UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII: VALUTAZIONE DELLA CAPACITA PORTANTE...
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UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII:
VALUTAZIONE DELLA CAPACITA’ PORTANTE
Francesco Betterle
Relatore: Prof. Ing. Marco di Prisco
Correlatore: Ing. Alessio Caverzan
Francesco Betterle
L’opera di stabilizzazione 2
Intervento di stabilizzazione:• Efficace• Di rapida esecuzione• Economico
Elementi strutturali:• 4 graticci prefabbricati (0.6 x 2.5 x 0.3 m)• 10 piastre (0.8 x 0.8 x 0.24 m)
Francesco Betterle
Piastra e sistema di ancoraggio 3
Piastre: • HPFRC• Dimensioni: 0.8 x 0.8 x 0.24 m• Peso: 8-10 kN• Barre di armatura: B 450 C, F = 25 mm
Tirante:• Lunghezza totale: 14.5 m (iniettata 9 m)• 7 trefoli (diametro 0.6”)
Francesco Betterle
Piastra e risultati sperimentali 4
Francesco Betterle
Materiale HPFRC 5
C 52.5 I Loppa Sabbia 0/2 Fibre Additivo Acqua
[kg/m3] [kg/m3] [kg/m3] [kg/m3] [l/m3] [l/m3]
600 500 983 100 33 200
Prova a flessione su quattro punti: provino non intagliato (*)
(*) A. Caverzan. High strain.rate uniaxial tensile constitutive behaviour in fibre reinforced cementitious composites. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering, 2010.
Francesco Betterle
Materiale HPFRC 6
Tempo Rc28, m fI f , m feq(0-0.6) , m feq(0.6-3) , m
[giorni] [Mpa] [MPa](Std.)
[MPa](Std.)
[MPa](Std.)
28 116.49 7.14(1.19)
11.13(2.55)
10.10(2.17)
(*) A. Caverzan. High strain.rate uniaxial tensile constitutive behaviour in fibre reinforced cementitious composites. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering, 2010.
(*)
Francesco Betterle
Modellazione del materiale 7
CONCRETE DAMAGED PLASTICITY Comportamento elastico isotropo con danneggiamento Comportamento plastico a trazione e compressione
Funzione di snervamento:
Potenziale plastico:
Francesco Betterle
Modellazione del materiale 8
Modello in compressione
Curva di Sargin con ramo di softening:
Modelli a trazione
Bilineare (di Prisco et al. (*))
Bilineare modificato(Dozio (**))
Sargin:
Softening:
(*) M. di Prisco, L. Ferrara, M. Colombo, and M. Mauri. On the identification of SFRC constitutive law in uniaxial tension. RILEM Publications SARL, 2004(**) D. Dozio. SFRC structures: identification of the uniaxial tension characteristic constitutive law. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering 2008.
Francesco Betterle
Modellazione del materiale 9
Modello in compressione
Curva di Sargin con ramo di softening:
Modelli a trazione
Bilineare (di Prisco et al. (*))
Bilineare modificato(Dozio (**))
Sargin:
Softening:
(*) M. di Prisco, L. Ferrara, M. Colombo, and M. Mauri. On the identification of SFRC constitutive law in uniaxial tension. RILEM Publications SARL, 2004(**) D. Dozio. SFRC structures: identification of the uniaxial tension characteristic constitutive law. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering 2008.
Francesco Betterle
Validazione del materiale 10
Prova di trazione monoassiale su provino intagliato
fcm Ecm n fct, m feq1, m feq2, m
[MPa] [MPa] [-] [MPa] [MPa] [MPa]
74.98 40260 0.20 5.20 5.21 3.73
(*)
(**) D. Dozio. SFRC structures: identification of the uniaxial tension characteristic constitutive law. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering 2008.
