Il cemento è un legante idraulico che, mescolato ad acqua, forma un impasto nel quale si producono reazioni chimiche e processi di idratazione capaci di sviluppare i fenomeni di presa e indurimento e di conferire, anche nel caso di completa immersione in acqua, le caratteristiche di resistenza meccanica e di stabilità prestabilite.
PROCESSI DI PRODUZIONE DEL CEMENTO:
Le materie prime, miscelate e macinate, formano la miscela cruda che viene sottoposta a cottura in forni rotanti costituiti da lunghi cilindri disposti con l’asse leggermente inclinato rispetto all’orizzontale.
Il materiale percorre l’intero cilindro, spinto verso il basso dall’inclinazione e dalla rotazione, incontrando lungo il percorso temperature crescenti progressivamente da 1000 ºC a 1400-1500 ºC che provocano la cottura.
Il prodotto della cottura è il clinker, che raffreddato con aria all’uscita dal forno, assume l 333b12d ’aspetto di granuli tondeggianti di diverse dimensioni.
Il clinker viene ridotto in polvere finissima mediante macinazione e additivato con altri costituenti in modo da ottenere cementi con caratteristiche diverse.
CLASSI DI RESISTENZA:
Secondo la norma UNI ENV 197/1, i cementi comuni sono suddivisi in classi in base alle seguenti caratteristiche:
- resistenza normalizzata (resistenza a compressione in N/mm² determinata a 28 giorni di maturazione)
- resistenza iniziale (resistenza a compressione determinata a 2 o a 7 giorni di maturazione).
PROVE DI ACCETTAZIONE:
Le prove vengono eseguite affinché venga verificata la resistenza del materiale.
Tutte le prove vengono effettuate su campioni prelevati e confezionati con particolari modalità e devono essere effettuate presso i laboratori annessi agli Istituti di Scienza delle Costruzioni o di Chimica applicata, a seconda della natura delle indagini oppure presso altri Laboratori Ufficiali elencati dalla legge n. 595/1965.
PROVE MECCANICHE:
Prova a flessione. Deve essere eseguita su provini di dimensioni 40 x 40 x 160 mm confezionati con malta normale (tre parti di sabbia, una di legante e mezza di acqua). La prova consiste nel poggiare i provini su due rulli distanti 10 cm e nel determinare il carico P (in N) necessario per produrre la rottura con un terzo rullo agente in mezzeria.
Prova a compressione. I provini vengono sottoposti a un carico P, fino a produrre la rottura.
PROVE FISICHE:
Prova di indeformabilità. Prova eseguita utilizzando un contenitore di forma cilindrica, avente un diametro di 30 mm e un’altezza di 30 mm, tagliato su una generatrice da una fessura ai bordi della quale sono collegati due aghi lunghi 15 cm. Il contenitore viene riempito di pasta normale (miscela di legante e acqua in proporzioni tali da permettere l’affondamento), e trascorso un periodo di maturazione di 24 ore, si procede alla misura del divaricamento degli aghi provocato dall’aumento di volume del campione dopo una permanenza per tre ore in acqua bollente.
Tempo di inizio presa. Questa valutazione viene fatta determinando la profondità di penetrazione in un impasto normale di un ago di acciaio cilindrico (ago di Vicat) avente un diametro di 1,13 mm e caricato con 300g. Il tempo di inizio della presa è quello che trascorre dall’inizio della confezione della pasta al momento in cui l’ago si ferma a circa 4 mm dal fondo dell’impasto.
PROVE CHIMICHE:
Queste prove sono analisi chimiche da condurre con appositi metodi, in relazione al tipo di cemento e possono essere: perdita al fuoco, residuo insolubile, contenuto di SO3 , contenuto di cloruri e pozzolanicità.
CALCESTRUZZO
E’ un impasto omogeneo di legante ed acqua, che, per effetto dei fenomeni di presa e indurimento attivati dal legante, raggiunge valori di compattezza e resistenza tipici dei materiali litoidi.
COMPONENTI:
Legante, di norma cemento.
Aggregati o inerti costituiti di sabbia, ghiaietto e ghiaia.
Acqua, che deve essere limpida e priva di impurità.
Additivi, sostanze che possono essere eventualmente aggiunte all’impasto per conferirgli particolari caratteristiche.
DOSATURA DEL LEGANTE:
La quantità di legante impiegata, influisce in maniera determinante sulla resistenza del conglomerato: di norma è compresa tra i 150 kg/m3 di impasto (adatta ad ottenere un calcestruzzo di scarsa resistenza come il “magrone”) e i 350 Kg/m3 di impasto per ottenere calcestruzzi di elevata resistenza.
La corretta dosatura del legante, degli aggregati e dell’acqua costituisce una condizione necessaria, ma non sufficiente per ottenere un calcestruzzo con le caratteristiche volute.
