Riassunto esame Scienza e tecnica delle costruzioni, Prof. Caggiano Antonio, libro consigliato Strutture in cemento armato, E.Cosenza, G.Manfredi, M.Pecce

LA PRESCRIZIONE DEL CLS: in fase di progetto la prescrizione, valutate opportunamentele condizioni ambientali del sito e quelle di impiego, deve fissare le caratteristiche del calcestruzzo daimpiegare, i valori del copriferro e le regole di manutenzione. Le indicazioni e le istruzioni per la sceltadel calcestruzzo devono essere individuate mediante:

1. La classe di resistenza: è contraddistinta dai valori caratteristici delle resistenze cilindrica fck ecubica R e a compressione uniassiale, misurate su provini normalizzati e cioè rispettivamente suckcilindri di diametro 150 mm e di altezza 300 mm e su cubi di spigolo 150 mm.
2. La classe di consistenza del getto: attraverso lo Slump test si individuano cinque classi diconsistenza (umida, plastica, semifluida, fluida, super fluida)
3. Il diametro massimo dell’aggregato
4. La classe di esposizione

Deve essere assicurato anche un copriferro minimo (C) al fine di garantire:

• la corretta trasmissione delle forze di aderenza
• la protezione dell'acciaio contro la corrosione
• un'adeguata resistenza al fuoco

Progettazione prescrittiva e prestazionali della durabilità

Per poter fare la progettazione bisogna procedere per step:

1. La definizione della classe di vita nominale di progetto: cioè il numero di anni nel quale è previsto che l'opera, purché soggetta alla necessaria manutenzione, mantenga specifici livelli prestazionali. Essa sarà:
• Minore di 10 anni: per i provvisori e strutture in fase costruttiva
• Maggiore di 50 anni: per opere ordinarie, ponti, infrastrutture di dimensioni contenute
• Maggiore di 100 anni: per grandi opere, ponti, infrastrutture e dighe di grandi dimensioni.
2. Definire la tipologia di degrado in relazione alla collocazione ambientale: bisogna definire la tipologia di degrado, quindi identificare:

L'ambiente di progetto- Le sostanze aggressive presenti- Le misure progettuali per attenuare tali effetti--> il progettista utilizzando la norma UNI 11104 si semplifica enormemente lo studio utilizzando le classidi esposizione ambientale.

3) Requisiti del calcestruzzo

4) determinazione del copriferro

5) Classe di consistenza dell'impasto

6) Diametro massimo degli aggregati da utilizzare: la scelta deve tener conto dei seguenti vincoli:

• Il diametro non deve superare il 25% della sezione minima della struttura (per non aumentarel'eterogeneità del materiale)
• Il diametro non deve superare la distanza fra i ferri di armatura diminuita di 5 mm (per evitare checostruisca il flusso di calcestruzzo attraverso i ferri)
• Il diametro non deve superare del 30% lo spessore del copriferro

Calcestruzzo - Comportamento a compressione

Per duttilizzare il calcestruzzo si possonoaggiungere fibre. Per uso strutturale si usanoprevalentemente fibre metalliche

Queste fibre non

Calcestruzzo - Comportamento a trazione

- Non si sviluppano meccanismi plastici (quando si arriva al massimo sforzo si passa direttamente alla rottura)

- Si sviluppano fratture perpendicolari rispetto al carico

Le fasi del comportamento del calcestruzzo a sforzi di trazione sono:

Fase I: resistenza allo snervamento con comportamento lineare-elastico

Fase II: crescita di microfessure e indurimento del materiale.

Fase III: sviluppo di fessure con localizzazione di una macro-fessura - l'utilizzo di fibre riduce la pendenza della curva di disegno post picco del diagramma tensioni-deformazioni, e da una cucitura delle fessure

Acciaio di armatura

L'acciaio utilizzato per la costruzione di strutture in cemento armato è una lega di ferro e carbonio prodotta in forma di barre

Le barre lisce sono state utilizzate diffusamente fino agli anni settanta, quando la tecnologia ha permesso di immettere sul mercato le barre ad aderenza

Acciaio - comportamento in trazione = compressione (materiale duttile)

L’ Acciaio mostra dopo lo snervamento un tratto plastico e un successivo incrudimento (incremento di tensione) fino alla rottura

Tipologie di acciaio utilizzato nel cemento armato:

• Acciaio per cls B450C
• Acciaio per cls B450Afyk

Hanno entrambi la tensione di snervamento minima (tensione massima a cui lavora l’acciaio) di 450 MPa, presentano però differenze nei parametri che ne definiscono la duttilità

Aderenza acciaio - calcestruzzo

Il trasferimento degli sforzi tra la barra di armatura e il calcestruzzo avviene al

livello dell'interfaccia (nel punto di contatto tra i due) ed è influenzato:

• dalle caratteristiche della superficie della barra, che può essere corrugata (barre ad aderenza migliorata) o liscia,
• dalla composizione del calcestruzzo (dimensione e tipo di inerte, rapporto acqua/cemento, rapporto inerte/cemento).

Il fenomeno dell'aderenza non solo determina il comportamento strutturale degli elementi in c.a., ma anche la definizione di alcuni dettagli costruttivi tra cui il più importante è la:

—> "lunghezza di ancoraggio" la lunghezza del segmento della barra che garantisce una buona aderenza tra l'acciaio e il calcestruzzo, in modo che la forza resistente presente nella barra possa essere trasferita efficacemente al calcestruzzo circostante.

La normativa indica un valore minimo della lunghezza di ancoraggio pari a 20 volte il diametro dei ferri e comunque non inferiore a 150 mm.

In accordo con l'approccio allo Stato Limite Ultimo si assume che

Nella barra di acciaio può esservi al massimo la tensione di calcolo f, uguale alla tensione caratteristica di snervamento f, divisa per il coefficiente parziale di sicurezza ilyd yk.

Le verifiche di sicurezza sono da effettuarsi esclusivamente nei riguardi degli Stati limite ultimo. La verifica si effettua confrontando la resistenza strutturale con quella richiesta dalle condizioni di progetto. La verifica è soddisfatta se la resistenza strutturale risulta maggiore o uguale a quella richiesta dal progetto.

Si parte dai valori caratteristici dei materiali (cioè valori che si ritiene siano raggiunti almeno dal 95% dei campioni presi a riferimento). Da questi si ricavano i valori della resistenza di progetto dividendoli per coefficienti di sicurezza che tengano conto dell'affidabilità statistica dei valori caratteristici adottati e dalle incertezze dei modelli di calcolo.