Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle Travi PREM

19° Congresso

Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

Prof. Ing. Claudio AmadioDott Ing Corrado ChisariDott. Ing. Corrado ChisariUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE

Prof. Ing. Giovanni PlizzariDott. Ing. Fausto MinelliUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA

P li i iProve preliminari

Caratteristiche comuni trave di prova

PPArea di collasso

• Luce netta: 3575 mmLuce netta: 3575 mm• Distanza carico-appoggio: 1337.5 mm (rapporto a/d = 4.34)• Armatura superiore 4Ø40• Anima 2Ø16/450 mm h=280 mm (in verticale)

Amadio, Chisari, Plizzari, Minelli - Indagini preliminari sul comportamento a taglio delle travi PREM

Anima 2Ø16/450 mm h 280 mm (in verticale)

P li i iProve preliminariTrave Acc-0 Trave Acc-3

Percentuale

Trave Acc 3

Percentuale

Trave Acc-0 Trave Acc-3

geometrica d’armatura

sup.: 3.35%

inf : 5 33%

geometrica d’armatura

sup.: 3.35%

inf : 7 85%inf.: 5.33%

Trave Acc-5

inf.: 7.85%

Percentuale geometrica d’armatura

sup.: 3.35%

inf.: 9.52%


P li i iProve preliminari

1. Correnti e anime in acciaio B450C, piatto inacciaio S355J0 (cn-an)

2. Correnti in acciaio B450C, anime e piatto ini i S355J0 ( l)acciaio S355J0 (cn-al)

3. Anime in acciaio B450C, correnti e piatto inacciaio S355J0 (cl an)acciaio S355J0 (cl-an)


Di i i t liDiagrammi sperimentali


O i iOsservazioni

Le barre longitudinali hanno due effetti:1. Aumentano la rigidezza del fondello (e

della trave nel suo complesso)p )2. Garantiscono l’aderenza fra fondello e

calcestruzzocalcestruzzo

D ll i t li b hDalle prove sperimentali sembra chel’effetto 2 sia prevalente.


I fl d ll t i f i iInfluenza delle armature inferiori


M d lli i iModelli numerici

Software utilizzato: ABAQUS v6.9

Modelli: Modelli:1. Fondello in acciaio aderente al

calcestruzzo2. Fondello in acciaio non aderente al

calcestruzzo ma collegato alle estremità(piastre)


M d lli i iModelli numerici

Modello 1

Modello 2


M d ll i d tt tModellazione adottata


Confronti con diagrammi sperimentali


C f ti di i i t liConfronti con diagrammi sperimentali


Confronti con diagrammi sperimentali


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

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

del traliccio.


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

Tensioni localizzate nel calcestruzzo e nel fondello in corrispondenza dei punti di attaccodel traliccio;

Il traliccio presenta cerniere plastiche al piede

Deformazioni plastiche nella parte inferiore di calcestruzzocalcestruzzo

Tensioni nel traliccioTensioni nel traliccio


Deformazioni plastiche nel fondello

M d lli 1 2 f tiModelli 1 e 2 - confronti

Globalmente, i duemodelli hanno differenzemolto più marcate nellaprigidezza in fase fessuratache non nel carico ultimo.


C i di d ll litiCreazione di un modello analitico

Punti cardine da modelli numerici:

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



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 di idealizzare l’armatura trasversale comep

distribuita (interasse barre maggiore del massimoconsentito);

In un traliccio isostatico come quelli proposti dallati l i i i ll’ i i l i di inormativa la crisi avviene nell’acciaio per valori di carico

molto bassi rispetto a quelli riscontrati sperimentalmente.



Distribuzione delle azioni interne in un campo del tralicciodel traliccio



a) Equilibrio delle azioni interne

b) Ipotesi di linearità delletensioni nel cls e assenza diresistenza a trazione

c) Risultanti degli sforzi



In campo elastico: Sovrapposizione degli effetti di F e N

I t i P ll i id i tt N Ipotesi: Pannello rigido rispetto a N

con

V=F=N T

k1+

k1 k

1=

T12

sen=

kk T1 EAT



Crisi del pannello nel suo punto centrale:Tensioni principali σ e σ Tensioni principali σ1 e σ2

Criterio di resistenza in campo biassiale

Ipotesi: N, NT trascurabili rispetto a F

f

0,8+1=f c

2

t

1 (Kupfer, 1973)

potes , T t ascu ab spetto a c= c= 2211 (Frocht, 1931)prop. Mglob

2,491- c

0,660 c

2

1

bhV10%-5=

F=N T


C i di d ll litiCreazione di un modello analiticoSe si trascura il contributo di N e di NSe si trascura il contributo di N e di NT,il criterio di resistenza per il cls siriduce a:

tc ff

per cui:

t2c1

tcRd f 0,8c-f c

=NT

NT

per cui:bh = RdcRd, V

Ipotesi: comportamento elasto-plastico del pannello

sen V-Af= cRd,TydsRd,VsRd,cRd,Rd = VVV



Buona correlazione con leprove sperimentali

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

Il contributo del traliccio èmolto inferiore a quello delo to e o e a que o decalcestruzzo

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



Analisi parametricasu Modello 1 alvariare di: diametro

dell’anima; diametro

dell’armaturaisuperiore;

passo del traliccio; base della trave; altezza della trave; distanza tra le due

anime; spessore del

fondello.


C l i iConclusioni

Il comportamento a taglio delle travi PREM con fondello in acciaio sidifferenzia notevolmente da quello delle travi in c.a. ordinario, per cuile indicazioni normative risultano non applicabilile indicazioni normative risultano non applicabili

Nei casi studiati, tre barre sono sufficienti a sviluppare l’aderenzarichiesta; un ulteriore aumento non comporta aumento nel caricoultimoÈ È stato creato un modello analitico che considera il concio di clscompreso fra due barre verticali come un pannello rettangolaresoggetto a compressione diagonale e rinforzato da un tirante inacciaio nella diagonale non caricatag

Il taglio resistente si considera somma di un contributo dovuto al cls edi uno dovuto all’acciaio

Il modello dà buoni risultati quando una discreta aderenza è fornitad ll b ld t i lt ti f ti d ’i d i t idalle barre saldate, risultati confermati da un’indagine parametrica sumodelli FEM

Ulteriori prove sperimentali potranno confermare e migliorare ilmodello analitico propostop p


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