Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle Travi PREM

19° Congresso Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

Prof. Ing. Claudio Amadio Dott Ing. Dott.

Ing Corrado Chisari UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE Prof. Ing. Giovanni Plizzari Dott. Ing. Fausto Minelli UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA

P Prove preliminari li i i 

Caratteristiche comuni trave di prova

Area di collasso

• • • •

P

Luce netta: 3575 mm Distanza carico-appoggio: 1337.5 mm (rapporto a/d = 4.34) Armatura superiore 4Ø40 Anima 2Ø16/450 mm h=280 h 280 mm (in verticale) Amadio, Chisari, Plizzari, Minelli - Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

P Prove preliminari li i i Trave Acc-0 Trave Acc-0

Trave Acc Acc-3 3 Trave Acc-3 Percentuale geometrica d’armatura

Percentuale geometrica d’armatura

sup.: 3.35%

sup.: 3.35%

inf : 5.33% inf.: 5 33%

inf : 7.85% inf.: 7 85%

Trave Acc-5 Percentuale geometrica d’armatura sup.: 3.35% inf.: 9.52%

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P Prove preliminari li i i 1.

2.

3.

Correnti e anime in acciaio B450C, piatto in acciaio S355J0 (cn-an) Correnti in acciaio B450C, anime e piatto in acciaio i i S355J0 (cn-al) ( l) Anime in acciaio B450C, correnti e piatto in acciaio S355J0 (cl-an) (cl an)

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Di Diagrammi i sperimentali i t li

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Di Diagrammi i sperimentali i t li

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Di Diagrammi i sperimentali i t li

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O Osservazioni i i Le barre longitudinali hanno due effetti: 1.

2.

Aumentano la rigidezza del fondello (e della trave nel suo complesso) p ) Garantiscono l’aderenza fra fondello e calcestruzzo

Dalle D ll prove sperimentali i t li l’effetto 2 sia prevalente.

sembra b

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che h

I fl Influenza delle d ll armature t iinferiori f i i

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M d lli numerici Modelli i i ď Ž

Software utilizzato: ABAQUS v6.9

ď Ž

Modelli: 1.

2.

Fondello in acciaio aderente al calcestruzzo Fondello in acciaio non aderente al calcestruzzo ma collegato alle estremitĂ (piastre) Amadio, Chisari, Plizzari, Minelli - Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

M d lli numerici Modelli i i ď Ž

Modello 1

ď Ž

Modello 2

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M d ll i Modellazione adottata d tt t

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Confronti con diagrammi sperimentali

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C f ti con di Confronti diagrammii sperimentali i t li

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Confronti con diagrammi sperimentali

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M d ll a completa Modello l t aderenza d (1) ď Ž ď Ž

Il calcestruzzo si fessura in corrispondenza del traliccio metallico; L’inclinazione dei puntoni compressi di calcestruzzo segue la configurazione geometrica del traliccio.

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M d ll a parziale Modello i l aderenza d (2) ď Ž ď Ž

Tensioni localizzate nel calcestruzzo e nel fondello in corrispondenza dei punti di attacco del traliccio; Il traliccio presenta cerniere plastiche al piede

Deformazioni plastiche nella parte inferiore di calcestruzzo

Tensioni nel traliccio

Deformazioni plastiche nel fondello Amadio, Chisari, Plizzari, Minelli - Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

M d lli 1 e 2 - confronti Modelli f ti

Globalmente, i due modelli hanno differenze molto p pi첫 marcate nella rigidezza in fase fessurata che non nel carico ultimo.

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti Punti cardine da modelli numerici: ď‚Ą

ď‚Ą

Il traliccio in acciaio è sollecitato in prevalenza ad azione assiale; I puntoni interni si formano seguendo lo schema geometrico del traliccio.

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti Principali differenze rispetto alle strutture in c.a. tradizionali:    



Sforzi di scorrimento distribuiti fra fondello e cls; Sforzi di scorrimento concentrati in corrispondenza dei connettori;; Difficile valutazione dell’effetto spinotto dovuto al fondello in acciaio; Impossibilità p di idealizzare l’armatura trasversale come distribuita (interasse barre maggiore del massimo consentito); In un traliccio isostatico come quelli proposti dalla normativa ti la l crisi i i avviene i nell’acciaio ll’ i i per valori l i di carico i molto bassi rispetto a quelli riscontrati sperimentalmente.

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti Distribuzione delle azioni interne in un campo del traliccio

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti a)

Equilibrio delle azioni interne

b)

Ipotesi di linearitĂ delle tensioni nel cls e assenza di resistenza a trazione

c)

Risultanti degli sforzi

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti In campo elastico:  Sovrapposizione degli effetti di F e N  I t i Pannello Ipotesi: P ll rigido i id rispetto i tt a N

N T =  F = V con

 = EAT

 =

1  1 1   k 2  + k k T   1

 sen 

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti Crisi del pannello nel suo punto centrale:  Tensioni principali σ1 e σ2  Criterio di resistenza in campo biassiale 1 ft



= 1 + 0,8

2 fc

(Kupfer, 1973)

Ipotesi: potes N,, NT ttrascurabili ascu ab rispetto spetto a F

prop. Mglob N T = F

 = 5 - 10%

 1 = c1 

 2 = c2 

V   bh

c1  0,660 c 2  - 2,491

(Frocht, 1931)

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti

NT NT

Se si trascura il contributo di N e di NT, il criterio di resistenza per il cls si riduce a: fc ft  Rd = c1 f c - 0,8c 2 f t per cui:

VRd, c =  Rd bh

Ipotesi: comportamento elasto-plastico del pannello VRd, s = f yd A T - VRd, c  sen 

V Rd = V Rd, c  V Rd, s

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti 

Buona correlazione con le prove sperimentali



L’armatura aggiuntiva g solo come h(z) ( ) agisce



Il contributo del traliccio è o to inferiore e o e a que quello o de del molto calcestruzzo

Per le travi di tipo Acc-0, nelle quali l’aderenza è solo parzialmente garantita dai connettori e non dalle barre longitudinali, si innescano meccanismi di crisi dei connettori non contemplati dal modello.

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C Creazione i di un modello d ll analitico liti 

Analisi parametrica su Modello 1 al variare di: 



   



diametro dell’anima; diametro dell’armatura superiore; i passo del traliccio; base della trave; altezza della trave; distanza tra le due anime; spessore del fondello.

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C Conclusioni l i i 





 



Il comportamento a taglio delle travi PREM con fondello in acciaio si differenzia notevolmente da quello delle travi in c.a. ordinario, per cui le indicazioni normative risultano non applicabili Nei casi studiati, tre barre sono sufficienti a sviluppare l’aderenza richiesta; un ulteriore aumento non comporta aumento nel carico ultimo È stato creato un modello analitico che considera il concio di cls compreso fra due barre verticali come un pannello rettangolare soggetto a compressione diagonale e rinforzato da un tirante in g non caricata acciaio nella diagonale Il taglio resistente si considera somma di un contributo dovuto al cls e di uno dovuto all’acciaio Il modello dà buoni risultati quando una discreta aderenza è fornita d ll barre dalle b saldate, ld t risultati i lt ti confermati f ti da d un’indagine ’i d i parametrica t i su modelli FEM Ulteriori prove sperimentali potranno confermare e migliorare il modello analitico proposto p p Amadio, Chisari, Plizzari, Minelli - Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM