Calcolo semplificato della larghezza efficace di solette in impalcati compositi soggetti a pressoflessione

Le regole di progettazione inerenti le sezioni composte acciaio-calcestruzzo, ad esempio le specifiche contenute nell’Eurocodice, considerano esclusivamente il caso di flessione e non la presenza di sforzo assiale e i suoi effetti di “Shear Lag”. Questa lacuna può comportare complicazioni di progettazione dovute alla necessità di modelli FE complicati che comportano carichi computazionali e sforzi di progettazione significativi. Con la nuova formulazione qui proposta, la distribuzione delle sollecitazioni sull’impalcato composito può essere valutata tenendo conto delle forze assiali e di flessione associate all’impalcato, considerando i risultati ottenuti e utilizzando modelli di travi universali.

The design rules relating to steel-concrete composite sections, for example the specifications contained in the Eurocode, consider exclusively the case of bending and not the presence of axial stress and its "Shear Lag" effects. This shortcoming can lead to design complications due to the need for complicated FE models involving significant computational loads and design efforts. With the new formulation proposed here, the stress distribution on the composite deck can be evaluated taking into account the axial and bending forces associated with the deck, considering the results obtained and using universal beam models.

La collaborazione tra le travi in acciaio e la soletta in calcestruzzo in sezioni miste migliora significativamente le prestazioni strutturali delle stesse, aumentandone la capacità portante e riducendone le deformazioni. Nonostante questi vantaggi, il comportamento delle travi composte acciaio-calcestruzzo soggette a forza assiale e flessione non è stato sufficientemente considerato nei codici di progettazione , e l'uso delle formulazioni fornite dall'Eurocodice 4 può portare a valori diversi rispetto i reali.

Inoltre, la progettazione di travi composite è complessa, a causa dei diversi comportamenti delle travi nelle regioni di momento positivo e negativo. Per calcolare la tensione interna e la resistenza ultima a flessione di una trave composta acciaio- calcestruzzo, l'Eurocodice 4 specifica le grandezze di una sezione trasversale efficace valide solo per il caso di assenza di forza assiale e quindi un momento di inerzia relativo solo alla sollecitazione di flessione nell'elemento composito.

Tuttavia, con i requisiti di progettazione che diventano progressivamente più esigenti, sta diventando sempre più importante considerare le forze di compressione che agiscono sulle travi composite, ad esempio nelle campate di ponti e viadotti, nei ponti strallati ecc….

Per valutare l’influenza dell’azione di taglio sugli elementi compositi acciaio-calcestruzzo, diversi autori hanno proposto approcci innovativi. Gara et al. hanno studiato l'effetto “shear lag” in ponti compositi con schemi statici complessi mentre Draiche et al. hanno eseguito un'analisi della flessione statica di piastre composite laminate utilizzando una teoria della deformazione di taglio di ordine superiore. Sole et al. con l'obiettivo di valutare in modo affidabile i loro parametri meccanici, hanno esplorato lo “shear lag” su ponti con travi a cassone ad ala larga.

Inoltre è stato studiato l'effetto delle azioni combinate in singole travi composte acciaio-calcestruzzo conducendo un'analisi strutturale considerando l'elemento composito come un unico elemento omogeneizzato. Un lavoro recente propone indagini sperimentali e teoriche sull'effetto “shear lag” in travi composite a doppia sezione chiusa in ponti a campata lunga.

Il metodo qui proposto consente le verifiche allo Stato Limite di Esercizio (SLE) e agli Stati Limite Ultimi (SLU) tenendo conto dell'effetto “shear lag” in fase elastica e plastica, partendo da semplici modelli di travi ed evitando modelli 3D FE più complessi. Inoltre, la metodologia proposta consente la valutazione della rigidezza assiale e flessionale della sezione trasversale composita per diverse configurazioni di carico.

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L'intera memoria è in lingua inglese.

La presente relazione è stata presentata in occasione del XXIX Congresso CTA, svoltosi a Milano il 26 e 27 settembre 2024.