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Acciaio e costruzioni in acciaio: generalità

Categorie Strutture

L’acciaio è un materiale molto usato in svariati campi tra cui aeronautico, navale ecc. e anche nel campo edile è sempre stato e continua ad essere un elemento fondamentale per la costruzione soprattutto di alcuni particolari tipi di strutture, come ad esempio grattacieli, ponti, capannoni industriali etc. In questo articolo ci concentreremo prima sulle caratteristiche di resistenza intrinseche  del materiale, quindi sui pregi e difetti che caratterizza questo materiale, successivamente sui pregi e difetti delle costruzioni in acciaio.

Innanzitutto diciamo che l’acciaio è composto di ferro e carbonio, dove è la quantità di carbonio che influenza principalmente la sua resistenza; mentre aumentando il contenuto di carbonio, ne risente la duttilità.

Duttilità – Proprio quest’ultima è una parola importante che caratterizza una delle caratteristiche dell’acciaio: duttilità. Proviamo a spiegare brevemente cos’è la duttilità. E’ la proprietà di un materiale di deformarsi plasticamente sotto carico, quindi capace di avere un tratto plastico molto più grande e quindi una deformazione ultima grande prima di arrivare a rottura.

materiale duttile vs materiale fragile
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Si possono capire subito le potenzialità di questo materiale confrontandolo ad esempio con il calcestruzzo. Quest’ultimo è un materiale anisotropo e non omogeneo. L’acciaio invece possiede entrambe queste caratteristiche. Che cosa vuol dire omogeneo e isotropo?

IsotropiaE’ la proprietà di un materiale secondo la quale la risposta ad una sollecitazione esterna non dipende dalla direzione di applicazione della stessa. Ad esempio il legno come il cls non è un materiale isotropo poiché se applichiamo una forza nella direzione longitudinale della fibra avremo una risposta nettamente migliore rispetto all’applicazione della forza perpendicolarmente alla fibra.

Materiale OmogeneoInvece un materiale si dice omogeneo se le sue proprietà risultano indipendenti dalla posizione.

Altre caratteristiche che rendono l’acciaio un materiale molto completo è la resistenza sia a trazione che compressione, mentre ad esempio il cls è un materiale con una bassissima resistenza a trazione, tendente quasi a non essere considerata.

Costruzioni metalliche

L’aspetto più importante dell’acciaio e quindi le sezioni che vengono utilizzate per la realizzazione di strutture è il suo rapporto resistenza – peso che è molto alto. Ciò significa che con profili molto più piccoli rispetto ad esempio a quelli che avremmo in cls abbiamo prestazioni di resistenza molto più alte.

Questo comporta l’utilizzo dell’acciaio soprattutto in strutture molto alte (grattacieli) o strutture come capannoni industriali dove la luce delle travi ha lunghezze considerevoli e in tanti altri casi. Sicuramente non progetto una palazzina di due piani con un telaio in acciaio, poiché probabilmente avrei una sovraresistenza che non sfrutterei fino in fondo con un influenza sul costo finale decisamente alta.

Infatti sebbene l’acciaio abbia numerosi vantaggi oltre a quelli elencati prima, tra cui la velocità di montaggio (legata anche alla possibilità di avere prefabbricazioni in officina), ha anche numerosi svantaggi. I principali sono:

  • Elevato costo
  • Problemi di instabilità di sezioni compresse
  • Eccessiva deformabilità
  • Necessità di mano d’opera specializzata
  • Sensibilità alle vibrazioni

Un materiale dunque performante dal punto di vista meccanico, ma che comunque presenta degli svantaggi dei quali bisogna tenerne conto. Invece le costruzioni in acciaio in zona sismica come si comportano? E’ un aspetto molto importante che non bisogna tralasciare assolutamente anche perché potrebbe fornire colpi di scena riguardo a questo tipo di strutture. Questo aspetto verrà approfondito nei prossimi articoli.

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