Relazione delle prove eseguite sui connettori ... - Tecnaria S.p.A.

Relazione delle prove eseguite sui
connettori Tecnaria DIAPASON per le
strutture miste acciaio e calcestruzzo
¨
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Introduzione
Viene riportato il risultato di una indagine sperimentale avente in oggetto lo studio del
comportamento di un connettore per strutture miste acciaio e calcestruzzo di nuova
concezione.
La parte I del documento riporta le prove e le considerazioni che hanno portato alla definizione
del nuovo connettore. Sono riportate perché si ritiene che siano utili per capire il
funzionamento del meccanismo di resistenza che il nuovo connettore è in grado di sviluppare.
La parte II riporta i risultati delle prove effettuate sul connettore Diapason.
La parte III contiene le elaborazioni sui risultati e i valori di resistenza di progetto del
connettore da utilizzare nel calcolo strutturale.
La parte IV riporta tutti i grafici relative alle prove ed elaborazioni.
Indice
Ing. Enrico Nespolo
Tecnaria S.p.A.
12 Novembre 2008
Introduzione.............................................................................................................2
Indice ......................................................................................................................2
Parte I Il connettore Tecnaria Diapason ........................................................................3
Limiti connettori attuali.........................................................................................4
Modalità di prova .................................................................................................6
Connettore di nuova concezione.............................................................................7
Parte II° Prove sperimentali...................................................................................... 11
Modalità di prova .................................................................................................. 11
Preparazione dei provini: .................................................................................... 11
Campioni con soletta piena.................................................................................. 12
Campioni con soletta piena su lamiera grecata ....................................................... 12
Esecuzione prova. .............................................................................................. 13
Strumentazione utilizzata.................................................................................... 13
Grafici carico spostamento .................................................................................. 14
Tipo di rottura: .................................................................................................. 14
Prove su campioni aventi calcestruzzo C20/25 (Rck 25 MPa)....................................... 15
Tabella sintetica risultati: .................................................................................... 15
Prove su campioni aventi calcestruzzo C16/20 (Rck 20 MPa)....................................... 18
Tabella riassuntiva risultati prove ......................................................................... 18
Risultati prove sui cubetti:................................................................................... 19
Prove su campioni aventi calcestruzzo C25/30 (Rck 30 MPa)....................................... 20
Tabella riassuntiva risultati prove ......................................................................... 20
Documentazione fotografica ................................................................................... 21
Strumenti e materiali utilizzati: ............................................................................ 21
Preparazione prove su soletta piena: .................................................................... 26
Preparazione campione con lamiera grecata........................................................... 29
Parte III Elaborazione risultati. Determinazione dei valori di progetto.............................. 33
Resistenza di progetto ........................................................................................... 33
Duttilità............................................................................................................... 35
Osservazioni ........................................................................................................ 35
Conclusioni .......................................................................................................... 36
Parte IV Grafici carico spostamento............................................................................ 37
Prove con calcestruzzo C20/25 ............................................................................... 37
Prove con calcestruzzo C16/20 ............................................................................... 49
Prove con calcestruzzo C25/30 ............................................................................... 59
Verifiche duttilità .................................................................................................. 65
2

Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Parte I
Il connettore Tecnaria Diapason
In questa parte del documento sono riportate le considerazioni relative alle varie
sperimentazioni realizzate da Tecnaria nel corso degli anni recenti che hanno portato ad
individuare i limiti degli attuali dispositivi di collegamento preposti a contrastare lo scorrimento
nelle travi miste acciaio e calcestruzzo. Nell’applicazione con lamiera grecata tali limitazioni
risultano essere particolarmente evidenti. Per questa ragione si è deciso di individuare e
sperimentare un nuovo tipo di connettore.
Connettore Tecnaria CTF (1998)
Connettori Tecnaria DIAPASON (2006)
3

Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Limiti connettori attuali
Negli scorsi anni Tecnaria ha disposto l’esecuzione di numerose prove di push-out con lo scopo
di individuare i punti deboli della connessione nel caso di posa di connettore entro lamiera
grecata.
Sono stati testati coppie di connettori Tecnaria CTF d12 chiodati, coppie di connettori Tecnaria
CTF d12 avvitati, connettori a piolo d16 saldati (tipo “Nelson”), connettori alari di varia
geometria e abbiamo riscontrato valori di resistenza circa costanti, dipendenti dalla resistenza
del calcestruzzo più che dal tipo di connettore utilizzato non riuscendo a raggiungere le elevate
potenzialità dei connettori saldati di diametro 16 mm.
Da queste prove sperimentali si è potuto notare che il limite alla resistenza della connessione è
sempre dato dalla rottura del calcestruzzo nella greca con una superficie che “scavalca” la
testa del piolo (vedasi foto seguenti). Questo è solo in parte coerente con la formula
dell’Eurocodice che dà la riduzione di resistenza del connettore per la presenza della lamiera
grecata, formula che premia i connettori alti ma anche quelli di diametro elevato. 1
Invece appare evidente che tale rottura si può manifestare agli stessi livelli di resistenza con
qualunque altro tipo di connettore a piolo, anche di diametro maggiore.
La formulazione delle resistenze date dall’Eurocodice non pone alcun limite superiore alla
resistenza (dato dalla rottura del calcestruzzo che scavalca il connettore) e quindi non risulta
sempre cautelativa.
Bisogna tenere conto che in tali prove (congruentemente alle indicazioni di norma) non sono
state posizionate apposite barre trasversali vicino al connettore né in posizione alta né bassa e
non si è applicata una forza verticale comprimente la soletta. Si è solamente posizionata una
rete nella soletta come da pratica di cantiere.
Tali conclusioni sono suffragate da prove di push out realizzate da numerosi studiosi che
criticano l’espressione non cautelativa del Ec4 per il calcolo della resistenza del connettore. 2
Nei mercati esteri è presente una rete sagomata come la lamiera per far sì che il connettore
non sia limitato dalla rottura del cls nella greca.
Si riportano alcune foto di campioni portati a rottura con evidenziata la superficie di
scorrimento che si è creata.
1 kt= riduzione resistenza calcolata su soletta piena nel caso di applicazione del connettore
entro lamiera grecata trasversale alla trave
b0= larghezza media nervatura lamiera
hsc = altezza connettore
hp= altezza lamiera
nr= numero di connettori per lamiera
2 Patrick Mark. “Composite Beam Shear Connection Design and Detailing Practices for
Australian Steel Decks”. Report n. CCTR-CBSC-001-04. July 2004. University of Western
Sydney;
Hicks, Couchman. “The shear resistance and ductility requirements of headed studs used with
profiled steel sheeting. 2004
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Esemplificazione di rotture delle nervatura di calcestruzzo con “scavalcamento” del connettore.
Campioni con 2 connettori Tecnaria CTF d12 per nervatura.
Rotture tipiche di campioni di push out con connettori a piolo con testa (tipo “Nelson”) saldati d
16 con 1 connettore per nervatura.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Modalità di prova
E’ cosa nota che le modalità di prova possono incidere in maniera significativa sui risultati
ottenuti.
1) Compressione laterale assente.
Molte prove sui connettori saldati 3 sono state realizzate in presenza di una forza laterale
comprimente i provini. Questa forza generalmente è del 5 o 10 % rispetto alla forza di
scorrimento esercitata. Riteniamo che questa compressione laterale sia proprio quella che
impedisce la creazione delle fessura che porta a rottura il calcestruzzo.
Le nostre prove seguono strettamente le indicazioni dell’Ec4. Quindi cautelativamente non è
stata applicata una forza di compressione laterale, il provino è simmetrico e ha le dimensioni
standard (come da Ec4).
Nel caso reale è vero che spesso ci può essere la compressione della soletta, ma non in tutti i
casi. Ad esempio una trave con carico concentrato nella mezzeria risulta avere all’appoggio
solamente taglio e non compressione.
2) Altezza del provino
Una certa variabilità sui risultati può essere data dalle dimensioni del provino.
La lunghezza determina il numero di connettori provabili in un campione. Più lungo è il
campione e minori sono le azioni risultanti dalla coppia che inevitabilmente si forma tra l’ala di
acciaio e il centro della soletta. Queste azioni nella parte bassa del campione di push out
corrispondono ad una trazione che può essere contrastata dagli stessi connettori o dall’attrito
nella superficie di appoggio del campione e nella parte alta del campione corrispondono ad una
compressione. Il campione lungo ha più distanza tra queste forze e quindi l’entità delle forze
diminuisce, mentre il numero di connettori aumenta. In questo modo si minimizzano gli effetti
trasversali.
3) Dettaglio di posa dell’armatura trasversale
Un ulteriore aspetto determinante è il dettaglio costruttivo della armatura trasversale vicino al
connettore. L’Eurocodice nel caso di lamiera grecata non offre indicazioni in merito all’altezza
sotto la testa del connettore che deve avere la rete. Tali indicazioni sono presenti solo per il
caso di soletta piena o soletta piena con raccordo. La pratica costruttiva prevede che sopra la
lamiera ci sia un getto di 5 – 6 cm di cls con una rete centrale. Questo significa che con
connettori alti 90 – 105 mm (altezze usuali) la rete si trova 10 / 20 mm sotto la testa del
connettore e quindi non dà un contributo significativo ad evitare la rottura a scorrimento del
3 Easterling, Gibbins Murray. “Strength of Shear Studs in Steel Deck on Composite Beams and
Joists”
Rambo- Roddenberry. “Behaviour and Strength of Welded Stud Connectors” 2002
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
calcestruzzo.
Infine nei casi da noi testati il provino nella parte bassa dentro la gola della lamiera non ha
alcuna armatura trasversale.
Connettore di nuova concezione
Il connettore Diapason è brevettato da Tecnaria S.p.A.
Il connettore Diapason è disponibile in due versioni: altezza 100 mm e altezza 125 mm.
1) Resistenza: 4 chiodi + barre integrative alte e basse
Il connettore è costituito da un piatto di lamiera zincata di spessore 3 mm piegato a forma di V
in maniera tale da collegare la parte bassa ove avviene il fissaggio sulla trave in acciaio e due
ali superiori allargate ove avviene il collegamento con la soletta in calcestruzzo.
Il fissaggio alla trave avviene tramite l’infissione guidata di 4 chiodi ad alta resistenza.
Nella sperimentazione di seguito descritta l’infissione è stata realizzata con chiodatrici a sparo,
ma altre forme di propulsione sono possibili.
Lunghezza del chiodo
Diametro chiodo
Lunghezza del gambo
Materiali Base
Protezione dalla corrosione
Resistenza alla trazione
Limite elastico
25 mm
4.5 mm
23 mm
Acciaio al carbonio
Galvanizzato
2000 MPa
1700 MPa
Nella parte superiore il connettore presenta le estremità piegate in modo tale da poter
contrastare lo sforzo di taglio con la massima efficacia.
Sulle pareti sono presenti due fori superiori ed due inferiori per potere innestare delle barre
trasversali che garantiscano il completo ancoraggio al calcestruzzo.
Il foro inferiore permetterà anche l’eventuale passaggio di armatura inferire continua.
I fori in basso permettono tra l’altro l’alloggiamento delle barre necessarie per il rinforzo della
lamiera grecata nel caso di strutture che necessitano di alta resistenza al fuoco.
2) Compatibilità e facilità di posa
La larghezza della base del connettore Diapason è stata individuata in modo tale che sia adatta
alla maggior parte delle lamiere grecate presenti in commercio in Europa, negli Stati Uniti
d’America ed in Australia.
La maggior parte di lamiere grecate nel mercato mondiale ha una nervatura centrale per
permettere maggiore rigidezza della lamiera in fase di getto del calcestruzzo.
Questa nervatura centrale pone un problema di fissaggio della connessione:o si fora la lamiera
con i relativi problemi di montaggio o bisogna decentrare il connettore (solo quando la
larghezza del fondo lo permette).
Quest’ultima soluzione pone l’ulteriore problema della scelta della posizione del connettore:
una delle due posizioni risulta “debole” e l’altra “forte” e quindi la posa risulta influire molto
sulla resistenza finale.
Il nuovo connettore invece ha una nervatura sul fondo che si adatta alle nervature delle
lamiere in modo tale da permettere l’ottimale posizionamento centrale all’interno della
nervatura della lamiera.
Tale nervatura centrale permette il fissaggio del connettore anche con lamiere che presentano
dei chiodi o delle viti di fissaggio utilizzate per il bloccaggio in opera della lamiera stessa.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Primi connettori sperimentati:
Connettore Diapason entro alla gola di una lamiera grecata
8

Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Geometria connettore DIAPASON da 100 mm:
Geometria connettore DIAPASON da 125 mm:
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte I. Il connettore di seconda generazione.
Compatibilità con fondi nervati di lamiera grecata:
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Parte II°
Prove sperimentali
Modalità di prova
Prove sperimentali con provini del tipo “push out” al fine di valutare il comportamento a
scorrimento dei connettori Tecnaria per strutture miste acciaio/calcestruzzo secondo indicazioni
norme UNI EN 1994-1-1/2005 (Eurocodice 4), UNI ENV 1994-1-1/1995, CNR 10016/1998.
Prove di compressione dei cubetti in calcestruzzo secondo norma UNI EN 12390-3.
Le prove sono state articolate in tre sessioni di prova:
1) campioni con calcestruzzo avente classe C20/25
2) campioni con calcestruzzo avente classe C16/20
3) campioni con calcestruzzo avente classe C25/30
Per entrambe le altezze si è provato il connettore in tre possibili utilizzi.
1) Connettore senza elementi aggiunti;
2) Connettore assemblato ad 1 barra in acciaio ad aderenza migliorata Feb44k D10 L= 600
mm; tale barra passante negli appositi fori superiori;
3) Connettore assemblato a 2 barre in acciaio ad aderenza migliorata Feb44k D10; una D10
L=600 mm passante nei fori superiori e una D10 L=780 mm passante nei fori inferiori.
Le prove con campioni in cls C16/20 sono state realizzate presso il laboratorio dell’Università di
Padova, facoltà di Ingegneria, dipartimento Costruzioni e Trasporti.
Le prove con campioni in cls C20/25 e cls C25/30 sono state realizzate con le stesse
strumentazioni e modalità presso il laboratorio di prove della Tecnaria a Bassano del Grappa
Vicenza.
Preparazione dei provini:
Ogni soletta è stata gettata in posizione orizzontale.
Il provino è stato lasciato all’aria a stagionare.
Nel caso di soletta piena l’aderenza tra la soletta e la trave è stata impedita tramite
ingrassaggio ed interposizione di una sottile pellicola di materiale plastico.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Campioni con soletta piena
I campioni con soletta piena fanno riferimento alla prova di scorrimento standard come definita
nelle normative citate.
La trave in acciaio è del tipo HEB 260 in acciaio S275 (Fe430).
Geometria:
Campioni con soletta piena su lamiera grecata
Questi fanno riferimento alla prova di scorrimento specifica come definita nelle normative
citate.
Lo spessore della soletta è variabile in base al tipo di lamiera e di connettore utilizzato e viene
riportato nelle tabelle.
La larghezza dei campioni è di 80 cm.
La soletta è stata normalmente armata con una rete elettrosaldata in acciaio Feb44k d6 15x15.
I profili di supporto sono del tipo HEA180 in S275 (Fe430).
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Esecuzione prova.
Ogni provino è stato centrato sotto la pressa e pre-caricato. Sono stati azzerati i trasduttori di
spostamento applicati. Successivamente il carico è stato incrementato fino al 40% del valore
massimo atteso e poi applicato ciclicamente per 25 volte tra il 5% e il 40% del carico previsto
per la rottura.
Eseguiti i cicli carico/scarico gli incrementi successivi si sono avuti in modo che la rottura non
si verificasse in meno di 15 minuti.
Lo scorrimento longitudinale tra ogni soletta di calcestruzzo e la sezione di acciaio è stato
misurato continuamente durante il carico. Lo scorrimento è stato misurato almeno fino a
quando il carico è sceso sotto il 20% del carico massimo.
Strumentazione utilizzata.
Per l’esecuzione delle prove sulle solette in calcestruzzo è stata utilizzata una pressa con
capacità di 1000 KN
La testa della pressa, esercitante la funzione di contrasto sulla trave metallica è stata munita di
snodo sferico per garantire una corretta assialità nella applicazione del carico.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Per la misura degli spostamenti si sono usati due trasduttori induttivi della HBM e per la misura
del carico una cella di carico della HBM.
Grafici carico spostamento
Vengono di seguito riportati i grafici carico spostamento relativi ad ogni prova.
Nei grafici allegati lo spostamento misurato sul lato A è riportato in colore blu, quello relativo al
lato B in colore verde, mentre la media tra le misure eseguite sui lati A e B è in colore nero.
Tipo di rottura:
Nelle tabelle seguenti vengono riportate anche le due tipologie di rotture verificatesi.
Rottura tipo A: per tutti i campioni con soletta piena è avvenuto il distacco delle due solette
dalla trave. Le due solette risultano integre anche dopo il distacco, mentre si è manifestata la
rottura dei chiodi dei connettori. In qualche caso si ha che i chiodi sono stati estratti dalla loro
sede nella trave di acciaio; in altri si ha una rottura localizzata del calcestruzzo alla base del
connettore, la rottura a taglio di due chiodi e la rottura della piatto di base del connettore con
la separazione degli altri due chiodi.
Rottura tipo B: per tutti i campioni con lamiera grecata è avvenuta una rottura nel lato
calcestruzzo. Durante la prova si è potuto osservare prima il distacco della lamiera grecata
dalla parte in calcestruzzo, poi la formazione di una fessura orizzontale sulla “schiena” dei
campioni, poi il distacco della parte di calcestruzzo della soletta da quella contenuta nelle gole
della lamiera, infine in alcuni campioni, l’esplosione verso l’esterno del calcestruzzo in
corrispondenza al primo connettore alla base.
In base al tipo di armatura aggiunta ai connettori, all’altezza del connettore e al tipo di
calcestruzzo si ottengono differenti resistenze.
Nel caso di calcestruzzo di bassa resistenza le differenze sono state livellate.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Prove su campioni aventi calcestruzzo C20/25 (Rck 25 MPa)
Questa sessione di prova individua il comportamento del connettore in vari contesti:
-) a parità di altri dati al variare del tipo di connettore e del tipo di rinforzo aggiuntivo;
-) a parità di altri dati al variare del numero di chiodi per il fissaggio;
-) a parità di altri dati al variare del tipo di lamiera grecata.
Si noti che i campioni 2-21 hanno diversi tipi di lamiera, ma tutti con la stessa geometria di
gola e quindi con lo stesso contributo al connettore.
Le ultime tre prove invece riguardano lamiere particolari.
Tabella sintetica risultati:
Nome
altezz
a
Diapas
on
numer
o
chiodi
barre
in
basso
d10
L=800
mm
barre
in alto
d10
L=600
mm
soletta
spesso
re
Cls
prova
Rck
lamiera grecata
tipo
Numer
o di
connett
ori per
lato
Carico
misurato
Carico rottura
per
connettore
1 100 4 no no 150 25 no 2 287,0 71,8 A
2 100 4 si si 110 25 hibond55-fermetal 4 482,7 60,3 B
3 100 4 si si 110 25 bac acier 3 313,7 52,3 B
4 100 4 no si 110 25 hibond55-fermetal 4 455,5 56,9 B
5 100 4 no si 110 25 bac acier 3 313,2 52,2 B
6 100 4 no no 110 25 hibond55-fermetal 4 359,7 45,0 B
7 100 3 si si 110 25 hibond55-fermetal 4 437,0 54,6 B
8 100 3 si si 110 25 bac acier 3 296,9 49,5 B
9 100 3 no si 110 25 hibond55-fermetal 4 444,0 55,5 B
10 100 3 no si 110 25 cofraplus 60 3 309,0 51,5 B
11 100 3 no no 110 25 hibond55-fermetal 4 416,9 52,1 B
12 100 2 si si 110 25 hibond55-fermetal 4 350,0 43,8 A
13 100 2 no si 110 25 hibond55-fermetal 4 335,8 42,0 A
14 100 2 no no 110 25 hibond55-fermetal 4 347,9 43,5 A
15 125 4 si si 140 25 joris 4 505,6 63,2 B
16 125 4 si si 140 25 bac acier 3 376,0 62,7 B
17 125 4 no si 140 25 joris 4 446,6 55,8 B
18 125 3 si si 140 25 joris 4 442,2 55,3 B
19 125 3 no si 140 25 joris 4 429,0 53,6 B
20 125 2 no si 140 25 joris 4 305,1 38,1 A
21 125 2 no no 140 25 joris 4 332,9 41,6 A
22 100 4 no si 110 25 Cofrastra70 3 408,9 68,2 B
23 125 4 no si 140 25 Cofrastra70 3 479,8 80,0 B
25 100 4 no si 110 25 Cofrasta 77 3 299,2 49,9 B
Tipo di
rottura
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Geometria lamiere:
Lamiera tipo altezza spessore medio nervatura larghezza di base interasse nervature
mm mm mm mm
hibond55 fermetal 55 75 61,5 150
bac acier 59 80,3 61 207
cofraplus 60 58 81,5 62 207
joris 60 80 58 160
cofrastra 70 73 113 83 183
cofrastra 77 77 82 54 192
Sovrapposizione grafica delle lamiere:
Come si vede la sezione della gola di calcestruzzo per le lamiere “HIBOND55”, “JORIS”, “BAC
ACIER”, “COFRAPLUS60” è leggermente differente, ma sostanzialmente assimilabile ad un
unico caso.
Invece le lamiere “COFRASTRA 70” E “COFRASTRA 77” costituiscono due casi a parte da
testare separatamente.
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Nom
e
Validità
prova
causa
Causa rottura
Osservazioni in fase
di rottura
Commento
1 no
2 si
3 si
4 si
5 si
problemi nel
fissaggio
calcestruzzo
non
compattato
rotazione campione,
distacco chiodi
rottura cls schiena (alta
res)
rottura cls schiena
(bassa res)
rottura cls schiena (alta
res)
rottura cls schiena
(bassa res)
campione disassato.
Rotazione rottura anticipata (vedi camp. N 23)
chiodatura integra, rottura
schiena.
resistenza e duttilità
chiodatura integra, rottura limitato da rottura schiena per tipo di lamiera
schiena.
e basso spessore
chiodatura integra, rottura
schiena.
res e duttilità (Filmato)
chiodatura integra, rottura limitato da rottura schiena per tipo di lamiera
schiena.
e basso spessore
chiodatura integra, rottura
6 no
rottura cls localizzata
schiena.
rottura anticipata
rottura cls schiena (alta chiodatura integra, rottura
7 si
res)
schiena.
limitato da rottura schiena
rottura cls schiena chiodatura integra, rottura limitato da rottura schiena per tipo di lamiera
8 si
(bassa res)
schiena.
e basso spessore
rottura cls schiena (alta chiodatura integra, rottura
9 si
res)
schiena.
resistenza e duttilità
rottura cls schiena chiodatura integra, rottura limitato da rottura schiena per tipo di lamiera
10 si
(bassa res)
schiena.
e basso spessore (filmato)
rottura cls schiena (alta chiodatura integra, rottura
11 si
res)
schiena.
resistenza e duttilità
12 si distacco-rottura chiodi rottura chiodi non duttile
13 si distacco-rottura chiodi rottura chiodi non duttile
14 si distacco-rottura chiodi rottura chiodi non duttile
15 si
rottura cls nella
nervatura
ottima res e duttilità
16 si
rottura cls nella
nervatura
ottima res e duttilità (non ho più limite per
rottura schiena)
17 si
rottura cls nella
nervatura
ottima res e duttilità
18 si
rottura cls nella
nervatura
superficie ampia
19 si
rottura cls nella
nervatura
superficie ridotta
20 si distacco-rottura chiodi rottura chiodi limitato da soli 2 chiodi
21 si distacco-rottura chiodi rottura chiodi limitato da soli 2 chiodi
22 si rottura esterno cls rottura cls alta resistenza ridigo
23 si
rottura greca e
rotazione schiena
max resistenza
25 si
rottura cls schiena
(bassa res)
chiodatura integra, rottura
schiena
limitato da rottura schiena
17

