Appunti tecnica delle costruzioni: cemento e acciaio

Cemento armato

Il cemento armato è costituito inglobando barre di acciaio in una massa di calcestruzzo. L'acciaio ha lo scopo di fornire quella resistenza a trazione che il CLS non è in grado di offrire, mentre il CLS ha il compito di sopportare la pressione, in quanto le barre d'acciaio compresse hanno problemi di instabilità.

Ipotesi per il calcolo delle resistenze

1. Pianarità delle sezioni degli elementi sotto l'effetto delle sollecitazioni: Appurare l'ipotesi che si rifà a Saint-Venant. Si assume che il CLS compresso si comporti come un materiale omogeneo ed isotropo e ciò comporta la conservazione delle sezioni piane per le sollecitazioni di sforzo normale e di flessione.
2. Perfetta aderenza tra calcestruzzo e acciaio, ipotizzando quindi anche una deformazione angolare dei materiali (assenza di scorrimenti).
3. Trascurabilità della resistenza a trazione del calcestruzzo (al cui conseguire la rottamazione della sezione).
4. Deformazioni di dilatazione termica dei materiali sono uguali.

Diagramma tensione-deformazione

La descrizione dei rapporti di deformazione dei materiali. Conoscendo il legame sigma-epsilon della sezione, si può determinare la tensione normale, Sz. Il legame costitutivo sigma-epsilon viene sostituito da rappresentazioni semplificate, definite in base all'entità delle tensioni e delle deformazioni prodotte dai carichi. In particolari si distinguono 3 stadi di comportamento per ciascuno dei quali viene proposto un diverso modello dei materiali.

1. CLS Fase 1 elastica
2. Fase 2 plastica
3. E_eu rottura

Acciaio

1. E_y deformazione limite elastica
2. Deformazione limite ultima
3. E_e Non linearità elastico

Cemento armato (ripetizione)

Il cemento armato è costituito inglobando barre di acciaio in una massa di calcestruzzo. L'acciaio ha lo scopo di fornire quella resistenza a trazione che il CLS non è in grado di offrire, mentre il CLS ha il compito di sopportare la pressione (comprimere) in quanto le barre d'acciaio compresse hanno problemi di instabilità.

Ipotesi per il calcolo delle resistenze (ripetizione)

1. Pianarità delle sezioni degli elementi sotto l'effetto delle sollecitazioni applicate (ipotesi che si rifà a Saint-Venant). Si assume che il CLS compresso si comporti come un materiale omogeneo ed isotropo e ciò comporta la conservazione delle sezioni piane per le sollecitazioni di sforzo normale e di flessione.
2. Perfetta aderenza tra calcestruzzo ed acciaio, ipotizzando quindi anche una deformazione angolare per bel materiale (assenza di scorrimenti).
3. Trascurabilità della resistenza a trazione del calcestruzzo (il CLS conserva la regolarizzazione della sezione).
4. Deformazioni di dilatazione termica dei materiali sono uguali.

Diagramma tensione-deformazione dei materiali

Conoscendo il legame sigma-epsilon delle sezioni, si può determinare la tensione normale σ. Il legame costitutivo sigma-epsilon viene sostituito da rappresentazioni semplificate, definite in base all'entità delle tensioni e delle deformazioni prodotte dai carichi. In particolari si distinguono 3 stadi di comportamento, ciascuno dei quali viene proposto un diverso modello dei materiali (es. tensione a compressione CLS):

• Rotular (fase 1 elastica)
• Elastica (fase 2 plastica)
• Def. limite ultima

Diagramma tensione-deformazione CLS a compressione

Calcestruzzo

• Resistenza di calcolo a compressione: fcd = fck / γc = 0.83 fck / γc
• fck: Resistenza caratteristica cubica del cls = 300MPa = 300 kg/cm³
• k = coeff. di sicurezza parziale = 1
• 0,83: valore statistico in un modo fisso (differenza tra cubica e cilindrica)
• Resistenza di calcolo indefinita = fcd: f_cy = 0.85 f_cd = 0.85 * 0.83 f_ck
• Resistenza di calcolo a flessione = fct,d (circa 0.7 * f_ck d=0.50 * f_cd)
• Tensione ammissibile in esercizio σ_c = 0.45 f_ck
• Diagramma parabola-rettangolo Y_c = 1.5 K_ss = 1.5

Acciaio

• Resistenza di calcolo dell'armatura: fsd = fyk / γs
• Tensione ammissibile per armatura = 0.8 f_yk
• d = Design (progetto)
• γ = Yield (snervamento)

Usato per comportamento pl (ma fessurazione verifica) allo stato limite di esercizio di fessurazione.

Primo stadio

Sezione interamente reagente. Uso per cemento armato: sezione non.