Lezione 6 Componenti e sistemi costruttivi in acciaio

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1 Prof. TORRICELLI MARIA CHIARA corso A Prof. LUCA MARZI corso C Lezione 6 Componenti e sistemi costruttivi in acciaio UNA SCUOLA PER IL FUTURO

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3 1-2 - Produzione dell acciaio da rottami con forno elettrico ad arco Forno ad arco elettrico per rottami acciaio Nel Forno Elettrico ad Arco (EAF) i rottami di acciaio riciclato vengono fusi e convertiti in acciaio di ottima qualità usando archi elettrici di elevata potenza. Il compito principale della maggior parte dei EAF é convertire i materiali grezzi solidi in acciaio grezzo liquido il più velocemente possibile e poi raffinarlo ulteriormente in successivi processi secondari di produzione dell acciaio. Il forno EAF è costituito da un cilindro metallico rivestito internamente di refrattario. La volta di copertura rimovibile per consentire l'immissione dei rottami. Nella volta sono inseriti tre elettrodi di grafite che hanno lo scopo di far scoccare archi voltaici con la carica metallica per portarla fusione.

4 Produzione integrata (ghisa rottami) e produzione da prodotti riciclati confronto consumi energetici

5 Designazione degli acciai in base all impiego finale (UNI EN 10027) DESIGNAZIONE ALFANUMERICA simbolo che identifica l impiego S = acciai per impieghi strutturali L= acciai per tubazione B= acciai per cemento armato Y= acciai per cemento armato precompresso

6 Segue Designazione degli acciai in base all impiego finale (UNI EN 10027) valore della caratteristica principale in funzione dell impiego Carico unitario di snervamento minimo prescritto per spessori 16 mm, in N/mm2 Carico unitario di rottura minimo prescritto in N/mm2 (per acciaio per precompresso)

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8 Caratteristiche fisiche e prestazionali dell acciaio massa volumica 7,7-8,1 kg/dm 3 modulo elastico E= [GPa] conducibilità termica = [W/mK]

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11 Profilo EN Profilo ASTM Profilo acelormittal

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14 Taglio con fiamma ossiacetilenica e getto di ossigeno

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21 Lavorazione di piatti e nastri per realizzare tubi saldati longitudinalmente e saldati a spirale

22 Da prof. Walter Salvatore, ingegneria università Pisa

23 Laminazione a freddo di lastre di metallo La laminazione a freddo è una laminazione eseguita al di sotto della temperatura di ricristallizzazione Questo causa incrudimento del materiale con aumento della resistenza meccanica ma riduzione della duttilità e resilienza Vengono usate serie di 4 laminatoi

24 Da prof. Walter Salvatore, ingegneria università Pisa

25 Laminazione a freddo di profili sottili

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30 Pannelli in lamiera grecata tipo sandwich per pareti esterne e coperture

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33 Solette su lamiera grecata

34 Slimdek Slimdek is an engineered floor solution developed to offer a cost-effective, service-integrated, minimal depth floor for use in multi-storey steel framed buildings with grids up to 9 metres x 9 metres. Slimdek is an engineered flooring solution with ComFlor 225 deep decking spanning between Asymmetric Slimflor Beams (ASBs) and/or Rectangular Hollow Slimflor Beams (RHSFBs). ComFlor 225 decking is a cold formed profile capable of spanning up to 6.5m unpropped and gives up to 2 hours fire resistance with an unprotected soffit. The re-entrant section to the top flange enhances composite action and offers easy service fixing. 225 mm Slimdeck corus

35 Solette su lamiera grecata

36 Comportamento al fuoco delle strutture in acciaio Quando la temperatura degli elementi in acciaio raggiunge i C si può avere il collasso della struttura. La velocità con cui si manifesta la perdita di resistenza nel materiale è funzione della esposizione al fuoco e al calore dell elemento

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38 Strutture protette con vernici intumescenti

39 I collegamenti Le giunzioni tra membrature possono essere interamente saldate o bullonate, oppure in parte saldate ed in parte bullonate. In base a ciò si può fare una prima distinzione tra collegamenti in base alla reversibilità: - sistemi scioglibili: bulloni, perni - sistemi non scioglibili: chiodi, saldature, adesivi Lo sforzo del progettista è quello di realizzare collegamenti semplici al fine di ridurre i dettagli costruttivi che incidono sul costo della giunzione e che non sono determinanti nel comportamento della giunzione.

