Comprensione Della Flessione Della Barra Nella Costruzione

Se sei un ingegnere o uno studente di ingegneria, è probabile che a un certo punto ti imbatti nel processo di piegatura della barra.

La piegatura delle barre è una tecnica di base utilizzata nella costruzione di cemento armato ed è una parte fondamentale per garantire che edifici, ponti e altre strutture siano sicuri e durino a lungo.

Ma hai mai pensato a come funziona la piegatura delle barre o perché gli ingegneri devono sapere come farlo? In questo post del blog, esamineremo il mondo della piegatura delle barre e parleremo degli strumenti, delle tecniche e dei problemi di sicurezza che devi conoscere per fare bene in questa parte importante dell'ingegneria edile.

Questo articolo ti insegnerà tutto ciò che devi sapere sull'affascinante mondo della flessione della barra, sia che tu sia appena agli inizi della tua carriera o che tu voglia saperne di più.

Quindi iniziamo!

Introduzione alla piegatura delle barre nelle costruzioni in cemento armato

Definizione formale:

Nella costruzione in cemento armato, il processo di piegatura delle barre di rinforzo in varie forme.

La piegatura delle barre è una parte importante della produzione e della piegatura delle barre e delle travi di rinforzo in acciaio che vengono utilizzate per rafforzare il calcestruzzo nell'edilizia.

Il programma di piegatura della barra è un insieme di misurazioni scientifiche che descrivono come viene eseguito il processo di piegatura di una barra.

Questo programma mostra i requisiti tecnici per il cemento armato.

Mostra dove dovrebbero andare le barre piegate e quante barre devono andare in determinati punti.

Il programma di piegatura delle barre è un elenco di tutte le regole e informazioni sull'armatura che devono essere seguite quando si esegue la piegatura delle barre.

Non puoi che elogiare quanto sia importante utilizzare un programma per piegare le barre.

Se tagli o pieghi l'acciaio in modo sbagliato, potresti perdere un sacco di soldi, il che potrebbe arrivare fino al 10% del costo totale del progetto.

Utilizzando un programma di piegatura delle barre, puoi assicurarti che il taglio e la piegatura vengano eseguiti in fabbrica e quindi inviati al cantiere.

Ciò consente di risparmiare tempo e denaro per la costruzione.

Riduce anche la quantità di rinforzo sprecato durante il taglio, migliora il controllo di qualità sul sito e rende più facile l'esecuzione più rapida del lavoro sul sito.

Il ruolo delle barre di rinforzo nella costruzione in calcestruzzo

Le barre d'armatura sono una parte importante della costruzione con il calcestruzzo perché rendono il calcestruzzo più forte e durano più a lungo.

Le barre vengono posizionate in punti in cui è probabile che si verifichino tensioni e crepe.

Sono quasi sempre barre tonde deformate con motivi a coste arrotolate sulla loro superficie.

I modelli cambiano a seconda di chi li realizza, ma tutti assicurano che il cemento e l'armatura aderiscano bene.

La resistenza e la durabilità delle strutture in cemento armato dipendono da una serie di fattori, come le proporzioni della miscela, il modo in cui il calcestruzzo viene posato e finito e il rapporto tra acqua e materiali cementizi.

Ma il processo di piegatura cambia anche la forza e la durata delle strutture in cemento armato nel loro insieme.

Le fibre di rinforzo saranno sottoposte a sollecitazioni di trazione quando gli elementi flessionali sono piegati da carichi esterni.

L'effetto della flessione delle barre sulle strutture in cemento armato

Quanto bene le barre di rinforzo aderiscono al cemento intorno a loro dipende da come appaiono all'esterno.

Le barre d'armatura in acciaio sono molto più rigide di altri materiali come le barre BFRP.

Questo rende la trave nel suo complesso più rigida.

Le barre BFRP si rompono a causa della duttilità, che non si vede nei tradizionali elementi flessionali rinforzati con BFRP.

Questo non è il caso delle travi con armature in acciaio sotto-armate.

L'importanza della piegatura delle barre nelle costruzioni in cemento armato

Ancora difficile da capire? Permettimi di cambiare un po' il punto di vista:

Sei stanco di fare cose che durano a lungo? Vuoi rendere i tuoi progetti di ingegneria più interessanti e caotici?

Bene, dimentica tutto ciò che sai sulla costruzione con cemento armato e inizia a piegare quelle barre in tutte le direzioni diverse.

Dopotutto, chi ha bisogno di stabilità e durata quando puoi divertirti con i tuoi strumenti e le tue tecniche? Sto scherzando, non farlo, per favore.

