Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Valutazione delle cadute di tensione nelle travi in c.a.p Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Materiali Post-teso: cavi M5 da Brevetto Morandi Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Esempio Numerico Scelta della sezione Caratteristiche geometriche L= g'= 32 3.00 m kN/m2 p= i= 20 2.50 kN/m m Scelta della sezione h=L/16= 2.00 m h= 220 cm Si adotta il profilo "Alfa 220 n 18" con le seguenti caratteristiche: Bozza del 25/05/2010 Bi S BS Peso Cassero [mm] 720 [mm] 180 [mm] 1020 [kN/m] 16.320 [m2/m] 6.0966 Area YG J WS Wi [mm2] 652800 [mm] 1090 [mm4] 4.16E+11 [mm3] 3.75E+08 [mm3] 3.82E+08 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Esempio Numerico Scelta della sezione: estratto del sagomario Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Esempio Numerico Analisi dei carichi (a metro lineare di trave) Peso proprio: g= 16.32 kN/m Sovraccarico fisso: g'= 7.50 kN/m Sovraccarico acc.: p= 20 kN/m q= 43.82 kN/m Caratteristiche dei materiali Bozza del 25/05/2010 Rck= 50 MPa fptk= 1900 MPa fck= 40 MPa s S0= 1425 MPa Ec= 33346 MPa EP= 200000 MPa s c0= 28.00 MPa s spi<s S0= 1200 MPa s c0t= 4.00 MPa s sp<s S1= 1000 MPa s c1= 24.00 MPa s c1t= 3.00 MPa n= 6.00 b= 1.3 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 Esempio Numerico Progetto dell'azione di precompressione N Mg+g'= 3048.96 kNm Mmax= 5608.96 kNm fissato e= Mmin= 950 2088.96 kNm mm N 1= 6402.81 kN N 3= 2909.28 kN N 2= 7341.89 kN N 4= -9005.04 kN N3'= 3655.25 kN N 0= 4752 kN AP= 3.96 cm2 Scelta del cavi tipo M5 (da "Brevetto Morandi") Tipo Bozza del 25/05/2010 n° portata unit [kN] M5/16 2 1783.7 M5/12 1 1337.8 Portata complessiva[kN]= portata A [kN] 3567.4 1337.8 4905.2 [cm2] 1486.417 1114.833 ec,i [cm] 990 890 962.73 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni TRAVE POST-TESA Perdite di tensione dovute all’attrito cavo-guaina Valutiamo la pressione che il cavo esercita sulla superficie interna della guaina. Prendendo in considerazione un tronco infinitesimo di cavo con raggio di curvatura r, l’equilibrio alla traslazione in direzione normale all’asse del cavo, tenendo conto che l’angolo d è infinitesimo, e trascurando pertanto l’infinitesimo di ordine superiore dN d, vale pn r (2 d) 2 N d pn N r pt f pn f Dall’equilibrio alla traslazione in direzione parallela all’asse del cavo: N pt r d (N dN) dN f d N N r N N0 e f La Normativa Italiana prescrive una relazione lineare per la valutazione delle cadute di tensione istantanee: N0,B N0,A 1 f( z) 0.3 cavo - guaina f 0.5 cavo - cls 0.01 rad/m d r N N+dN pn pt Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni TRAVE POST-TESA Perdite di tensione per attrito: formula EC2 Pmax-DP 0.005 k 0.01 rad/m Pmax x Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 TRAVE POST-TESA: CADUTE PER ATTRITO - esempio numerico - Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni 1 TRAVE