Francesco Betterle
Validazione del materiale 11
Prova di flessione su 4 punti: provino intagliato
Francesco Betterle
Modellazione ad elementi finiti: geometria 12
Piastra
Francesco Betterle
Modellazione ad elementi finiti: geometria 13
Sistema di ancoraggio
Corona circolare: • Corpo deformabile
Tipologia contatto: General contact Normale: hard contact Tangenziale: penalty (m = 0.45)
Francesco Betterle
Modellazione ad elementi finiti: geometria 14
Sistemi di vincolo
Appoggi:• corpi rigidi• traslazioni vincolate• rotazioni libere
Tipologia contatto: General contact Normale: hard contact Tangenziale: penalty (m = 0.45)
Francesco Betterle
Modellazione ad elementi finiti: geometria 15
Generazione della mesh
Elementi finiti solidi 3D:• Piastra: EF lineari cubici a 8 nodi (C3D8)• Corona circolare, appoggi : EF tetraedrici a 4 nodi (C3D4)• Cavo, armature: elementi truss a 2 nodi (T3D2)
Francesco Betterle
Risultati numerici 16
CONFIGURAZIONE 1
Pult = 1837.8 kN
P = 372.5 kN
P = 801.7 kN
P = 1837.8 kN
Deformazioni plastiche max. princ.
Francesco Betterle
Risultati numerici 17
Prova 2: introduzione elementi beam
CONFIGURAZIONE 1
Pult = 1801.6 kN
• Soluzione meno rigida in uscita dal campo elastico rispetto al caso di riferimento
• Carico ultimo meno elevato e associato a un d maggiore
Francesco Betterle
Risultati numerici 18
Prova 3: modello senza barre di armatura
CONFIGURAZIONE 1
Pult = 1294.9 kN
• l’energia dissipata nel modello senza barre è notevolmente inferiore
• Elevata duttilità dovuta al contributo delle barre di armatura
Francesco Betterle
Risultati numerici 19
Prova 4: contatto perfetto tra appoggi e piastra HPFRC
CONFIGURAZIONE 1
Pult = 2007.4 kN
• Modello più rigido rispetto al modello di riferimento
• Carico massimo più elevato rispetto alla prova di riferimento
Francesco Betterle
Risultati numerici 20
Prova 5: contatto perfetto tra corona circolare e piastra HPFRC
CONFIGURAZIONE 1
Pult = 1767.1 kN
• Irrigidimento della fase prepicco
• Riduzione del valore di carico ultimo
Francesco Betterle
Risultati numerici 21
CONFIGURAZIONE 2
Pult = 1517.1 kN
P = 299.8 kN
P = 601.1 kN
P = 1517.1 kN
Deformazioni plastiche max. princ.
Francesco Betterle
Risultati numerici 22
CONFIGURAZIONE 3
Pult = 1557.9 kN
P = 258.3 kN
P = 787.6 kN
P = 1557.9 kN
Deformazioni plastiche max. princ.
Francesco Betterle
Sperimentazione 23
Strumentazione: Tirante 7TTR15 Cilindri Euro Press Pack COS100N100 Pompa a leva PL 268
Strumenti di misura: Celle di carico Aep C 10 Trasduttori di pressione
Cella di carico Cilindri idraulici
Configurazione della prova
Francesco Betterle
Sperimentazione 24
Fasi di carico:
1. Tesatura del tirante – P = 1050 kN;
2. Spinta dei cilindri idraulici
Fase di tesatura Fase di spinta
Problematiche:
a. Non danneggiare il cilindro idraulico nella fase di tesatura;
b. Non danneggiare la cella di carico
Francesco Betterle
Conclusioni e sviluppi futuri 25
1. Risposta dell’ HPFRC a trazione modellabile attraverso il legame bilineare modificato;
2. Rispetto alla configurazione 1 considerata inizialmente, sono state individuate due configurazioni di vincolo per le quali il carico ultimo risulta essere inferiore;
3. Il carico limite associato alle configurazioni di vincolo risulta essere superiore al carico di snervamento del tirante, come assunto in fase di progettazione;
4. Il risultato ottenuto impone di progettare una campagna di sperimentazione in grado di cogliere il reale carico limite nelle condizioni di vincolo esposte in precedenza e in situazioni finora non considerate;
5. Una volta validato, il modello numerico ridurrebbe notevolmente tempi e costi necessari ad un progettista per la progettazione di opere di sostegno di questo tipo.
Francesco Betterle
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Francesco Betterle
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Francesco Betterle
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