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L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia “ GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE ” Prof. Ing. Luigi Coppola UNIVERSITA ’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA ’ DI INGEGNERIA
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L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
“GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE”
Prof. Ing. Luigi Coppola
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO
FACOLTA ’ DI INGEGNERIA
L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
DIMENSIONI DEI PROVINI
determinazione della RESISTENZA A COMPRESSIONE
PROVE DI SCHIACCIAMENTOsu provini cubici (o cilindrici) di calcestruzzo di dimensioni tali da assicurare che il risultato della prova non venga influenzato dai granuli dell ’aggregato grosso impiegato per il confezionamento dell ’impasto
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Dmax e DIMENSIONI DEI PROVINI
disuniforme distribuzione del conglomerato all ’interno del provino . In
particolare, in prossimità delle pareti dello stampo occorrerebbe un maggior volume
di malta per riempire i vuoti tra gli aggregati grossi rispetto a quello
necessario in un impasto ben proporzionato
casseforme di piccola dimensione rispetto Dmax
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DIMENSIONI DEI CASSERI
La dimensione di base dei provini deve essere scelta in modo che risulti almeno pari a 3.5 volte il diametro massimo dell ’aggregato lapideo impiegato (Norma EN 12390 -1)
DIMENSIONE PROVINI ≥ 3.5 · Dmax
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DIMENSIONI DEI PROVINI
AGGREGATO Dmax(mm)
< 16 < 31.5 < 63 <125 >125
PROVINO L o d(mm)
100 150 200 250 300
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TIPI DI PROVINI
CUBICI CILINDRICI
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TOLLERANZE
1. le dimensioni effettive del provino cubico non debbono scostarsi di più dello 0.5% da quelle nominali (1% se valutata tra la faccia superiore non casserata e quella opposta)
2. la tolleranza sulla planarità delle superficisottoposte al carico dovrà risultare inferiore a 0.0006 · d
3. la tolleranza sulla perpendicolarità degli spigoli rispetto alla base deve essere inferiore a 0.5 mm .
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VELOCITA’ DI INCREMENTO DELLA TENSIONE COSTANTE
La prova di schiacciamento consiste nel posizionare il provino tra i piatti di acciaio di una pressa aumentando il carico (Norma UNI-EN 12390-3) applicato in modo che:
INCREMENTO TENSIONE DI COMPRESSIONE 0.2 ÷ 1.0 N/(mm2.s)
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MACCHINARIO DI PROVA
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FORZA/TENSIONE DI COMPRESSIONE O SFORZO
1. Forza applicata dalla pressa : F [N]2. Area della base del provino a
contatto con il piatto della pressa: A [mm 2]
3. Tensione di compressione o sforzo di compressione: σ = F/A [N/mm 2]
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PROVA DI COMPRESSIONE
F
F
A
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DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE
FCompressione
DILATAZIONE TRASVERSALE
FCompressione
CONTRAZIONE ASSIALE
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MODULO DI POISSON CALCESTRUZZO
ν = εￌ/ε = 0.15 ÷ 0.24
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DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE
FCompressione
DILATAZIONE TRASVERSALE
FCompressione
CONTRAZIONE ASSIALE LINEE DI
ROTTURA
� MODALITA’ DI CRISI DEI PROVINI CUBICI NELLA PROVA DI COMPRESSIONE CON O SENZA DISTACCANTE
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LINEE DI ROTTURA
LINEE DI ROTTURA
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STATO DI SFORZO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE
1. Differenza tra i moduli elastici 2. Differenza dei moduli di Poisson dei due
diversi materiali a contatto (acciaio e calcestruzzo )
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DEFORMAZIONE DEI PIATTI DI ACCIAIO E DEL PROVINO DI CALCESTRUZZO
Per un certo valore σ = σa = σc dello
sforzo applicato σ ACCIAIO
CALCESTRUZZO
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MODULO ELASTICO DELL’ACCIAIO E DEL CALCESTRUZZO
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DEFORMAZIONE ACCIAIO E CALCESTRUZZO
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MODULO DI POISSON ACCIAIO E CALCESTRUZZO
ACCIAIO
CALCESTRUZZO
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MODULO DI POISSON ACCIAIO E CALCESTRUZZO
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DEFORMAZIONE LATERALE
La deformazione laterale del calcestruzzo è all ’incirca 7 volte maggiore di quella del piatto di
acciaio.
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DEFORMAZIONE LATERALE CALCESTRUZZO – PROVA NON CONFINATA CON PARAFFINA
Nella prova non confinata la deformazione laterale dei due materiali sarà diversa . Il calcestruzzo, in particolare si deformerà lateralmente di più dell’acciaio.
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DEFORMAZIONI - COMPRESSIONE
FCompressione
DILATAZIONE TRASVERSALE
FCompressione
CONTRAZIONE ASSIALE LINEE DI
ROTTURA
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DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO – PROVA
CONFINATA CON ATTRITO TRA PIASTRE DI ACCIAIO E BASI DEL
PROVINO IN CALCESTRUZZO
All ’interfaccia piatto di acciaio/provino di calcestruzzo la deformazione laterale dei due materiali deve essere identica .
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SFORZO DI CONFINAMENTO LATERALE
Perchè ciò avvenga l ’acciaio DEVE INDURRE sul provino uno SFORZO LATERALE DI CONFINAMENTO che riduca la deformazione laterale del calcestruzzo.
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SFORZO DI CONFINAMENTO LATERALE MASSIMO
Lo sforzo laterale di confinamento è massimo (laddove è massimo l’attrito) all’interfaccia piattoacciaio /provino di calcestruzzo e diminuisce man mano
che ci si allontana dai piatti stessi.
