Il calcestruzzo Armato

FACOLTÀ DI STUDI INGEGNERIA E ARCHITETTURA
A. A. 2016-2017 - Corso di Laurea Magistrale in Architettura
TECNICA DELLE COSTRUZIONI (9 CFU)
DOCENTE: ING. GIUSEPPE MACALUSO
Il calcestruzzo armato
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Calcestruzzo
NON OMOGENEO
NON ISOTROPO
• Buona capacità di
resistenza a compressione
• Scadente capacità di
resistenza a trazione
Calcestruzzo Armato
Acciaio in barre
OMOGENEO
ISOTROPO
• Uguale ottima
capacità di
resistenza a
trazione e a
compressione
L acciaio dunque viene
immerso nel
calcestruzzo dove è
necessario sopperire
alla sua debolezza di
resistere a trazione
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Calcestruzzo (CLS)
Elemento Legante
Elementi Resistenti
Cemento
Aggregati o interti
• 
Pietrisco di varia
pezzatura
• 
Sabbia
Acqua
Pasta di cemento = ACQUA + CEMENTO
Malta di cemento = ACQUA + CEMENTO + SABBIA
Calcestruzzo = ACQUA + CEMENTO + SABBIA + AGGREGATI
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Ricetta per 1 m3 di calcestruzzo
• 0,8 m3
PIETRISCO DI VARIA PEZZATURA
• 0,4 m3
SABBIA
• 300 kg
CEMENTO
• 120 – 150 kg
ACQUA
CLS - Peso specifico 2400 kg/m3
CLS – ARMATO - Peso specifico 2500 kg/m3
• Assortimento Granulometrico
Buona riuscita dell impasto
• Stagionatura (è influenzata dalla temperatura e si completa a 28 gg)
• Compattezza dell impasto (vibrazione subito dopo il getto)
• Quantità di Acqua (rapporto A/C)
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Contenuto di Acqua
Resistenza
0,36
0,50
A/C
Quantità stechiometrica di acqua.
Miglior compromesso
Conglomerato non lavorabile
Resistenza / Lavorabilità
L acqua in eccesso evaporando lascia dei vuoti che causeranno una riduzione della
resistenza tanto maggiore quanto maggiore è la quantità di acqua in eccesso utilizzata.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
N
Prova di Compressione
cls
σc
Rc
N
E
c
εc
≈ 0.002
≈ 0.004
σy
Attrito tra all’interfaccia.
Carico trasmeso in maniera uniforme.
Si verifica una rottura iperbolica
Rc= N / A
σy
Resistenza misurata
su cubo 15x15x15 cm
concrete
Resistenza Cubica del
Calcestruzzo
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Resistenza a compressione del Calcestruzzo
Provini Cilindrici
Provini Cubici
cls
Rc
30 cm
15
15
φ 15 cm
Resistenza Cubica
fc
Resistenza cilindrica
Su n provini di calcestruzzo definisco la
Resistenza Caratteristica come quel valore di resistenza che è superato dal 95%
dei provini cioè quella che ha un frattile del 5%
Resistenza
Caratteristica cubica
Rck
Resistenza
Caratteristica cilindrica
fck
fck = 0,83 Rck
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Valore Medio=
Frequenza del
risultato
50% dell area
Valore
Caratteristico=
5% dell area
Rck (o fck)
Distribuzione normale secondo Gauss. L area sottostante la curva di distribuzione ha valore 1
fcm = fck + 8 [N/mm2]
Resistenza cilindrica media
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Classi di resistenza del calcestruzzo (NTC 2008)
Sono contraddistinte dai valori caratteristici
delle resistenze cilindrica e cubica a
compressione uniassiale, misurate
rispettivamente su provinicilindrici (o prismatici)
e cubici ed espresse in MPa.