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41 I collegamenti Dal punto di vista statico i collegamenti si dividono in: - articolazioni: permettono spostamenti mutui tra i pezzi collegati - giunti a parziale ripristino: consentono di trasmettere da un elemento strutturale all altro solo una parte delle componenti di sollecitazione resistenti (M, N, T, Mt) che ha l elemento strutturale più debole - giunti a completo ripristino: permettono di trasferire da un elemento all altro tutte le risorse di resistenza e quindi non devono essere considerati punti di debolezza Per i giunti a parziale e completo ripristino è importante valutare la duttilità cioè la capacità di deformarsi in campo plastico senza giungere al collasso. La duttilità del giunto condiziona la duttilità di insieme della struttura.

42 Le articolazioni permettono scorrimenti e rotazioni

43 articolazioni

44 Bulloni forgiati a freddo di diametro fino a 30 mm sono utilizzati per collegare elementi strutturali come travi e colonne e per fissare sistemi di facciata pesanti al telaio. Per il fissaggio di facciate leggere si utilizzano viti autoperforanti e autofilettanti di diametro più piccolo.

45 Giunti bullonati giunto intermedio

46 Giunto a squadretta imbullonata

47 Giunto imbullonato a squadretta con possibilità di rotazione

48 Giunto a squadretta trave trave

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50 Squadretta imbullonata e saldata

51 Giunto trave colonna

52 Giunto imbullonato a squadretta Il collegamento trasmette le sollecitazioni di rotazione, avviene generalmente sull ala della colonna

53 Giunto trave Giunto colonna con moncherino saldato sull ala della colonna a incastro

54 La saldatura Il collegamento per saldatura si basa sul principio di creare la continuità tra due pezzi da unire mediante fusione. Vantaggi: - minor costo rispetto alla bullonatura - strutture più monolitiche e continue - semplicità e minor ingombro dell unione - minor peso della struttura Svantaggi: - maestranze più specializzate - necessità di controlli in superficie e in profondità - apporto di calore con conseguenti stati di coazione - possibile presenza di cricche criteri limitare la loro realizzazione al di fuori delle officine evitare la concentrazione di saldature in zone ristrette. Procedimento: - saldatura ad arco

55 metallo di base metallo di apporto Saldatura Si ottiene con la fusione localizzata di un metallo Permette di realizzare connessioni monolitiche e resistenti alla rotazione reciproca degli elementi Giunto saldato

56 La sorgente termica è costituita dall arco elettrico che, scoccando tra l elettrodo ed il materiale base, sviluppa il calore che provoca la rapida fusione sia del materiale di base che dell elettrodo. L elettrodo è costituito da una bacchetta cilindrica con un rivestimento la cui fusione genera tra l altro del gas per la protezione della zona in cui scocca l arco e del bagno. Il materiale di rivestimento dell elettrodo, di peso specifico minore, tende a galleggiare sul cordone di saldatura ed ha la funzione di ridurre l ossidazione e la rapidità di raffreddamento. Il materiale di apporto ha in genere una composizione un po diversa dal materiale base e nella zona fusa i due materiali sono mescolati tra loro.

57 Nodo controvento in telaio L elemento di controvento è collegato al fazzoletto con bulloni (a) con un aumento di sezione (b) oppure con un angolare intermedio che trasmette una parte della forza (c)

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62 I tirafondi - tirafondi annegati nel getto - tirafondi ad uncino - tirafondi a martello

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64 Sistema costruttivo in acciaio profili formati a freddo ( di "C", U, "Z ) Elementi portanti verticali collocati ogni 40, 60, 62 cm. Per l'unione di travi, coperture ed elementi costruttivi si usano angolari e pezzi fatti a misura da collegare alla struttura per mezzo di bulloni ad alta resistenza. Le pareti portanti con elementi verticali in acciaio sono quelle che assumono la funzione di setto portante.

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67 5-8m 6-12 m 7,5-12 m m

68 Profili IPE HE fino a 12 m Travi reticolari e alveolate fino a 22 m

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73 Sistema Basis Italsider 1970

74 Edificio con struttura in profilati di acciaio e tamponamenti in lamiera su sottostruttura in acciaio

75 fino a 6,1 m con un irrigidimento da 6,1 a 9,5 m da 9,5 a 12 m Elemento irrigidimento solaio Telaio di orizzontamento Irrigidimenti in funzione della luce

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