POST-TESA: CADUTE PER ATTRITO - esempio numerico 2 3 N0,i sez 4 cavo xi yi ei tgi i seni cosi N0i 2 1 1 2 3 [cm] 1600 1600 1600 [cm] 140.00 110.00 80.00 [cm] -31.00 -1.00 29.00 0.1500 0.1250 0.0875 0.1489 0.1244 0.0873 0.1483 0.1240 0.0872 0.9889 0.9923 0.9962 2 1 2 3 1500 1500 1500 125.47 97.89 71.52 -16.47 11.11 37.48 0.1406 0.1172 0.0820 0.1397 0.1167 0.0818 0.1393 0.1164 0.0818 0.9903 0.9932 0.9967 3 1 2 3 1400 1400 1400 111.88 86.56 63.59 -2.88 22.44 45.41 0.1313 0.1094 0.0766 0.1305 0.1089 0.0764 0.1301 0.1087 0.0763 0.9915 0.9941 0.9971 4 1 2 3 700 700 700 42.97 29.14 23.40 66.03 79.86 85.60 0.0656 0.0547 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.9979 0.9985 0.9993 5 1 2 3 0 0 0 20.00 10.00 10.00 89.00 99.00 99.00 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Bozza del 25/05/2010 s spi(i) 5 Ni [kg/cm ] [kg] [kg] 12000 133780 132300 12000 178370 176993 12000 178370 177691 Ti [kg] 19845 22124 15548 N0,i ( j) spi( j) Ap ( j) Ni ( j) N0,i ( j) cos i Ti ( j) N0,i ( j) sin i N0,i ( j) i a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni 1 TRAVE POST-TESA: CADUTE PER ATTRITO - esempio numerico 2 3 4 sez cavo xi yi ei tgi i seni cosi s spi(i) 5 N0i Ni Ti 2 1 1 2 3 [cm] 1600 1600 1600 [cm] 140.00 110.00 80.00 [cm] -31.00 -1.00 29.00 0.1500 0.1250 0.0875 0.1489 0.1244 0.0873 0.1483 0.1240 0.0872 0.9889 0.9923 0.9962 2 1 2 3 1500 1500 1500 125.47 97.89 71.52 -16.47 11.11 37.48 0.1406 0.1172 0.0820 0.1397 0.1167 0.0818 0.1393 0.1164 0.0818 0.9903 0.9932 0.9967 11963 11969 11977 133412 132112 177958 176748 178079 177483 18578 20713 14559 3 1 2 3 1400 1400 1400 111.88 86.56 63.59 -2.88 22.44 45.41 0.1313 0.1094 0.0766 0.1305 0.1089 0.0764 0.1301 0.1087 0.0763 0.9915 0.9941 0.9971 11927 11937 11954 133043 131912 177546 176494 177789 177270 17313 19304 13572 4 1 2 3 700 700 700 42.97 29.14 23.40 66.03 79.86 85.60 0.0656 0.0547 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.9979 0.9985 0.9993 (2) (1) 11718 spi174393 1 9537 f (2) (1) z 174653 spi 1 2 3 0 0 0 20.00 10.00 10.00 89.00 99.00 99.00 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 5 Bozza del 25/05/2010 [kg/cm ] [kg] [kg] 12000 133780 132300 12000 178370 176993 12000 178370 177691 11669 130450 130170 [kg] 19845 22124 15548 8542 Sezione n.2 1200 1 f 0.1489 0.1397 0.01 z 11792 175754 175626 1196 MPa171791 11501 .3 171791 11415 127885 127885 11632 173737 173737 6723 0 0 0 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni 1 TRAVE POST-TESA: CADUTE PER ATTRITO - esempio numerico 2 3 4 sez cavo xi yi ei tgi i seni cosi s spi(i) 5 N0i Ni 2 Ti N0 e0 y [kg] 19845 22124 15548 [kg] [cm] [cm] 486984 1.80 107.20 1 1 2 3 [cm] 1600 1600 1600 [cm] 140.00 110.00 80.00 [cm] -31.00 -1.00 29.00 0.1500 0.1250 0 0.0875 0.1489 0.1483 ( j) 0.1244 j 00.1240 0.0873 0.0872 N N 2 1 2 3 1500 1500 1500 125.47 97.89 71.52 -16.47 11.11 37.48 0.1406 0.1172 0.0820 0.1397 0.1393 0.9903 0.1167 0.1164 0.9932 ( j) ( j) 0.0818 