A parità di dosatura infatti, è possibile che si ottengano calcestruzzi con differenti caratteristiche a seconda di vari fattori: contenuto di umidità negli aggregati o granulometria degli stessi che compromette la compattezza.
RAPPORTO A/C:
Il rapporto acqua /cemento è un importante indicatore della qualità del calcestruzzo perché contribuisce in modo determinante a definirne due caratteristiche fondamentali: la lavorabilità e la resistenza a compressione.
La funzione essenziale dell’acqua aggiunta al legante è di realizzare il processo di presa e indurimento dell’impasto.
I valori del rapporto A/C normalmente adottati variano a seconda degli impieghi, tra 0,5 e 0,7.
Nella valutazione della quantità di acqua da aggiungere al legante bisogna tenere conto di quella già presente negli aggregati per evitare il rischio di eccedere, questo infatti potrebbe portare a inconvenienti quali, effetti di dilavamento, formazione di porosità nella massa o il ritiro del calcestruzzo.
GLI AGGREGATI:
La qualità degli aggregati è legata alla natura delle rocce che gli hanno generati e ai loro componenti mineralogici.
La norma UNI 8520 classifica gli aggregati a seconda della granulometria:
Finissimi (fillers), quando presentano un passante allo staccio 0.075 mm maggiore del 90%.
Fini (sabbie), quando presentano un passante allo staccio 4 mm maggiore del 95%.
Grossi (ghiaietto o ghiaia), quando presentano un passante allo staccio 4 mm minore del 5%.
Gli aggregati costituiscono la vera e propria “ossatura portante” del calcestruzzo. Per ottenere calcestruzzi di elevata resistenza non è dunque solo necessario utilizzare aggregati di buona qualità ma occorre anche che essi formino all’interno dell’impasto una massa compatta e per quanto possibile senza vuoti, in modo da costituire una sorta di continuità strutturale che il legante provvederà poi a cementare. Per questo è necessario utilizzare aggregati di granulometrie assortite, in modo che gli elementi più piccoli si assestino negli spazi vuoti esistenti di dimensioni maggiori.
Fuller stabilì che la composizione granulometrica ottimale era quella che meglio si avvicinava alla curva granulometrica ideale rappresentata dalla parabola avente equazione:
P = 100 √d/D
In cui:
P, percentuale in peso di aggregato passante al vaglio avente i fori di diametro d.
D, diametro massimo degli aggregati.
LE PROVE SUL CALCESTRUZZO
Il calcestruzzo, più ancora di ogni altro materiale da costruzione, deve essere sottoposto a prove che consentano di valutarne le proprietà e, di conseguenza, l’idoneità agli impieghi ai quali è destinato.
Nel caso del calcestruzzo per cemento armato, il controllo della sua resistenza dà luogo ad una serie di operazioni e di adempimenti importanti e delicati, che la normativa italiana affida ai responsabili del cantiere e al direttore dei lavori.
Queste prove devono essere dirette, oltre che alla verifica della qualità dei suoi componenti, al controllo delle caratteristiche che esso presenta al momento del confezionamento (calcestruzzo fresco) e al momento in cui ha completato l’indurimento (calcestruzzo indurito).
Caratteristiche calcestruzzo fresco:
Consistenza
Composizione
Peso a m3
Caratteristiche del calcestruzzo indurito:
Resistenza a compressione su provini cubici confezionati con cls fresco (prova distruttiva)
Resistenza a compressione su provini ricavati da cls indurito (prova distruttiva)
Resistenza a compressione mediante sclerometro (prova non distruttiva)
Composizione
Assorbimento d’acqua per immersione
Massa volumica
martedì 22 febbraio 2011
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mercoledì 16 febbraio 2011
GENERALITA’
Il cemento armato (la cui definizione più corretta sarebbe calcestruzzo armato) è un materiale usato per la costruzione di edifici, ponti, gallerie, acquedotti, ecc. composto dacalcestruzzo (una miscela di cemento, acqua, sabbia o aggregati, cioè elementi lapidei, come la ghiaia) e barre di acciaio annegate al suo interno. È un materiale utilizzato sia per la realizzazione dello scheletro degli edifici, al posto del più costoso acciaio, che deisolai o di manufatti come ad esempio i muri di sostegno dei terrapieni.
Come l'acciaio, anche il cemento armato può essere realizzato in officina per produrre elementi prefabbricati (in genere travi e pilastri). La produzione in officina permette di avere un miglior controllo sulla qualità del calcestruzzo, ma, essendo più costosa, viene utilizzata con regolarità quando le condizioni climatiche del cantiere sono proibitive ( 131h74b non a caso la prefabbricazione si è sviluppata moltissimo in Russia), o quando gli elementi da produrre richiedono dei controlli rigorosi, come può essere il caso di alcune tecnologie con le quali viene realizzato il cemento armato precompresso. In cantiere, la tecnologia del calcestruzzo gettato in opera ha il vantaggio di creare meno problemi nei nodi tra gli elementi, cioè in quei punti in cui si uniscono travi e pilastri.