C 25 /30
Resistenza Cilindrica
Resistenza Cubica
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Prova di trazione diretta
T
T
σt =T/A
CLS
Prove di trazione indiretta
TRAZIONE PER FLESSIONE
P/2
P/2
b
σ(+)
h/2
h/2
σ(-)
L/3
L/3
L/3
M=
PL
M h
h PL
σt = × = 6 3 × = 2
I 2 bh
2 bh
12
In entrambi i casi si fa crescere il carico e si
interrompe la prova a rottura. Il valore di tensione
di trazione calcolato in funzione del carico di
rottura è la resistenza a trazione del provino di cls
P L PL
× =
2 3
6
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
PROVA BRASILIANA
P
P
C
σt =
T
D
P
L
P
C
2P
πDL
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Deformazioni nel Calcestruzzo
ISTANTANEE = ELASTICHE + RESIDUE
DIFFERITE = ELASTICHE + RESIDUE
DEFORMAZIONI ISTANTANEE
σc
Nel ramo elastico il calcestruzzo esibisce istantaneamente
deformazioni in fase di carico eitot
εc
≈ 0.002
ειr
ειe
εitot
≈ 0.004
Se scarico dopo in tempo molto breve non ci saranno
deformazioni differite ma non si riuscirà a recuperare tutta
la deformazione iniziale e permarrà una deformazione
residua εr
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Deformazioni nel Calcestruzzo
DEFORMAZIONI DIFFERITE
Carico mantenuto costante
fino ad un tempo infinito
Deformazione differita:
Va asintoticamente
verso il valore εd
Carico e successivo scarico
~
al tempo t
ε
Recupero istantaneo di
deformazione <di εi
εd
Recupero differito di
deformazione < di εd
εi
t0 ≠ 0
Deformazione
istantanea gia
avvenuta
~
t
t
Deformazione
residua totale
εr,tot= εir + εdr
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
ACCIAO
E una lega di ferro e carbonio
+ carbonio
Acciaio + resistente e - deformabile (comportamento + fragile)
- carbonio
Acciaio - resistente e + deformabile (comportamento + duttile)
Importanti caratteristiche dell’acciaio nell’ambito delle strutture attengono:
•  Duttilità: capacità di deformarsi plasticamente senza rompersi;
•  Tenacità: capacità di evitare rotture fragili a basse temperature;
•  Saldabilità
σ
Fase plastica
ft
fy
Il comportamento dell’acciaio è di tipo elasto-plastico, o
duttile, come si evince dalla curva sforzo-deformazione che
individua tre tratti:
Snervamento
Fase elastica
non -lineare
•  Elastico: riferito al tratto con andamento lineare;
•  Deformazione plastica uniforme: caratterizzato da una
deviazione rispetto alla proporzionalità diretta;
Fase elastica
lineare
ε
εy
εu
•  Deformazione plastica localizzata o strizione: al
termine del quale si verifica la rottura del provino.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
ACCIAO
σ
Fase plastica
ft
fy
Snervamento
Fase elastica
non -lineare
Fase elastica
lineare
ε
εy
εu
Allo stesso modo del calcestruzzo si definiscono i valori caratteristici per n provini
ftk : tensione caratteristica di rottura
fyk : tensione caratteristica di snervamento
εyk : deformazione caratteristica di snervamento
εuk : deformazione caratteristica ultima
Diagrammi Sperimentali
Triangolo-Rettangolo
Rettangolo (Stess-Block)
Per classi di resistenza ≤ C50/60
εc4=0,07%
εcu=0,35%
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Barre di acciaio ad aderenza migliorata
Presentano delle rugosità al fine di migliorare
l aderenza acciaio-calcestruzzo
fbk:Tensione caratteristica di aderenza
acciaio calcestruzzo
fbk=2,25 η fctk
η = 1,0 per barre di diametro 32 mm
η = (132 - φ)/100 per barre di diametro superiore
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Tipologie di acciaio
B450A
acciaio trafilato a freddo
Diametri di impiego: 5-10 mm
B450C
acciaio laminato a caldo
Diametri di impiego: 6-40 mm
Prima Lettera (B)
Numero (450)
Ultima Lettera (A o C)
Acciaio per calcestruzzo armato
Tensione di snervamento in MPa
Classe di duttilità
Per entrambi:
Tensione nominale di
snervamento
Modulo di Elasticità
Peso Specifico
B450C
Più duttile
Es=210.000 N/mm2
γs=7.850 kg/m3
Acciaio impiegabile per
Costruzioni in zona
sismica
Tensione nominale di
rottura
B450 A
meno duttile
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
Fibre tese
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A.
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio e sbalzo in c.a.)
ing. Fabio Di Trapani
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio)
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio, travi, richiami acciaio pilastri)
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI DI COSTRUZIONI IN C.A. (solaio, travi)
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI 3D Armatura
IMMAGINI 3D DISTRIBUZIONE ARMATURA
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI 3D Armatura
IMMAGINI 3D DISTRIBUZIONE ARMATURA
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI 3D Armatura
IMMAGINI 3D DISTRIBUZIONE ARMATURA
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI 3D Armatura
IMMAGINI 3D DISTRIBUZIONE ARMATURA
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI 3D Armatura
IMMAGINI 3D DISTRIBUZIONE ARMATURA
TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacaluso
IlCalcestruzzoArmato
IMMAGINI
3D Armatura
IMMAGINI
3D DISTRIBUZIONE ARMATURA