0.0818 00.9967 j 0 N 11963 11969 11977 133412 132112 177958 176748 178079 177483 18578 20713 14559 486343 13.24 95.76 3 1 2 3 1400 1400 1400 111.88 86.56 63.59 -2.88 22.44 45.41 0.1313 0.1094 0.0766 ( j) 0.9915 0.1305 0.1301 0 0.1089 j0.1087 0.9941 0.0764 0.0763 0.9971 11927 11937 11954 133043 131912 177546 176494 177789 177270 17313 19304 13572 485676 23.95 85.05 700 700 700 42.97 29.14 23.40 66.03 79.86 85.60 0.0656 0.0655 0.0655 4 1 2 3 y0.0547 yG0.0546 0.0546 ,i e0 8542 9537 6723 30.79 0.0383 130450 130170 174653 174393 175754 175626 78.21 0.0383 11669 11718 11792 480188 0.0383 0.9979 0.9985 0.9993 1 2 3 0 0 0 20.00 10.00 10.00 89.00 99.00 99.00 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 11415 11501 11632 127885 127885 171791 171791 173737 173737 0 0 0 473413 96.30 12.70 5 Bozza del 25/05/2010 e0 0.9889 0.9923 0.9962 e N [kg/cm ] [kg] [kg] 12000 133780 132300 12000 178370 176993 12000 178370 177691 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI secondo il D.M. 9 Gennaio 1996 Effetti del ritiro del calcestruzzo r 0.00030 (applicazione prima di 14 gg) valori della deformazione r 0.00025 Dr 0.00025 195.000 48.8 [MPa] Dr 0.00030 195.000 58.5 [MPa] Ec 9500 fck 8 [MPa] (applicazione dopo i 14 gg) 1/3 Effetti del fluage del calcestruzzo c,i La fibra di calcestruzzo posta a distanza 2.3 e,i 2.3 E c ei dal baricentro (ed in corrispondenza v,i e,i c,i del j-esimo trefolo/cavo è sottoposta 2.0 e,i 2.0 Ec alla seguente tensione per effetto dei carichi permanenti: c,i N0 N0 e ei M * ei A I I Bozza del 25/05/2010 Dv,i Ep v,i n c,i a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI secondo il D.M. 9 Gennaio 1996 Effetti del rilassamento dell’acciaio Se l’armatura da pretensione viene inizialmente sollecitata a livelli superiori al 50% della tensione di rottura (sspi >0.5fptk), si osserva che, a deformazione imposta costante, la tensione si riduce nel tempo. 2 D ril spi 16 0.5 D r fptk Per la contemporanea presenza di ritiro e fluage le armature di precompressione non hanno una deformazione imposta costante; pertanto la caduta di tensione per rilassamento risulta minore e valutabile come segue: ( D r D v ) Dril 1 2.5 D ril spi Tipo di armatura fili trafilati D r 0.15 spi Trecce 0.20 spi Trefoli s pi 0.18 barre laminate s pi 0.12 Armature post-tese: spi va considerato al netto delle cadute per attrito; Armature pre-tese: spi è depurata delle cadute per def. elastica (tensione al disarmo); Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI - esempio numerico: sezione di mezzeria N N( j) 3767 kN n= r= = EP= 5.79 0.0003 2.3 2 2000000 kg/cm Cavo n°1: e1 = (1) s spi = s c= Ds r(1)= Ds f(1)= Ds ril(1)= Ds ril' (1) = j 89.00 cm Cavo n°2: 1141.53 MPa e2 = 10.98 MPa (2) 60.00 MPa s spi = s c= 146.23 MPa (2) 33.41 MPa Ds r = (2) 18.32 MPa Ds f = Ds ril(2)= Ds ril' (2)= 99.00 cmAP(1)= 1150.12 MPa Ds sp(1)= β N0 4843 1.29 N 3767 2 11.15 cm 224.55 MPa (2) 11.40 MPa s sp(1)= 916.98 