IN CALCESTRUZZO

21 ELEMENTI STRUTTURALI

22 ELEMENTI STRUTTURALI

23 ARMATURA ACCIAIO

24 ARMATURA ACCIAIO

25 MURATURE IN LATERIZIO

26 VETRO STRUTTURALE

27 PROGRAMMA DEL CORSO 1. LEGANTI E CEMENTI: I leganti aerei (calce idrata e gesso) ed idraulici (calci idrauliche e cemento) ed il loro impiego nel settore delle costruzioni. La produzione del cemento Portland. I costituenti mineralogici del cemento Portland (idratazione delle fasi principali del cemento Portland). Le aggiunte minerali: i materiali pozzolanici, pozzolanici a comportamento idraulico ed inerti. I cementi comuni e la norma europea EN 197/1.

28 LEGANTI IL CEMENTO CAVA ARGILLA CALCARE

29 LEGANTI IL CEMENTO CEMENTERIA CEMENTO

30 LEGANTI IL CEMENTO TIPI DI FORNITURE

31 LEGANTI IL CEMENTO TIPI DI FORNITURE

32 MATERIALI CEMENTIZI CEMENTO E 1. MALTE; 2. BETONCINI; 3. CALCESTRUZZO

33 MALTE CEMENTIZIE CEMENTO ACQUA SABBIA

34 BETONCINI CEMENTO ACQUA GHIAINO (8-12mm) SABBIA

35 CALCESTRUZZO CEMENTO ACQUA GHIAINO (8-12 mm) SABBIA GHIAIA (> 16 mm)

36 CEMENTO AGGREGATI ACQUA CALCESTRUZZO AGGIUNTE ADDITIVI

37 PROGRAMMA DEL CORSO 2. LE PROPRIETÀ ELASTO-MECCANICHE DEI MATERIALI: Modulo Elastico. Resistenza a compressione. Modulo di Poisson. Modulo elastico tangenziale iniziale e modulo elastico secante. Resistenza a trazione. Resistenza a fatica e ai carichi impulsivi.

38 PROGRAMMA DEL CORSO 3. MECCANISMI DI IDRATAZIONE, POROSITA DELLA MATRICE CEMENTIZIA E RESISTENZA MECCANICA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO : Le classi di resistenza del cemento. Utilizzo dei cementi in relazione al tipo di opere e delle condizioni climatiche in cantiere. Il meccanismo di idratazione del cemento (presa ed indurimento). Microstruttura della matrice cementizia. Porosità capillare della matrice cementizia. Correlazione tra porosità e resistenza a compressione. L aria intrappolata e difetti di compattazione. Il rapporto a/c e la resistenza a compressione. Diagrammi delle funzioni base.

39 POROSITA DEL CALCESTRUZZO COMPOSIZIONE DEL CALCESTRUZZO STESSI INGREDIENTI DIVERSE PROPORZIONI DIVERSA POROSITA

40 PERMEABILITA RAPPORTO a/c RESISTENZA A COMPRESSIONE

41 RESISTENZA MECCANICA A COMPRESSIONE [MP RAPPORTO a/c E RESISTENZA DIAGRAMMA 10: CE I E II-A CLASSE 42,5R ,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 RAPPORTO ACQUA/CEMENTO 28 giorni 7 giorni 3 giorni 1 giorno

42 PROGRAMMA DEL CORSO 4. RESISTENZA CARATTERISTICA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO: Resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo. Modalità di prelievo e controlli di accettazione. Esercitazioni pratiche sulle modalità di prelievo in cantiere a bocca di betoniera (quantità di cubetti in funzione dell opera da realizzare) ed analisi dei risultati di laboratorio a seguito della prova meccanica di schiacciamento a compressione in conformità alla normativa vigente.

43 Densità di probabilità RESISTENZA CARATTERISTICA La zona punteggiata individua un'area pari al 5% dell'area totale sottesa alla curva a "campana" R cmp R ck =30 Resistenza di prelievo (N/mm 2 )

44 FIGURE COINVOLTE PROGETTISTA PRODUTTORE DI CALCESTRUZZO DIRETTORE LAVORI IMPRESA DI COSTRUZIONI COLLAUDATORE

45 PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO IMPIANTO DI CALCESTRUZZO

46 CONSEGNA DEL CALCESTRUZZO IMPIANTO CANTIERE

47 SCARICO DEL CALCESTRUZZO

48 SCARICO DEL CALCESTRUZZO

49 SCARICO DEL CALCESTRUZZO

50 CONTROLLI DI ACCETTAZIONE IL DIRETTORE LAVORI E OBBLIGATO A CONTROLLARE IL CALCESTRUZZO FORNITO IN CANTIERE, CONFEZIONANDO DEI CUBETTI DI PROVA. TIPO A TIPO B

51 CONFEZIONAMENTO CUBETTI

52 CONSERVAZIONE E ROTTURA DEI CUBETTI 20 C 1. Getto del provino 2. Costipamento 3. Stagionatura Rotture normali Rotture anormali

53 CUBETTI E CONSERVAZIONE

54 ESERCIZI CONTROLLI STRUTTURA DA REALIZZARE (6) Pilastro (7) (5) Trave-Solaio di copertura Trave-Solaio (6) Pilastro (4) Pilastro (4) Pilastro (3)Trave-Solaio NUMERO DI CONTROLLI DA EFFETTUARE (2) Pilastro (1)Fondazioni (2) Pilastro

55 ESEMPIO - ESERCIZI CONTROLLI - Richiesta da progetto, per la realizzazione di pilastri interni ad un edificio un calcestruzzo con R ck 35 N/mm Verificare se il controllo di accettazione (TIPO A) è superato. 2. Verificare se il controllo di accettazione (TIPO B) è superato. 3. Calcolare l effettiva R ck fornita in cantiere.

56 PROGRAMMA DEL CORSO 5. POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO: Lavorabilità del calcestruzzo e metodi di misura. Scelta della lavorabilità in funzione dell opera della struttura da realizzare. Scelta del diametro massimo dell aggregato. La posa in opera del conglomerato (segregazione e bleeding). Compattazione e maturazione dei getti. Effetti della temperatura nella scelta e messa in opera del calcestruzzo.

57 LAVORABILITA AL GETTO TIPOLOGIA STRUTTURA MESSA IN OPERA MODALITA DI GETTO POMPA; SECCHIONE; BENNE; CANALETTA; NASTRO. MODALITA DI COMPATTAZIONE GEOMETRIA ELEMENTO; DENSITA FERRI DI ARMATURA; DISTANZA PERCORSO CLS. COMPATTAZIONE ACCESSIBILITA ; METODOLOGIA; DURATA;

58 30 cm MISURAZIONE DELLA LAVORABILITA 10 cm 20 cm 1. Si riempie il cono in tre strati 2. Si solleva il cono 3. Si misura l abbassamento del calcestruzzo (SLUMP) 4 cm 9 cm cm Impasto asciutto Impasto plastico Impasto fluido

59 POSA IN OPERA

60 VIBRAZIONE

61 METODI PER LA MATURAZIONE UMIDA NEL CASSERO CURING COMPOUND FOGLI DI PLASTICA TELI UMIDI ACQUA

62 MATURAZIONE UMIDA

63 PROGRAMMA DEL CORSO 6. RESISTENZA DI PROGETTO E RESISTENZA IN OPERA: Controlli della resistenza in opera per collaudabilità e/o accertamento delle responsabilità. Esercitazioni pratiche sull analisi dei risultati di laboratorio a seguito della prova meccanica di schiacciamento a compressione di carote estratte dalla struttura. Criteri di collaudabilità in conformità alle normative vigenti ed accertamento delle responsabilità per eventuali non conformità.

64 CUBETTI vs STRUTTURA

65 CHI? D.L. COSA? CONTROLLO DELLA RESISTENZA DEL CALCESTRUZZO IN OPERA SU CAROTE CON h/d = 1 ESTRATTE DALLE STRUTTURE QUANDO? DOPO IL GETTO DEL CALCESTRUZZO OBBLIGATORIO ESITO NEGATIVO DEL CONTROLLO DI ACCETTAZIONE EFFETTUATO CON PRELIEVO DI PROVINI CUBICI AL MOMENTO DELLA CONSEGNA DEL CALCESTRUZZO IN CANTIERE DISCREZIONALE ESITO POSITIVO DEL CONTROLLO DI ACCETTAZIONE MA SUSSISTONO DUBBI SULLA QUALITA DELL ESECUZIONE DELLE STRUTTURE

66 NTC (DM 17/01/2018) R ck,opera > 0,85 R ck,progetto EN R ck,opera > 0,85 R ck,progetto

67 ESEMPIO - ESERCIZI CONTROLLI IN OPERA- 1. Commentare i risultati ottenuti dai controlli in opera relativamente alle implicazioni di tipo strutturale (collaudabilità dell elemento) e alle responsabilità dei soggetti coinvolti. Il criterio di collaudabilità verràindicato di volta in volta. 2. Indicare infine a chi spetta l onere di eventuali interventi di adeguamento strutturale o di demolizione.