CARATTERISTICHE MECCANICHE
Il cemento armato sfrutta l'accoppiamento di un materiale da costruzione tradizionale e poco costoso come il calcestruzzo, dotato di una notevole resistenza alla compressionema con il difetto di una scarsa resistenza alla trazione, con un materiale molto più costoso quale l'acciaio ma dotato di un'ottima resistenza a trazione. Quest'ultimo è utilizzato in barre e viene annegato nel calcestruzzo nelle zone ove è necessario far fronte a degli sforzi di trazione.
La collaborazione tra due materiali così eterogenei è spiegata tenendo presenti due punti fondamentali:
- Tra l'acciaio ed il calcestruzzo, si manifesta un'aderenza che trasmette le tensionidal calcestruzzo all'acciaio in esso annegato. Quest'ultimo, convenientemente disposto nella massa, collabora assorbendo essenzialmente gli sforzi di trazione, mentre il calcestruzzo assorbe quelli di compressione.
- I coefficienti di dilatazione termica dei due materiali sono sostanzialmente uguali.
Per aumentare l'aderenza tra i due materiali da qualche decennio al posto delle barre lisce d'acciaio vengono utilizzate barre ad aderenza migliorata, cioè barre sulle quali sono presenti dei risalti.
COMPOSIZIONE
Il calcestruzzo più comune è costituito da un impasto di cemento portland, acqua e inerti fini, come la sabbia, e grossolani, come la ghiaia e il pietrisco. La dimensione degli inerti varia in funzione dello spessore della struttura da costruire. Per le sezioni relativamente sottili, si usano sabbia e ghiaia con dimensioni al di sotto di 6,4 mm. All'altro estremo, per il calcestruzzo usato nella costruzione di grandi dighe, si usano anche sassi e ciottoli che misurano fino a 15 cm e oltre di diametro. Quando viene mescolato con l'acqua, il cemento si idrata, formando composti colloidali e cristallini: questi determinano la presa del calcestruzzo, che indurendosi diventa una massa assai tenace, con tendenza a irrobustirsi ancora di più col passare del tempo. Inoltre, in presenza di umidità, il calcestruzzo continua a rafforzarsi per anni.
I vari tipi di calcestruzzo solitamente sono classificati in base al rapporto tra i volumi a secco di cemento e di inerti usati. Una miscela 1:2:3, ad esempio, consiste in una parte di cemento, due parti di sabbia e tre parti di inerti grossolani. Le proporzioni degli ingredienti possono essere variate in base all'uso previsto, in modo da modificare opportunamente le caratteristiche finali del materiale, in particolare la resistenza e la durevolezza. I rapporti possono variare da 1:2:3 a 1:2:4 a 1:3:5, mentre il rapporto tra quantità di acqua e cemento varia da 1 a 1,5. Per ottenere un calcestruzzo altamente resistente, si tiene basso il contenuto di acqua, usando solo la quantità necessaria per bagnare la miscela.
STORIA
Il calcestruzzo, con pozzolana e calce comune come leganti, fu adoperato già dagli antichi romani col nome di betonium; vi sono anche rari esempi di ritrovamenti di barre di bronzo annegate nella massa del calcestruzzo, disposte in maniera intuitiva, che non permettono però di considerarlo cemento armato vero e proprio. Inoltre la differente dilatazione termica dei due materiali produceva problemi di scheggiatura.
L'invenzione del cemento armato è generalmente attribuita alla scoperta fortuita di un giardiniere parigino di nome Joseph Monier: nel tentativo di produrre vasi da fiori, avrebbe notato che la gabbia di metallo usata per trattenere e modellare il cemento dimostrava la proprietà di non staccarsi facilmente dal calcestruzzo stesso. Il 16 luglio 1867 Monier si faceva rilasciare il suo primo brevetto per la realizzazione di vasi da fiori.
Negli anni successivi seguirono brevetti per tubi, serbatoi, solette piane e curve, scale ecc. In tali brevetti si riscontrano già tutti i concetti principali per l'armatura del cemento.
Prima di essere utilizzato nell'edilizia, il cemento armato fu impiegato nell'industria navale. L'avvocato francese J. L. Lambot costruì una piccola imbarcazione con una struttura metallica ricoperta di calcestruzzo, che fece sensazione all'Esposizione universale di Parigi del 1855. Nel 1890l'italiano C. Gabellini iniziò la costruzione di scafi navali in cemento.
