Il calcestruzzo armato

Transcript

1 FACOLTÀ DI STUDI INGEGNERIA E ARCHITETTURA A. A Corso di Laurea Magistrale in Architettura TECNICA DELLE COSTRUZIONI (9 CFU) DOCENTE: ING. GIUSEPPE MACALUSO Il calcestruzzo armato

2 Calcestruzzo NON OMOGENEO NON ISOTROPO Buona capacità di resistenza a compressione Scadente capacità di resistenza a trazione Calcestruzzo Armato Acciaio in barre OMOGENEO ISOTROPO Uguale ottima capacità di resistenza a trazione e a compressione L acciaio dunque viene immerso nel calcestruzzo dove è necessario sopperire alla sua debolezza di resistere a trazione

3 Calcestruzzo (CLS) Elemento Legante Cemento Elementi Resistenti Aggregati o interti Pietrisco di varia pezzatura Sabbia Acqua Pasta di cemento = ACQUA + CEMENTO Malta di cemento = ACQUA + CEMENTO + SABBIA Calcestruzzo = ACQUA + CEMENTO + SABBIA + AGGREGATI

4 Ricetta per 1 m 3 di calcestruzzo 0,8 m 3 PIETRISCO DI VARIA PEZZATURA 0,4 m 3 SABBIA 300 kg CEMENTO kg ACQUA CLS - Peso specifico 2400 kg/m 3 CLS ARMATO - Peso specifico 2500 kg/m 3 Assortimento Granulometrico Buona riuscita dell impasto Stagionatura (è influenzata dalla temperatura e si completa a 28 gg) Compattezza dell impasto (vibrazione subito dopo il getto) Quantità di Acqua (rapporto A/C)

5 Contenuto di Acqua Resistenza 0,36 0,50 A/C Quantità stechiometrica di acqua. Conglomerato non lavorabile Miglior compromesso Resistenza / Lavorabilità L acqua in eccesso evaporando lascia dei vuoti che causeranno una riduzione della resistenza tanto maggiore quanto maggiore è la quantità di acqua in eccesso utilizzata.

6 N Prova di Compressione cls σc Rc N E c εc σy Attrito tra all interfaccia. Carico trasmeso in maniera uniforme. Si verifica una rottura iperbolica Rc= N / A σy Resistenza misurata su cubo 15x15x15 cm concrete Resistenza Cubica del Calcestruzzo

7 Resistenza a compressione del Calcestruzzo Provini Cubici Provini Cilindrici φ 15 cm 15 cls cm R c Resistenza Cubica f c Resistenza cilindrica Su n provini di calcestruzzo definisco la Resistenza Caratteristica come quel valore di resistenza che è superato dal 95% dei provini cioè quella che ha un frattile del 5% Resistenza Caratteristica cubica R ck Resistenza Caratteristica cilindrica f ck f ck = 0,83 R ck

8 Valore Medio= 50% dell area Frequenza del risultato Valore Caratteristico= 5% dell area R ck (o f ck ) Distribuzione normale secondo Gauss. L area sottostante la curva di distribuzione ha valore 1 f cm = fck + 8 [N/mm 2 ] Resistenza cilindrica media

9 Classi di resistenza del calcestruzzo (NTC 2008) Sono contraddistinte dai valori caratteristici delle resistenze cilindrica e cubica a compressione uniassiale, misurate rispettivamente su provinicilindrici (o prismatici) e cubici ed espresse in MPa. C 25 /30 Resistenza Cilindrica Resistenza Cubica

10 Prova di trazione diretta T CLS T σ t =T/A Prove di trazione indiretta TRAZIONE PER FLESSIONE P/2 P/2 h/2 h/2 b σ(-) σ(+) σ M I h PL 6 t = = = bh 2 bh 12 h PL L/3 L/3 L/3 P L M = = 2 3 PL 6 In entrambi i casi si fa crescere il carico e si interrompe la prova a rottura. Il valore di tensione di trazione calcolato in funzione del carico di rottura è la resistenza a trazione del provino di cls