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Prove su campioni aventi calcestruzzo C16/20 (Rck 20 MPa).
Ogni provino è stato centrato sotto la pressa e pre-caricato a 5 kN.
I primi tre campioni riguardano il caso di soletta piena.
Per i casi con lamiera grecata si studiano il caso di connettore senza barre, con 1 barra
superiore e con 2 barre superiori. La lamiera grecata utilizzata è unica e del tipo Hi Bond 55.
Tabella riassuntiva risultati prove
CALCESTRUZZO RCK 17-23 MPa
Tipologia
Risultati
Soletta
Spessore
soletta
piena
Altezza
lamiera
grecata
Altezza
connettore
Barre per
connettore
(Feb44k)
Numer
o
connet
tori
Nom
e
provi
no
Carico
massimo
Carico di
rottura
per
connettor
e
Tipo di
rottura
Comp
ortam
ento
Rcm
Cubetti
mm mm mm kN kN MPa
Piena 150 0 100 0 6 1 411.19 68.53 A Duttile 17.8
Piena 150 0 100 0 6 2 464.76 77.46 A Duttile 21.2
Piena 150 0 100 0 6 3 384.50 64.08 A Duttile 19.8
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
110 55 100 0 8 10 355.04 44.38 B Duttile 21.2
110 55 100 0 8 6 328.99 41.75 B Duttile 18.0
110 55 100 0 8 11 317.25 40.29 B Duttile 21.2
110 55 100 1 φ 10 L=600 8 9 393.31 49.79 B Duttile 17.4
110 55 100 1 φ 10 L=600 8 5 361.74 45.22 B Duttile 18.6
110 55 100
110 55 100
110 55 100
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
8 12 382.26 47.78 B Duttile 18.6
8 7 358.45 44.81 B Duttile 17.4
8 4 354.86 44.36 B Duttile 17.8
140 55 125 0 8 19 401.37 50.17 B Duttile 21.0
140 55 125 0 8 15 400.96 50.12 B Duttile 21.5
140 55 125 0 8 14 367.8 45.97 B Duttile 21.2
140 55 125 1 φ 10 L=600 8 17 383.91 47.99 B Duttile 21.2
140 55 125 1 φ 10 L=600 8 18 367.09 45.89 B Duttile 20.6
140 55 125 1 φ 10 L=600 8 16 375.15 46.89 B Duttile 14.7
140 55 125
140 55 125
140 55 125
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
8 21 403.43 50.43 B Duttile 17.8
8 13 370.32 46.29 B Duttile 21.5
8 20 368.74 46.09 B Duttile 18.3
18