Anche se già nel 1830 in una pubblicazione intitolata The Encyclopaedia of Cottage, Farm and Village Architecture si suggeriva che una grata di ferro poteva essere inglobata nel calcestruzzo per formare un tetto, il primo ad avere introdotto il cemento armato nell'edilizia è considerato William Wilkinson di Newcastle. Nel 1854 egli registrò un brevetto per il "miglioramento nella costruzione di dimore a prova di fuoco, di magazzini, di altre costruzioni e delle parti delle stesse". Wilkinson eresse un piccolo cottage di due piani per la servitù, rinforzando pavimento e tetto di cemento con l'uso di barre di ferro e di cavi metallici; in seguito sviluppò varie strutture del genere.
L'architetto franco-svizzero Le Corbusier (1887-1965) fu tra i primi a comprendere le potenzialità innovative del cemento armato nell'ambito dell'architettura contemporanea ed a sfruttarlo ampiamente nelle sue opere.
DURABILITA’
Inizialmente e per molti anni si pensò che il calcestruzzo armato potesse avere una vita eterna; purtroppo ciò è evidentemente falso, perché entrambi i materiali che lo costituiscono sono soggetti a problemi che ne compromettono la resistenza nel tempo.
CAUSE
- Carbonatazione del calcestruzzo (reazione molto lenta dell'anidride carbonica con il calcestruzzo, che porta alla corrosione dei ferri di armatura ed al lento degrado del copriferro).
- Azione degli agenti chimici provenienti da diverse fonti quali l'inquinamento (zone cittadine o industriali).
- Contatto con prodotti di scarico (fogne, depuratori, capannoni per allevamento di animali).
- Contatto con un ambiente salino, e non solo quando il calcestruzzo è immerso in acqua salata, ma anche quando la sola atmosfera contiene cloro e cloruri (strutture in prossimità della costa, viadotti, pavimentazioni industriali esterne). L'attacco è diretto sopratutto ai ferri d'armatura, che vengono degradati per azione elettrochimica. Alcuni cloruri attaccano però anche il calcestruzzo, dando luogo a una sorta di desquamazione della superficie.
· Azione del gelo cioè quando la temperatura scende più volte sotto lo zero durante l'anno. In questo caso il degrado del calcestruzzo è dovuto sia all'azione dei cicli gelo e disgelo che ai sali disgelanti, che possono corrodere i ferri d'armatura.
RIMEDI
Le varie fasi di risanamento del calcestruzzo degradato consistono:
1. Nell’asportazione di ciò che e’ degradato, oltre la possibilità di recupero.
2. Nell’asportazione di ciò che sarebbe di futuro deterioramento.
3. Nel creare un adeguato supporto per le successive protezioni e ricostruzioni.
4. Nell’applicare la necessaria protezione anticorrosiva ai ferri esposti.
5. Nella ricostruzione degli strati di copriferro asportati e mancanti.
6. Nella messa in opera di eventuali addizionali presidi strutturali atti a riportare i manufatti alla portanza originale o adeguarla alle nuove esigenze.
7. Nella creazione di un nuovo stato corticale protettivo.
PRIMA DOPO
Un accorgimento per migliorare la resistenza alla corrosione delle armature nel calcestruzzo, che recentemente è stato preso in maggior considerazione, è l’utilizzo di barre d’armatura zincate; le ragioni per le quali l’utilizzo di barre zincate incrementa la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato risiedono nel fatto chelo zinco all’interno del calcestruzzo si passiva e, al contrario di quanto accade per l’acciaio non zincato, mantiene la sua passività anche quando la pasta di cemento subisce un abbassamento del pH (che diventa <11) a causa della carbonatazione o quando il tenore di ioni cloruro supera la soglia considerata critica per l’acciaio.
CORROSIONE DELLE NORMALI
BARRE IN ACCIAIO
BARRA DANNEGGIATA
IN CASO DI INCENDIO
Il cemento armato, come materiale composito, ha un comportamento simbiotico: il calcestruzzo protegge, con la sua ridotta conducibilità termica, l'acciaio, che gli fornisce la capacità di resistere a trazione, isolandolo dai gas caldi dell'incendio e ritardandone così la perdita di resistenza. La risposta all'incendio di una struttura di cemento armato è sostanzialmente positiva, ma la varietà e variabilità dei fenomeni connessi con lo sviluppo dell'incendio e con il comportamento del calcestruzzo soggetto a forti gradienti termici (shock termico), rende alquanto complesso il tentativo di determinare quantitativamente la risposta strutturale. L'incendio agisce sulla struttura in quanto ne riscalda gli elementi, provocando dilatazioni, coazioni, e degrado dei materiali.
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martedì 8 febbraio 2011
GENERALITA’
Acciaio è il nome dato comunemente ad una lega diferro e carbonio (ed eventualmente altri metalli) contenente una percentuale di carbonio non superiore al 2,1%: oltre questa percentuale le proprietà del materiale cambiano e si parla di ghisa. Le particelle di carbonio si frappongono nella struttura microcristallina del ferro bloccando gli scorrimenti e le dislocazioni dei piani atomici, conferendo all'acciaio doti di resistenza, durezza ed elasticità molto maggiori di quelle del ferro puro e semplice. L'importanza dell'acciaio è enorme, i suoi usi sono innumerevoli, come anche le varietà in cui viene prodotto: senza la disponibilità di acciaio in quantità e a basso costo, la rivoluzione industriale non sarebbe stata possibile. Attualmente nel mondo si producono ogni anno circa 500 milioni di tonnellate di acciaio.
