Perché la fibra d'acciaio con estremità a gancio domina: i meccanismi di un gancio

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15 giugno 2012

A parità di diametro e lunghezza, una fibra agganciata ad entrambe le estremità sviluppa circa il 40% in più di legame rispetto ad una fibra diritta. Il gancio trasforma un'interfaccia di attrito in attrito più ancoraggio meccanico.

Un gancio è un ancoraggio, non una decorazione

Estrarre una fibra d'acciaio dal calcestruzzo significa superare due cose: l'attrito interfacciale e l'incastro meccanico. Una fibra diritta ha solo attrito, quindi inizia a scivolare con uno stress basso. Una fibra agganciata ad entrambe le estremità deve prima raddrizzare i suoi ganci mentre scivola, e questo consuma energia extra, quindi a parità di spostamento di estrazione trasporta più carico. Questo è il segreto: il gancio trasforma un'interfaccia di attrito in attrito più ancoraggio. Significa anche che la geometria dell'amo, ovvero la lunghezza, l'angolo e il raggio dell'amo, conta più del diametro della fibra e la geometria è esattamente ciò che un prodotto economico omette.

Da dove viene la differenza obbligazionaria del 40%.

L'affermazione che la fibra uncinata si lega meglio del 40% rispetto alla fibra diritta è il risultato di un test di estrazione, non di marketing. Nella stessa matrice e allo stesso inglobamento, una fibra diritta raggiunge il picco a circa un millimetro di scorrimento e poi scende bruscamente, mentre una fibra uncinata raggiunge il picco più in alto e scende più dolcemente. Una discesa dolce significa più energia assorbita prima del cedimento, che sul posto si legge come incrinato ma in piedi. Ecco perché il calcestruzzo proiettato per gallerie, le opere antiscoppio e gli elementi sismici utilizzano quasi esclusivamente fibre uncinate: hanno bisogno di capacità di deformazione prima della rottura, non di maggiore resistenza a compressione.

0,55, 0,75 e 1,0 mm: scelta del diametro

Tre diametri, tre lavori. Con 0,55 mm la fibra è sufficientemente fine per rapporti d'aspetto superiori a 60, adatta a pareti sottili, miscele autocompattanti e dosaggio elevato. Con 0,75 mm è la qualità per uso generale per solai, rivestimenti di impalcati di ponti e travi prefabbricate. Con 1,0 mm trasporta il carico maggiore per fibra, per colate di massa, pavimenti per carichi pesanti e casi in cui viene sostituita una barra più spessa. La regola è che "più spesso è meglio", ma la spaziatura libera: la lunghezza delle fibre dovrebbe rimanere inferiore a circa due terzi della distanza libera minima, altrimenti le fibre si ponticellono e si inarcano durante il posizionamento. Su una lastra da 150 mm con rete superiore e inferiore, la spaziatura libera è spesso solo da 60 a 80 mm, dove la fibra da 0,75 mm lunga 50 mm funziona meglio della fibra da 1,0 mm lunga 60 mm.

30, 35, 50 e 60 mm: la lunghezza segue l'aggregato massimo

La lunghezza non è una scelta indipendente. Con un aggregato massimo di 20 mm, la lunghezza delle fibre è solitamente compresa tra 30 e 40 mm; sotto i 10 mm di aggregato si può arrivare a 50 o 60 mm. Il motivo è semplice: una fibra deve essere circa tre volte la dimensione dell'aggregato per creare un ponte tra le particelle, ma una volta che non si adatta più agli spazi vuoti si accumula. Il calcestruzzo proiettato è l'eccezione. Le fibre sull'ugello devono rotolare con il flusso d'aria, quindi da 20 a 30 mm è normale; la fibra più lunga aumenta visibilmente il rimbalzo.

Dieci passaggi di trafilatura: perché la resistenza è pari a 800-1150 MPa

Il filo trafilato a freddo a basso tenore di carbonio acquista resistenza grazie all'incrudimento. La canna passa più di dieci trafile consecutive, i grani si allungano e si affinano lungo l'asse, la resistenza aumenta ad ogni passaggio e la duttilità diminuisce. Troppi pochi passaggi e la forza non arriva mai; troppi senza ricottura intermedia e il filo diventa fragile e si spezza dopo tre piegature. Una linea stabile mantiene la variazione di resistenza inferiore al 5% e garantisce l'assenza di rotture dopo tre curve inverse. Questi due numeri dicono più sul controllo del processo che sulla resistenza nominale, perché prevedono il tasso di rottura durante la miscelazione. Le fibre rotte sprecano materiale e lasciano brevi monconi non ancorati che non rinforzano nulla.