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Risultati prove sui cubetti:
Cubetto lato MPa MPa data rott Cubetto lato MPa MPa data rott
(Media)
(Media)
9 a 20,9 21,7 16-giu 2 a 26,4 26,4 23-giu
9 a 22,4 16-giu 2 a 26,4 23-giu
1 b 17,9 17,8 16-giu 8 a 7,8 7,8 23-giu
1 b 17,6 16-giu 8 a 7,7 23-giu
3 b 20,4 21,2 16-giu 3 a 24,5 25,5 24-giu
3 b 22 16-giu 3 a 26,4 24-giu
4 b 17,1 17,8 23-giu 4 a 24,6 24,9 24-giu
4 b 18,4 23-giu 4 a 25,2 24-giu
5 a 24,3 23,4 23-giu 5 b 21,2 21,2 24-giu
5 a 22,4 23-giu 5 b 21,2 24-giu
1 a 19,6 19,8 23-giu 7 b 18,8 18,6 24-giu
1 a 20 23-giu 7 b 18,3 24-giu
6 b 24 24,4 23-giu 2x b 7,7 7,6 24-giu
6 b 24,8 23-giu 2x b 7,4 24-giu
8 b 16,7 18,0 23-giu 6 a 25,7 24,4 24-giu
8 b 19,3 23-giu 6 a 23 24-giu
7 a 25,6 25,7 23-giu 10 a 27,2 26,8 24-giu
7 a 25,8 23-giu 10 a 26,4 24-giu
9 b 24,5 23,9 23-giu 10 b 17,2 17,4 24-giu
9 b 23,3 23-giu 10 b 17,5 24-giu
Corrispondenza campioni – cubetti:
Campioni Cubetti lato a Cubetti lato b Resistenze lato a Resistenze lato b Lato a Lato b Min
Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
1 6 1 24,4 17,8 24,4 17,8 17,8
2 9 10 5 21,7 26,8 21,2 24,2 21,2 21,2
3 1 3 19,8 21,2 19,8 21,2 19,8
10 9 5 21,7 21,2 21,7 21,2 21,2
6 6 8 24,4 18,0 24,4 18,0 18,0
11 7 5 25,7 21,2 25,7 21,2 21,2
9 7 10 25,7 17,4 25,7 17,4 17,4
8 8 10 7,8 17,4 7,8 17,4 7,8
5 5 6 7 23,4 24,4 18,6 23,9 18,6 18,6
12 5 7 23,4 18,6 23,4 18,6 18,6
7 1 10 19,8 17,4 19,8 17,4 17,4
4 9 1 21,7 17,8 21,7 17,8 17,8
19 1 2 8 9 19,8 26,4 18,0 23,9 23,1 21,0 21,0
15 4 5 6 7 24,9 23,4 24,4 18,6 24,1 21,5 21,5
14 4 5 24,9 21,2 24,9 21,2 21,2
17 9 3 21,7 21,2 21,7 21,2 21,2
18 2 9 10 26,4 23,9 17,4 26,4 20,6 20,6
16 8 9 3 4 7,8 21,7 21,2 17,8 14,7 19,5 14,7
21 3 4 4 25,5 24,9 17,8 25,2 17,8 17,8
13 5 6 7 23,4 24,4 18,6 23,4 21,5 21,5
20 7 7 8 25,7 18,6 18,0 25,7 18,3 18,3
19

