Il modello della fessura coesiva in trazione e compressione per la valutazione della duttilità degli elementi strutturali in calcestruzzo armato

Abstract

Il problema della valutazione della duttilità degli elementi in calcestruzzo armato soggetti a flessione o presso-flessione è stato largamente studiato negli ultimi decenni, sia da un punto di vista sperimentale che analitico. Data l’influenza di numerosi parametri di progetto sulla duttilità, tuttavia, è difficile sviluppare un modello in grado di descrivere completamente la risposta meccanica di elementi strutturali, tenendo conto di tutti gli effetti dovuti alla non-linearità dei materiali. Nel passato, in particolare, si è studiato in maniera approfondita l’effetto della classe di duttilità dell’acciaio, mentre il ruolo degli effetti di scala, evidenziato da più campagne sperimentali, non è stato ancora del tutto chiarito. Una delle ragioni principali è l’inadeguatezza dei modelli tradizionali, basati su leggi costitutive tra tensioni e deformazioni. Nel presente lavoro, si propone un nuovo modello basato sul concetto della localizzazione delle deformazioni, capace di descrivere la propagazione della fessura e l’avanzamento del crushing durante il processo di carico. In tale contesto, il comportamento non-lineare del calcestruzzo in compressione è modellato attraverso l’Overlapping Crack Model, modello analogo a quello coesivo valido per la trazione, che descrive la localizzazione delle deformazioni dovuta al danneggiamento del calcestruzzo mediante una compenetrazione del materiale. Con questo nuovo algoritmo è possibile cogliere l’effettiva risposta flessionale di elementi strutturali in calcestruzzo armato al variare della percentuale di armatura e della scala dimensionale. Applicazioni numeriche riguardano l’analisi della risposta post-picco di provini in calcestruzzo soggetti a compressione e la valutazione delle rotazioni plastiche di travi in calcestruzzo armato soggette a flessione su tre punti. Si propone infine un ampio confronto con i risultati di prove sperimentali, con lo scopo di dimostrare la validità del nuovo approccio.