Università degli Studi di Genova – Facoltà di Ingegneria

DISEG – Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica

Corso di Tecnica delle Costruzioni 2

Dott. Ing. Antonio Brencich

Lezione n. 2

I MATERIALI DEL CEMENTO ARMATO

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D.

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 2

I FONDAMENTI DEL CEMENTO ARMATO

Quello che oggi viene indicato come cemento armato è una tecnologia costruttiva, nata nella seconda metà del secolo scorso, in cui delle armature di acciaio vengono opportunamente disposte all’interno di un getto di calcestruzzo.

Le caratteristiche meccaniche salienti dei due materiali (acciaio e calcestruzzo) che compongono il cemento armato sono:

♦ coefficiente di dilatazione termica pressoché identico;

♦ scarsa resistenza a trazione del calcestruzzo;

♦ ambiente chimico nel calcestruzzo favorevole alla conservazione delle armature metalliche.

Presupposto perché i due materiali possano collaborare efficacemente: aderenza dell’acciaio al calcestruzzo.

ACCIAIO

Tipi di barre d’armatura ♦ barre lisce

– usate ampiamente fino agli anni ’65-‘70

– oggi non più reperibili in commercio

– facilmente saldabili

– acciaio molto duttile

– a Genova quasi tutto l’acciaio era prodotto dall’acciaieria Gattarossa (VR)

Fino al 1986

Aq 00 acciaio di cui il produttore indicava la tensione di rottura senza garantirla Aq 34 e Aq37 (per Aq37: σr = 3700 kg/cm2 − σamm=1200 kg/cm2)

acciaio da pacchetto di automobili demolite – impiegato nel primissimo dopoguerra ma immediatamente abbandonato – ammesso dalla normativa per le sole staffe dei pilastri ma talvolta impiegato anche per i ferri d’armatura; rarissimo a Genova, mai prodotto dalle acciaierie Grattarossa),

Aq 42 (σr = 4200 kg/cm2 − σamm=1400 kg/cm2),

Aq 50 (σr = 5000 kg/cm2 − σamm=1600 kg/cm2),

Aq 60 (σr = 6000 kg/cm2 − σamm=2000 kg/cm2) acciaio d’impiego raro perché molto fragile con difficoltà ad eseguire le piegature, quasi solo per ponti.

(il numero indica la tensione di rottura in quintali/cm2)

Dal 1986 ad oggi

Fe 22k, Fe 32k secondo la normativa attuale.

(il numero indica la tensione di snervamento in kg/mm2)

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 3

Caratteristiche meccaniche delle barre lisce

BARRE TONDE LISCE Aq 42 Aq 50 Aq 60

Tensione di snervamento (kg/cm2) >2300 >2700 >3100

Tensione di rottura (kg/cm2) >4200 >5000 >6000

Allungamento minimo >20% >18% >14%

Denominazione: Acciaio dolce semiduro duro

BARRE TONDE LISCE – “OGGI” Fe b 22 k Fe b 32 k

Tensione di snervamento (kg/cm2) >2200 >3150

Tensione di rottura (kg/cm2) >3350 >4900

Allungamento minimo >24% >23%

Diametro minimo delle pieghe 2φ 3φ

♦ barre ad aderenza migliorata

– oggi di uso generalizzato

– compaiono su larga scala dal 1958 circa con corrugamento diverso da quello

odierno

– oggi le uniche reperibili in commercio

– non sempre facilmente saldabili

– acciaio talvolta non molto duttile

Fe 38k, Fe 44 k secondo la normativa attuale

(il numero indica la tensione di snervamento in kg/cm2)

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 4

anni ‘40-’50 (acciai speciali statunitensi – impiegati anche in Europa)

Barra Johnson

barra Lug

barra Cap

barra Diamond-Mueser

barra Ransome

barra Ransome

anni ‘40-’50 (acciai speciali europei)

barra Isteg

barra Drillwulst

barra Torstahl

barra Roxor

Ferri Kahn

Evoluzione delle barre ad aderenza migliorata

anni ’60

anni ’65 - ’70

anni ’70

dagli anni ‘80 ♦ Uno dei primi esempi d’impiego a Genova di acciaio ad aderenza migliorata (ILVA):

ponte di via Lagustena (1958) sopra a Corso Europa, quartiere di San Martino.

♦ Denominazione dei primi acciai ad aderenza migliorata: nessuna denominazione, solo “acciaio ad aderenza migliorata dell’acciaieria …..”.

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 5

Caratteristiche meccaniche delle barre ad aderenza migliorata

Barre tipo Tor (da ponte)

BARRE AD ADERENZA MIGLIORATA Fe b 38 k Fe b 44 k

Tensione di snervamento (kg/cm2) 3750 4300

Tensione di rottura (kg/cm2) 4500 5400

Allungamento minimo 14% 12%

Diametro minimo delle pieghe

3φ se φ<12 mm 6φ se φ=12-16 mm 8φ se φ=18-22 mm 10φ se φ>24 mm

4φ se φ<12 mm 8φ se φ=12-16 mm 10φ se φ<18-22 mm 12φ se φ>24 mm

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 6

CALCESTRUZZO

Composizione media di un mc di calcestruzzo Rck = 25 MPa:

MATERIALE Peso (kg) Volume (l)

Cemento 325 300 100

Acqua 180 180

rapporto a/c 180/300 = 0.6 /

Aggregati asciutti 2000 900

Porosità residua / 20

Effetto della quantità d’acqua sulla resistenza

Resistenza media (kg/cmq) a 28 gg di un cls confezionato con cemento Rapporto a/c 325 425 525

0.5 300 400 500

0.6 250 320 400

0.7 200 250 300

0.8 150 200 250

Tecnica delle Costruzioni 2 – Lezione n. 2

Dott. Ing. Antonio Brencich Ph.D. – DISEG Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica 7

CEMENTO Tipi di cementi

♦ Normale - 325

♦ Ad alta resistenza - 425

♦ Ad alta resistenza e rapido indurimento - 525

♦ Cemento alluminoso (cemento nero per getti a bassa temperatura)

♦ Per sbarramenti di ritenuta – 225

Resistenza dopo giorni CEMENTO

1 3 7 28 90

normale 325 175 325

ad alta resistenza 425 175 325 425

ad alta resistenza e rapido indurimento 525 e alluminoso 175 325 525

per sbarramenti di ritenuta 225 225 350