Ora torniamo alla spiegazione.

Forme e usi delle barre di rinforzo

Il tondo per cemento armato, o barre di rinforzo, viene utilizzato per rendere più resistenti le strutture in calcestruzzo.

Sono disponibili in diverse lunghezze e spessori e spesso hanno protuberanze o creste per aiutarli ad aderire al cemento.

Esistono diversi tipi di barre d'armatura, come barre in acciaio dolce, armature deformate e barre d'armatura in lamiera.

Tipi di barre d'armatura

Le barre in acciaio dolce sono facili da tagliare e possono essere piegate senza rompersi.

Le armature deformate hanno uno schema che facilita l'adesione del calcestruzzo alla superficie dell'acciaio di rinforzo.

I tondini per armatura in lamiera sono costituiti da pezzi di lamiera d'acciaio ricotto piegati in ondulazioni e punzonati con fori a intervalli regolari.

Forme piegate

A seconda di cosa verranno utilizzate, le barre d'armatura possono essere piegate in diverse forme.

Le barre d'armatura devono essere piegate in modo che possano adattarsi alle forme mostrate nei disegni di progetto.

Alcuni esempi di forme piegate includono:

• Barra reticolare: una barra reticolare è una barra di rinforzo piegata in una certa forma per resistere alle forze di trazione e compressione assiali.
• Barra diritta con gancio all'estremità: una barra diritta con un gancio all'estremità viene utilizzata per collegare due o più barre d'armatura.
• Staffa: una staffa è un anello di barra d'armatura che viene utilizzato per rafforzare colonne, travi e lastre di cemento.
• Legatura di colonna: una cravatta di colonna è una barra che tiene barre verticali attorno a una colonna in un cerchio.

Usi delle barre di rinforzo

Le barre d'armatura sono utilizzate in molti tipi diversi di progetti di costruzione, come:

• Fondazioni: le barre di rinforzo forniscono fondamenta profonde per sostenere strutture pesanti come ponti e grattacieli.
• Pavimenti e scale: le barre d'armatura vengono utilizzate per aggiungere forza e supporto alle lastre del pavimento e alle scale.
• Tetti: le barre di rinforzo vengono utilizzate nella costruzione del tetto per sopportare il peso del tetto e fornire supporto.
• Canali sotterranei, strutture di drenaggio e piccoli canali in cemento: le barre di rinforzo forniscono ulteriore forza e supporto a queste strutture.

Tecniche e strumenti per piegare le barre d'armatura

Esistono diversi strumenti e tecniche utilizzati per piegare le barre d'armatura, tra cui piegatrici manuali, piegatrici idrauliche e piegatrici elettriche automatiche.

Tecniche di piegatura

• Piegatrici manuali: il metodo più semplice per piegare l'armatura è piegarla manualmente a mano utilizzando un tubo o una barra succhiotto.

Ma questo metodo ha i suoi limiti.

Non può piegare barre con diametri molto grandi e fa male alle armature dove si piegano.

Le piegatrici idrauliche sono macchine più avanzate che vengono utilizzate da aziende professionali.

Queste macchine possono piegare armature di qualsiasi dimensione, forma o tipo con grande accuratezza e precisione.

• Piegatrici automatiche elettriche per armature: queste macchine sono perfette per appaltatori, produttori e costruttori che hanno bisogno di piegare barre in modo semplice e preciso.

Le dimensioni e la forma della barra determinano quale strumento o tecnica è più adatta per piegarla.

Ad esempio, le piegatrici manuali possono essere sufficienti per piccoli progetti, mentre le piegatrici idrauliche o elettriche automatiche sono più adatte per progetti più grandi che richiedono piegature precise nelle armature per rinforzare adeguatamente le strutture in calcestruzzo.

Piegatura di barre d'armatura rispetto a barre tonde in acciaio laminate a caldo e finite a freddo

• Barre tonde in acciaio laminato a caldo: la barra in acciaio laminato a caldo è più malleabile dell'acciaio finito a freddo, facilitando la lavorazione.

Questo tipo di barra d'acciaio viene spesso utilizzato per creare telai, finiture, raccordi, assi e rinforzi strutturali.

• Barre tonde in acciaio con finitura a freddo: l'acciaio con finitura a freddo tende ad avere maggiore snervamento e resistenza alla trazione rispetto all'acciaio laminato a caldo.

È migliore per la lavorazione perché ha una finitura superficiale superiore e le dimensioni esatte sono essenziali.