11 PROVA BRASILIANA P P C σt = T D P L P C 2P πdl

12 Deformazioni nel Calcestruzzo ISTANTANEE = ELASTICHE + RESIDUE DIFFERITE = ELASTICHE + RESIDUE DEFORMAZIONI ISTANTANEE σ c ε c Nel ramo elastico il calcestruzzo esibisce istantaneamente deformazioni in fase di carico e itot Se scarico dopo in tempo molto breve non ci saranno deformazioni differite ma non si riuscirà a recuperare tutta la deformazione iniziale e permarrà una deformazione residua ε r ε ιr ε ιe ε itot

13 Deformazioni nel Calcestruzzo DEFORMAZIONI DIFFERITE Deformazione differita: Va asintoticamente verso il valore ε d ε Carico mantenuto costante fino ad un tempo infinito Carico e successivo scarico al tempo t ~ ε d Recupero istantaneo di deformazione <di ε i ε i Recupero differito di deformazione < di ε d Deformazione residua totale t 0 0 ~ t t ε r,tot = ε ir + ε dr Deformazione istantanea gia avvenuta

14 ACCIAO E una lega di ferro e carbonio + carbonio Acciaio + resistente e - deformabile (comportamento + fragile) - carbonio Acciaio - resistente e + deformabile (comportamento + duttile) Importanti caratteristiche dell acciaio nell ambito delle strutture attengono: Duttilità: capacità di deformarsi plasticamente senza rompersi; Tenacità: capacità di evitare rotture fragili a basse temperature; Saldabilità σ Fase plastica f t f y Fase elastica non -lineare Snervamento Il comportamento dell acciaio è di tipo elasto-plastico, o duttile, come si evince dalla curva sforzo-deformazione che individua tre tratti: Elastico: riferito al tratto con andamento lineare; ε y Fase elastica lineare ε u ε Deformazione plastica uniforme: caratterizzato da una deviazione rispetto alla proporzionalità diretta; Deformazione plastica localizzata o strizione: al termine del quale si verifica la rottura del provino.

15 ACCIAO σ Fase plastica f t f y Snervamento Fase elastica non -lineare Fase elastica lineare ε ε y ε u Allo stesso modo del calcestruzzo si definiscono i valori caratteristici per n provini f tk : tensione caratteristica di rottura f yk : tensione caratteristica di snervamento ε yk : deformazione caratteristica di snervamento ε uk : deformazione caratteristica ultima

16 Diagrammi Sperimentali Triangolo-Rettangolo Rettangolo (Stess-Block) Per classi di resistenza C50/60 ε c4 =0,07% ε cu =0,35%

17 Barre di acciaio ad aderenza migliorata Presentano delle rugosità al fine di migliorare l aderenza acciaio-calcestruzzo f bk :Tensione caratteristica di aderenza acciaio calcestruzzo f bk =2,25 η f ctk η = 1,0 per barre di diametro 32 mm η = (132 - φ)/100 per barre di diametro superiore

18 Tipologie di acciaio B450A B450C acciaio trafilato a freddo acciaio laminato a caldo Diametri di impiego: 5-10 mm Diametri di impiego: 6-40 mm Prima Lettera (B) Numero (450) Ultima Lettera (A o C) Tensione nominale di snervamento Acciaio per calcestruzzo armato Tensione di snervamento in MPa Classe di duttilità Per entrambi: Modulo di Elasticità Es= N/mm 2 Peso Specifico γ s =7.850 kg/m 3 Tensione nominale di rottura B450C Più duttile Acciaio impiegabile per Costruzioni in zona sismica B450 A meno duttile

19 Fibre tese

20 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.

21 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.

22 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.

23 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.

24 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio e sbalzo in c.a.) ing. Fabio Di Trapani

25 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio)

26 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio, travi, richiami acciaio pilastri)

27 IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio, travi)

28 IMMAGINI 3D Armatura

29 IMMAGINI 3D Armatura

30 IMMAGINI 3D Armatura

31 IMMAGINI 3D Armatura

32 IMMAGINI 3D Armatura

33 IMMAGINI 3D Armatura