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Prove su campioni aventi calcestruzzo C25/30 (Rck 30 MPa).
Tabella riassuntiva risultati prove
Questa sessione di prove riguarda campioni con calcestruzzo di classe C25/30.
Sono state realizzate 3 prove relative a solette piene e 9 provi relative a lamiera grecata con
lamiera del tipo Hi Bond 55. Lo spessore totale della soletta è di 110 mm.
Soletta
Spessore
soletta
piena
Altezza
lamiera
grecata
Altezza
connettore
Barre per
connettore
(Feb44k)
Numer
o
connet
tori
Nom
e
provi
no
Carico
massimo
Carico di
rottura
per
connettor
e
Comp
ortam
ento
Rcm
Cubet
ti
mm mm mm kN kN MPa
Piena 150 0 100 0 6 1 434.2 72.4 Duttile 29.5
Piena 150 0 100 0 6 2 424.6 70.8 Duttile 24.5
Piena 150 0 100 0 6 3 394.7 65.79 Duttile 29.2
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
Lamiera
Grecata
110 55 100 0 8 4 429.3 53.7 Duttile 30.9
110 55 100 0 8 5 442.1 55.3 Duttile 28.1
110 55 100 0 8 6 442.7 55.3 Duttile 31.1
110 55 100 1 φ 10 L=600 8 7 459.9 57.5 Duttile 25.9
110 55 100 1 φ 10 L=600 8 8 492.2 61.5 Duttile 27.5
110 55 100
110 55 100
110 55 100
110 55 100
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
1 φ 10 L=600
+
1 φ 10 L=780
8 9 507.7 63.5 Duttile 27.1
8 10 446.7 55.8 Duttile 30.5
8 11 500.6 62.6 Duttile 29.2
8 12 488.9 61.1 Duttile 28.0
Tipo
di
rottur
a
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Validità
Problemi nel
fissaggio 1
chiodo
No.
Problemi
modalità di
prova
20

