1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE Prof. Ing. Luigi Coppola2 DIMENSIONI DEI P...
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA
“GEOMETRIA DEI PROVINI E RESISTENZA A COMPRESSIONE”
Prof. Ing. Luigi Coppola
L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
DIMENSIONI DEI PROVINI determinazione della RESISTENZA A COMPRESSIONE
PROVE DI SCHIACCIAMENTO su 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 L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
Dmax e DIMENSIONI DEI PROVINI casseforme di piccola dimensione rispetto Dmax
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 L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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 L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
DIMENSIONI DEI PROVINI
AGGREGATO
Dmax < 16 < 31.5 < 63 <125 >125 (mm)
PROVINO
Lod (mm)
100 150 200 250 300
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TIPI DI PROVINI CUBICI
CILINDRICI
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TOLLERANZE 1.
2.
3.
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) la tolleranza sulla planarità delle superfici sottoposte al carico dovrà risultare inferiore a 0.0006 · d 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) L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
MACCHINARIO DI PROVA
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FORZA/TENSIONE DI COMPRESSIONE O SFORZO 1. 2.
3.
Forza applicata dalla pressa: F [N] Area della base del provino a contatto con il piatto della pressa: A [mm2] Tensione di compressione o sforzo di compressione: σ = F/A [N/mm2]
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PROVA DI COMPRESSIONE
F A
F L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
FCompressione L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
MODALITA’ DI CRISI DEI PROVINI CUBICI NELLA PROVA DI COMPRESSIONE CON O SENZA DISTACCANTE
LINEE DI ROTTURA LINEE DI ROTTURA L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
STATO DI SFORZO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE 1. 2.
Differenza tra i moduli elastici 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 ACCIAIO
σ
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. L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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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FCompressione L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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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CONFINAMENTO LATERALE PROVINO CUBICO DI CALCESTRUZZO PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
LINEE DI ROTTURA L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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 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 1.
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DEFORMAZIONE LATERALE DEL CALCESTRUZZO DEFORMAZIONE MINIMA PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
DEFORMAZIONE MASSIMA L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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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PROVA NON CONFINATA IN REGIME UNIASSIALE
PIATTO DI ACCIAIO
STRATI DI PARAFFINA
PIATTO DI ACCIAIO
LINEE DI ROTTURA L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
PROVA CONFINATA IN REGIME TRIASSIALE DEFORMAZIONE MINIMA PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
DEFORMAZIONE MASSIMA L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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. L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
PROVINI CILINDRICI RIDURRE INFLUENZA DEL LATERALE CONFINAMENTO NELLA PROVA DI COMPRESSIONE PER LA DETERMINAZIONE DI RC
Nelle prove di schiacciamento vengono utilizzati PROVINI CILINDRICI CON RAPPORTO ALTEZZA/DIAMETRO (h/d) PARI A 2 L. Coppola – Concretum – Resistenza a compressione e porosità capillare della matrice cementizia
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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PROVINI CILINDRICI
PIATTO DI ACCIAIO
PIATTO DI ACCIAIO
ZONA NON CONFINATA
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ROTTURA DEL PROVINO CILINDRICO
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CORRELAZIONE I 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 rapporto fc / Rc non è costante ma varia in funzione della tensione di rottura a compressione del materiale. 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 Rc risulta più prossima ai valori determinati in regime uniassiale e , quindi, si attenua il divario rispetto ad fc.
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Rapporti fc/Rc in funzione della tensione di rottura a compressione Rc (N/mm2)
fc/Rc (LG)
20 30 40 50 60 70 80
0.80 0.83 0.83 0.83 0.83 0.85 0.85
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ESEMPIO Determinare il rapporto a/c per conseguire una fc = 30 N/mm2. 1. trasformare il valore in Rc:
utilizzare uno dei grafici delle funzioni base, in relazione al tipo/classe di cemento prescelto; 3. individuare il corrispondente valore di a/c. 2.
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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
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