STORIA
La scoperta dell'acci 616f53g aio è stata fatta in molti luoghi indipendentemente, e non si può dire che ci sia stato un singolo scopritore. Comunque sia, pare che i primi in assoluto a fare un uso sistematico dell'acciaio tramandandone il metodo per la sua fabbricazione siano stati gli indù, addirittura in epoca romana.
In Europa l'unica tecnica nota fino al XVIII secolo fu quella dell'acciaio a pacchetto, unica a permettere di controllare il tenore di carbonio del metallo. Per secoli, l'unico modo di ottenere del buon acciaio in Europa fu quello di usare ferro delle miniere svedesi, particolarmente puro e privo di zolfo e fosforo, e usarlo per confezionare acciaio a pacchetto con altro ferro o ghisa più ricca di carbonio. Era un metodo estremamente costoso, e non si potevano creare pezzi molto grandi: al massimo grandi come la lama di una spada.
Nel 1740 in Inghilterra viene riscoperta la tecnica dell'acciaio al crogiolo, dando inizio alla rivoluzione industriale. La produzione di acciaio aumenta vertiginosamente e si scatena una serie di innovazioni per ottenere metallo sempre migliore e con caratteristiche sempre più varie. La prima di queste fu la scoperta che "cucinando" il carbone (scaldandolo in assenza di ossigeno, facendo così evaporare lo zolfo e ottenendo il carbone "cooked" o coke) si poteva ottenere dell'acciaio migliore, perché privo di impurità dannose: successivamente venne introdotto l'altoforno, che consentiva di bruciare, tramite una corrente di ossigeno e l'aggiunta di calcare, le impurità del minerale e permetteva di variare a volontà il tasso di carbonio. Nel 1913 viene poi scoperto l'acciaio inossidabile, scoperta che diede vita alla più importante famiglia di acciai attualmente noti.
TIPI DI ACCIAIO
Acciai al carbonio
Sono il tipo più comune e meno pregiato; si lavorano facilmente e possono essere saldati senza problemi. Però sono soggetti alla corrosione, soprattutto a temperature elevate, a cui perdono anche resistenza meccanica; e a temperature molto basse diventano fragili.
Si dividono in acciai dolci, con meno dell'1% di carbonio, e acciai duri con tenore di carbonio superiore: gli acciai dolci sono molto duttili e malleabili, si lavorano facilmente ed hanno ottima resistenza meccanica a trazione e compressione: sono anche molto resilienti.
Gli acciai duri invece sono meno resilienti, cioè è più facile che si spezzino se sottoposti a urti violenti, però sono anche molto più duri superficialmente: inoltre prendono molto bene la tempra, trattamento che non dà buoni risultati con gli acciai dolci. Ovviamente però sono più difficili da lavorare.
Ci sono poi degli acciai ottenuti con l’aggiunta di altri metalli o di elementi chimici che ne cambiano le caratteristiche tecniche e sono: acciaio acido, acciaio affinato all'ossigeno, acciaio al manganese, acciaio al molibdeno, acciaio al nickel-cromo-molibdeno, acciaio al cromo, acciaio al nichel, acciaio al silicio, acciaio al titanio, acciaio al tungsteno, acciaio al vanadio, acciaio all'ossigeno puro, acciaio automatico, acciaio basico, acciaio amorfo, nanoacciaio.
CARATTERISTICHE TECNICHE
L’acciaio mantiene costanti le sue proprietà tecnologiche e meccaniche e queste sono facilmente controllabili in qualsiasi momento; la conservazione di queste caratteristiche non dipende dalle condizioni di montaggio della struttura.
A parità di sollecitazioni sopportate, le strutture in acciaio hanno peso notevolmente inferiore a quello di altri tipi di costruzione. Infatti, il rapporto tra la massa volumica e le sollecitazioni ammissibili è inferiore a qualsiasi altro sistema costruttivo.
Questa caratteristica si ripercuote favorevolmente sul carico trasmesso alle fondazioni, sulla loro semplificazione costruttiva e d’esecuzione e infine anche sul costo finale dell’opera stessa.
La capacità di sopportare notevoli azioni dinamiche rispetto al peso proprio della struttura favorisce l’acciaio come materiale più idoneo per la costruzione di ponti stradali e ferroviari, riducendone, pertanto, l’impatto ambientale.
La capacità di sopportare notevoli azioni dinamiche rispetto al peso proprio della struttura favorisce l’acciaio come materiale più idoneo per la costruzione di ponti stradali e ferroviari, riducendone, pertanto, l’impatto ambientale.