Quando si produce acciaio laminato a caldo, vengono utilizzate temperature superiori a 1700 ° F (926 ° C).

Il metallo viene fatto passare attraverso rulli che lo schiacciano nella giusta forma.

L'acciaio che è stato rifinito a freddo è per lo più acciaio laminato a caldo su cui è stata lavorata di più.

Dopo che l'acciaio laminato a caldo si è raffreddato, viene rilaminato a temperatura ambiente per ottenere dimensioni più precise e una finitura migliore.

Considerazioni sulla sicurezza nella piegatura delle barre

Quando si lavora con attrezzature per la piegatura di barre, gli ingegneri devono pensare alla sicurezza per assicurarsi che i lavoratori non si facciano male.

Dispositivi di protezione individuale (DPI)

I dispositivi di protezione individuale (DPI) come maschere antipolvere, occhiali o occhiali che non si rompono, scarpe antinfortunistiche che non scivolano, elmetti e protezioni per l'udito sono la misura di sicurezza più importante.

Addestramento adeguato e precauzioni di sicurezza

Prima di utilizzare una piegatrice per armature, gli ingegneri dovrebbero ottenere la formazione adeguata e seguire le precauzioni di sicurezza, come scaricare l'armatura il più vicino possibile all'area di lavoro e utilizzare le giuste tecniche di sollevamento.

Dovrebbero fare attenzione a dove mettono le mani mentre azionano la piegatrice e dovrebbero evitare di posizionarle in prossimità dell'armatura metallica.

Protezione dell'armatura sporgente

Quando si lavora con l'armatura in un cantiere edile, gli ingegneri dovrebbero proteggere l'armatura sporgente con protezioni in grado di resistere a una caduta di almeno 250 libbre da un'altezza di dieci piedi.

I cappucci rinforzati in acciaio, i cappucci carnie, i trogoli di legno e la piegatura dell'armatura sono tutti modi comuni per proteggerla.

Protezione anticaduta e/o prevenzione anticaduta

Quando i dipendenti lavorano a qualsiasi altezza sopra l'armatura esposta, deve esserci un modo per proteggerli dalla caduta o impedire loro di cadere.

Protezione della macchina

L'OSHA afferma che i datori di lavoro dovrebbero assicurarsi che tutte le caratteristiche di sicurezza delle presse funzionino correttamente e che le macchine siano utilizzate nel modo giusto.

Inoltre, gli ingegneri possono utilizzare una cintura per impedire ai piegatori di barre di piegare il busto quando devono piegare le barre a mano e possono impostare diverse distanze del braccio di presa per piegare barre di diversi diametri.

Infine, OSHA suggerisce modi per proteggere i macchinari legati alle amputazioni sul posto di lavoro utilizzando un'efficace protezione della macchina o procedure di lockout/tagout quando le protezioni sono rotte o non proteggono i lavoratori da energia pericolosa durante l'assistenza e la manutenzione.

Calcolo del momento di inerzia per una barra flettente

Per calcolare il momento di inerzia di una barra di flessione, gli ingegneri devono prima determinare il tipo di barra con cui stanno lavorando.

Per diversi tipi di barre, come una barra di flessione o un'asta, ci sono diversi modi per calcolare il momento di inerzia.

Segmentazione della sezione della trave

Per iniziare il calcolo, gli ingegneri devono dividere la sezione della trave in parti e capire dove si trova l'asse neutro (NA).

Prima di poter trovare il momento di inerzia, devi anche conoscere il baricentro, o centro di massa, della sezione.

Ad esempio, il baricentro verticale (y) viene utilizzato per trovare il momento di inerzia di una sezione rispetto al suo asse orizzontale (XX).

Teorema dell'asse parallelo

Gli ingegneri devono utilizzare il "teorema dell'asse parallelo" per calcolare il momento di inerzia totale della sezione.

Poiché la sezione della trave è composta da tre pezzi rettangolari, gli ingegneri devono calcolare il momento di inerzia di ogni pezzo e utilizzare la formula I = I0 + Ad2 per metterli tutti insieme.

Calcolo del momento di inerzia dell'area

Iy = x2dA fornisce il momento di inerzia dell'area per una sezione rettangolare.

Per la flessione attorno all'asse y, il momento di inerzia può essere scritto come Iy = x2 dA, dove Iy è il momento di inerzia dell'area relativo all'asse y e x è la distanza dall'asse y all'elemento dA che è perpendicolare all'asse y.

Calcolo del momento di inerzia di un'asta

Per un'asta, gli ingegneri possono calcolare direttamente il suo momento di inerzia o ottenerlo dall'espressione del centro di massa utilizzando il teorema dell'asse parallelo.

