Analisi comparativa di modelli di resistenza a taglio di travi prefabbricate reticolari miste

Le travi tralicciate miste acciaio-calcestruzzo rappresentano una tipologia strutturale sempre più largamente adottata nell’industria delle costruzioni edilizie grazie ai numerosi vantaggi economici, prestazionali e di rapidità di messa in opera derivanti dalla parziale prefabbricazione delle travi e dalla loro capacità au-toportante in fase I, ovvero nella fase operativa precedente al getto di calcestruzzo che viene invece realizzato in cantiere.

Le travi Prefabbricate REticolari Miste (PREM) oggetto del presente studio sono caratterizzate dalla presenza di due principali componenti: un traliccio metallico a barre inclinate realizzato in stabilimento, saldato inferiormente ad un fondello di acciaio liscio da carpenteria e un nucleo di calcestruzzo collaborante gettato in opera.

Lo studio proposto riguarda la modellazione del comportamento a taglio delle travi PREM, presentando una sintesi dei principali contributi attualmente disponibili nella letteratura scientifica inerenti modelli di calcolo analitici e ad elementi finiti per la previsione della capacità portante della trave soggetta a taglio.

Articolo presentato in occasione degli Italian Concrete Days 2018 di aicap e CTE

1 INTRODUZIONE

Le travi tralicciate miste acciaio-calcestruzzo rappresentano una tipologia strutturale sempre più largamente adottata nell’industria delle costruzioni edilizie grazie ai numerosi vantaggi economici, prestazionali e di rapidità di messa in opera derivanti dalla parziale prefabbricazione delle travi e dalla loro capacità autoportante in fase I, ovvero nella fase operativa precedente al getto di calcestruzzo che viene invece realizzato in cantiere.

Le travi Prefabbricate REticolari Miste (PREM) oggetto del presente studio sono caratterizzate dalla presenza di due principali componenti: un traliccio metallico a barre inclinate realizzato in stabilimento, saldato inferiormente ad un fondello di acciaio liscio da carpenteria e un nucleo di calcestruzzo collaborante gettato in opera (Fig.1).

Tale tipologia strutturale è stata ampiamente in-dagata negli ultimi decenni con riferimento alla sua applicazione all’interno di telai sismoresistenti (Colajanni et al. 2015) e con lo scopo principale di studiare i problemi relativi alla resistenza a flessione e taglio (Chisari & Amadio 2014, Campione et al. 2016, Monaco 2016, Monti & Petrone 2015, Colajanni et al. 2017a), alla capacità delle connessioni (Colajanni et al. 2014a, Colajanni et al. 2017b, Colajanni et al. 2015b) e alle modalità di crisi per geometrie di diversa scala (Ballarini et al. 2017).

Gli attuali riferimenti normativi non contengono specifiche prescrizioni per la progettazione delle travi PREM e, pertanto, il calcolo viene condotto adattando i modelli esistenti relativi ad altre tipologie strutturali, quali le travi in cemento armato e travi composte.

All’interno di questo ambito, il presente studio riguarda la modellazione del comportamento a taglio delle travi PREM, presentando una sintesi dei principali contributi attualmente disponibili nella lettera-tura scientifica inerenti modelli di calcolo analitici e ad elementi finiti per la previsione della capacità portante della trave soggetta a taglio.

In particolare, vengono presentati quattro modelli analitici di previsione: il modello a traliccio ad inclinazione variabile dedotto dall’Eurocodice 2 per il calcolo della resistenza a taglio delle travi in c.a. (CEN 2004); due modelli specificatamente concepiti per le travi PREM (Monti & Petrone 2015; Campione et al. 2016); un modello basato sulla definizione di campi di tensione ad inclinazione variabile in travi in c.a. con armatura trasversale con doppia inclinazione (Nielsen 1999; Colajanni et al. 2014b).

Tra i due modelli analitici specifici per le travi PREM, quello proposto da Campione et al. (2016) è basato su un approccio di tipo additivo in cui il contributo resistente dell’acciaio si somma a quello del calcestruzzo, il quale, a sua volta, è computato attraverso la definizione di due contributi legati rispettivamente all’effetto arco e all’effetto trave.

Il modello analitico di trave PREM proposto invece da Monti & Petrone (2015) è formulato assumendo che la capacità a taglio dipende dal numero di coppie di barre inclinate capaci di snervarsi prima che il calcestruzzo entri in crisi.

I modelli analitici vengono messi a confronto evidenziandone i punti di forza e di debolezza, che dipendono dalle ipotesi di base di ciascuna formulazione, e mettendo comparativamente in evidenza l’efficacia della previsione. Infine, i modelli vengono validati attraverso un ampio numero di risultati sperimentali e numerici disponibili nella letteratura scientifica (Chisari & Amadio 2014, Monaco 2016, Colajanni et al. 2017a), risultati che tengono conto di un vasto range di parametri caratteristici della tipologia di trave esaminata.

I risultati ottenuti vengono discussi al fine di sottolineare l’influenza delle diverse ipotesi-chiave adottate negli approcci analitici e numerici.

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L'ARTICOLO COMPLETO E' DISPONIBILE IN ALLEGATO

KEYWORDS: shear strength; inclined stirrups; hybrid steel trussed concrete beams; analytical models; FEM models / resistenza a taglio; barre inclinate; travi miste acciaio-calcestruzzo; modelli analitici; modelli FEM

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