LEZIONE 3. PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ACCIAIO Parte I. Caratteristiche generali. Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI Chiara CALDERINI A.A.

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1 Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI Chiara CALDERINI A.A Facoltà di Architettura Università degli Studi di Genova LEZIONE 3 PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ACCIAIO Parte I. Caratteristiche generali

2 IL MATERIALE BIBLIOGRAFIA Ballio, G., Mazzolani, F., Strutture in acciaio, Hoepli, Milano, 1994 Nunziata, F., Teoria e pratica delle strutture in acciaio, Flaccovio, Palermo, 2000 Giangreco, E., Ingegneria delle strutture, UTET, Torino, 2002 (vol. III) NORMATIVE CNR-UNI 10011, Costruzioni in acciaio Istruzioni per il calcolo, l esecuzione, il collaudo e la manutenzione, D.M. 9 Gennaio 1996, Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche. Norme tecniche per le costruzioni, Bozza 2007.

3 IL MATERIALE LESSICO IL FERRO E UN ELEMENTO CHIMICO (Fe) L ACCIAIO E UNA LEGA DI FERRO E CARBONIO

4 IL MATERIALE IN PARTICOLARE, L ACCIAIO E UNA LEGA DI FERRO E CARBONIO CON PERCENTUALI DI CARBONIO INFERIORI AL 1.9%, PIU PICCOLE QUANTITA DI ALTRI ELEMENTI COME IL SILICIO, IL MANGANESE, LO ZOLFO ED IL FOSFORO. LE PROPRIETA DELL ACCIAIO DIPENDONO PRINCIPALMENTE DALLA QUANTITA DI CARBONIO PRESENTE, DALLA PRESENZA DEGLI ALTRI ELEMENTI E DAI TRATTAMENTI TERMICI SUBITI. ESISTONO MOLTISSIMI TIPI DI ACCIAIO. NEL CAMPO DELLE COSTRUZIONI SI UTILIZZANO IN LARGA PARTE GLI ACCIAIO AL CARBONIO, CHE CONTENGONO UNA QUANTITA VARIABILE DI CARBONIO DA 0.15% A 1.0%, CON UN MASSIMO DI 1,65% DI MANGANESE, 0,60% DI SILICIO E 0,60% DI RAME. AL CRESCERE DEL CONTENUTO DI CARBONIO CRESCE LA FRAGILITA DEL MATERIALE

5 IL MATERIALE ACCIAI AL CARBONIO EXTRADOLCI: C = 0,15% DOLCI: C = 0,16 0,25% SEMIDURI: C = 0,26 0,50% DURI: C = 0,51 0,75% EXTRA-DURI: C = 076 1,00% LA GHISA SI DISTINGUE DALL ACCIAIO PRINCIPALMENTE PER IL CONTENUTO DI CARBONIO, COMPRESO IN QUESTO CASO TRA IL 1,9% ED IL 5,5%.

6 CARATTERISTICHE MECCANICHE LA PROVA COMPLETA DI TRAZIONE F F σ = F A o ε = L L o RICAVATI MISURATI

7 CARATTERISTICHE MECCANICHE LA PROVA COMPLETA DI TRAZIONE ACCIAI DA EXTRA-DOLCI A SEMI-DURI f o = limite di proporzionalità f e = limite di elasticità f Y = limite di snervamento f t = limite di rottura ε r = deformazione a rottura TRATTO O-P: COMP. ELASTICO LINEARE TRATTO P-E: COMP. ELASTICO NON LINEARE TRATTO E-S: COMP. ANELASTICO NON LINEARE (CON DEFORMAZIONE RESIDUA) TRATTO S-I: SNERVAMENTO DEL MATERIALE TRATTO I-R: FENOMENO DELL INCRUDIMENTO (CON RIPRESA DI CAPACITA PORTANTE) TRATTO R-F: FENOMENO DELLA STRIZIONE (SOFTENING APPARENTE)

8 CARATTERISTICHE MECCANICHE LA PROVA COMPLETA DI TRAZIONE ACCIAI EXTRA-DURI f o = limite di proporzionalità f e = limite di elasticità f Y = limite di snervamento f t = limite di rottura ε r = deformazione a rottura TRATTO O-P: COMP. ELASTICO LINEARE TRATTO P-E: COMP. ELASTICO NON LINEARE TRATTO E-S: COMP. ANELASTICO NON LINEARE (CON DEFORMAZIONE RESIDUA) TRATTO I-R: FENOMENO DELL INCRUDIMENTO (CON RIPRESA DI CAPACITA PORTANTE) TRATTO R-F: FENOMENO DELLA STRIZIONE NO SNERVAMENTO!

9 CARATTERISTICHE MECCANICHE LA PROVA COMPLETA DI TRAZIONE E = MPa ACCIAI COMUNI: f t = MPa ε r = % ACCIAI AD ALTO LIMITE DI SNERVAMENTO: f t = MPa ε r = % NOTA: AL CRESCERE DELLA RESISTENZA DIMINUISCE LA DUTTILITA

10 CARATTERISTICHE MECCANICHE GLI ACCIAI AL CARBONIO QUALIFICATI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIO Fe 360 Fe 430 Fe 510 grado B, C, D grado B, C, D grado B, C, D VALORE CARATTERISTICO MINIMO DELLA RESISTENZA A ROTTURA, CON FRATTILE DI ORDINE 5%, IN MPa GRADO DI SALDABILITA (FUNZIONE DELLA COMPOSIZIONE DELLA LEGA)

11 CARATTERISTICHE MECCANICHE GLI ACCIAI AL CARBONIO QUALIFICATI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIO Fe 360 Fe 430 Fe 510 f t 360 MPa 430 MPa 510 MPa f y 235 MPa 275 MPa 355 MPa

12 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE FORME E TIPI L INDUSTRIA SIDERURGICA FORNISCE ALLA PROGETTAZIONE DELLE COSTRUZIONI METALLICHE UNA VASTISSIMA GAMMA DI PRODOTTI. LA COSTRUZIONE DI UN OPERA ASSUME L ASPETTO DI UNA COMPOSIZIONE DI TALI PRODOTTI E IL CORRISPONDENTE PROBLEMA PROGETTUALE SI IDENTIFICA NELLA SCELTA PIU RAZIONALE DELLE COMPONENTI STRUTTURALI E DELLE MODALITA DI MONTAGGIO. SE SI ESCLUDONO ALCUNI ELEMENTI SPECIALI, QUALI AD ESEMPIO GLI ELEMENTI DI APPOGGIO O PARTICOLARI TIPI DI VINCOLO, CHE SONO OTTENUTI MEDIANTE FUSIONE, TUTTI I PRODOTTI DA CARPENTERIA PROVENGONO DAL PROCESSO DI LAMINAZIONE. LAMIERE PROFILATI SAGOMARIO

13 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE FORME E TIPI LAMIERE LAMIERINI (spessore < 1 mm) LAMIERE SOTTILI (spessore 1 4 mm) LAMIERE MEDIE (spessore 4 50 mm) LAMIERE SPESSE (spessore >50 mm) PROFILATI (DA LAMINAZIONE A CALDO) PROFILI SOTTILI (DA SAGOMATURA A FREDDO) - lamiere 3 4 mm)

14 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE FORME E TIPI PROFILI HE

15 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE FORME E TIPI PROFILI IPE

16 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE FORME E TIPI IL SAGOMARIO

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