Evoluzione dei prodotti in acciaio per le costruzioni - Unsider
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UNSIDER - Ente Italiano di Unificazione Siderurgica<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI<br />
Walter Salvatore<br />
Dipartimento di Ingegneria Civi<strong>le</strong><br />
Università di Pisa<br />
EUCENTRE Centro Europeo<br />
di Formazione e Ricerca <strong>in</strong><br />
Ingegneria Sismica<br />
Convegno<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Col<strong>le</strong>gio Internaziona<strong>le</strong> <strong>per</strong> la Protezione Civi<strong>le</strong>, Agost<strong>in</strong>o Riboldi, Pavia<br />
UNI Ente Naziona<strong>le</strong><br />
Italiano di Unificazione<br />
Pavia, 23 giugno 2009<br />
FEDERACCIAI Federazione<br />
Imprese Siderurgiche Italiane
Il ferro è uno <strong>dei</strong> materiali più antichi usato dall’uomo.<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
INTRODUZIONE<br />
La sua sco<strong>per</strong>ta è avvenuta separatamente ed <strong>in</strong>dipendentemente <strong>in</strong> luoghi diversi. Già<br />
verso il 4000 a.C., <strong>in</strong>fatti, gli Assiri, i Babilonesi e gli Egiziani utilizzarono questo strano<br />
e<strong>le</strong>mento trovato <strong>in</strong> alcuni meteoriti, ricavandone piccoli oggetti di uso quotidiano come<br />
fibbie e spil<strong>le</strong>.<br />
Nel 1500 a.C., <strong>in</strong>vece, la popolazione degli Ittiti riuscì ad ottenere il ferro dai m<strong>in</strong>erali<br />
presenti <strong>in</strong> natura, utilizzando gli stessi metodi di produzione del rame e del bronzo.<br />
In seguito, furono i Fenici, i Greci, gli Etruschi, i Cartag<strong>in</strong>esi e i Romani che riuscirono ad<br />
aff<strong>in</strong>are sempre più <strong>le</strong> tecniche di estrazione del ferro dai m<strong>in</strong>erali.<br />
Nonostante la cont<strong>in</strong>ua evoluzione della tecnologia di produzione, <strong>le</strong> difficoltà <strong>le</strong>gate<br />
all’estrazione del materia<strong>le</strong> ed alla sua lavorazione, re<strong>le</strong>garono <strong>per</strong> moltissimo tempo il ferro<br />
e <strong>le</strong> sue <strong>le</strong>ghe ad impieghi marg<strong>in</strong>ali nel mondo del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong>, <strong>per</strong> lo più <strong>le</strong>gati alla<br />
fabbricazione di accessori <strong>per</strong> <strong>le</strong> strutture <strong>in</strong> pietra, quali catene, tiranti e zanche.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
INTRODUZIONE<br />
Con l’avvento della rivoluzione <strong>in</strong>dustria<strong>le</strong> e, qu<strong>in</strong>di, con l’utilizzo della macch<strong>in</strong>a a vapore<br />
come fonte di energia, fu f<strong>in</strong>almente possibi<strong>le</strong> dislocare gli impianti di produzione nei pressi<br />
del<strong>le</strong> m<strong>in</strong>iere, lontano dai quei corsi d’acqua che avevano costituito <strong>per</strong> molto tempo la<br />
vecchia fonte di energia.<br />
Il conseguente aumento di produttività aumentò, <strong>per</strong>tanto, la competitività <strong>dei</strong> <strong>prodotti</strong> a<br />
base di ferro, favorendone così lo sviluppo anche nel settore del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong>.<br />
Quando nel 1784 Henry Cort <strong>in</strong>trodusse il forno a riverbero, consentì di dim<strong>in</strong>uire<br />
ulteriormente il contenuto di carbonio, mediante processi di rimescolamento cont<strong>in</strong>uo<br />
(puddl<strong>in</strong>g), che favorivano il contatto con l’aria.<br />
