Tecnica delle costruzioni - lezione 30

Politecnico di Torino - Appunti di tecnica delle costruzioni

Anno Accademico: 2013/2014

Autore: Eleonora Magnotta

Professore: Vincenzo Ilario Carbone

Corso di tecnica delle costruzioni

Lezione 30: Caratteristiche del materiale (I parte)

Gli argomenti che tratteremo in questa lezione sono:

1. Composizione strutturale
2. Classifica dei prodotti industriali
3. Imperfezioni
4. ATT materiale
5. Criteri di resistenza
6. Metodi di verifica

Continuiamo da quello che avevamo già iniziato la scorsa lezione.

Composizione strutturale

Riprendendo da un punto di vista generale le linee che avevamo già affrontato, possiamo dire che la complessità dei collegamenti costringe all'introduzione di semplificazioni di calcolo che devono però rappresentare in modo fedele lo schema di calcolo adottato, contrario poi sul tavolo ma erratico per la sicurezza a crollo.

Per spiegare meglio ciò che abbiamo detto facciamo riferimento al nostro schema particolare: tutti gli elementi sono interconnessi tra di loro mediante delle cerniere. La stabilità di questa struttura è garantita da una struttura di controvento, il che fa sì che l'intera struttura risulti essere una struttura isostatica. Possiamo allora dire che il collegamento trave-colonna è uno schema cerniera e quindi dobbiamo adeguare a tale ipotesi del tipo di compressione e delle luci ai calcoli reali. Tenuto conto della dimensione fisica del vincolo, è diverso se possibili tra al posizionamento della cerniera.

Vediamo lo schema: colonne semplicemente comprese, la trave. Ora su luce L i punti devono assorbire: M, P_i E_i M, P_i R_i M, R_i (u+e) O: taglio O: momento O: distanza che intercorre tra il baricentro delle colonne e l'estremo della nostra ala. O: distanza che intercorre fra l'estremo esterno della nostra colonna e il fiuto della bullonatura, di attacco colonna-anima (trova argomente le).

Andiamo ora a considerare lo schema 2: la cerniera è posizionata in corrispondenza dell'attacco colonna-trave ornímente. In questo caso le colonne non compresse con infless. Qui a e b non sono niente altro quelle in figura nella pag. precedente. Scriviamo quelle che sono le sollecitazioni: A: N=P_i M=R_i B: N=P_i+R_i M=_{e (R2B - R1B)} Le trav, sono su una luce che c'è l'interasse L meno il diagramo della distanza che intercorre tra il baricentro della nostra colonna e l'estremo dell'ala.

Con riferimento sempre allo schema 2 vediamo quali sono le sollecitazioni che derivano invece sulle sezioni xx e yy. V=R_i ← sezione xx U=E_i M=R_i e ← sezione yy sezione xx: attacco squadretto-colonna; sezione yy; attacco squadretto-trave.

Andiamo ora a considerare lo schema 3: siamo nel caso in cui ci troviamo delle colonne messe inflessa. La cerniera in questo caso ci portiamo in corrispondenza della bullonatura di collegamento squadretto trave. In questo caso le sollecitazioni sulle colonne Ae sono: A: N. R_i M=_3B (o-e) B: N=R_i+R_i M=(R_2B - R_1B) (a-e) Tali costruiti devono essere utilizzati su una luce che è pari a L-2 (o+e) Sulle sezioni di attacco xx e yy abbiamo: - V.A. M=R_i e ← sez. xx U=R;​ ;ser. yy Il problema fondamentale è il criterio di scelta, cioè quale schema di calcolo bisogna adottare? Fondamentalmente c'è la base sulle considerazioni che con:

1. Schema 1: È uno schema che minimizza le sollecitazioni nelle colonne (orientate con piastrella minima).
2. Schema 2: È uno schema conveniente se le colonne sono orientate con rigidezza massima.
3. Schema 3: È uno schema in genere non conveniente.

Gli schemi che in genere vengono utilizzati sono lo schema 1 e lo schema 2. Sempre con riferimento al problema, alle schematizzazioni di calcolo un'ulteriore considerazione che noi possiamo effettuare è considerare le strutture reticolari, in acciaio. In particolar modo facciamo riferimento alle congruenze che vengono ad avere tra lo schema di collegamento nodale (le cerniere) e la posizione delle aste del nodo (ass. asse cernamenti, nel nodo ideale di calcolo). Questo in genere induce alla nascita di momenti nodali trascurabili purché si effettua una corretta valutazione delle lunghezze libere di inflessione.