30-80 kg/m3 e il limite reale di sostituzione della rete

La fibra d'acciaio può sostituire la rete saldata ma non il rinforzo strutturale e la linea deve essere indicata chiaramente. La rete controlla la temperatura e le fessurazioni da ritiro, che rappresentano un rinforzo secondario; la fibra di acciaio a parità di dosaggio conferisce un migliore contenimento tridimensionale ed elimina la fatica di legature, distanziatori e posizionamento. Ma l’acciaio tensionato principale nelle travi, nelle colonne e negli intradossi delle solette non può essere rimosso, perché la fibra orientata in modo casuale è molto meno efficiente della barra orientata. Il compromesso comune è quello di sostituire la rete superiore con fibra, mantenere l’acciaio principale inferiore o ridurre il diametro della barra di uno o due millimetri con un dosaggio compreso tra 30 e 80 kg/m3.

Come controllare un amo: piegarlo, misurarlo, romperlo

Il filo con estremità a gancio detiene la maggior parte del mercato delle fibre di acciaio strutturali, ma un gancio non è la stessa cosa di un ancoraggio. Tre azioni lo risolvono sul posto o nella sala campioni. Per prima cosa, piega: prendi dieci fibre, raddrizza un gancio con una pinza e rilascia, e il gancio dovrebbe tornare indietro di più della metà del suo angolo originale. Uno scarso ritorno elastico significa che il filo ha un rapporto snervamento/trazione troppo elevato, quindi il gancio si raddrizza nel miscelatore ed entra nel calcestruzzo come filo normale. In secondo luogo, misurare: la lunghezza del gancio è normalmente due o tre volte il diametro del filo, l'angolo è di 45 o 90 gradi ed entrambe le estremità possono essere rivolte nella stessa direzione o in direzioni opposte, ma un lotto deve essere coerente. Pinza dieci fibre; uno spread superiore al 10% nella lunghezza del gancio significa che gli stampi di formatura sono usurati. Terzo, rottura: una fibra duttile si deforma prima di separarsi, una fibra fragile si appiattisce e una rottura piatta predice una scarsa tenacità alla flessione. Di solito sfugge un dettaglio. Lo strato di rame si rompe prima in corrispondenza della piega, quindi ruotare un gancio in controluce; deboli linee sottili scure significano che il gancio si è formato senza riplaccatura e la corrosione inizierà lì in nebbia salina. Quando un gancio è la scelta sbagliata? Nel cemento spruzzato i ganci si agganciano alla rete e si appallottolano mentre le proporzioni sono già limitate, quindi il filo ondulato si alimenta meglio. Nel calcestruzzo autocompattante l'elevata fluidità annulla parte del vantaggio dell'ancoraggio. La selezione non riguarda la fibra più resistente, ma quella che non crea problemi nel metodo di posizionamento. Se stai già parlando con un fornitore di fibre di acciaio con terminali uncinati, inviagli dieci fibre e chiedi il ritorno elastico e il tipo di rottura prima di inviare un ordine di acquisto; un fornitore che non sa rispondere in questi termini vende solo in base al prezzo.

Ispezione dei ganci alla consegna: tre azioni

L'ispezione dei ganci non richiede strumenti. Per prima cosa, lascia cadere una manciata e ascolta: un anello luminoso significa un corretto spegnimento, un tonfo sordo significa un filo morbido. In secondo luogo, misurare la lunghezza e l'angolo del gancio su dieci fibre con un calibro; i ganci corti o poco profondi si raddrizzano presto sotto carico. Terzo, piega una fibra in due e indietro tre volte; se si spezza, il materiale è fragile. Dopo questi tre passaggi, controlla il rapporto del lotto rispetto alla resistenza alla trazione e alla tolleranza del diametro e la maggior parte dei lotti problematici verrà filtrata. Per un confronto modello per modello, la pagina del prodotto in fibra di acciaio elenca diametro, lunghezza, proporzioni e valori di trazione misurati per ciascun grado, che possono servire direttamente come riferimento di accettazione.