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Documentazione fotografica
Si riportano alcune foto relative alla preparazione dei campioni, alla strumentazione utilizzate e
alle modalità di rottura dei campioni.
Presso l’archivio Tecnaria sono disponibili numerose altre foto, per la maggior parte dei
campioni relative all’intero processo di prova e alcuni filmati completi delle prove effettuate.
Strumenti e materiali utilizzati:
Chiodatrice:
Chiodatrice a sparo mod. “SPIT P560” per il fissaggio dei chiodi
Connettori:
21

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Lamiere grecate:
Pressa:
22

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Laboratorio:
Cella di carico e trasduttori di spostamento:
23

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Trasduttori induttivi di spostamento:
Centralina acquisizione dati:
24

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Software elaborazione dati:
25

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Preparazione prove su soletta piena:
Cassero:
Campione pronto alla prova:
26

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Rottura per distacco connettore campioni soletta piena
27

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Dettaglio su connettore lato calcestruzzo:
28

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Preparazione campione con lamiera grecata
Cassero:
Getto:
29

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Campione con lamiera grecata pronto alla prova:
Fessurazioni tipiche evidenziate su un campione:
30

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Rottura finale campioni:
31

Connettore Tecnaria Diapason
Parte II. Prove sperimentali
Estrema resistenza e duttilità dei campioni con barre visibili su un campione portato ad grandi
deformazioni (80 mm).
32

Connettore Tecnaria Diapason
Parte III. Elaborazione risultati
Parte III
Elaborazione risultati. Determinazione dei valori di progetto.
Resistenza di progetto
Riferimento normativo: Eurocodice 4 EN 1994-1-1/2004, CNR 10016/98
In base ai risultati ottenuti nelle tre sessioni di prova si riportano i valori di rottura delle prove
necessari per l’individuazione del valore di resistenza caratteristico.
Resistenza a rottura misurate utilizzate nella determinazione del valore caratteristico.
C16/20 C20/25 C25/30
D100 soletta piena 64,1 68,5 77,5 65.8 70,8 72,4
D100 lam 0 barra 40,3 41,8 44,4 53,7 55,3 55,3
D100 lam 1 barra 41,8 45,1 49,8 51,5 55,5 56,9 57,5 61,5 63,5
D100 lam 2 barre 44,4 44,8 47,8 61,5 61,1 62,6
D125 lam 0 barra 46,0 50,1 50,2 53,7 55,3 55,3
D125 lam 1 barra 45,9 46,9 48,0 53,6 55,5 55,8 57,5 61,5 63,5
D125 lam 2 barre 46,1 46,3 50,4 55,8 62,7 63.2 61,5 61,1 62,6
Nella determinazione del valore di alcune prove si è cautelativamente fatto ricorso al valore
ottenuto in prove analoghe aventi condizioni di resistenza inferiori (aventi quindi o 1 rinforzo in
meno, o calcestruzzo di classe inferiore, o 1 chiodo in meno o connettori più bassi).
Per ottenere alcuni valori validi per il calcestruzzo di classe intermedia tra i tre provati si è
mediato il risultato ottenuto dai due campioni con calcestruzzo di alta e bassa resistenza.
La resistenza caratteristica si deduce da tre valori di prova, individuando il valore più basso e
riducendolo del 10 %.
Valori di resistenza caratteristica Pk C16/20 C20/25 C25/30
D100 soletta piena 57.7 58.5 59.2
D100 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 36.3 42.3 48.3
D100 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 37.6 46.4 51.7
D100 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 39.9 47.5 55.0
D125 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 41.4 44.8 48.3
D125 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 41.3 48.2 51.7
D125 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 41.5 50.2 55.0
33

Connettore Tecnaria Diapason
Parte III. Elaborazione risultati
La resistenza di progetto agli stati limite ultimo (secondo Eurocodice 4 e CNR 10016/98) si
ottiene riducendo il valore caratteristico con il coefficiente di sicurezza per i connettori γ =
1.25.
Infine il calcestruzzo da utilizzare nelle prove deve essere di resistenza caratteristica (0.7 ±
0.1) di quella media delle prove. I risultati ottenuti con calcestruzzo una certa classe sono
quindi da utilizzarsi nelle verifiche con calcestruzzo di classe superiore. Questa è un’ulteriore
cautela nella determinazione del valore caratteristico.
Si ottengono così i seguenti valori di resistenza di progetto Pd:
Valori di resistenza di progetto Pd C20/25 C25/30 C30/37
D100 soletta piena 46,1 46.8 47.4
D100 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 29,0 33,8 38,6
D100 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 30,1 37,1 41,4
D100 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 31,9 38,0 44,0
D125 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 33,1 35,9 38,6
D125 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 33,0 38,6 41,4
D125 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 33,2 40,2 44,0
I valori di resistenza ammissibile si ottengono dai valori di resistenza di progetto con un fattore
riduttivo di 1.5:
Valori di resistenza ammissibile Padm C20/25 C25/30 C30/37
D100 soletta piena 30.8 31.2 31.6
D100 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 19.3 22.5 25.8
D100 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 20.0 24.7 27.6
D100 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 21.3 25.3 29.3
D125 Lamiera grecata e 0 barre di rinforzo 22.1 23.9 25.8
D125 Lamiera grecata e 1 barre di rinforzo 22.0 25.7 27.6
D125 Lamiera grecata e 2 barre di rinforzo 22.1 26.8 29.3
34