Lo: distanza tra i nodi ideali; Dobbiamo però effettuare la seguente osservazione, e cioè: se la bulla naturale non può essere nel rintervallo delle punte introduce localmente un momento parassita. Con riferimento ai contraventi noi possiamo preferire con 2 differenti schemi.

Il primo schema è uno schema in cui non possiamo immaginare attive aste al paletto le tese che comprens. >>> s (se comportamento pressoché uguale a trazione e a compressione). Il secondo schema, è uno schema che immagina attive aste di paletto: le tese >>>200 (sbandamento in campo elastico ➔ efficienza per inversione di segno). Con quest'ultima differenziazione possiamo ritenere conclusiva la parte relativa alla concezione di una struttura in acciaio.

Classificazione dei prodotti industriali

Andiamo a definire quali sono gli elementi che vengono prodotti; in acciaieria...

La maggior parte degli elementi impiegati nelle costruzioni derivano da processi di laminazione e si distinguono in profilati e lamiere. I profilati possono essere classificati in funzione della loro tipologia di sezione in:

• I (IPN) → ali rastremate
• I e H → ali parallele IPE, HEA, HEB, HEM, C, L, T, Z - Tubolari
• Profili laminati e le lamiere → (Hmax = 400 mm)
• Sagomati a freddo → (Forme Varie Sm = 3-4 mm)

Le lamiere invece vengono classificate in funzione dello spessore in:

• Lamerini → s ≤ 1 mm
• Lamiere sottili → 1 ≤ s ≤ 4 mm
• Lamiere medie → 4 ≤ s ≤ 50 mm
• Lamiere spesse → s > 50 mm

Imperfezioni strutturali o meccaniche

I prodotti usciti precedentemente sono dei prodotti che si portano dietro delle imperfezioni legate al processo produttivo. In particolar modo queste possono essere delle imperfezioni di tipo strutturale/meccanico. Generalmente le possiamo classificare come tensioni residue che rimangono all'interno del nostro elemento e aumentano l'efficienza del nostro elemento stesso.

Insieme con il trattare le tensioni residue (o anche dette autotensioni) - Sono degli stati di tensione autoequilibranti dovuti al processo di produzione (specialmente tipico alla laminazione a freddo, radial fragmento, ...). Il problema delle asimmetrie caratteristiche meccaniche (simmetria) - Sono strettamente legate al processo industriale di produzione. Alla luce di queste considerazioni possiamo effettuare la seguente osservazione: la sicurezza strutturale si valuta in relazione alle azioni reali dimensionali e non a quelle ideali.

Inizia ad analizzare quali sono le principali imperfezioni che veniamo ad avere per vari tipologie di profilati (laminati a caldo, laminati a freddo,...) freddo; e profili saldati).

Per i profili laminati a caldo le tensioni residue si formano nel raffreddamento susseguente alla laminazione (~600°C). La presenza di tensioni residue di compressione nelle ali è sfavorevole nel riguardo del rischio di instabilità. Possono anche essere che ulteriori tensioni residue si generino nel processo di raddrizzamento (meccanico, con passaggi attraverso rulliere). In genere ha un effetto negacente sullo stato tensiometrico di natura termica. Le disomogeneità meccaniche comportano resistenza e snervamento maggiori, con resilienza ed allungamento minori e viceversa.

Con riferimento invece ai laminati a freddo, per effetto della lamimazione (striscia più con lamiere che hanno uno stato di autoffrizione, tale fatto comporta alti stress complessivi sulla superficie e tensioni nelle zone interne. L'operazione ha effetto negativo. Comportano un innalzamento del limite elastico e le conseguenze riduzione di resilienza.

Per i profili saldati si ha un forte apporto termico per presenza di materiale alle alte temperature. Dopo il raffreddamento nelle zone prossime alle saldature e nei cordoni nascono tensioni residue di trazione e nelle zone più lontane di compressione. L'entità e distribuzione delle autotensioni dipendono dalla:

1. Modalità di saldatura
2. Serie cordone
3. Spessore degli elementi
4. Geometria degli elementi saldati

Vediamo ora una classica distribuzione delle tensioni residue in travi composte per saldatura.

Il materiale

Rientriamo sostanzialmente nel campo degli acciaio ferro-carbonio. Tali leghe si differenziano sulla base del quantitativo di carbonio.