3.4.1 Prove di compressione
Le prove di compressione, su cubetti e cilindri, sono state condotte con una pressa Zwick/Roell con capacità di carico massima di 3000 kN, operante in controllo di
spostamento con velocità di avanzamento costante pari a 0,05 mm/min, abbinata ad una unità di calcolo elettronica, capace di fornire il valore del carico applicato.
Le prove di compressione sono state dedotte in termini di resistenza oltre che, sui provini cilindrici, in termini di curve carico-accorciamento che sono state trasformate in diagrammi tensione-deformazione. Le tensioni sono state calcolate come rapporto registrato dalla cella di carico e l’area trasversale nominale del provino. Per la valutazione dell’accorciamento sono state progettate e realizzate delle apposite cravatte in alluminio, capaci di sorreggere una terna di trasduttori di spostamento senza però confinare il provino (Fig. 3.4). Ogni cravatta è composta da due mezzi anelli connessi tra di loro attraverso delle viti con molle in modo da potersi allargare seguendo la deformazione del provino. Gli spostamenti sono stati acquisiti per mezzo di trasduttori di spostamento di tipo induttivo a ponte intero WA20 dell’HBM, allogati nelle cravatte e disposti a 120° in pianta e con una base di misura di 100 mm in modo da escludere le zone disturbate in prossimità delle piastre (Fig. 3.5). Il valore medio delle tre letture in rapporto alla base di misura ha fornito l’ascissa delle curve tensione-deformazione. La registrazione del carico e degli spostamenti è avvenuta tramite lo “Spider 8” dell’HBM, dispositivo elettronico di misura per la gestione e la visualizzazione dei dati, che si interfaccia con un PC (Fig. 3.6).
Fig. 3.4. Cravatte in alluminio porta trasduttori.
a) b)
Fig. 3.6. Prova di compressione: apparato sperimentale.
3.4.2 Prove di trazione per flessione
Sono stati sottoposti ad una prova di trazione per flessione, su tre o quattro punti, provini prismatici di dimensione 150 mm x 150 mm x 600 mm. Nel caso di prove di flessione su quatto punti, in accordo con le indicazioni della UNI 11039-2 (2003), nella mezzeria di una faccia del provino adiacente a quella del getto è stato praticato un intaglio mediante mola diamantata, per una profondità di a0 = 45 mm, tale che
(
0,3 0,01)
h
a0 = ± (h: altezza del provino) e terminante a forma di V. Indicativamente la larghezza dell’intaglio è compresa tra 3 mm e 5 mm. La geometria del prototipo e lo schema statico adottato per questa prova è mostrato in Figura 3.7.
150 150 600 75 75 75 75 450 150 150 150 45 a) b)
Fig. 3.7. Prova di flessione su quattro punti: a) Geometria prototipo e schema di carico; b) Disposizione del setup di prova.
Nel caso di prove di flessione su tre punti, con riferimento alle indicazioni della RILEM TC-162, nella mezzeria di una faccia del provino adiacente a quella del getto è stato praticato un intaglio mediante mola diamantata, per una profondità di 25 mm e terminante a forma di V. La geometria del prototipo e lo schema statico adottato per questa prova è mostrato in Figura 3.8.
250 500 600 150 25 50 50 50 50 150 250 a) b)
Fig. 3.8. Prova di flessione su tre punti: a) Geometria prototipo e schema di carico; b) Disposizione del setup di prova.
Le prove di flessione sono state eseguite su una macchina INSTRON 1195 sulla quale è stata montata una cella di carico HBM tipo C1 di 100 kN. Con riferimento alle prove di flessione su quattro punti, l’equipaggio superiore predisposto per la prova è costituito da un elemento rigido trasversale in grado di ripartire equamente ed uniformemente il carico applicato dalla macchina tra due cilindri superiori di diametro pari a 24 mm e distanti 150 mm. L’equipaggio inferiore è costituito da due cilindri di supporto di diametro 24 mm e distanti 450 mm. Il carico è stato applicato al provino attraverso il movimento verso il basso del telaio di carico servo-controllato, posto nella parte superiore del banco. Sono stati monitorati, all’aumentare del carico: la freccia sotto i punti di carico, l’apertura della fessura all’apice dell’intaglio (CTOD: Crack Tip Opening Displacement), sulle due facce opposte del provino (CTOD1 e CTOD2), ed al lembo inferiore (CMOD: Crack Mouth Opening Displacement). A tale scopo, sono stati utilizzati: trasduttore resistivo a ponte intero TML (Fig. 3.9) per il rilievo dell’apertura dell’intaglio (CMOD), trasduttori induttivi a ponte intero WI10 dell’HBM (Fig. 3.10.a) per il rilievo dell’apertura all’apice dell’intaglio (CTOD) e trasduttori induttivi a ponte intero WA20 dell’HBM (Fig. 3.10.b) per il rilievo della freccia. I trasduttori, per poter misurare l’effettivo spostamento dei punti di
applicazione del carico sul provino, sono stati resi solidali a dispositivi rigidi vincolati al provino e collocati in corrispondenza delle due facce laterali, in modo da evitare gli spostamenti parassiti dovuti a cedimenti localizzati in corrispondenza dei cilindri di supporto e di carico o a rotazioni del provino lungo l’asse longitudinale durante l’effettuazione della prova (Fig. 3.11). Sono stati realizzati, inoltre, appositi portatrasduttori per il rilievo del CMOD. Con riferimento alle prove di flessione su tre punti, l’equipaggio superiore predisposto per la prova è costituito da un elemento rigido trasversale in grado di distribuire il carico applicato dalla macchina sul cilindro superiore di diametro pari a 30 mm disposto nella mezzeria del provino. L’equipaggio inferiore è costituito da due cilindri di supporto distanti 500 mm. Anche, in questo caso sono stati monitorati, all’aumentare del carico: la freccia in mezzeria, l’apertura della fessura all’apice dell’intaglio, sulle due facce opposte del provino (CTOD1 e CTOD2), ed al lembo inferiore (CMOD). La cella di carico e tutta la strumentazione sono state alimentate in parallelo ed i valori di carico e spostamento sono stati letti individualmente tramite lo “Spider 8” dell’HBM, dispositivo elettronico di misura per la gestione e la visualizzazione dei dati, che si interfaccia (porta USB) con un PC (Fig. 3.12). L’acquisizione e la gestione dei dati sono state eseguite mediante un’opportuna taratura del software “Catman” dell’HBM. Mediante il programma è stato possibile eseguire la configurazione ed il controllo degli strumenti, visualizzare i valori misurati ed eseguire una taratura preliminare.
Fig. 3.9. Trasduttore resistivo a ponte intero TML.
a) b)
Fig. 3.11. Aste metalliche porta trasduttori.
a) b)
Fig. 3.12. Set-up di prova: a) flessione su quattro punti; b) flessione su tre punti.