INDICE 1. SCOPO E CAMPO D APPLICAZIONE... 2 2. RIFERIMENTI... 2 3. DEFINIZIONI E ABBREVIAZIONI... 2 3.1 Definizioni... 2 3.2 Abbreviazioni... 2 4. APPARECCHIATURE, STRUMENTAZIONI E MATERIALI... 3 5. MODALITA OPERATIVE... 3 5.1 Accettazione ed identificazione del materiale... 3 5.2 Controllo dimensionale del campione... 3 5.3.a.Procedura per la preparazione del campione.4 5.3. b. Procedura esecuzione prova con sistema di acquisizione dati.5 6. PRESCRIZIONE SICUREZZA... 5 7. TRATTAMENTO DEI RISULTATI... 6 7.1 Elaborazione e presentazione dei risultati... 6 7.2 Registrazioni... 6 8. CONSERVAZIONE DEI CAMPIONI DOPO LA PROVA... 6 9. ALLEGATI... 6 REDATTO VERIFICATO APPROVATO Ing. Alessandro Negrini Ing. Felice Minervino Ing. Alessandro Negrini Ing. Alessandro Negrini Pagina 1 di 6
1. SCOPO E CAMPO D APPLICAZIONE La presente procedura ha lo scopo di definire le operazioni necessarie per effettuare una prova per determinazione del modulo elastico secante a compressione tra due tensioni dopo un certo numero di cicli di carico di stabilizzazione. 2. RIFERIMENTI - Manuale qualità del laboratorio (MQ); - Procedure gestionali (PG); - D.M. 14-01-2008 Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche; - Manuale delle istruzioni d uso Controls MCC 82 (telaio da 3000 KN); - Norma UNI 6556, 1976-3. DEFINIZIONI E ABBREVIAZIONI 3.1 Definizioni Vedi D.M. 14-01-2008: Cemento armato normale e precompresso : simbologia e norme UNI di riferimento Apparecchiatura: macchina di prova per l applicazione e la misura dei carichi applicati, corredata di strumenti per la misura delle deformazioni strain gauges con base 60 mm Macchina di prova: pressa di classe 1 con acquisizione dati CERMAC per il modulo elastico. 3.2 Abbreviazioni - LPM = Laboratorio Prove Materiali - M.I.T. = Ministero delle Infrastrutture e Trasporti - MQ = Manuale Qualità - PG = Procedura Gestionale - PO = Procedura Operativa - SP = Sperimentatori - AS = Aiuto Sperimentatori - DIR = Direttore del Laboratorio - STC = Servizio Tecnico Centrale - CLS = Calcestruzzo - MI = Manuali Istruzioni della Macchina Pagina 2 di 6
4. APPARECCHIATURE, STRUMENTAZIONI E MATERIALI Per l esecuzione di prove su CLS, le apparecchiature e gli strumenti utilizzati devono rispondere ai requisiti di seguito riportati : - Macchina Controls 3000 KN in classe 1 con taratura semestrale da parte di laboratorio autorizzato - Calibro centesimale BORLETTI tarato centro SIT. - Calibro cinquantesimale portata 300 mm, sensibilità 0,02 mm. - Bilancia LARIO portata 15 Kg. sensibilità 5 gr. - Macchina Rettificatrice per CLS. - Squadre per la valutazione della planarità e della perpendicolarità - Estensimetri elettronici Strain Gauges (base 60 mm) - Sistema di acquisizione dati SMT-CERMAC per il calcolo automatico del modulo elastico. 5. MODALITA OPERATIVE 5.1 Accettazione ed identificazione del materiale Le modalità secondo le quali sono gestite le fasi d ingresso dei provini sono riportate nelle procedure gestionali (PG). In fase di accettazione occorre innanzi tutto controllare i dati riportati sulla richiesta di prove. Si procede quindi al controllo dimensionale su almeno due punti per ogni faccia dei provini e al controllo di planarità e di perpendicolarità. Se il campione risponde alla norma di riferimento si procede alla timbratura con il numero del verbale di accettazione e poi alla prova ; se il campione non risponde ai requisiti si procede alla rettifica delle facce e quindi alla timbratura ; in particolare le facce dove verranno applicati gli strain-gauges dovranno essere perfettamente piane e lisce, proprio per evitare segnali erronei considerata la sensibilità degli estensimetri; se il campione comunque non è conforme alla norma si avvisa immediatamente il Cliente : la non conformità potrà dar luogo alla procedura di prova con produzione di un "Rapporto di prova" o alla non accettazione del campione. In tutti i casi sul certificato o sul rapporto di prova vengono indicate le reali dimensioni in mm e la conformità alla norma o l'avvenuta rettifica delle facce. Il campione viene identificato a mezzo delle etichette apposte dal Cliente e con il timbro del verbale di accettazione apposto da LPM. 5.2 Controllo dimensionale del campione Le modalità del controllo dimensionale del campione sono contestuali alla sua accettazione (vedi 5.1), al fine di comunicare subito al Cliente eventuali non conformità. Gli SP devono porre particolare attenzione nel misurare le dimensioni su almeno due punti per ogni faccia e nel controllarne la planarità e la perpendicolarità con le apposite squadre. Dopo l'eventuale rettifica si procede alla determinazione della massa in Kg del provino riportandone il valore sulla minuta di prova (anche in formato elettronico, vedi procedura per il sistema di acquisizione dati). Pagina 3 di 6