Si ottenne così un prodotto, il ferro puddellato, che veniva, successivamente, liberato dal<strong>le</strong><br />
scorie, mediante battitura al maglio.<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’ACCIAIO ACCIAIO NELLE COSTRUZIONI – gli <strong>in</strong>izi<br />
Tra <strong>le</strong> prime applicazioni significative della ghisa nel campo del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong>, va ricordato il ponte sul fiume Severn,<br />
costruito tra il 1775 ed il 1779 nel<strong>le</strong> vic<strong>in</strong>anze della città di Birm<strong>in</strong>gham, la cui struttura, di luce libera pari a 30 m, era<br />
caratterizzata da c<strong>in</strong>que archi affiancati a conci a<strong>per</strong>ti.<br />
Il ponte è tuttora <strong>in</strong> servizio come ponte pedona<strong>le</strong> e <strong>per</strong> trasporto <strong>le</strong>ggero.<br />
Ponte del<strong>le</strong> Catene – Bagni di Lucca<br />
Sistema di Sospensione <strong>in</strong> Ghisa<br />
Impalcato <strong>in</strong> Legno<br />
Torri <strong>in</strong> muratura<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’ACCIAIO ACCIAIO NELLE COSTRUZIONI – gli <strong>in</strong>izi<br />
Nel 1856 fu ideato, ad o<strong>per</strong>a di Bessemer, il sistema di <strong>in</strong>sufflaggio diretto di aria nel forno, sì da<br />
favorire la combustione del carbonio e la sua conseguente elim<strong>in</strong>azione <strong>in</strong> forma gassosa: fu così<br />
possibi<strong>le</strong> trasformare f<strong>in</strong>almente la ghisa <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong>.<br />
Nel 1890 il primo grande ponte ferroviario <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong> fu costruito su Forth vic<strong>in</strong>o ad Ed<strong>in</strong>burgo, <strong>in</strong><br />
Scozia.<br />
Il Forth Bridge fu progettato da Benjam<strong>in</strong> Baker e realizzato da William Arrol. Caratterizzato da 2<br />
grandi campate di 518 m era il più grande ponte all’epoca della costruzione ed il primo ponte<br />
ferroviario con sovrastruttura metallica. E’ tuttora <strong>in</strong> esercizio sulla l<strong>in</strong>ea Edimburgo-Aberdeen.<br />
L’<strong>acciaio</strong> venne presto impiegato nel<strong>le</strong> grandi o<strong>per</strong>e di edilizia e nel<strong>le</strong> <strong>in</strong>frastrutture di col<strong>le</strong>gamento,<br />
quali grattacieli e ponti. Tra <strong>le</strong> più importanti, si ricorda, negli Stati Uniti, l’Home Insurance Build<strong>in</strong>g; il<br />
Wollworth Build<strong>in</strong>g del 1913, alto 240 metri; il Chryls<strong>le</strong>r Build<strong>in</strong>g del 1924, alto 318 metri, e nel 1931,<br />
l’Empire State Build<strong>in</strong>g, alto 381 metri.<br />
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Nello stesso <strong>per</strong>iodo furono realizzati i primi ponti di notevo<strong>le</strong> luce.<br />
Ponte George Wash<strong>in</strong>gton. New York 1932<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’ACCIAIO ACCIAIO NELLE COSTRUZIONI – gli <strong>in</strong>izi<br />
Viadotto Garabit, Francia 1884<br />
Nella metà del 1900 l’uso della saldatura fu il maggior cambiamento nell’<strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong>, tuttavia<br />
<strong>in</strong> alcuni paesi l’uso della chiodatura è proseguita s<strong>in</strong>o agli anni ‘60 quando fu sostituita dalla bullonatura e dalla<br />
saldatura.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Il calcestruzzo e il calcestruzzo armato, come noto, affondano <strong>le</strong> loro orig<strong>in</strong>i ben oltre i<br />