MPa AP = (2) 60.00 MPa N(1)= 1022.28 kN Ds sp = Cavo n°3:MPa s sp(2)= 151.86 e3=MPa 99.00 cm N(2)= 36.74 (3) s spi =MPa1163.17 MPa 19.82 2 14.86 cm 231.68 MPa 918.44 MPa 1365.18 kN s c= 11.40 MPa AP(3)= Ds r(3)= 60.00 MPa Ds sp(3)= (3) 151.86 MPa (3) 42.17 MPa Ds f = Ds ril = (3) Dr 0.00030 200000Dsril' 60 = .0 MPa 22.97 MPa (3) s sp = N(3)= 2 14.86 cm 234.83 MPa 928.34 MPa 1379.91 kN Δσv(1) 5.79 2.3 10.98 146.23 MPa Bozza del 25/05/2010 2 1141.53 16 0.5 0.18 1141.53 33.41 MPa 1900 60.0 146.23 Δσril'(1) 1 2.5 33.41 18.32 MPa 1141.52 N(1) 1115 1141.53 60.00 146.23 18.32 1022.28 kN Δσril(1) Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI Specifiche secondo il D.M. 14/01/2008: Calcestruzzo - Ritiro cs cd ca ca, fck 10 2.5 1000000 Esempio cd, k h c0 fck=40.0 MPa; Ac=1500 cm2; u=100 cm. h 0 300 mm h0 2Ac u 0.75 0.38 cd, 0.000285 1000 40 10 ca, 2.5 0.0000750 1000000 ca, 0.000350 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI Specifiche secondo il D.M. 14/01/2008: Calcestruzzo - Viscosità Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI Specifiche secondo il D.M. 14/01/2008: Rilassamento 0.25 Classe 1 0.20 t=500000 h Classe 2 Dpr/pi Classe 3 0.15 0.10 0.05 0.00 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 m Bozza del 25/05/2010 a cura di Enzo Martinelli Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni Anno Accademico 2009/10 CADUTE DI TENSIONE PER EFFETTI DIFFERITI Specifiche secondo il D.M. 14/01/2008 – EC2 Caduta di tensione per effetti differiti nel generico cavo o trefolo c,Qp, i N0 N0 e e i A IG Eccentricità del cavo risultante Contributo del Ritiro M Qp e i IG Eccentricità del cavo i-esimo di cui si valuta la caduta di tensione Contributo del Rilassamento E cm f 22000 ck 10 E p 195000 MPa Contributo della Viscosità 0.3 zcp Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni APPLICAZIONE NUMERICA M5/12 e1 = spi(1)= M5/16 890 mm e2 = 1141.53 MPa spi(2)= M5/16 990 mm 1150.12 MPa 10.98 0.00035 0.605 2.50 29.47 2.1 195000 40 35220 MPa e2 = 990 mm spi(2)= 1163.17 MPa 10.98 0.00035 0.612 2.50 30.73 2.1 195000 40 35220 MPa MPa MPa MPa c,Qp = cs= m= m1000= Dpr= f(t,t0)= Ep = fck= Ecm= c,Qp = cs= m= m1000= Dpr= f(t,t0)= Ep = fck= Ecm= 10.98 0.00035 0.601 2.50 28.67 2.1 195000 40 35220 MPa MPa MPa MPa c,Qp = cs= m= m1000= Dpr= f(t,t0)= Ep = fck= Ecm= Ap= 1114.8 mm2 Ap= 1486.4 mm2 Ap= 1486.4 mm2 Ac= 652800 mm2 Ac= 652800 mm2 Ac= 652800 mm2 (1) MPa 4 Ic= 4.16E+11 mm zcp= 962.99 mm Dp,c+s,r= 206.03 MPa (2) MPa 4 Ic= 4.16E+11 mm zcp= 962.99 mm Dp,c+s,r= 202.68 MPa (2) MPa MPa MPa MPa 4 Ic= 4.16E+11 mm zcp= 962.99 mm Dp,c+s,r= 203.61 MPa N(1)= 1042.89 kN N(2)= 1408.28 kN N(2)= 1426.29 kN N(1)DM96= 1022.28 kN N(2)DM96= 1365.18 kN N(2)DM96= 1379.91 kN 2.02% Bozza del 25/05/2010 3.16% 3.36% Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni RISULTATI NUMERICI (D.M. 96) - Cadute di tensione istantanee sez cavo xi yi ei [cm] [cm] [cm] tgi i seni cosi s spi(i) N0i 2 N0icosi N0isini N0 e0 y 1 1 2 3 1600 1600 1600 140.00 110.00 80.00 -31.00 -1.00 29.00 0.1500 0.1250 0.0875 0.1489 0.1244 0.0873 0.1483 0.1240 0.0872 [kg] [kg/cm ] 0.9889 12000 133780 0.9923 12000 178370 0.9962 12000 178370 2 1 2 3 1500 1500 1500 125.47 97.89 71.52 -16.47 11.11 37.48 0.1406 0.1172 0.0820 0.1397 0.1167 0.0818 0.1393 0.1164 0.0818 0.9903 11963.3 133371 0.9932 11968.7 177904 0.9967 11976.9 178026 132072 176695 177430 18573 20706 14555 486197 13.24 95.76 3 1 2 3 1400 1400 1400 111.88 86.56 63.59 -2.88 22.44 45.41 0.1313 0.1094 0.0766 0.1305 0.1089 0.0764 0.1301 0.1087 0.0763 0.9915 11926.7 132963 0.9941 11937.4 177439 0.9971 11953.7 177682 131832 176388 177164 17303 19292 13564 485384 23.95 85.05 4 1 2 3 700 700 700 42.97 29.14 23.40 66.03 79.86 85.60 0.0656 0.0547 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.0655 0.0546 0.0383 0.9979 11669.2 130092 0.9985 11717.8 174176 0.9993 11791.8 175276 129813 173916 175147 8519 9511 6705 478876 78.21 30.79 5 1 2 3 0 0 0 20.00 10.00 10.00 89.00 99.00 99.00 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 11415.3 127261 1.0000 11501.2 170955 1.0000 11631.7 172896 127261 170955 172896 0 0 0 471112 96.30 12.70 Bozza del 25/05/2010 [kg] [kg] [kg] [cm] [cm] 132300 176993 177691 19845 22124 15548 486984 1.80 107.20 Anno Accademico 2009/10 Corso di Tecnica delle Costruzioni II - Teoria delle Esercitazioni RISULTATI NUMERICI (D.M. 96) - Cadute di tensione per effetti differiti M* [kgcm] s c(i) Ds r(i) 2 Ds v(i) 2 Ds ril(i) 2 2 Ds ril'(i) 2 Ds diff(i) 2 s sp(i) 2 Ni Nicosi Nisini N0 e0 y [kg] [kg] [kg] [kg] [cm] [cm] [kg/cm ] 73.95 74.58 75.21 [kg/cm ] 600.00 600.00 600.00 [kg/cm ] 985.24 993.65 1002.05 [kg/cm ] 598.34 598.34 598.34 [kg/cm ] 400.73 399.68 398.64 [kg/cm ] 1985.97 1993.33 2000.69 [kg/cm ] 10014.03 10006.67 9999.31 111639.7 110405 148740.8 147095 148631.4 146987 16561 18449 12956 404487 1.71 107.29 1.20 3366600 73.26 75.30 77.25 600.00 600.00 600.00 976.12 1003.25 1029.19 579.15 581.92 586.18 388.40 387.04 386.84 1964.52 1990.29 2016.02 9998.83 9978.39 9960.83 111470.3 110384 148320.4 147312 148059.5 147564 15523 17263 12105 405260 13.20 95.80 1.20 6516000 74.00 77.11 79.93 600.00 600.00 600.00 985.96 1027.37 1064.94 560.33 565.78 574.17 374.06 372.95 374.24 1960.02 2000.32 2039.19 9966.71 9937.07 9914.55 111112.2 110167 147706.3 146831 147371.5 146941 14459 16060 11250 403939 23.89 85.11 1.21 22480200 97.13 102.11 104.17 600.00 600.00 600.00 1294.08 1360.41 1387.95 438.05 459.82 494.11 260.30 267.50 285.86 2154.38 2227.91 2273.81 9514.82 9489.93 9518.01 106074.4 105847 141059.8 140849 141477.2 141374 6946 7703 5412 388070 78.18 30.82 1.25 27801600 109.75 113.98 113.98 600.00 600.00 600.00 1462.32 1518.59 1518.59 334.07 367.45 421.68 183.19 198.23 229.67 2245.50 2316.82 2348.25 9169.78 9184.35 9283.44 102227.8 102228 136517.8 136518 137990.7 137991 0 0 0 376736 96.29 12.71 1.29 0 Bozza del 25/05/2010