5.3. a. Procedura per la preparazione del campione I provini per almeno 24 ore prima della prova sono conservati nel laboratorio a T = 20 C ± 2 C; possono essere di forma prismatica o cilindrica con dimensioni proporzionate alla dimensione dell aggregato. Anche i provini da provare a sola compressione devono essere delle stesse dimensioni di quelli per il modulo elastico. E consigliabile che il rapporto h/l tra altezza e lato o diametro del provino sia compreso tra 2,5 e 4. La ricerca del modulo elastico va eseguita su almeno 3 provini, altri 3 verranno provati solo a compressione. Gli strumenti di misura (trasduttori di spostamento o strain gauges da 60 mm) devono essere piazzati sulle quattro facce del provino prismatico o all estremità di due diametri ortogonali del provino cilindrico, ad uguale distanza dalle due basi del provino; per provini cilindrici è anche consentito l impiego di 3 strumenti di misura a 120 tra loro. Verificare accuratamente la rugosità delle facce dove verranno posizionati gli strain gauges, considerata la sensibilità di misura degli stessi ed eventualmente spianare con rettificatrice. Posizionare quindi gli strain gauges perfettamente ortogonali rispetto alle facce di compressione, incollare con colla tipo attack e fissare con nastro adesivo per una miglior presa. Allungare con del filo saldato a stagno (colori nero, rosso e bianco) i connettori degli strain gauges. Un connettore con solo filo nero, l altro con filo rosso e bianco saldati insieme. Collegare questi fili all amplificatore.il filo nero va collegato con cacciavite all amplificatore nella posizione VE, mentre il filo rosso nella posizione R e il filo bianco in posizione Sg. Centrare i provini sul piatto inferiore della pressa. Il segnale uscente dagli strain gauges sarà - per il filo conduttore color nero e + per il filo rosso. Tutti i fili color nero dovranno essere collegati all entrata V dell alimentatore, mentre i fili color rosso dovranno essere collegati con apposito ponticello alle entrate R e SG. In alternativa allungando solo i connettori degli strain gauges con filo nero e rosso si può utilizzare un ponticello sull amplificatore collegando il filo rosso in posizione R e realizzare il ponticello fra le posizioni R e SG. E fondamentale rispettare le polarità e gli ingressi di ogni filo conduttore uscente dagli strain gauges in quanto, a polarità invertite il segnale sarebbe nullo. La tensione massima di prova deve esser fissata in relazione alle finalità della ricerca o, in mancanza di altre indicazioni, è pari a 1/3 della resistenza a compressione del calcestruzzo determinata preventivamente alla stessa scadenza su almeno 3 provini aventi le stesse dimensioni (trasversali, diametro e altezza) di quelli destinati alla misura del modulo elastico secante, confezionati e stagionati nelle identiche condizioni. La tensione massima non deve comunque superare quest ultimo valore, salvo precisa menzione. La tensione di base è opportuno sia diversa da zero, deve essere fissata pari a circa 1/10 della tensione massima. L intervallo tra la tensione massima e la tensione di base viene diviso in tre o più parti uguali, in modo da consentire letture a tensioni intermedie σ 1, σ 2, σ 3, ecc. Facendo riferimento al diagramma illustrativo sotto riportato, si effettua una serie di cicli fra σ o e σ 1 fino a stabilizzazione delle letture degli strumenti di misura. Pagina 4 di 6
