Appunti di Cemento armato e cemento armato precompresso

Teoria e Progetto delle Strutture in C.A. e C.A.P.

Luca Giordano

Esame: Scritto (10/7) + Orale (30/7) + Progetto (30/7) = Pensilina in C.A.

Esercitazioni: Martedì dalle 14 - 16, Aula Benga, Diseg, Ingresso 1, 2° piano

Criteri Generali di Progettazione

• CLS = cemento (porvel) + acqua + sabbia e ghiaie
• Cemento armato = CLS + acciaio

L’aderenza tra il CLS e le armature d’acciaio si ottiene con l’ingrossamento tra questi per l’azione di ingranamento, su questa si basano tutti i modelli di calcolo.

CLS: Resistenza a compressione può variare da 25 a 150 MPa (si utilizza da 25 a 50 MPa)

Resistenza a trazione = 8% della resistenza a compressione

• Le armature devono assorbire le forze di trazione che superano la resistenza del CLS
• L’armatura è strettamente necessaria

L’accoppiamento acciaio + CLS funziona perché:

• Hanno lo stesso coefficiente di dilatazione termica
• Il CLS protegge le barre dalla corrosione poiché si sviluppa in ambiente basico. Questo fiumi lì, carbonatazione non raggiunge l’armatura.
• Il CLS protegge le barre dal fuoco

Strutture in C.A.:

Vantaggi: elevata resistenza a compressione, ottima resistenza al fuoco, vita utile elevata e costi di manutenzione ridotti

• Modulo elastico CLS: 30 è 35 GPa
• Modulo elastico acciaio: 210 GPa
• Facilità di realizzazione delle strutture monolitiche anche per getti diversi (con armature di ripresa)

Svantaggi

• Costo dei casseri; Mix design, getto e curing in galleria.
• Meno le caratteristiche finali dei materiali che la resistenza a compressione del CLS è 1/8 di quella dell’acciaio per questo le travi e le colonne hanno dimensioni elevate.
• La scarsa resistenza a trazione implica la nascita di fessure anche in assenza di carico.
• I costi di mantenimento sono elevati e poco eco-sostenibili; gli spostamenti evolvono nel tempo per ritiro e viscosità.

Classificazione degli Elementi

• Classificazione in base al tipo di acciaio
• C.A. Ordinario
• Acciaio: B450

• Tensione di snervamento
• Resistenze elevate da 1000 a 2000 MPa.
• Pre-tensione
• Post-tensione
• Precompressione non aderente

Precompressione

• Vantaggi: possibilità di inserire un acciaio con elevato limite di snervamento, comportamento in esercizio più soddisfacente minima variabilità CSL, elevata resistenza a fatica.
• Svantaggi: necessità di trasporto e movimentazione di elementi di grandi dimensioni e peso; maggiore sensibilità delle armature precompresso alla corrosione.

la striscia più rigida è quella più corta. Le punto centrale avrà lo stesso spostamento su entrambe le strisce ma sul punto di S sulla luce piccola agisce un carico più grande di quello sulla luce grande. Risultato: lo spostamento non è lo stesso e lo sforzo è comb le punto della luce a seconda del tipo di carico che viene posto sopra delle travi più lunghe.

In questo caso il percorso più breve è quello verso la trave corta.

Sistema costruito da travi e pilastri. Il carico va prima nella trave secondaria poi in quella principale e poi nel pilastro.

Facciamo l'esempio di studiare la distribuzione del carico del seguente impalcato.

L'impalcato è costituito da colonne:

• 2 travi principali di lunghezza L₂ (TP)
• 2 travi per il vano scala (TC) e travi secondarie.

Se si considera un carico applicato in x, il percorso dei carichi sarà quello in figura.

- Elementi a comportamento mono o bi-dimensionale

Il comportamento mono o bi-dimensionale degli elementi dipende:

• Forma del campo:

Elementi con campi allungati hanno comportamento monodimensionale (1D)

Elementi con campi circa quadrati hanno comportamento bidimensionale (2D) (L₂/L₁ < 1,5 con L₂ > L₁ per 2D)

• Dimensione del campo:

Campi con dimensione inferiore ai 10-12 m possono essere coperti con elementi 2D.

Per luci superiori meglio 1D (per peso).

• Tipologia di carico:

Per carichi distribuiti sono preferibili 2D.

Per forze concentrate fisse 1D.

- Elementi a comportamento mono-dimensionale

L'elemento portante cioè le travi principali possono essere posizionate nella L₁ o nella L₂ piú lunga o piú corta (1-2).

Se la luce L₂ è grande è meglio optare per la soluzione 1)

Se la luce L₂ è piccola è meglio la soluzione 2)

- Impianti

Nella valutazione della soluzione progettuale è importante tener conto anche degli impianti e delle loro manutenzioni.

