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Travi miste acciaio calcestruzzo
TRAVI COMPOSTE
COSTRUZIONI IN ACCIAIO -CALCESTRUZZO
ACCIAIO -CALCESTRUZZO
COSTRUZIONI IN ACCIAIO -CALCESTRUZZO
Principi generali
Con il nome di strutture composte acciaio -calcestruzzo vengono indicate usualmente
tutte quelle combinazioni strutturali costituite da parti metalliche e parti in calcestruzzo
come, ad esempio, travi metalliche a parete piena con solette in c.a., colonne in profilati
metallici inglobati in getti di calcestruzzo armato, tubi metallici riempiti di calcestruzzo,
lamiere grecate con getto collaborante in calcestruzzo.
Le travi composte acciaio -calcestruzzo rappresentano la tipologia strutturale in cui è
più frequente e, probabilmente, più vantaggioso l’uso combinato dei due materiali.
In tale tipologia strutturale la trave metallica, generalmente a doppio T con ali uguali o
disuguali, viene solidarizzata con una sovrastante soletta in calcestruzzo mediante appositi
organi metallici (connettori). Pertanto la trave composta è costituita da tre parti che richiedono
differenti controlli statici:
− la trave metallica;
− la soletta in calcestruzzo;
− i connettori trave-soletta.
L’idea di utilizzare in forma combinata i due materiali non è certo recente, ma solo il
superamento del problema di assicurare una perfetta solidarietà tra le due componenti anche
per valori elevati dei carichi, diede il via alle pratiche realizzazioni (ponte sullo Steinbach,
1935-36), succedutesi, numerosissime e sempre più ardite, sulla scorta di studi teorici e
processi tecnologici via via più perfezionati.
Tali realizzazioni hanno interessato inizialmente quasi esclusivamente il campo delle
strutture da ponte, in cui l’adozione del sistema composto acciaio -calcestruzzo risulta
nettamente competitivo, rispetto al cemento armato precompresso, per luci superiori ai 50 m
o quando la tortuosità dei tracciati stradali non consente il trasporto e quindi l’utilizzo di travi
prefabbricate in c.a.p. prefabbricate di grande luce. Il sistema composto è altresì utilizzabile in
edifici pubblici e privati in presenza di solai di grande luce ed in tutti i casi in cui si vogliono
conseguire risultati di resistenza e leggerezza.
Occorre premettere allo studio statico della sezione la considerazione che sono
possibili nelle travi diversi approcci costruttivi:
a) costruzione delle solette con travi metalliche integralmente puntellate;
b) costruzione delle solette con travi metalliche parzialmente puntellate;
c) costruzione delle solette con travi metalliche non puntellate.
Mentre nel caso a) tutti i carichi vengono, in campo elastico, sostenuti dalla trave
composta e quindi la soletta è sempre collaborante, nei casi b) e c) parte delle azioni esterne
sollecita esclusivamente la trave metallica.
In quest’ultimo caso le sollecitazioni sulla soletta derivano solo da parte dei carichi,
mentre la trave metallica deve essere verificata sovrapponendo stati tensionali in cui la stessa
trave reagisce da sola, peso proprio e peso della soletta, e stati tensionali dovuti ai carichi
successivi e variabili.
Anche la verifica dei connettori è condizionata dalla stessa problematica in quanto
questi sono sollecitati a taglio solo dai carichi che sollecitano anche la soletta.
Tuttavia va sottolineato che nelle verifiche allo s.l.u. il procedimento costruttivo
seguito ha scarsa rilevanza in quanto la capacità portante ultima della trave dipende dalla
resistenza ultima della sezione che a sua volta non dipende dallo stato tensionale elastico
iniziale.
I problemi che le singole parti componenti introducono nella verifica sono molteplici.
La soletta ha un comportamento reologico i cui effetti sono esaltati dalla
solidarizzazione con la parte metallica, indenne da tale fenomenologia nei livelli usuali di
sollecitazione.
La instabilità locale delle parti metalliche rappresenta un ulteriore aspetto che
influenza il dimensionamento di ali ed anime delle travi , specialmente su schemi a trave
continua dove le zone sollecitate a momento negativo presentano piattabande ed anime
fortemente compresse.
C OSTRUZIONI M ETALLICHE
L’unione di due elementi, soletta e trave, costituiti da materiali di ben differenti
proprietà meccaniche, comporta l’insorgere di particolari problemi sia sotto il profilo
tecnologico sia sotto quello teorico. Possiamo perciò distinguere:
1) problemi tecnologici riguardanti la realizzazione degli organi meccanici per la
solidarizzazione tra trave e soletta, atti a resistere alle azioni di scorrimento e a garantire la
piena solidarietà tra le parti, fino alla rottura che, per il pieno sfruttamento dell’azione
composta, deve preferibilmente presentarsi sotto forma di collasso dell’elemento nel suo
insieme, e non come distacco e rottura di una delle due parti componenti;
2) problemi di calcolo, per la valutazione degli sforzi sotto carichi permanenti tenendo
conto dei fenomeni di viscosità, cui fatalmente è soggetto il calcestruzzo.
Per quanto si riferisce al primo punto, il collegamento soletta-trave viene solitamente
realizzato mediante opportuni connettori metallici, che nelle travi composte sono
generalmente saldati sulla piattabanda superiore della trave di acciaio e successivamente
immersi nella soletta di calcestruzzo. Tali connettori possono assumere forme diverse ed in
particolare si distinguono in sistemi duttili e rigidi.
La verifica dei connettori rappresenta un problema di non agevole analisi teorica in
quanto dipendente da stati di sollecitazione complessi con forti concentrazioni di tensione e
notevole sensibilità alla ripetizione dei carichi.
La larga sperimentazione effettuata ha consentito la definizione di metodi di
dimensionamento affidabili riportati nelle moderne normative nazionali ed europee.
MDV Ing. Marco Dalla Via
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