noti brevetti ottocenteschi di Lambot, Monier, Hennebique e molti altri.<br />
L’idea di miscelare sabbia, ghiaia, calce e acqua <strong>per</strong> ottenere un impasto colabi<strong>le</strong> e<br />
qu<strong>in</strong>di resistente a presa avvenuta, appare agli albori dell’arte del costruire ed era parte<br />
di un modo di concepire l’edificazione unendo materiali diversi.<br />
Nell’architettura egizia, come <strong>in</strong> quella mesopotamica, si utilizzavano impasti di fango<br />
argilloso, paglia, acqua - a volte anche ghiaia - <strong>per</strong> ottenere impasti che, essiccati al so<strong>le</strong>,<br />
<strong>per</strong>mettevano di ottenere efficaci murature.<br />
L’architettura romana <strong>per</strong>fezionò poi <strong>le</strong> malte ed i calcestruzzi utilizzando la pozzolana,<br />
sabbia vulcanica che, miscelata con la calce, era <strong>in</strong> grado di conferire caratteristiche<br />
d’idraulicità agli impasti.<br />
I calcestruzzi pozzolanici romani (betunium)furono impiegati <strong>per</strong> la realizzazione di o<strong>per</strong>e<br />
di fondazione, <strong>per</strong> murature a sacco, <strong>per</strong> <strong>le</strong> cupo<strong>le</strong>; <strong>in</strong> talune occasioni, i romani<br />
<strong>in</strong>serirono, nel<strong>le</strong> colate, r<strong>in</strong>forzi <strong>in</strong> <strong>le</strong>gno e <strong>in</strong> metallo.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Non è del tutto vero che dal <strong>per</strong>iodo romano, f<strong>in</strong>o all’Ottocento, il calcestruzzo sia stato<br />
dimenticato oppure che sia scomparso dall’arte del costruire.<br />
Fu costantemente impiegato <strong>per</strong> il riempimento nei muri a sacco, <strong>per</strong> il livellamento del<br />
terreno di fondazione oppure nella realizzazione <strong>dei</strong> basamenti <strong>dei</strong> piani terreni, anche se si<br />
trattava di un calcestruzzo di modesta qualità, formato da calce, sabbia, ghia<strong>in</strong>o e<br />
frammenti di laterizio o materiali lapi<strong>dei</strong>, impastati con acqua.<br />
Nel C<strong>in</strong>quecento il trattatista francese Philibert Delorme è fra i propugnatori dell’uso del<br />
calcestruzzo di calce nel<strong>le</strong> fondazioni.<br />
Fra Seicento e Settecento <strong>in</strong>iziano sistematiche ricerche sul<strong>le</strong> prestazioni del<strong>le</strong> malte idrauliche<br />
e qu<strong>in</strong>di il successo del calcestruzzo armato nell’Ottocento.<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
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EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Secondo l'op<strong>in</strong>ione più diffusa l'esempio più antico di costruzione <strong>in</strong> cui sia possibi<strong>le</strong> riconoscere<br />
pr<strong>in</strong>cipi abbastanza prossimi a quelli dell'odierno cemento armato è il canotto eseguito nel 1850 dal<br />
francese Lambot e presentato all'Esposizione Universa<strong>le</strong> di Parigi nel 1855.<br />
Il primo ad avere <strong>in</strong>trodotto il cemento armato nell'edilizia è <strong>in</strong>vece considerato William Wilk<strong>in</strong>son di<br />
Newcast<strong>le</strong>. Nel 1854 egli registrò un brevetto <strong>per</strong> il "miglioramento nella costruzione di dimore a prova<br />
di fuoco, di magazz<strong>in</strong>i, di altre <strong>costruzioni</strong> e del<strong>le</strong> parti del<strong>le</strong> stesse". Wilk<strong>in</strong>son eresse un piccolo<br />
cottage di due piani <strong>per</strong> la servitù, r<strong>in</strong>forzando pavimento e tetto di cemento con l'uso di barre di ferro e<br />
