Appunti tecnica delle costruzioni: acciaio

Acciaio per cemento armato ordinario:

L'acciaio è una lega di ferro e carbonio; per l' 0,6% max si usa l'acciaio dolce in cui il carbonio presente è molto poco (<0,1%) e ciò consente buone deformazioni duttili (tensione è molto unittica).

L'acciaio fuso viene colato e solidificato in forma di "billette" a sezione quadrata o circolare con diametro da 100, 160, 180 mm e lunghezza fino a 12 o 14 m. Successivamente vengono forgiate si lavora e si producono barre o rotoli lunghi.

Col lavoro di questo colle, processiando della laminazione a caldo, si buttano getti d'acqua sulle barre per raffreddare il metallo e si ha natura sulla durezza della superficie esterna e sia una buona tenacità e resistenza dell'acciaio.

Un altro procedimento è la laminazione a freddo: comporta una riduzione della sezione, con aumento di resistenza elevata, ma sia una riduzione della duttilità.

Caratteristiche Meccaniche:

L'acciaio ha stessa resistenza a trazione e a compressione; dalla prova a trazione si ha un diagramma in cui: (diagramma &sigma ; ε)

• &sigma ;s = tensione di snervamento;
• &sigma ;t0.1 = tensione massima;
• &epsilon ;t = deformazione di incrudimento;
• &epsilon ;u = deformazione ultima;
• &epsilon ;r = deformazione unitaria di rottura.

Tipi di Acciaio:

L'acciaio per C.A.E è prodotto in barre lunghe o reti elettrosaldate; essi presentano una superficie di aderenza migliorata, cioè hanno delle nervature sulla superficie esterna che rendono molto difficoltà.

LO SFRUTTAMENTO DELLA BARRA NEL CALCESTRUZZO:

Detto anche: un taccuino in cui si riportano: azienda produttrice, stabilimento e tipo di acciaio. In Italia i tipi di acciaio sono indicati dalla normativa ⁿ° 108. Essi devono avere buone caratteristiche di saldabilità. La norma prevede l’uso di soli due tipi:

B450 C: acciaio prodotto con la laminazione a caldo; si fa in barre di diametro compreso tra 6 e 40 mm;

B450 A: acciaio trafilato prodotto in barre di diametro compreso tra 5 e 10 mm; si usa per reti elettrosaldate.

IL FONDO ELASTICO E RESISTENZA DI CALCIO:

Il fondo elastico E dell’acciaio non dipende dalla resistenza del materiale; la NTC 2008 pone il valore di E pari a: 210 000 MPa (per carpenteria metalliche)

La tensione di snervamento f_yd ottenuta dividendo il valore caratteristico per le coeff. parziale di sicurezza ϒ_s:

Gli acciai quindi hanno:

ADERENZA TRA ACCIAIO-CALCESTRUZZO

Aderenza tra acciaio-calcestruzzo, tensioni di aderenza:

• La solidarietà tra acciaio e CLS è garantita dall’aderenza tra questi due materiali; l’aderenza si sviluppa lungo la superficie della barra immersa nel calcestruzzo e trasmette sforzi di scorrimento tra i due materiali (tensione di aderenza).
• le valore massimo di tensione di aderenza che si può avere dipende dal profilo della barra e dal tipo di CLS usato (si vanno barre ad aderenza migliorata: con estremature e rigature).
• La NTC 2008 inscriva che si ha buona aderenza quando:
  • : la barra è inclinata di 65° 30’

Classificazione delle sezioni trasversali:

Con la classificazione delle sez. trasv. si distinguono le sezioni che sono più o meno suscettibili al fenomeno d'instabilità. Si individuano 4 classi con comportamenti:

• 1. Duttili;
• 2. Compat;
• 3. Semi-Compart;
• 4. Snella.

La classificazione si esegue in base al rapporto tra larghezza e spessore delle parti compresse della sezione.

Le sezioni sono classificate in base alla loro capacità rotazionali data da:

_{cr = øu - 1}

dove: ø_u = curvatura ultimaø_p = curvatura faggiunta allo snervamento.