In conclusione, gli ingegneri devono prima capire con che tipo di barra o asta stanno lavorando e quindi utilizzare il giusto metodo di calcolo per capire il momento di inerzia.

Per fare i conti, devi dividere la sezione della trave in pezzi, calcolare l'asse neutro, trovare il baricentro o il centro di massa e utilizzare il teorema dell'asse parallelo.

Barre di piegatura di supporto

Supportare le barre di piegatura nei controsoffitti

I controsoffitti, specialmente quelli nei bar, possono iniziare a piegarsi nel tempo, il che significa che hanno bisogno di più supporto per evitare di peggiorare.

Ecco alcuni modi in cui puoi dare una mano:

• Assicurati che la struttura sotto il piano di lavoro sia robusta.

La struttura sotto il piano di lavoro deve essere forte e non piegarsi.

Le staffe possono essere utilizzate per sostenere un piano di lavoro sporgente.

• Usa le parentesi.

Le staffe dovrebbero raggiungere entro quattro pollici dal bordo del piano di lavoro per evitare che peso e pressione eccessivi vengano messi sul piano di lavoro senza il giusto supporto.

Gli elementi di fissaggio devono essere utilizzati per mantenere le staffe saldamente in posizione.

• Usa pali quadrati.

I pali quadrati agli angoli della sporgenza del bancone sono un modo economico per aggiungere stile alla tua cucina senza spendere una fortuna.

• Inserisci barre d'acciaio: puoi anche aggiungere supporto inserendo barre d'acciaio da 1/4 "sotto o nella parte superiore ruvida del piano di lavoro in granito.

È importante sapere che la maggior parte dei controsoffitti può sporgere di 12 pollici senza alcun aiuto, quindi se la tua sporgenza è più lunga di questa, dovrai aggiungere più supporto.

Verificare con la persona che ha realizzato il piano di lavoro per scoprire quanto distanti devono essere posizionati i supporti della staffa.

In conclusione, si può dare più sostegno a un bancone a barra curva facendo in modo che abbia una solida struttura portante.

Puoi farlo utilizzando staffe, pali quadrati o barre d'acciaio incorporate nel piano di lavoro.

Ciò impedirà al danno di peggiorare e farà durare più a lungo il piano di lavoro.

Limitare la flessione nelle barre di metallo

Quando una barra di metallo è sotto stress, può piegarsi.

Diverse cose possono essere fatte per fermare o limitare la flessione.

Addensare il bar

Un modo per farlo è rendere la barra più spessa, il che la rende più rigida e ha meno probabilità di piegarsi.

Cambia il materiale

Un altro modo è cambiare il materiale della barra con uno con una resistenza alla trazione più elevata.

Questo può rendere la barra in grado di sopportare più forza prima che si pieghi.

Ridurre il braccio del momento

Un terzo modo è tagliare la lunghezza del braccio del momento ma mantenere lo stesso spessore.

Ciò significa che il carico è più vicino al supporto, il che riduce la forza che fa piegare il supporto.

Barre di rinforzo in acciaio

Grandi diametri di curvatura sono raccomandati per le barre di rinforzo in acciaio per limitare la quantità di sollecitazione che viene esercitata sull'acciaio durante la lavorazione a freddo e ridurre la possibilità di infragilimento da deformazione.

ASTM A767/A767M Tabella 2 fornisce linee guida per il diametro della curvatura da utilizzare in base alla dimensione nominale della barra.

Se segui questi suggerimenti, la flessione causerà meno stress residuo.

Se l'armatura deve essere piegata più strettamente di quanto raccomandato, può essere riscaldata a 900 F - 1050 F (da 480 C a 560 C) per un'ora per pollice di diametro della barra per ridurre la quantità di sollecitazione residua.

Calcolo dello stress e dell'asse neutro

Per calcolare lo sforzo di flessione, dobbiamo sapere dove si trova l'asse neutro di una trave e come calcolare il secondo momento dell'area per una data sezione trasversale.

Quando una coppia o momento flettente M viene messo su qualcosa, si piega.

Nella pura flessione, proprio come nella torsione, c'è un asse in cui lo sforzo e la deformazione sono entrambi zero.

Questo è chiamato l'asse neutro.

Per evitare che le travi con momenti flettenti concentrati si pieghino eccessivamente, è necessario comprendere la sollecitazione normale dovuta alla flessione e il centro di flessione per la flessione della trave.