di cavi metallici; <strong>in</strong> seguito sviluppò varie strutture del genere.<br />
Nel 1861 l'<strong>in</strong>g. Francesco Coignet, nel volume "Béton agglomerés appliqués à l'art de construire"<br />
pubblicava i risultati ottenuti s<strong>per</strong>imentando travi, so<strong>le</strong>tte e volte nel<strong>le</strong> quali aveva <strong>in</strong>corporato profilati di<br />
<strong>acciaio</strong>, primo esempio di applicazione del cemento armato a quello che ne sarebbe divenuto il settore<br />
pr<strong>in</strong>cipe: <strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> civili.<br />
Il maggior contributo allo sviluppo del cemento armato, <strong>per</strong>ò, lo si deve al giard<strong>in</strong>iere parig<strong>in</strong>o<br />
Giuseppe Monier il qua<strong>le</strong> brevettò nel 1867 il procedimento <strong>per</strong> costruire vasi <strong>in</strong> malta di cemento<br />
r<strong>in</strong>forzata con un'ossatura di fili di ferro, primo vero esempio di conglomerato cementizio r<strong>in</strong>forzato con<br />
armature metalliche <strong>per</strong> sop<strong>per</strong>ire all’<strong>in</strong>tr<strong>in</strong>seca debo<strong>le</strong>zza a trazione del materia<strong>le</strong>.<br />
Monier estese, poi, il sistema al campo del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> vere e proprie depositando una lunga serie di<br />
brevetti riguardanti <strong>in</strong>izialmente la sua attività, tubi e serbatoi (1868), ma subito dopo anche <strong>le</strong><br />
<strong>costruzioni</strong>: so<strong>le</strong>ttoni (1869), ponti (1873), sca<strong>le</strong> e volte (1875).<br />
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EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Quasi contemporaneamente a Monier, l'americano Taddeo Hyatt eseguiva prove<br />
su travi armate con ferri piatti.<br />
Nel 1884 i brevetti Monier si diffusero <strong>in</strong> Germania, soprattutto <strong>per</strong> merito dell'<strong>in</strong>g. Gustav<br />
Adolf Wayss e della ditta Freytag. L'<strong>in</strong>g. Wayss ed il prof. Bausch<strong>in</strong>ger di Monaco, sulla<br />
base di una serie di es<strong>per</strong>ienze s<strong>per</strong>imentali, fissarono i pr<strong>in</strong>cipi fondamentali del sistema.<br />
La nuova tecnologia si era ormai diffusa <strong>in</strong> tutta l’Europa centra<strong>le</strong>, cosicché <strong>in</strong><br />
questi anni si ritrovano diversi studi eseguiti <strong>in</strong> tutta Europa.<br />
In Italia si ebbero numerose, anche se ignorate, applicazioni nell'ultimo decennio deIl'800;<br />
<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> <strong>in</strong> cemento armato furono più frequenti <strong>in</strong> regioni soggette a movimenti<br />
tellurici e fu il terremoto di Mess<strong>in</strong>a del 1908 a metterne <strong>in</strong> evidenza la resistenza al<strong>le</strong> azioni<br />
sismiche.<br />
L'<strong>in</strong>izio del XX secolo segnò la grande diffusione del cemento armato <strong>in</strong> Italia; il<br />
merito fu soprattutto della Società Ing. Porcheddu di Tor<strong>in</strong>o che <strong>in</strong>trodusse il sistema<br />
Hennebique e costruì importanti o<strong>per</strong>e pubbliche. Ad essa va il merito dell'esecuzìone,<br />
nel 1910, su progetto dell’<strong>in</strong>tuitivo Hennebique, del ponte Risorgimento di Roma, ponte<br />
di oltre 100 m di luce.<br />
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Sa<strong>in</strong>te Jeanne d'Arc Church (Nice, France):<br />
