CARPENTERIE METALLICHE LEGGERE E PESANTI - STRUTTURE ACCIAIO - ACCIAI DA CARPENTERIA

Carpenterie metalliche: gli acciai in genere sono leghe di ferro e carbonio con tenore in carbonio inferiore al 2%.

In genere negli acciai usati per le carpenterie metalliche sono anche presenti percentuali di altri elementi (ad esempio, silicio, manganese, fosforo, zolfo) necessari per conferire particolari caratteristiche al prodotto finito oppure aggiunti per migliorare il processo siderurgico.

All'aumentare della percentuale di carbonio variano le caratteristiche resistenti del prodotto e precisamente:

• aumenta la resistenza;
• diminuisce la duttilità.

Data l'importanza della duttilità gli acciai da carpenteria debbono avere un basso tenore di carbonio: in linea generale minore dello 0,24%. Nei paesi aderenti alla Comunità Europea la produzione degli acciai da carpenteria è unificata. Sono prodotti tre tipi di acciaio per le carpenterie metalliche indicati come:

Con tali acciai per carpenterie metalliche, laminati a caldo, si ottengono:

• profilati, barre, larghi piatti, lamiere;
• profilati cavi.

La normativa indica, per i due tipi di prodotti sopra definiti, i valori minimi:

• -della tensione unitaria di rottura ft (N / mm2);
• -della tensione unitaria di snervamento fy (N / mm2);
• -della resistenza KV alle temperature +20¡, 0¡, -20¡ (J = Nm);
• -dell'allungamento percentuale a rottura et..

Tra i profilati per carpenterie metalliche di maggiore uso si hanno i seguenti:

Dato il loro largo impiego si indicano alcune caratteristiche dei profili IPE ed HE nelle tre serie. Si premette che ogni profilo è individuato tramite un numero: ad esempio IPE 300 HEM 400.

carpenterie metalliche - PROFILI IPE sono prodotti con altezze diverse da un minimo di 80 mm ad un massimo di 600 mm carpenterie:

• -da 80 mm a 240 mm con scatti di 20 mm
• -da 270 mm a 360 mm con scatti di 30 mm
• -da 400 mm a 600 mm con scatti di 50 mm.

Il numero di individuazione coincide con l'altezza del profilo. Per i profili metalliche da 200 a 300 la larghezza è la metà dell'altezza, per quelli da 80 a 180 è leggermente maggiore, per quelli da 330 a 600 è minore.

carpenterie metalliche PROFILI HE

-Serie normale HEB. Il numero di identificazione coincide con l'altezza del profilo espressa in mm.Vengono prodotti con le altezze variabili da 100 mm a 600 mm.

• Da 100 mm a 360 mm si hanno scatti di 20 mm.
• Da 400 mm a 600 mm si hanno scatti di 50 mm.
• La larghezza è uguale al numero di identificazione per i profili fino a 300 mm. Per tutti i restanti è sempre uguale a 300 mm.

-Serie leggera HEA Si produce un numero di profili uguale a quello della serie normale. Le larghezze variano come per la serie normale. Le altezze sono leggermente inferiori al numero di identificazione. Le differenze (negative) variano tra un minimo (HEA 100) di 4 mm ad un massimo (HEA 600) di 10 mm.

-Serie pesante HEM. Anche per tale serie si ha lo stesso numero di profili della serie normale e le larghezze variano con la stessa legge. Le altezze sono leggermente superiori. Le differenze carpenterie (positive) variano da un minimo di 20 mm (HEM 100) ad un massimo di 40 mm (HEM 300) per ritornare poi a 20 mm (HEM 600).

Si hanno inoltre:

Per i profili carpenterie metalliche a sezione cava si hanno tre tipi metalliche:

Si hanno inoltre prodotti industriali ottenuti per sagomatura a freddo di lamiere con spessore di pochi millimetri. Tra questi hanno particolare importanza le "lamiere grecate oppure ondulate oppure scatolate" per la realizzazione di solai.

RESISTENZA AL FUOCO DEGLI ACCIAI DI CARPENTERIA

Gli acciai in genere hanno una modesta resistenza al fuoco. La resistenza a trazione il modulo di elasticità, la tensione di snervamento carpenterierestano pressocché costanti fino ad una temperatura di 300¡ centigradi. I relativi valori diminuiscono notevolmente nell'intervallo di temperatura 300¡ ¸ 500¡.

In tale intervallo assume una notevole importanza lo scorrimento viscoso carpenterie.

Viene considerata come "temperatura critica" il valore di 450¡ centigradi. Nel caso di incendio tale valore viene raggiunto in tempi brevi.

È pertanto necessario provvedere ad un aumento della resistenza al fuoco tramite adeguate protezioni degli elementi strutturali. Tali protezioni si possono ottenere con controsoffittature e con rivestimenti di spessore variabile in relazione alla resistenza richiesta (classe) ed al tipo di rivestimento adottato. Per "classe" si intende la resistenza al fuoco espressa in "minuti di incendio". I valori di riferimento sono: 30; 60; 90; 120; 180; Nel D. Ministeriale (Min. Interni) 91/ 1961 sono definite la modalità per la determinazione del "carico di incendio" e conseguentemente della "classe" di riferimento. Nello stesso D.M. sono definiti gli spessori protettivi in relazione al tipo di rivestimento (fibre minerali, gesso, cemento, ecc.) ed alle "funzioni" attribuite al singolo metalliche elemento strutturale (pilastri, travi, solai). Il D.M. metalliche ricordato risale a molti anni orsono (1961); sono attualmente in produzione tipi di rivestimento non previsti nello stesso D.M. (ad esempio particolari tipi di vernici). È comunque opportuno che prima di prevedere (in sede progettuale) l'uso di tipi non previsti dal D.M. si interpelli il locale Comando dei V.V.F.F. per ottenere il benestare preliminare.

VERIFICA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI IN ACCIAIO per carpenterie metalliche

La verifica degli elementi strutturali può essere effettuata utilizzando uno dei tre metodi:

-METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI

(D.M. 14/ 2 /92; G.U. 65 del 18/ 3 /92).

- METODO SEMIPROBABILISTICO AGLI STATI LIMITE (D.M. 9/1/96 G.U. 19 del 5/2/96)

- EUROCODICE 3

(D.M. 9/ 1 /96; G.U. 19 del 5/ 2 /96).

TENSIONI NELL'ACCIAIO E DEFORMAZIONI UNITARIE nelle carpenterie metalliche

La qualità dei tre tipi di acciaio è definita tramite i valori di fy ed ft (tensioni di snervamento e di rottura da intendersi come valori caratteristici, con frattile di ordine 0,05). Per tutti gli acciai si ha:

- modulo elastico longitudinale E = 206.000 N / mm2 ; 2100.000 kg / cm2

-modulo elastico tangenziale G= 78.400 N / mm2 ; 800.000 kg / cm2

Per quanto concerne il legame tensioni deformazioni si ipotizza:

- un comportamento elastico nel campo di deformazioni e=0 ¸ fy / E

- un comportamento perfettamente plastico per deformazioni unitarie e > fy / E.

Non vengono posti dalle varie Norme valori convenzionali per la deformazione unitaria a rottura (a differenza di quanto previsto nel c.a. e c.a.p. dove ear= 10 á10-3). Si ha pertanto una rappresentazione del legame tensioni deformazioni del seguente tipo I valori samm ed fd sono quelli massimi assumibili nei metodi alle tensioni ammissibili e semiprobabilistici carpenterie.