PILASTRI IN CEMENTO ARMATO A STAFFE ISOLATE

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STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO

 

Pilastri a staffatura semplice

Trave ad armatura semplice

Trave ad armatura doppia

 

Le strutture in conglomerato cementizio armato sono disciplinate dalla Legge n° 1086 del 5/11/1971 e da Decreti Ministeriali relativi all’emanazione delle norme tecniche, pubblicate a cadenza biennale, riguardanti i metodi di calcolo, l’esecuzione e collaudo delle opere in cemento armato normale e precompresso.

Con il termine cemento armato, o più precisamente conglomerato cementizio armato, si definisce un materiale da costruzione artificiale la cui resistenza è dovuta alla collaborazione tra calcestruzzo, resistente esclusivamente a compressione, e l’acciaio, con ottima resistenza a trazione. Questa fondamentale collaborazione è resa possibile dalle proprietà di aderenza e di dilatazione lineare che legano i due materiali)

 

Di questo materiale occorre evidenziare pregi e difetti:

PREGI

DIFETTI

       basso costo delle materie prime

       nessun costo di manutenzione

       buona resistenza agli incendi

       tempi brevi di realizzazione

       strutture con forme più varie

     notevole peso specifico

     impossibilità di recupero dei materiali

     scarsa coibenza termica ed acustica

     difficoltà d’intervento su fabbricati esistenti

 

Le norme tecniche (D.M. 6/1/1996) stabiliscono che i calcoli possono essere sviluppati secondo il:

         metodo delle tensioni ammissibili

         metodo semiprobabilistico agli stati limite.

Il metodo delle tensioni ammissibili è definito “tradizionale” in quanto sino all’emanazione del D.M. del 1972 è stato l’unico ammesso nelle procedure di calcolo.

Il metodo semiprobabilistico agli stati limite, che si suddivide in due categorie (stati limite ultimi e stati limite di esercizio), consiste nel valutare il comportamento strutturale, non solo nelle normali condizioni di esercizio atte a garantire un giusto grado di sicurezza, ma estendendo il calcolo sino a garantire la sicurezza, su basi statistiche, anche nel momento in cui la struttura non sarà più in grado di essere utilizzata.

 

Noi utilizzeremo esclusivamente il metodo delle tensioni ammissibili, in cui:

         le tensioni del conglomerato cementizio compresso e dell’armatura tesa e compressa sono calcolate prescindendo dal contributo a trazione del conglomerato

         l’area della sezione resistente corrisponde al conglomerato compresso e alle aree metalliche tese e compresse affette dal coefficiente di omogeneizzazione n=15

         è valida l’ipotesi di variazione lineare delle tensioni sui materiali.

 

 

. La teoria del cemento armato si basa sulle seguenti fondamentali ipotesi:

         aderenza tra i due materiali

         uguaglianza delle deformazioni lineari unitarie

         conservazione delle sezioni piane (ipotesi di Bernoulli-Navier)

         proporzionalità diretta tra sforzi s e deformazioni e (legge di Hooke)

         trascurabile la resistenza a trazione nel calcestruzzo

 

In virtù della perfetta aderenza tra calcestruzzo e acciaio, la deformazione lineare elastica risulta uguale per entrambi i materiali:

.

Applicando la legge di Hooke si ha:

           

e per l’uguaglianza delle deformazioni lineari si ottiene:

 

moltiplicando i due termini per

 

abbiamo

;

posto

essendo n una costante, definita coefficiente di omogeneizzazione e dipendente dal rapporto tra i moduli elastici dei due materiali, che la normativa disciplinata dal D.M del 9 gennaio 1996 conferma pari a 15.

 

Infine otteniamo

la tensione unitaria nell’acciaio è pari a 15 volte la tensione unitaria nel calcestruzzo

 




I pilastri in cemento armato sono prevalentemente compressi o pressoinflessi, pertanto le barre dell’armatura longitudinale, solitamente di diametro f12 – f14, per effetto del carico di punta, tendono a “spanciare” verso l’esterno fessurando lo strato di calcestruzzo che ricopre i tondini d’acciaio. Le staffe hanno, quindi, la funzione di contrastare questo spostamento, lavorando a trazione, e devono avere una forma poligonale chiusa.