Appunti Laboratorio di Progettazione Strutturale - parte 1/3

INDICE

La progettazione strutturale

Materiali per uso strutturale

• Calcestruzzo e Calcestruzzo armato
  • Cemento
  • Inerti
  • Acqua e additivi
  • Aggiunte (pozzolaniche)

Proprietà e caratteristiche meccaniche del cls

• Allo stato fresco (lavorabilità, segregabilità)
• Maturazione del cls
• Cls indurito (resistenze a compressione, trazione, classi di resistenza NTC 2018, stati di tensioni)
• Modulo elastico e coefficiente di Poisson
• Ritiro (NTC 2018)
• Viscosità (NTC 2018)

Materiali per uso strutturale: l’acciaio (NTC 2018)

Aderenza acciaio – cls

• Aderenza chimica e meccanica
• Disposizione armature

Sicurezza strutturale

• Variabili aleatorie (resistenza, sollecitazione, probabilità di collasso)
• Metodo semiprobabilistico degli stati limite (valore caratteristico di resistenza e sollecitazione)
• Verifica di sicurezza (coefficienti di sicurezza parziali e valori di progetto)
• Sicurezza strutturale e prestazioni attese
• Stati limite ultimi (SLU) e stati limite di esercizio (SLE)
• Vita nominale e classi d’uso degli edifici
• Azioni (permanenti, variabili, eccezionali, sismiche)
• Valori per le azioni variabili (caratteristico, di combinazione, frequente, quasi permanente)
• Combinazioni per le analisi strutturali ( C. fondamentale delle azioni; C. caratteristica delle azioni; C. frequente delle azioni; C. quasi permanente delle azioni; C. sismica delle azioni; C. eccezionale delle azioni )

Studio delle azioni sulle costruzioni

• Pesi propri dei materiali strutturali
• Carichi permanenti non strutturali
• Sovraccarichi

Azione sismica

• Periodo di ritorno e accelerazione orizzontale massima attesa
• Stati limite e relativa probabilità di superamento
• Risposta della struttura e spettro di risposta (in campo elastico)
• Categorie di sottosuolo, amplificazione stratigrafica e topografica
• Spettro di progetto (fuori dal campo elastico)

Azioni del vento

• Vortici von karman
• Velocità base di riferimento
• Velocità di riferimento

• Azioni statiche equivalenti (pressioni e depressioni)
• La pressione del vento (pressione cinetica di riferimento, coefficiente di esposizione, coefficiente di pressione, coefficiente dinamico)
• Azione tangente del vento

Azioni della neve

• Carico (valore di riferimento del carico neve al suolo, coefficiente di esposizione, coefficiente termico, coefficiente di forma della copertura)

Azioni eccezionali

• Incendio
• Esplosione
• Urti

Solai latero-cementizi

• Stratigrafia, travetti semplicemente appoggiati, sezione a T e fascia piena
• Analisi dei carichi del solaio
• Sezioni resistenti (campate e appoggi)
• Carico accidentale disposto a scacchiera e inviluppo del momento

Deformazioni delle travi inflesse

• Analogia di Mohr e trave fittizia
• Trave fittizia semplicemente appoggiata e trave fittizia a mensola incastrata
• Applicazione di trave semplicemente appoggiata con carico uniformemente distribuito
• Applicazione di trave semplicemente appoggiata con coppia applicata all'estremità A

Travi continue

• Studio della trave continua
• Momento di continuità
• Determinazione delle sollecitazioni (travi separate)
• Verifica finale

Comportamento delle strutture oltre il limite elastico

• Duttilità e fragilità; cicli d'isteresi
• Materiali duttili: acciaio
• Materiali fragili: calcestruzzo
• Materiale elastico-perfettamente plastico: l'acciaio
• Materiale rigido-plastico
• La flessione plastica (due assi di simmetria), diagrammi e momento plastico
• La flessione plastica (un asse di simmetria)
• Cerniera plastica
• Analisi rigido-plastica (strutture isostatiche, iperstatiche)
• Fondamenti di gerarchia delle resistenze
• Diagramma momento curvatura per una trave in c.a.

• Cemento

È il legante cioè il principale componente del CLS. Esso si presenta come una polvere che mescolata con acqua produce una massa (la pasta di cemento) facilmente modellabile, ma giro di qualche ora la pasta di cemento si rapprende (fase di presa) e assume la rigidità di una pietra naturale (ha ancora non ha la giusta resistenza meccanica che viene invece appresa per lui in qualche settimana, divenuta poi capace di resistere ad apprezzabili sollecitazioni meccaniche (fase di indurimento).A livello normativo il cemento viene contraddistinto in base a due caratteristiche fondamentali:

• Tipo di cementi inteso come composizione da suoi ingredienti (sono 25).
• Classi di resistenza (sono 6).

9,81 N = 1 kg forza → accelerazione gravitazionale.N peso relativo di acqua -> 1N = un etto appliato mm².Se vogliamo usrare l'aula sarebbe 1t/m³, risarcito numeri troppo grandinati qua usiamo la MPa.

Il legante fondamentale (portland) si ottiene dalla cottura di calcare e di argilla (si ottiene il cosiddetto 'clinker' che viene poi mescolato). Ricilato clinker da solo può sembrare debole limita paribox di interesse nella miscuglio con acqua (presa molto rapida, conseguendo difficile da trasporre.

Lezione 2

• AGGIUNTE

Le aggiunte sono delle sostanze che vengono appunto aggiunte al cls in una quantità superiore a quella degli additivi, con l’obiettivo di migliorarne le caratteristiche.

Una delle aggiunte è la “pozzolana”, quella naturale è costituita da silice con una struttura amorfa. Quando la pozzolana viene finemente viene messa a contatto con la calce (idrossido di calce), a contatto con l’acqua si comporta come un legante idraulico ovvero riesce a indurare anche sott’acqua ed ha prestazioni meccaniche superiori a quelle della calce stessa.

Viceversa da sola la pozzolana a contatto con acqua non indurisce, quindi non ha le caratteristiche di legante idraulico di per sé come il cemento. Questo comportamento dovuto un chiamiamo reazioni chimiche con calce detto attività pozzolana o caratterizzazione pozzolana. Questo comportamento è proprio non solo della pozzolana ma anche di alcune sostanze come le ceneri volanti e il fumo di silice (sostanze assimilate come ad attività pozzolanica). È interessante spesso usare la pozzolana al cemento portland (ottenendo il cemento pozzolanico) perché durante l’idratazione del cemento si libera della calce, e quindi diventa disponibile per attivare l’indurimento della pozzolana.

Per confezionare un cemento pozzolanico occorre assicurare un adeguato tenore di cemento portland (almeno il 40-50%). Affinché dalle reazioni chimiche di idratazione del cemento si liberi una quantità di calce tale da attivare la pozzolana. In generale il cemento pozzolanico presenta delle caratteristiche migliori rispetto al cemento portland standard. Infatti può utilizzare nel cemento pozzolanico minori quantità di clinker o cemento garantiscono un minor sviluppo di calore di idratazione (che viene utilizzato per realizzare opere dighe e piste di fondazione) e una maggiore resistenza all’attacco, poiché il cemento pozzolanico più compatto rispetto a un ordinario cemento portland e quindi più durevole, ma c’è anche una maggiore resistenza all’attacco dei solfati. Tipicamente il cemento pozzolanico usato in ambienti aggressivi che quella marina, con un forte attacco di cloruri e dei solfati.

Vediamo ora le ceneri volanti che hanno lo stesso comportamento della pozzolana. Esse sono un residuo degli elettrofili di matematicano delle.