68 PROGRAMMA DEL CORSO 7. DURABILITÀ DELLE STRUTTURE IN C.A.: La durabilità delle strutture (degrado esogeno): norma UNI EN 206/1 e UNI La scelta delle classi di esposizione. Il copriferro. I requisiti aggiuntivi. Gli ingredienti del calcestruzzo per prevenire degrado endogeno. La prescrizione di capitolato per il calcestruzzo: concrete tender design. Esercitazioni pratiche sulla scelta delle classi di esposizione, il copriferro, requisiti aggiuntivi per la definizione delle voci di capitolato per il calcestruzzo destinato alla realizzazione di strutture armate e precompresse.

69 STRUTTURE DEGRADATE

70 STRUTTURE DEGRADATE

71 STRUTTURE DEGRADATE

72 TIPI E CAUSE DI DEGRADO DEGRADO ENDOGENO ALTERAZIONE NATURALE DEL MATERIALE DI CUI E COMPOSTA LA STRUTTURA DEGRADO ESOGENO ALTERAZIONI A SEGUITO DI AGENTI ESTERNI ALLA STRUTTURA DELLE CARATTERISTICHE MATERIALI DI QUESTA

73 CAUSE ESTERNE AMBIENTE DI PROGETTO - Le strutture possono essere a contatto con: ARIA LIQUIDI TERRENO ACQUA DI MARE CO 2, O 2 Cl -, SO -- 4, NH + 4,CO 2 libera SO 4 -- Cl -, SO 4 --, Mg ++

74 FLUIDI AGGRESSIVI PROVENIENTI DALL AMBIENTE ESTERNO OSSIGENO ANIDRIDE CARBONICA ACQUA E IONI AGGRESSIVI IN ESSA DISCIOLTI: IN FORMA GASSOSA 1. CO 2 LIBERA 2. CLORURI 3. SOLFATI/SOLFURI 4. SOSTANZE CHIMICHE DI PROVENIENZA INDUSTRIALE

75 CLASSI D ESPOSIZIONE AMBIENTALE CLASSE X0 XC XD XS XF XA AMBIENTE/AGENTI DI DEGRADO assenza di rischio di corrosione delle armature o di attacco del cls corrosione delle armature indotta da carbonatazione corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall acqua di mare corrosione da cloruri presenti nell acqua di mare degrado del cls provocato da cicli di gelo/disgelo con o senza sali disgelanti attacco chimico del calcestruzzo

76 PROPRIETÀ DEL CALCESTRUZZO

77 ESEMPIO SCELTA CLASSI DI ESPOSIZIONE DATA UNA STRUTTURA, INDICATO L AMBIENTE IN CUI VERRÁ REALIZZATA E LA CLASSE DI VITA NOMINALE: Definire le classi di esposizione; Indicare i requisiti minimi da rispettare.

78 IL COPRIFERRO IL COPRIFERRO È LA DISTANZA TRA LA SUPERFICIE ESTERNA DELL ARMATURA (INCLUSI STAFFE, COLLEGAMENTI E RINFORZI SUPERFICIALI, SE PRESENTI) PIÙ PROSSIMA ALLA SUPERFICIE DEL CALCESTRUZZO E LA SUPERFICIE STESSA DEL CALCESTRUZZO. (RICOPRIMENTO)

79 COPRIFERRO NOMINALE PROGETTO MESSA IN OPERA COPRIFERRO NOMINALE DISTANZIATORE

80 COPRIFERRO NOMINALE c NOM = c MIN + Dc DEV TRASMISSIONE SFORZI ARMATURA/CALCESTRUZZO DURABILITA RESISTENZA AL FUOCO

81 COPRIFERRO MINIMO c min,dur DURABILITÁ (100 anni) LEGGI DI DIFFUSIONE EUROCODICE 2 (Tabelle 5 6) ANIDRIDE CARBONICA CO 2 CLORURI Cl - c min,dur