Resistenza alla Corrosione
La corrosione delle strutture metalliche può essere evitata attraverso due principali tipi di protezione: la protezione meccanica e la protezione elettrochimica.
La protezione meccanica si ottiene rivestendo la superficie metallica con pitture di qualità rispondenti a necessità specifiche di protezione.
La pulizia della superficie metallica precede qualsiasi tipo di trattamento. Questa, eseguita con molteplici sistemi, assicura l’eliminazione delle scorie di laminazione, delle impurità e delle tracce di ruggine dalla superficie del profilato ottenendo anche la rugosità necessaria all’aggrappaggio della pittura. In seguito, il ciclo di conservazione prevede l’applicazione di uno strato di fondo, con funzione di antiruggine, uno o più strati intermedi e uno di copertura con funzione protettiva, o di finitura per conferire alla struttura anche un piacevole risultato estetico. Lo spessore del trattamento dipende dal tipo di protezione che la pittura deve assicurare.
La protezione elettrochimica si ottiene con pitture ricche di zinco (a freddo) o per immersione in bagno di zinco fuso (a caldo). Nella protezione elettrochimica il rivestimento di zinco si “salda” alla superficie dell’acciaio creando una lega tra zinco e acciaio. Infatti, l’acciaio e lo zinco entrando in reciproco contatto creano una differenza di potenziale elettrico. Si forma, in tal modo, un rivestimento tenace che protegge l’acciaio tramite una difesa elettrochimica.
La zincatura a caldo è il procedimento più efficace, resistente e durevole oggi disponibile contro la corrosione; possiamo pertanto affermare che, con un’adeguata protezione superficiale, una struttura d’acciaio può durare molte decine d’anni conservando inalterate le proprie caratteristiche.
Costruzioni antisismiche
L’elasticità e la duttilità dell’acciaio sono le qualità necessarie per assorbire le sollecitazioni dell’evento sismico. Inoltre, l’acciaio è un materiale isotropo, ha quindi la stessa capacità di resistenza agli sforzi di trazione o di compressione, agli sforzi longitudinali o trasversali. Inoltre la struttura d’acciaio è più leggera, limitando pertanto le forze d’inerzia proporzionali alla massa degli elementi strutturali
TRATTAMENTI TERMICI
Bonifica
Viene eseguita sugli acciai dolci per aumentarne le caratteristiche meccaniche, e consiste in una tempra con successiva rinvenitura. In genere si usano acciai dolci con un tenore di carbonio compreso fra lo 0.2% e lo 0.6% con piccole percentuali di leganti come molibdeno, cromo, nichel; più raramente vanadio e cromo.
Cementazione
Consiste nell'aumentare il contenuto di carbonio nello strato superficiale dell'acciaio; questo permette, con la successiva tempra, di ottenere uno strato superficiale molto duro di martensite (una struttura non presente nel diagramma di equilibrio Fe-C), permettendo al pezzo di mantenere buone caratteristiche meccaniche di elasticità. Si può fare in forma solida, liquida o gassosa, e viene seguita dalla tempra del materiale. I pezzi cementati perdono però gradatamente le loro caratteristiche superficiali se sottoposti a temperature oltre i 200ºC.
Nitrurazione
Come la cementazione, anche questo è un processo di indurimento superficiale: l'acciaio viene portato a 500ºC e investito da una corrente di ammoniaca gassosa che si dissocia in azoto e idrogeno. L'azoto viene assorbito dagli strati superficiali del metallo con cui forma nitruri, prevalentemente Fe4N, molto duri.
Lo spessore dello strato indurito è minore di quello ottenuto per cementazione, ma in compenso la sua durezza è molto maggiore e rimane stabile fino a temperature di 600-700ºC
Esiste pure la carbonitrurazione, anche tale processo di indurimento è pressapoco molto simile, ma con temperature molto superiori ai 500°C.
Calmaggio
Nell'acciaio può essere presente dell'ossigeno in soluzione sotto forma di monossido di carbonio (CO). L'acciaio, viene detto effervescente. L'acciaio così prodotto non è facilmente deformabile. Per ridurre tale fenomeno si può, (in fase liquida, in siviera) aggiungere piccole dosi di alluminio e silicio, che formano con l'ossigeno degli ossidi solidi. Si produce così acciaio calmato, semicalmato o equilibrato..
Rinvenimento
Trattamento termico consistente in uno riscaldamento seguito da raffreddamento a velocità controllata, cui possono venire sottoposti acciai e leghe leggere, spec. per ridurre l'eccessiva durezza acquisita con la tempra.Di solito il trattamento di rinvenimento viene effettuato subito dopo la tempra. Il trattamento di tempra più rinvenimento prende il nome di "bonifica"
IL COMPORTAMENTO DELL’ACCIAIO AL FUOCO
L'acciaio è notoriamente un materiale incombustibile, che tuttavia per effetto di un forte riscaldamento tende a ridurre le sue proprietà meccaniche, che intorno a 550 °C diventano il 60 % circa di quelle a temperatura ambiente. La temperatura limite dipende dall'andamento della temperatura e dal carico e, con riferimento ad un elemento strutturale preso isolatamente, si aggira sui700-750°C.