architect Jacques Dror, 1926–1933<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
The Paul<strong>in</strong>s Kill Viaduct, Ha<strong>in</strong>esburg, New Jersey, altezza 3.4<br />
m), larghezza 34 m, comp<strong>le</strong>tato nel 1910 e considerato la più<br />
grande struttura <strong>in</strong> c.a. all’epoca, parte del progetto della l<strong>in</strong>ea<br />
ferroviaria Lackawanna Cut-Off<br />
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Primi decenni del XX sec. (USA)<br />
Produzione dopo il 1940 (Europa)<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i
<strong>Evoluzione</strong> del<strong>le</strong> barre ad aderenza migliorata<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i
Steel quality designation for<br />
re<strong>in</strong>forc<strong>in</strong>g steel<br />
Aq 42<br />
Aq 50<br />
LU.3 Rumi 4000<br />
Lu.3 Rumi 4400<br />
Lu.3 Rumi 5000<br />
ACCIAIO RUMI -<br />
1960<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Tensti<strong>le</strong> Strength<br />
[MPa]<br />
Elongation<br />
[%] - A 10 φ<br />
Yield<strong>in</strong>g Stress<br />
[MPa]<br />
Proposed max work<strong>in</strong>g stress<br />
M<strong>in</strong> Max M<strong>in</strong> Max M<strong>in</strong> Max<br />
420 500 20<br />
230 115 140<br />
500 600 18<br />
270 135 180<br />
575 650 12<br />
400 430 180 200<br />
600 680 12<br />
440 475 200 220<br />
690 780 12<br />
480 550 220 240
Stress - [MPa]<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
fy: : 438 MPa<br />
ft: : 658 MPa<br />
A (*)<br />
gt (*) : 11,87%<br />
(*): manual<br />
measurement<br />
0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2<br />
Stra<strong>in</strong>
L’idea di precomprimere il calcestruzzo è altrettanto remota.<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Uno <strong>dei</strong> primi esempi concettuali potrebbe essere la cerchiatura metallica della ruota di<br />
<strong>le</strong>gno; <strong>in</strong>fatti, i carpentieri miglioravano la resistenza al<strong>le</strong> ruote lignee a raggi mettendo<br />
<strong>in</strong> forza la cerchiatura metallica esterna, <strong>in</strong>serita a caldo, che raffreddandosi imprimeva<br />
uno stato di coazione all’<strong>in</strong>tera ruota.<br />
Già i carpentieri navali egizi post-tensionavano <strong>le</strong> loro navi stendendo un cavo di fibre<br />
vegetali sopra la tolda, sostenuto da puntelli, con andamento paral<strong>le</strong>lo alla chiglia, che<br />
veniva teso <strong>in</strong> relazione al carico <strong>per</strong> compensare la deformazione comp<strong>le</strong>ssiva della<br />
chiglia.<br />
Molti altri esempi di pre-tensionamento si sono succeduti nella storia.<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Logica conseguenza fu qu<strong>in</strong>di applicare la sol<strong>le</strong>citazione forzata al calcestruzzo,<br />
supponendo di comprimerlo artificiosamente <strong>in</strong> modo <strong>in</strong>durre sol<strong>le</strong>citazioni <strong>in</strong>dipendenti<br />
da quel<strong>le</strong> esterne.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Lo statunitense P. H. Jackson il 3 gennaio 1888 brevettò un sistema <strong>per</strong> la costruzione<br />
di “pietre artificiali e pavimenti <strong>in</strong> calcestruzzo” <strong>in</strong> cui posizionò nel <strong>le</strong>mbo teso della<br />
sezione barre <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong> fissate agli estremi con piastre e viti str<strong>in</strong>genti.<br />
Nello stesso anno, il tedesco C. W. Doehr<strong>in</strong>g depositò a Berl<strong>in</strong>o un brevetto <strong>per</strong> la<br />