- Influenza della luce della campata

Quando la luce ed il (carico) superano certi valori non è più possibile far riferimento ad elementi normali ma occorre incrementare le braccio di leva.

I carichi inducono momenti flettenti.

H = C h = T z

• z = braccio di leva

Più z è piccolo e parità di H più le tensioni sono grandi.

Man mano che aumenta la luce aumenta H (come quadrato della luce) e per questo bisogna aumentare z. (Travi rettilinee TOCHI, coperte etc.)

Per assurdo la scelta della soluzione strutturale è più semplice per luci grandi, poiché ci sono poche soluzioni.

• Solaio misto a travetti e blocchi interposti.
• I travetti possono essere tralicciati o precompressi, dove si concentra l'armatura necessaria per il solaio finito.
• Solai a lastre o pannelli (predalles).
• Soli elementi autoportanti che non necessitano di un impalcato continuo.

Ricavare le sollecitazioni e COMBINAZIONI DI CARICO

• SLU
  • FONDAMENTALE

Fd = 1.3gGk + 1.5 pPk + 1.5q (Q1k + Σ yoi Qik) + 1.5e Fek

• ACCIDENTALE
  • Le AZIONI VARIABILI che non sono principali si diminuiscono con y0 (≥ 0.6)

• SLE
  • CARATTERISTICA
  • FREQUENTE
  • QUASI PERMANENTE

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

• TRAVE: elemento monodimensionale, con luce (L) non inferiore a 3 volte l'altezza della sezione (h)
  • L ≥ 3h (si assume più contenuta la dimensione massima)
• COLONNA: elemento con altezza della sezione (h) non superiore a 4 volte la base della sezione (b) e altezza dell'elemento (H) non inferiore a 3 volte l'altezza della sezione:
  • h/b ≤ 4
  • H ≥ 3h
• PIASTRE: elemento con luce minima non inferiore a 5 volte lo spessore totale
  • L ≥ 5s

Nel caso di carichi uniformemente distribuiti, può essere considerato portante in una sola direzione se è possibile i bordi liberi non appoggiati e sensibilmente paralleli, e il rapporto tra gli altri due lati è minore o uguale a 2.

• VAR 3:
• VAR 4:
• VENTO 1
• VENTO 2

Trovare le sollecitazioni, cioè combinare le azioni.

Per far questo ci sono 2 metodi:

1. OPZIONE 1: Permutazione di tutte le azioni

Si formano tutte le possibili permutazioni mettendo prima le carico variabile come principale (senza ψ₀) e poi le vento considerando anche le combinazioni senza le variabili

1. 1.3xPERM + 1.5xVAR1 + 1.5x0.7xVENTO1
2. 1.3xPERM + 1.5xVAR1 + 1.5x0.7xVENTO2
3. 1.3xPERM + 1.5xVAR2 + 1.5x0.7xVENTO1
4. 1.3xPERM + 1.5xVAR2 + 1.5x0.7xVENTO2
5. 1.3xPERM + 1.5xVAR3 + 1.5x0.7xVENTO1
6. 1.3xPERM + 1.5xVAR3 + 1.5x0.7xVENTO2
7. 1.3xPERM + 1.5xVAR4 + 1.5x0.7xVENTO1
8. 1.3xPERM + 1.5xVAR4 + 1.5x0.7xVENTO2
9. 1.3xPERM + 1.5xVENTO1 + 1.5x0.7xVAR1
10. 1.3xPERM + 1.5xVENTO1 + 1.5x0.7xVAR2
11. 1.3xPERM + 1.5xVENTO1 + 1.5x0.7xVAR3
12. 1.3xPERM + 1.5xVENTO1 + 1.5x0.7xVAR4
13. 1.3xPERM + 1.5xVENTO2 + 1.5x0.7xVAR1
14. 1.3xPERM + 1.5xVENTO2 + 1.5x0.7xVAR2
15. 1.3xPERM + 1.5xVENTO2 + 1.5x0.7xVAR3
16. 1.3xPERM + 1.5xVENTO2 + 1.5x0.7xVAR4
17. 1.0xPERM + 1.5xVAR1 + 1.5x0.7xVENTO1
18. 1.0xPERM + 1.5xVAR1 + 1.5x0.7xVENTO2
19. 1.0xPERM + 1.5xVAR2 + 1.5x0.7xVENTO1
20. 1.0xPERM + 1.5xVAR2 + 1.5x0.7xVENTO2
21. 1.0xPERM + 1.5xVAR3 + 1.5x0.7xVENTO1
22. 1.0xPERM + 1.5xVAR3 + 1.5x0.7xVENTO2
23. 1.0xPERM + 1.5xVAR4 + 1.5x0.7xVENTO1
24. 1.0xPERM + 1.5xVAR4 + 1.5x0.7xVENTO2

Tutte vanno con Gg=1