Diversamente dagli altri tipi di sistemi costruttivi, che collassano senza preavviso, una struttura d'acciaio offre il vantaggio di preannunciare il suo indebolimento con una progressiva forte deformazione, oltre che col cambiamento di colore, permettendo così agli occupanti di mettersi in salvo ed al personale dei servizi antincendio e di soccorso di operare in condizioni di sicurezza.
Nei riguardi del fuoco, la carpenteria metallica può essere, secondo le situazioni di progetto: non protetta, oppure isolata termicamente (con pitture intumescenti, intonaci, materassini, ecc.) o protetta mediante schermature (ad esempio controsoffitti), o con altri metodi che ne limitino l'incremento di temperatura (per esempio mediante riempimento con calcestruzzo eventualmente armato o mediante circolazione d'acqua all'interno nel caso di elementi strutturali cavi).
TRAVI IN ACCIAIO
A partire dalla seconda metà dell'Ottocento si sono realizzati solai con travi di ferro a doppio "T" (putrelle) con interposti elementi in laterizio. La struttura era completata sovrapponendo uno strato di riempimento, detto "magrone", atto a livellare la superficie del solaio e a costituire il letto di posa
per la pavimentazione.
Questi solai richiedono spesso interventi strutturali di consolidamento, perché dimensionati per carichi modesti. La sovrapposizione di una soletta di calcestruzzo, di circa 5 cm di spessore, armata con una rete elettrosaldata e collegata alle travi portanti in acciaio a mezzo dei connettori, permette di adeguare queste realizzazioni alle attuali esigenze costruttive. La struttura mista così realizzata sfrutta al meglio la peculiarità dei due materiali, incrementando le prestazioni del solaio sia in termini di resistenza che di rigidezza. L'opera si realizza mettendo a nudo l'estradosso delle travi, fissando i connettori, stendendo una adeguata rete elettrosaldata e gettando il calcestruzzo.
La puntellazione del solaio prima del getto assicura che la sezione mista sia attiva sia nei confronti del peso proprio della struttura che dei carichi successivamente applicati.
La puntellazione del solaio prima del getto assicura che la sezione mista sia attiva sia nei confronti del peso proprio della struttura che dei carichi successivamente applicati.
La soletta collaborante con lamiera recata si realizza con travi in acciaio laminato, saldato o reticolare cui sono affidate le sollecitazioni a trazione e a taglio; si sovrappone una lamiera grecata che costituisce l'armatura a flessione e funge da cassero del successivo getto di calcestruzzo collaborante cui sono affidate le compressioni. I connettori sopra sparati hanno la funzione di impedire lo scorrimento dei due materiali. I connettori che lavorano a taglio possono essere fissati seguendo il diagramma di taglio stesso ovvero in modo più fitto verso gli appoggi e più diradati al
centro della trave composta.
TRAVI COMPOSTE ACCIAIO-CALCESTRUZZO
a = trave in acciaio laminata, saldata, reticolare, con ali uguali o con ala tesa più grossa; ad essa
sono affidate le trazioni e il taglio
b = soletta in cls a cui sono affidate le compressioni
c = connettori che impediscono lo scorrimento (hanno la stessa funzione delle saldature tra ala e
anima o delle staffe nelle travi in c.a.)
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venerdì 21 gennaio 2011
La realizzazione di una qualsiasi opera si sviluppa attraverso diverse fasi, ognuna delle quali può presentare procedure differenti a seconda che si tratti di un opera pubblica o privata. Sommariamente queste fasi si suddividono in:
- Studio e successiva stesura del progetto di massima
- Richiesta di conce 242f59c ssioni o autorizzazioni da parte dell'Ente pubblico (solo per opere private)
- Esecuzione dell'opera
- Contabilità e amministrazione dell'opera
- Collaudi finali
Come prescritto dalla legge, prima di intraprendere un opera pubblica occorre provvedere allo studio e allo sviluppo di un progetto che dovrà essere approvato, la stessa legge prevede anche che si sviluppino due tipi di progetto:
- Progetto di massima che ha la funzione di fornire all'Amministrazione una rappresentazione sintetica e precisa dell'opera negli elementi essenziali, a questo progetto si deve allegare anche un preventivo sommario del costo di realizzazione dell'opera.
- Progetto esecutivo è quello invece utilizzato per l'esecuzione dell'opera e pertanto deve presentare uno sviluppo molto dettagliato e particolareggiato, con una analisi precisa di tutti gli elementi che determinano il costo finale e deve avere allegato una relazione tecnica illustrativa (che deve contenere le motivazione della decisione di realizzare l'opera) e i disegni esecutivi (planimetria,cartografia).