realizzazione di piastre e travi <strong>in</strong> calcestruzzo r<strong>in</strong>forzate da fili di acciai pretesi annegati<br />
nel getto. Il brevetto prevedeva la messa <strong>in</strong> tensione preventiva <strong>dei</strong> fili metallici trattenuti<br />
da sistemi di contrasto. “Dopo aver messo <strong>in</strong> tensione i cavi si versa nel<strong>le</strong> forme<br />
l’impasto di calcestruzzo e quando il materia<strong>le</strong> si è sufficientemente <strong>in</strong>durito sono<br />
asportate <strong>le</strong> casseforme e i cavi sporgenti sono tagliati”.<br />
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EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Nel 1907 fu Koenen a riproporre la soluzione <strong>per</strong> ridurre <strong>le</strong> sol<strong>le</strong>citazioni nel calcestruzzo e migliorarne la durabilità.<br />
Usando <strong>per</strong>ò acciai con una resistenza molto bassa e un tasso di lavoro <strong>in</strong>torno ai 100 MPa la precompressione<br />
veniva precocemente annullata dai fenomeni di ritiro e scorrimento viscoso del calcestruzzo.<br />
I primi risultati soddisfacenti furono ottenuti applicando la presol<strong>le</strong>citazione nella produzione di tubi <strong>in</strong> calcestruzzo ad<br />
o<strong>per</strong>a della ditta italiana Vian<strong>in</strong>i, nel 1925. L'<strong>in</strong>tento era solamente quello di evitare o ridurre la fessurazione del<br />
calcestruzzo, ignorando altri aspetti statici benefici del procedimento.<br />
Freyss<strong>in</strong>et, <strong>in</strong>sieme ad un suo collaboratore, depositò il suoi brevetti <strong>per</strong> il calcestruzzo armato precompresso a Parigi<br />
nel 1928, ben quarant’anni dopo <strong>le</strong> prime proposte di Jackson e Doehr<strong>in</strong>g. L’idea di Freyss<strong>in</strong>et consisteva nel<br />
pretensionare barre di <strong>acciaio</strong> di e<strong>le</strong>vate prestazioni ad oltre 4.000 kg/cm², prima di colare il calcestruzzo entro la<br />
cassaforma, con sistemi di ancoraggio <strong>dei</strong> cavi formati da piattello conico e cunei.<br />
E. Freyss<strong>in</strong>et, J. Seail<strong>le</strong>s, Brevet d’Invention n. 680.547, Procédé de fabrication de pièces en béton armé, 2 ottobre<br />
1929, Parigi, dettaglio del sistema di tensionamento <strong>dei</strong> cavi e del sistema di ancoraggio con piattello conico e cunei<br />
metallici.<br />
Il sistema della post-tensione - con i cavi <strong>in</strong>seriti <strong>in</strong> gua<strong>in</strong>e - è brevettato da Freyss<strong>in</strong>et solo nel 1940 anche se altri,<br />
negli anni precedenti, ne avevano già del<strong>in</strong>eato il procedimento.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Freyss<strong>in</strong>et <strong>in</strong>iziò f<strong>in</strong> dal 1910 a s<strong>per</strong>imentare lo scorrimento dell’<strong>acciaio</strong> rispetto al<br />
calcestruzzo, analizzò il prob<strong>le</strong>ma del rilassamento dell’<strong>acciaio</strong> e propose l’impiego di<br />
calcestruzzo ad altra resistenza e stati di trazione dell’<strong>acciaio</strong> f<strong>in</strong>o a 10.000 kg/cm 2 . <br />
Nel 1911 realizzò il Pont di Le Veurdre sopra il fiume Allier, una struttura a tre arcate <strong>in</strong><br />
calcestruzzo armato di circa una settant<strong>in</strong>a di metri di luce ognuna.<br />
Alla f<strong>in</strong>e <strong>dei</strong> lavori e poco prima del collaudo, <strong>le</strong> grandi arcate di questo ponte <strong>in</strong>iziarono a<br />