Sezioni ropparte

Classe 1:

Sezioni con capacità di rotazione c_r ≥ 3

Classe 2:

Sezioni capaci di sviluppare un momento resistente con capacità di rotazione c_r ≥ 1,5

Classe 3:

Sezioni in cui si raggiungono tensioni di snervamento ma con una bassa capacità rotazionale, la plasticità che si sviluppa con torame resistente ridotto

Classe 4:

Sezioni efficenti di sostiture la resistenza nulle sezioni.

Stati limite:

Gli stati limite ultimo da verificare sono:

1. Stato limite di equilibro: utile per controllere l'equilibro globale della struttura.
2. Stato limite di collasso: corrisponsi al raggiungimento delle tensioni di snervamento o alle sipiutte ultime.
3. Stato limite di fatica: si controllano le variazioni tens. imposte dai carichi.

Gli stati limite di esercizio da verificare sono:

1. Stati limite di deformazione e/o spostamento: per limitare freccia e spost.
2. Stato limite di vaiorazioni:
3. Stato limite di perturbazioni locali: evitane rottura plastiche e intes resistenti.
4. Stato limite di foscillozio di collegamenti: (nel caso i collegamenti fasso con bulloni).

L'analisi strutturale: si basa su metodi di calcolo in base allo stato limite considerato.

Verifica di resistenza a flessione: (sez. classe 1 - duttili):

8,27·000:235 = 1850·90,476 N_mm = 1,85 KNm > γ_M> = 77/1,05

(Verifica soddisfatta)

Verifica di resistenza a taglio:

Area resistente a taglio:

A_v = A·(t_w/sqrt(3)·f_yk·γ_M) = A = 22·0,95+4·1,8·4,6 = 14,54 cm²

Taglio resistente:

V_rd = (A_v·f_yk)/(γ_M·sqrt(3)) = 14,54·23500/(1,05·sqrt(3)) = 1,87 KN V_sd = 77 KN

(Verifica soddisfatta)

5.2:

Verificare la sezione bellicata di una trave reticolare, costituita da due profili VPN 120 in acciaio S235 accoppiati di spalla, posti ad una distanza di 15 mm, sottoposto ad uno sforzo di trazione nel progetto pari a N_Ed = 700 kN. I profili sono collegati da una fila di bulloni Ø24 disposta sull'asse X dei profili.

Area lorda: A = 2·1700 = 3400 mm²

Area netta: A_NET = 3400-2·24·7 = 3064 mm²

Resistenza plastica della sezione lorda:

N_Rd = (A_fyx)/(γ_M) = 3400·235/1,05 = 760,952 N = 761 KN

Resistenza a rottura della sezione netta:

N_Rd = (A_NET·fy_k·0,9)/γ_M) = 3064 - 360·0,9)/(1,25) = 796,189 N = 794 KN

N_Ed = 700 KN < 761 KN (verifica soddisfatta)

Infine se N_Rd < N_Rd

(elasticità ha comportamento duttile)

Collegamenti saldati:

Es. 1: Unioni a cordone d'angolo:

1) Contributo forza: ₁ = F / 2 ∙ a ∙ l ≤ _amm

2) Contributo momento trasporto:

M = F ∙ l _t = H / w -> (con W = B ∙ H² / 6) -> W_t = 2 ∙ a ∙ l² / 6 _T = M ∙ 6 / 2 ∙ a ∙ l²

Verifica allo SLU: ₁ = F / 2aL _l = M / 6 ∙ 2 ∙ a ∙ l √(₁² + 3_l²) = f_tk

√(₁² + _l²) ≤ 0.7 / 0.85 ∙ _amm

Es. 2:

1) Contributo forza:

₁ = F / 2aL ≤ _amm

2) Contributo momento trasporto:

T = M / a + s -> con M = F ∙ B -> T = F ∙ B / a + s _l = T / a ∙ l -> _l = F ∙ B / (a + s)(a + l) √(₁² + _l²) ≤ 0.7 / 0.85 ∙ _amm