Connettore Tecnaria Diapason
Parte III. Elaborazione risultati
La lamiera grecata deve essere con geometria della gola assimilabile a quella della lamiera tipo
Hi bond 55.
Elenco di alcune lamiere utilizzabili:
Metecno Hi Bond 55
Marcegaglia EGB210
Elcom Solac 55
Unimetal Genus 60
Isolpack
E/S 4000 AM
Isolpan LG 55/600
Solmax Hedar HS 5580/6 S
Fermetal FM 55/750
ArcelorMittal Cofraplus 60
Corus Hi Bond 55.750
Corus Hi Bond 55.800
Joris Ide
PML 60 PC
Bac Acier
60 PC
Haironville-Pab Haircol 59S
L’interasse tra le travi deve essere minimo 80 cm per il caso di lamiera grecata e di 60 cm per
il caso di soletta piena.
La barra superiore deve essere per lo meno 1 d 10 in acciaio Feb44k di lunghezza 600 mm.
La barra inferiore (seconda barra) deve essere per lo meno 1 d 10 in acciaio Feb44k di
lunghezza 780 mm.
I connettori sono da fissare con 4 chiodi ad alta resistenza, aventi le caratteristiche riportate a
pagina 7 del presente documento.
Duttilità
Dai grafici riportati nell’ultima parte risulta che il valore minimo di spostamento (6 mm) da
ottenere prima dell’abbassamento della resistenza sotto il valore caratteristico è sempre
superato.
In tutti i contesti di utilizzo i connettori Diapason 100 e Diapason 125 sono considerabili duttili
ai fini delle verifiche richieste nell’Eurocodice 4 e Cnr 10016/98.
Osservazioni
Nel caso di lamiera grecata la rottura della connessione è sempre nel collegamento
calcestruzzo – connettore e mai nel lato acciaio – connettore.
Dalla prima sessione di prova si desume che anche con tre chiodi la resistenza lato acciaio
supera quella lato calcestruzzo.
Per i casi con soletta piena il riferimento invece è la rottura a taglio dei chiodi.
La deformabilità della connessione soddisfa sempre i requisiti della norma in merito alla
duttilità, ma si può notare che nel caso di lamiera grecata i requisiti sono ampiamente superati
e che aggiungendo barre al connettore la duttilità diventa elevatissima, avendo resistenze
elevate anche a 15 mm di deformazione.
Dai grafici si può osservare che i connettori hanno mediamente comportamento elastico lineare
fino al valore di progetto della connessione e poi manifestano capacita plastica lineare.
Il criterio di scelta dei valori da usare per la determinazione del valore caratteristico è stato
fortemente cautelativo. Rispetto ai valori medi reali ottenuti nelle prove per ogni singolo caso i
valori utilizzati sono mediamente del 8% più bassi.
35

Connettore Tecnaria Diapason
Parte III. Elaborazione risultati
Conclusioni
Nella realizzazione di travi miste acciaio – calcestruzzo con l’utilizzo di lamiera grecata risulta
molto importante curare l’aspetto della unione del connettore con la porzione di calcestruzzo
coinvolta nel trasferimento delle sollecitazioni di scorrimento.
La realizzazione di un nuovo dispositivo avente una superficie di aderenza al calcestruzzo più
estesa dei connettori normalmente utilizzati ha evidenziato netti miglioramenti in termini
prestazionali del meccanismo trave-connettore-calcestruzzo nel suo insieme. L’utilizzo poi di un
calcestruzzo avente elevata resistenza amplifica le prestazioni del nuovo tipo di connettore.
Il semplice e affidabile fissaggio tramite chiodatura rende agevole l’applicazione dei connettori
anche per operatori non specializzati e permette l’utilizzo di lamiera grecata passante sopra le
travi senza necessità di tagliare la lamiera o di saldarla assieme al connettore.
Il disegno del connettore permette una adattabilità alla maggior parte delle lamiere
comunemente disponibili sul mercato.
36

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Parte IV
Grafici carico spostamento
L’ordine con cui vengono proposti i grafici è quello delle tabelle riportate nella parte 2.
Prove con calcestruzzo C20/25
37

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
38

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
39

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
40

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
41

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
42

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
43

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
44

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
45

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
46

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
47

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
48

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Prove con calcestruzzo C16/20
49

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
50

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
51

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
52

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
53

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
54

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
55

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
56

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
57

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C16/20
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Prove con calcestruzzo C25/30
59

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C25/30
60

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C25/30
61

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C25/30
62

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C25/30
63

Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Calcestruzzo tipo C25/30
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Connettore Tecnaria Diapason
Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
Verifiche duttilità
Si riportano i casi più significativi.
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Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
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Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
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Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
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Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
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Parte IV. Grafici carico spostamento - Duttilità
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