cedere. Freyss<strong>in</strong>et <strong>in</strong>serì mart<strong>in</strong>etti meccanici <strong>per</strong> riportare <strong>in</strong> assetto <strong>le</strong> arcate ed <strong>in</strong>durre<br />
uno stato di coazione.<br />
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EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
Nel 1930 venne realizzato il grande ponte di Plougastel sopra il fiume Elorn <strong>in</strong> Bretagna; Freyss<strong>in</strong>et<br />
progettò tre campate <strong>in</strong> calcestruzzo armato ognuna del<strong>le</strong> quali di ben 168 metri di luce libera ognuna,<br />
posti <strong>in</strong> o<strong>per</strong>a con il sistema <strong>dei</strong> mart<strong>in</strong>etti.<br />
Freyss<strong>in</strong>et scrisse che “<strong>per</strong> sa<strong>per</strong>e se si poteva <strong>in</strong>durre nel calcestruzzo precompressioni <strong>per</strong>manenti a<br />
dispetto del<strong>le</strong> sue deformazioni <strong>le</strong>nte era necessario conoscere <strong>le</strong> <strong>le</strong>ggi esatte di quest’ultime.<br />
Un’occasione di riprendere lo studio mi fu offerta dall’esecuzione del Plougastel”.<br />
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ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
C.A. e C.A.P. – <strong>le</strong> orig<strong>in</strong>i<br />
<strong>in</strong> Germania: Hoyer usò fili di <strong>acciaio</strong> v<strong>in</strong>colati <strong>per</strong> aderenza al calcestruzzo <strong>per</strong> trasmettere la precompressione<br />
all’e<strong>le</strong>mento struttura<strong>le</strong>, elim<strong>in</strong>ando così il costo degli apparecchi di ancoraggio e <strong>in</strong>troducendo una tecnologia che<br />
oggi ha praticamente monopolizzato il mercato del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> prefabbricate.<br />
Mörsch, Disch<strong>in</strong>ger e F<strong>in</strong>sterwalder applicarono, con nuovi <strong>in</strong>dirizzi, la tecnica della presol<strong>le</strong>citazione ai ponti.<br />
Trave F<strong>in</strong>sterwalder <strong>in</strong> cemento armato<br />
precompresso con cavi esterni.<br />
Ponte Disch<strong>in</strong>ger ad Aue – Sassonia (1936) In cemento armato precompresso<br />
con cavi esterni: a) cavi di precompressione <strong>in</strong> corrispondenza dell’appoggio; b)<br />
mensola, cerniera Gerber e campata centra<strong>le</strong>; c) campata, mensola e cerniera<br />
Gerber con il relativo sistema di precompressione.<br />
21
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Lo sviluppo della progettazione struttura<strong>le</strong> e del<strong>le</strong> tecnologie costruttive, costruttive,<br />
unitamente<br />
all’esigenza all esigenza di riduzione e controllo <strong>dei</strong> costi totali, comportano richieste richieste<br />
di prestazioni<br />
sempre più pi severe <strong>per</strong> i materiali.<br />
In concreto <strong>le</strong> richieste <strong>per</strong> l’<strong>acciaio</strong> l <strong>acciaio</strong> riguardano:<br />
- proprietà propriet meccaniche<br />
- duttilità duttilit<br />
- saldabilità saldabilit<br />
- resistenza alla corrosione<br />
- resistenza al fuoco<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
e devono essere def<strong>in</strong>ite mediante una stretta collaborazione fra Produttori, Costruttori e<br />
Progettisti<br />
In Europa stanno assumendo un <strong>in</strong>teresse crescente <strong>le</strong> azioni, anche di tipo normativo,<br />
orientate a ridurre l'impatto dell'<strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong>, sia nel momento della<br />
produzione che durante la gestione degli edifici.