Per riassumere, ci sono diversi modi per evitare che le barre di metallo si pieghino, come rendere la barra più spessa, cambiare il materiale o accorciare il braccio del momento.

I grandi diametri di curvatura sono i migliori per le barre d'armatura in acciaio.

Per capire quanta sollecitazione è causata dalla flessione, dobbiamo conoscere l'asse neutro della trave e calcolare il momento secondo dell'area.

Inoltre, è necessario conoscere la sollecitazione normale dovuta alla flessione e il centro di flessione per la flessione della trave se si desidera evitare che le travi con momenti flettenti concentrati si pieghino eccessivamente.

Nozioni di base sul programma di piegatura delle barre

Suggerimento: attiva il pulsante dei sottotitoli se ne hai bisogno. Scegli "traduzione automatica" nel pulsante delle impostazioni, se non hai familiarità con la lingua parlata. Potrebbe essere necessario fare clic sulla lingua del video prima che la tua lingua preferita diventi disponibile per la traduzione.

Casi d'uso

Usato in:	Descrizione:
Armatura della colonna:	Le barre di rinforzo vengono spesso aggiunte alle colonne in cemento per renderle più resistenti e stabili. Affinché le barre abbiano la giusta dimensione e forma, devono essere piegate con strumenti e metodi speciali.
Rinforzo di travi:	Le barre di rinforzo vengono utilizzate anche per rinforzare le travi in ​​cemento, che sono importanti per sostenere il peso di un edificio. Affinché le barre si adattino allo stampo in calcestruzzo e forniscano il supporto necessario, devono essere piegate in determinate forme e dimensioni.
Lastre di cemento:	A volte, le barre di rinforzo vengono utilizzate per rafforzare le lastre di cemento, come quelle utilizzate per costruire pavimenti o fondazioni. Per rendere il cemento più forte e più stabile, le barre devono essere piegate secondo uno schema a griglia e fissate nel cemento.
Muri di contenimento:	Le barre di rinforzo vengono utilizzate anche per rafforzare i muri di contenimento in calcestruzzo, realizzati per trattenere il terreno o altri materiali. Le barre sono piegate in forme e dimensioni specifiche per adattarsi alla struttura e darle più forza per resistere alla pressione del terreno.
Costruire un ponte:	Le barre di rinforzo vengono utilizzate per dare più forza e supporto ai ponti durante la costruzione. Per adattarsi alla struttura e darle il supporto di cui ha bisogno, le barre devono essere piegate in determinate forme e dimensioni.
Edifici grandi e alti:	Le barre di rinforzo sono importanti per la costruzione di edifici alti perché vengono utilizzate per rafforzare le colonne, le travi e i solai in cemento. Le barre devono essere piegate in determinate forme e dimensioni per adattarsi all'edificio e dargli il supporto di cui ha bisogno per sostenere il suo peso.

Conclusione

Giunti alla fine di questo sguardo al mondo della piegatura delle barre, vale la pena riflettere sull'importanza di questa tecnica nell'ingegneria e nell'edilizia in generale.

Fondamentalmente, la piegatura delle barre consiste nel modellare le materie prime in forme resistenti, durevoli e in grado di resistere alle forze della natura e alla prova del tempo.

Richiede una combinazione di abilità tecnica, creatività e risoluzione dei problemi e mostra come la creatività umana può cambiare il mondo che ci circonda.

La piegatura della barra è utile in molti modi, ma mostra anche quanto siano importanti l'artigianato e l'attenzione ai dettagli nell'ingegneria.

Ogni piegatura, torsione e curvatura in una barra di rinforzo è un'opportunità per renderla più forte e durevole, e ogni errore o svista può mettere a rischio l'intera struttura.

Come ingegneri, è nostro compito svolgere il nostro lavoro con cura e precisione e conoscere molto bene i materiali e le forze in gioco.

Quindi, la prossima volta che vedi un edificio o un ponte in cemento armato, fermati a pensare all'abilità e all'arte che ci sono volute per realizzarlo.

E se sei un ingegnere o uno studente di ingegneria, ricorda che piegare la barra non è solo un'abilità da imparare, ma anche un segno di quanto possano essere potenti creatività e innovazione.

Puoi contribuire a plasmare il mondo che ci circonda e costruire un futuro più sicuro e stabile se disponi degli strumenti, delle conoscenze e dell'atteggiamento giusti.

Link e riferimenti

Manuale di rinforzo:

https://www.sefindia.org/forum/files/arc_reo_handbook_08ed_136.pdf

Barre di rinforzo di grado 60 per piegatura e raddrizzatura.