82 ESEMPIO COPRIFERRO - Calcolare il copriferro nominale/minimo nel caso in cui la vita nominale sia di almeno.. anni per una struttura ricadente in classe di esposizione. realizzata con un calcestruzzo le cui caratteristiche principali sono riportate

83 REQUISITI AGGIUNTIVI TENUTA IDRAULICA /IMPERMEABILITA (VASCHE, SERBATOI, PISCINE, VANI INTERRATI) RESISTENZA A TRAZIONE o A TRAZIONE PER FLESSIONE (PAVIMENTI, TIRANTI, ETC.) MODULO ELASTICO DEL CALCESTRUZZO (RIGIDEZZA DELLA SEZIONE)

84 REQUISITI AGGIUNTIVI RESISTENZA A COMPRESSIONE A BREVE TERMINE (1,3,7 GIORNI) PER ESIGENZE ESECUTIVE DI CANTIERE (DISARMO PRECOCE) oppure PER CELERE MESSA IN ESERCIZIO DELLE STRUTTURE (ES. MANUTENZIONE E RICOSTRUZIONE DI MANUFATTI STRADALI)

85 DURABILITÁ ED INGREDIENTI DEL CALCETSRUZZO DEGRADO ENDOGENO PREVENZIONE ATTRAVERSO UNA OCULATA SCELTA DELLE MATERIE PRIME PER IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

86 CEMENTO AGGREGATI MATERIE PRIME ACQUA AGGIUNTE TIPO I AGGIUNTE TIPO II ADDITIVI

87 CONCEPTUAL CONCRETE DESIGN PROGETTISTA E/O DIREZIONE LAVORI SPECIFICHE DI CAPITOLATO CALCESTRUZZO STRUTTURA PRODUTTORE DEL CONGLOMERATO IMPRESA ESECUTRICE - PROPRIETÁ INGREDIENTI; - CARATTERISTICHE DEL CALCESTRUZZO ALLO STATO FRESCO ED INDURITO. - POSA IN OPERA; - COMPATTAZIONE DEI GETTI; - MATURAZIONE DEI GETTI.

88 PRESCRIZIONI DI CAPITOLATO SCELTA DEL PRODUTTORE INGREDIENTI STRUTTURA CALCESTRUZZO

89 VOCI DI CAPITOLATO uno strumento NECESSARIO per il raggiungimento dei livelli di sicurezza richiesti dalla normativa vigente per l intera vita nominale della struttura ma NON SUFFICIENTE CONTROLLI STRINGENTI

90 ESERCITAZIONI PRATICHE PER LA DEFINIZIONE DELLE PRESCRIZIONI DI CAPITOLATO IN FUNZIONE DELLE OPERE DA REALIZZARE

91 II PARTE GLI ACCIAI -

92 II PARTE L ACCIAIO Cenni sulla produzione dell acciaio e dei semilavorati. Comportamento a trazione: elasticità e comportamento elasto-plastico. Modulo di elasticità. Plasticità dei materiali. Incrudimento. Strizione. Frattura fragile e duttile. Tenacità dei materiali, resilienza, temperatura di transizione duttile-fragile. Effetto della temperatura sulle proprietà meccaniche.

93 II PARTE L ACCIAIO Classificazione degli acciai. Acciai da costruzione. Acciai resistenti alla corrosione. Laminazione a caldo e trafilatura a freddo. Processo Tempcore. Requisiti di fabbrica e accettazione in cantiere delle barre d armatura. Saldature e saldabilità. Acciai per calcestruzzo precompresso.

94 III PARTE IL LATERIZIO -

95 III PARTE IL LATERIZIO - Cenni sulla produzione del laterizio, laterizio per murature, classificazione dei laterizi per murature, forme e dimensioni. Laterizi a massa alveolata, laterizi faccia a vista. Principali proprietà dei laterizi, prove fisiche e meccaniche. Requisiti dei prodotti destinati ad elementi strutturali, malte per murature. Comportamento meccanico delle murature.

96 IV PARTE IL VETRO - Cenni sulla produzione del vetro, proprietà fisiche e meccaniche. Vetro stratificato. Difficoltà per l impiego strutturale e punti di forza.

97 THE END

98 BUON CORSO A TUTTI