L’<strong>acciaio</strong> offre numerosi vantaggi anche ai<br />
f<strong>in</strong>i del conferimento di un’adeguata<br />
un adeguata<br />
sismo-resistenza<br />
sismo resistenza agli edifici.<br />
Nella progettazione moderna è possibi<strong>le</strong><br />
<strong>in</strong>fatti raggiungere il necessario livello di<br />
prestazione struttura<strong>le</strong> dissipando l’energia<br />
sismica mediante deformazioni plastiche<br />
cicliche degli e<strong>le</strong>menti strutturali.<br />
Diventa essenzia<strong>le</strong> garantire un’adeguata<br />
duttilità <strong>dei</strong> materiali costitutivi, evitando<br />
rotture fragili e fenomeni di <strong>in</strong>stabilità<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Deformazione plastica nodi <strong>in</strong> struttura composta <strong>acciaio</strong> - calcestruzzo<br />
Acciaio<br />
d’armatura tipo<br />
B450C<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Sistemi di giunzione ed<br />
ancoraggio meccanico
Prodotti <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong> da c.a.:<br />
Barre<br />
Rotoli<br />
Rete e<strong>le</strong>ttrosalsata<br />
Traliccio<br />
NTC 2008<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi
Rete-sagomata<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Versatilità di impiego <strong>dei</strong><br />
<strong>prodotti</strong> <strong>in</strong> <strong>acciaio</strong> da c.a.
Prodotti da c.a.p.<br />
Filo<br />
Barra<br />
Treccia<br />
Trefolo<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Ancoraggio a testa cil<strong>in</strong>drica<br />
Ancoraggio a cuneo
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi
Olympic stadium, Atene, GR, 2004<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Acciai da carpenteria metallica: tenacità, resistenza, saldabilità e durabilità<br />
Ponte sul fiume Isarco.<br />
Ponte sul fiume Isarco – Weather<strong>in</strong>g Steel
California<br />
Giappone<br />
Oregon<br />
California<br />
Italia<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Anche l’<strong>acciaio</strong> <strong>in</strong>ossidabi<strong>le</strong> ha subito una forte evoluzione: non è più solo considerato come<br />
materia<strong>le</strong> “di f<strong>in</strong>itura” ma anche come materia<strong>le</strong> “struttura<strong>le</strong>” <strong>in</strong> virtù del<strong>le</strong> proprietà meccaniche<br />
(tenacità al<strong>le</strong> basse tem<strong>per</strong>ature e duttilità), di resistenza al fuoco e antisismiche.<br />
Ne sono testimonianza <strong>le</strong> norme e i codici di costruzione che dedicano specifiche parti a tali<br />
materiali nei vari formati: componenti <strong>per</strong> carpenteria metallica e <strong>per</strong> <strong>le</strong> <strong>costruzioni</strong> <strong>in</strong> c.a.<br />
Italia
Viadotto di Millau<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
Autoroute A 75, C<strong>le</strong>rmont-Ferrand F, 2004
Viadotto Verrières<br />
Autoroute A 75, C<strong>le</strong>rmont-Ferrand F, 2004<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi
Viadotto Agognate<br />
L<strong>in</strong>ea AV Austria<br />
Viadotto Sesia<br />
EVOLUZIONE DEI PRODOTTI IN ACCIAIO PER LE COSTRUZIONI - W. Salvatore<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
L<strong>in</strong>ea AV Germania<br />
33
L<strong>in</strong>ea AV Milano - Bologna<br />
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
L’<strong>in</strong>dustria <strong>in</strong>dustria del<strong>le</strong> Costruzioni oggi<br />
L<strong>in</strong>ea AV Milano - Bologna<br />
Sovrappasso Autostrada<strong>le</strong> – Reggio Emilia
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Abruzzo – immag<strong>in</strong>i del terremoto
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Abruzzo – immag<strong>in</strong>i del terremoto
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Abruzzo – immag<strong>in</strong>i del terremoto
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Abruzzo – immag<strong>in</strong>i del terremoto
ACCIAIO ED EVENTO SISMICO<br />
Qualifica del prodotto