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CONFINAMENTO LATERALE
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
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PROVINO CUBICO DI CALCESTRUZZO
LINEE DI ROTTURA
CONFINAMENTO LATERALE
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIOPIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
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DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO
La deformazione laterale del calcestruzzo, pertanto, sarà uguale a quella dell’acciaio all’interfaccia piatto/basi del provino e sarà massima ad una distanza dai piatti pari a meta dello spigolo del cubo.
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SFORZO A COMPRESSIONE
1. Differenza tra i moduli elastici 2. Differenza dei moduli di Poisson dei due
diversi materiali a contatto (acciaio e calcestruzzo)
3. Per effetto dell ’attrito tra piastra e provino
→ LO SFORZO a seguito dell ’applicazione del carico NON È DI TIPO UNIASSIALE
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DEFORMAZIONE MINIMA
DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
DEFORMAZIONE MASSIMA
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ROTTURA DEL PROVINO
NELLA PROVA DI COMPRESSIONE LA ROTTURA AVVIENE PER SUPERAMENTO DELLA DEFORMAZIONE
MASSIMA LATERALE DEL CALCESTRUZZO.NELLA PROVA CONFINATA – GRAZIE ALLA PRESENZA DELLO SFORZO LATERALE DI
CONFINAMENTO – OCCORRE APPLICARE UNO SFORZO MAGGIORE (RISPETTO ALLA PROVA NON CONFINATA OVE IL CALCESTRUZZO E’ LIBERO DI
DEFORMARSI LATERALMENTE) PER RAGGIUNGERE LA DEFORMAZIONE ULTIMA A ROTTURA DEL
CONGLOMERATO CEMENTIZIO.
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CONFINAMENTO LATERALE
Per effetto del confinamento il valore della resistenza meccanica a compressione
risulta maggiore di quello che lo stesso calcestruzzo evidenzierebbe in una prova
non confinata (interponendo tra piatto d’acciaio e provino un materiale che
riduca l ’attrito).
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STRATI DI PARAFFINA
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
PROVA NON CONFINATA IN REGIME UNIASSIALE
LINEE DI ROTTURA
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DEFORMAZIONE MINIMA
PROVA CONFINATA IN REGIME TRIASSIALE
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
DEFORMAZIONE MASSIMA
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SOVRASTIMA DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO NELLA PROVA CONFINATA IN REGIME
TRIASSIALE
LA PROVA DI COMPRESSIONE EFFETTUATA CON PROVINI CUBICI A DIRETTO CONTATTO CON I PIATTI DI
ACCIAIO SOVRASTIMA LA RESISTENZA A COMPRESSIONE RISPETTO A QUELLA CHE IL MATERIALE EVIDENZIEREBBE IN
REGIME UNIASSIALE IN ASSENZA DI CONFINAMENTO LATERALE.
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PROVINI CILINDRICI
Nelle prove di schiacciamento vengono utilizzati PROVINI
CILINDRICI CON RAPPORTO ALTEZZA/DIAMETRO ( h/d) PARI A 2
RIDURRE INFLUENZA DEL LATERALE CONFINAMENTO NELLA PROVA DI
COMPRESSIONE PER LA DETERMINAZIONE DI RC
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PROVINI CILINDRICI
la MAGGIORE SNELLEZZA determina un MINOR GRADO DI CONFINAMENTO
nelle zone centrali che, pertanto, collassano per valori dello sforzo
prossimi a quelli ottenibili in prove a regime uniassiale in assenza di
confinamento
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ZONA NON CONFINATA
PROVINI CILINDRICI
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
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ROTTURA DEL PROVINO CILINDRICO
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CORRELAZIONEI provini cilindrici forniscono per un dato
calcestruzzo valori della resistenza meccanica a compressione più bassi di quelli cubici.
In linea di massima, si ammette che la resistenza a compressione su cilindri ( fc)risulta all ’incirca l ’80% (83% N.T.C.) di quella determinata impiegando provini cubici ( Rc):
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CALCESTRUZZI AD ALTA RESISTENZA
Nei calcestruzzi ad alta resistenza meccanica, infatti , per la minore deformazione trasversale (il modulo di Poisson ν ≈ 0.15) e per la maggiore rigidità diminuisce il divario tra la deformazione laterale dell ’acciaio e del calcestruzzo e, conseguentemente, anche l ’effetto di confinamento si riduce. Come conseguenza la Rcrisulta più prossima ai valori determinati in regim e uniassiale e , quindi, si attenua il divario rispet to ad fc.
rapporto fc / Rc non è costante ma varia in funzione della tensione di rottura a
compressione del materiale.
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Rapporti f c/Rc in funzione della tensione di rottura a compressione
Rc (N/mm2) fc/Rc (LG)
20 0.8030 0.8340 0.8350 0.8360 0.8370 0.8580 0.85
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ESEMPIO
Determinare il rapporto a/c per conseguire una f c = 30 N/mm2.
1. trasformare il valore in Rc:
2. utilizzare uno dei grafici delle funzioni base, in relazione al tipo/classe di cemento prescelto;
3. individuare il corrispondente valore di a/c.
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INFLUENZA RAPPORTO h/d
Lo sforzo laterale di confinamento varia in funzione della snellezza del provino e quindi del rapporto h/d
SNELLEZZE fc
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CUBETTI E CAROTE
RESISTENZA EQUIVALENTE
=CUBETTO CILINDRO h/d=1