5.3. b. Procedura per l esecuzione della prova con sistema di acquisizione dati. Accendere il PC di servizio e, attraverso il mouse, con l interruttore a destra accendere la macchina (pompa pronta). Dalla finestra del software Projected CERMAC selezionare l icona modulo della prova in oggetto. Nella apposita schermata occorre inserire i dati inerenti il provino : dimensioni misurate, massa, tipo di cemento, dosaggio. Si inseriscono inoltre i dati del verbale di accettazione. Posizionare quindi il provino e cliccando su pompa ON attivare la pompa. Con il mouse, cliccando su inizio prova (triangolino rosso), si provoca la compressione del provino con gradiente di carico conforme alla norma. Nella finestra appaiono i valori del carico e della deformazione e (click su icona) anche del grafico del modulo elastico. Il programma di acquisizione dati CERMAC esegue i cicli di carico secondo norma e come riportato precedentemente. La tensione viene automaticamente applicata gradualmente senza scosse fin dall inizio. Il gradiente di carico deve essere di 0,1/0,5 N/mmq*sec, cioè pari a circa ½ di quello fissato per la determinazione della resistenza a compressione di calcestruzzi (vedere UNI EN 12390-3); uguale gradiente deve essere applicato durante lo scarico. La media delle deformazioni delle diverse basi di misura è presa come risultato della misura stessa. I cicli di carico sono ripetuti fino a che lo scarto fra i valori medi delle deformazioni, in due misure successive, alla tensione σ 1 non sia maggiore di 10 x 10 6 Il ciclo stabilizzato alla tensione σ 1 permette di verificare se le letture degli strumenti non differiscono dal valore medio del ± 10%; se tale valore fosse superato, la posizione del provino deve essere opportunamente corretta in modo da rientrare nella tolleranza sopra indicata. Inoltre tale ciclo stabilizzato alla tensione σ 1 permette di prevedere se le deformazioni alla tensione massima sono contenute nella scala degli strumenti. Alla prima serie fanno seguito le serie di cicli di stabilizzazione alle tensioni σ 2 σ 1. Le operazioni sopra descritte sono eseguite automaticamente grazie al software specifico CERMAC. Le letture vengono eseguite a strumenti completamente stabilizzati e in ogni caso non prima di 60 secondi dall istante in cui si è raggiunta la tensione richiesta; le letture agli apparecchi sono acquisite dalla macchina nei 30 secondi successivi. La valutazione del modulo secante è eseguita dalla macchina con riferimento alle letture di ritorno dei cicli stabilizzati, σo e εo vengono rilevati allo scarico. Se la determinazione del modulo è stata effettuata su provini a bassa stagionatura ( per esempio 7 d ), tale determinazione può essere ripetuta a successive stagionature ( per esempio 28, 90 d, ecc,) a carichi evidentemente superiori a compimento della ricerca del modulo. Dopo le letture per la determinazione del modulo elastico, i provini vengono portati a rottura (vedi Po- 03). Lo sperimentatore, cliccando sull icona pompa OFF, termina la prova. 6. PRESCRIZIONE SICUREZZA Non sono richiesti particolari accorgimenti oltre alle normali precauzioni osservate dagli SP del LPM. Si consiglia l uso di guanti, indumenti appropriati e scarpe antinfortunistiche. Pagina 5 di 6
7. TRATTAMENTO DEI RISULTATI 7.1 Elaborazione e presentazione dei risultati Il modulo di elasticità secante a compressione E tra due valori di tensione, σ o e σ 1 è dato da: Δ σ = Δε σ 1 - σ o ε1 - εo La media delle deformazioni delle diverse basi di misura è presa come risultato della misura stessa. Verificare nel ciclo stabilizzato σ 1 se le letture degli strumenti di deformazione non differiscono dal valore medio di ± 10%, se tale valore è superato, la prova va considerata non significativa. Dopo la determinazione del carico di rottura sui 3 provini usati per il modulo elastico, si confronta la media dei valori ottenuti con quella dei 3 provini usati per la prova di compressione. Le due medie non devono differire di più del 20%. Il sistema di acquisizione dati fornisce anche il diagramma carichi-deformazioni unitari e il valore del modulo secante. 7.2 Registrazioni Tutte le misurazioni devono essere registrate sul certificato o rapporto di prova. 8. CONSERVAZIONE DEI CAMPIONI DOPO LA PROVA Dopo la prova di compressione i campioni, contrassegnati con il numero del verbale d accettazione e progressivo di prova (vedi procedure gestionali), sono conservati per 20 giorni dalla data della prova, come prescritto dalle normative vigenti. Il 21 giorno sono collocati nell apposita zona di raccolta per poi essere smaltiti. 9. ALLEGATI Certificato di prova. Pagina 6 di 6