Nel caso che durante il corso dei lavori si rende necessario una o più modifiche da apportare all'opera prevista nel progetto bisogna redire progetti supplementari e sono:
- Progetto di variante, determina le variazioni di quantità e/o qualità dei materiali o dei lavori previsti inizialmente;non comporta notevoli variazioni sul prezzo iniziale dell'opera.
- Progetto di variante sostitutivo, determina varianti di entità che possono variare in modo significativo il progetto originale.
- Progetto suppletivo, determina un' aggiunta di materiale e/o lavori rispetto a quelli previsti nel progetto iniziale,determinando per cui una maggiorazione della spesa complessiva.
Allegati al Progetto
1. Elenco dei prezzi elementari:
E' un elenco dei prezzi al netto delle spese generali e utili dell'impresa, ossia senza l'aggiunta dei costi de parte dell'impresa per pagare gli operai,per trasportare il materiale ecc..
2. Analisi dei prezzi unitari:
Per effettuare le opere pubbliche bisogna effettuare l'analisi dei prezzi consistenti in un conteggio dettagliato di tutte le quantità che concorrono a formare ogni categoria di opera finita, a ogni quantità si deve applicare il relativo prezzo elementare al quale si deve aggiungere circa il 15% per le spese generali e il 10% per gli utili dell'impresa
3. Computo metrico e stima dei lavori:
Il computo metrico è una elencazione delle quantità di ogni categoria di lavoro necessarie per la realizzazione dell'intervento previsto. Per la compilazione di un computo metrico è necessario disporre dei disegni quotati del progetto, degli eventuali particolari costruttivi e della descrizione dell'opera.
4.1. Capitolato generale di appalto:
Il capitolato generale di appalto regola i rapporti fra l'Ente appaltante e l'impresa esecutrice dei lavori, fissando le condizioni amministrative e le prescrizioni tecniche per ottenere una esecuzione dei lavori perfetta e senza controversie tra le due parti.
4.2. Capitolato speciale di appalto:
Il capitolato speciale di appalto contiene le norme specifiche per l'opera da realizzare sia dal punto di vista amministrativo sia da quella tecnico e deve essere redatto dal progettista.La sua corretta stesura consente di illustrare in modo completo e dettagliato l'opera che l'Ente intende realizzare.
Esecuzione dei lavori
Secondo la legge dei lavori pubblici del 1865 le opere pubbliche si possono realizzare in due modi:
- In appalto
- In economia
Il sistema di appalto è il più usato e consiste nell'affidare i lavori a una o più imprese, l'importo dei lavori si può determinare in due modi.
- A corpo (o forfait): si effettua sulla base dei disegni esecutivi, il prezzo stabilito non può variare, salvo la revisione dei prezzi nei limiti della legge o nel caso di varianti che venissero apportate durante il corso dei lavori.
- A misura: i prezzi si calcolano sulla base del costo di ogni categoria di lavoro finita,cioè il costo si può sapere solo ad opera finita
Il sistema in economia si usa prevalentemente per opere straordinarie e si suddividono in:
- In amministrazione: viene incaricato un funzionario tecnico, dall'Ente, che provvede a assumere direttamente la mano d'opera, noleggiare i mezzi d'opera ed a acquistare i materiali necessari.
- Per cottimi: il funzionario incaricato provvede a contattare le imprese per ogni categoria di lavoro.
Aggiudicazione dei Lavori
In base al regolamento del 1895, la scelta della ditta che dovrebbe eseguire l'opera pubblica può avvenire nei seguenti modi:
- Asta pubblica
- Licitazione privata
- Appalto-concorso
- Trattativa privata
Asta pubblica, possono partecipare tutte le imprese che hanno interesse all'esecuzione dell'opera e sono in possesso di tutti i requisiti elencati nel bando; di norma questo sistema non viene utilizzato per le opere pubbliche perché l'esecuzione delle opere spesso richiedono da parte delle imprese requisiti tecnici specifici che vengono controllati prima dell'asta.
Licitazione privata, con questo sistema l'Ente provvede a fare una selezione delle imprese in base ai requisiti che devono avere per fare l'opera, e una volta fatta questa selezione vengono invitate a fare un offerta.
Appalto concorso, si ha quando l'Ente appaltante non dispone del progetto dell'opera che intende realizzare, per cui le imprese che partecipano al concorso devono presentare il progetto esecutivo e il costo dell'opera.la ditta vincitrice si impegna a realizzare l'opera.
Trattativa privata, si effettua in casi eccezionali anche se in realtà si effettua molto spesso;l'impresa che dovrà effettuare il lavoro si sceglie in base al costo preventivato per l'esecuzione dell'opera.
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