RICERCA 2023
ON THE VARIABILITY OF THE ELASTIC MODULUS FOR STRUCTURAL STEEL
Claudio Bernuzzi, 
Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle costruzioni e Ambiente costruito, Politecnico di
Marco Simoncelli
Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle costruzioni e Ambiente costruito, Politecnico di
marco.simoncelli@polimi.it
Structural 244 | Gennaio - Febbraio  2023
10.12917/Stru244.03 – https://doi.org/10.12917/STRU244.03

Design of steel structures is frequently carried out in elastic range, considering eventually the influence of the deformations (i.e. transversal displacements or, equivalently, second order effects) for members and/or components that are flexible. The value of the elastic modulus, E, is of paramount importance of the whole design path but it is always assumed as a deterministic data, independently by the considered design approach. Standard provisions for the characterization of the structural steel grades require ladle and product chemical analyses and mechanical tests to evaluate the main mechanical properties but do not impose the evaluation of E. In the past, in Italy as well as in other countries, E for the structural steel was considered equal to 206GPa. Now, standard provisions recommend E=210GPa, as in all the Europe.
The present paper summarizes an analysis carried out on the variability of the elastic modulus for steel grades currently used for structural applications. The considered data derives from both the results published in several peer-review papers and from technical report on material tests. Research outcomes stress out a relevant and unexpected dispersion in the E distribution, suggesting the need of standard requirements imposing the E evaluation, at least for the in-situ material checks, especially if load tests are planned for the final testing phase.

ARGOMENTO:  STEEL ALUMINIUM AND STEEL CONSTRUCTION - ACCIAIO, ALLUMINIO E COSTRUZIONI METALLICHE,RULES - NORMATIVA
PAROLE CHIAVE: Predimensionamento, analisi strutturale, modulo elastico del materiale, variabile deterministica, variabile aleatoria, collaudo, stati limite di servizio
Abstract
x
SULLA VARIABILITÀ DEL MODULO ELASTICO NELL’ACCIAIO STRUTTURALE

La progettazione strutturale di componenti e sistemi intelaiati di acciaio viene frequentemente condotta in campo elastico, considerando eventualmente l’influenza delle deformazioni (intese come spostamenti trasversali, ossia effetti del secondo ordine) nel caso di componenti e/o sistemi particolarmente flessibili. Il modulo elastico dell’acciaio, E, è pertanto un dato molto importante per l’intero percorso progettuale e da sempre è considerato come una grandezza deterministica, indipendentemente dall’approccio progettuale adottato. Le indicazioni normative per l’individuazione della classe dell’acciaio prevedono controlli di colata e di prodotto sulla composizione chimica e richiedono la caratterizzazione meccanica dei materiali, non prescrivendo però la determinazione sperimentale di E. In passato, con il metodo delle tensioni ammissibili, veniva in Italia come in altre nazioni, considerato E=206GPa, mentre ora si assume, come in tutto l’ambito europeo, E=210GPa.
La presente nota sintetizza un’analisi condotta sulla variabilità di E per le qualità di acciaio correntemente impiegate in ambito strutturale. I dati considerati sono stati dedotti sia da una ricerca bibliografica svolta considerando i contenuti di prestigiose riviste peer-review sia dai risultati di certificati di prova sul materiale. Le risultanze emerse evidenziano una significativa e inattesa dispersione nella distribuzione di E, suggerendo la necessità di una prescrizione normativa che obblighi alla sua determinazione, almeno per i controlli in cantiere, soprattutto quando sono previste prove di carico in fase di collaudo.

KEYWORDS: Preliminary (initial) design, structural analysis, material elastic modulus, deterministic variable, random variable, final testing, serviceability limit states
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