Lezioni di Tecnica delle costruzioni sull'acciaio

Lezione 4 - 13/03/2019

Scelta del materiale

La volta scorsa abbiamo concluso la

conoscenza del materiale definendo

tutte le sigle che identificano il

materiale.

Abbiamo detto che noi come

professionisti possiamo svolgere

due ruoli: progettista o direttore dei

lavori.

Da progettista dobbiamo scegliere il

tipo di materiale andando a

identificare il tipo di acciaio come

visto nelle scorse lezione, ovvero in

base a grado, sub grado ecc.

Come direttore di lavoro abbiamo il compito di accettare il materiale in cantiere e quindi dobbiamo

conoscere quali sono le prove di qualificazione da fare in cantiere che sono le stesse che fa il

produttore.

Legame costitutivo

Vediamo quali sono i modelli di comportamento che andremo ad utilizzare nei nostri calcoli.

Sostanzialmente abbiamo visto che il comportamento reale di un acciaio da carpenteria ha un

comportamento elastico fino

ad una tensione di

snervamento, poi abbiamo

una fase di incrudimento in

cui la tensione cresce fino ad

arrivare al valore di tensione

ultima e poi una parte

apparentemente decrescente

(avviene la strizione). I

valori sono ovviamente in

funzione del tipo di acciaio

che utilizziamo.

Quali sono i legami costitutivi che utilizzeremo partendo da un materiale con questo

comportamento?

Uno dei legami che utilizzeremo, con una certa limitazione, è il legame elastico, cioè il legame di un

materiale che si comporta elasticamente e tale legame sarà utilizzato solo raramente e dipenderà dalle

condizioni in cui lavora il materiale ma certamente fino allo snervamento l’ipotesi di perfetta elasticità

è sicuramente valida.

Storicamente il metodo delle tensioni ammissibili utilizzava un legame elastico che era limitato alla

tensione ammissibile e non poteva essere superata. Ovviamente la tensione ammissibile non ha

nessun significato fisico ma era una tensione convenzionale ed era in funzione della tensione di

snervamento del materiale e veniva ottenuta dividendo per un coefficiente dell’ordine dell’1.5 (v).

Ad esempio, per un s235, avevamo: , e quindi operavamo con un materiale che si trovava sicuramente

in campo elastico. Anche la è in funzione dello spessore perché al variare dello spessore cambia la

tensione di snervamento dell’acciaio. Per quanto riguarda il modulo di elasticità esso è costante e vale:

Oggi utilizziamo il legame elastico?

Il legame elastico lo utilizziamo quando verifico uno stato limite di esercizio e per verificare le

tensioni in esercizio ed è un legame che utilizzeremo molto nei problemi di instabilità elastica.

Quando lavoriamo al metodo semiprobabilistico agli stati limite utilizziamo un altro tipo di legame

costitutivo.

Dobbiamo distinguere il tipo di legame in funzione dello stato limite, quindi SLU e SLE.

Allo SLU il legame che utilizziamo è il legame elastico perfettamente plastico.

Quali sono le leggi costituzionali di questo legame?

Il materiale si comporta elasticamente fino ad una tensione ,vale la legge di Hooke fino a e quindi ,

mentre per ogni .

Quanto vale ?

È uguale al rapporto tra la tensione di snervamento caratteristica e un coefficiente di sicurezza

che nel caso dell’acciaio è molto piccolo e questo è sinonimo di materiale molto affidabile.

La tensione di calcolo, ancora una volta, è funzione dello spessore perché funzione dello spessore e la

tensione di snervamento.

Tale legame trascura l’incrudimento e inoltre considerando la deformazione ultima (circa il 20%)

molto elevata ci consente di considerare il materiale a duttilità infinta.

NB1: Per gli SLU utilizziamo un legame elastico perfettamente plastico mentre per gli SLE (e

instabilità elastica) utilizziamo un legame elastico.

NB2: Stiamo sempre attenti allo spessore perché in funzione di questo cambiano le tensioni di

snervamento.

Ci sono altri modelli? Si.

Volendo si potrebbe considerare anche l’incrudimento.

Come ci comportiamo nel caso di una presenza di uno stato tensionale con piu componenti di

tensione?

Abbiamo sostanzialmente un problema. Per caso di trazione monoassiale abbiamo visto che il

materiale raggiunge il suo limite elastico quando la tensione raggiunge il valore della tensione di

snervamento. Per il caso in cui non abbiamo solo una ma anche una , quindi uno stato di tensione

triassiale, si fa riferimento ai criteri di resistenza.

I criteri di resistenza, dato lo stato tensionale, individuano in funzione delle componenti dello stato

tensionale, una tensione equivalente o ideale. Tale tensione deve essere una tensione che io interpreto

come lo stato tensionale che si è ridotto in un'unica tensione e la posso confrontare con la tensione di

snervamento che io ho determinato sperimentalmente.

Sostanzialmente, nel caso di piu componenti di tensione, si individua una tensione equivalente e la si

confronta con la tensione di snervamento , una vol