Comportamento sperimentale di elementi inflessi in conglomerato con debole armatura
Autore
Francesco Tamani - Università degli Studi di Parma - [1998-99]
Documenti
Abstract
La presente tesi ha come oggetto lo studio del momento di prima fessurazione di elementi in conglomerato debolmente armato sottoposti a flessione. In particolare si è indagata, prevalentemente da un punto di vista sperimentale, l’influenza del diametro delle barre d’armatura sul momento di fessurazione cosiddetto “efficace”, dimostrando la capacità delle travi armate con barre di piccolo diametro a resistere a carichi di fessurazione più elevati.
A parità di area di armatura l’utilizzo di barre di piccolo diametro consente una minore ampiezza di fessura permettendo di mobilitare maggiori contributi resistenti forniti dalle tensioni di coesione. Al contrario, barre di diametro maggiore non contrastano efficacemente la propagazione delle fessure consentendo un rapido decadimento del contributo resistente delle tensioni coesive.
Tale comportamento è stato indagato sperimentalmente provando tre serie di travi lunghe 3.60 metri ed aventi sezione rettangolare di 20x50 cm. Le travi sono state armate utilizzando 1Ø16, 7Ø6 e 10Ø5 ed hanno pertanto una uguale area d’armatura ma un perimetro notevolmente diverso.
Per individuare la formazione delle fessure e seguire scrupolosamente la loro propagazione è stata impiegata la tecnica del moirè per sovrapposizione (o geometrico) incollato su un ampia facciata della trave. Tale tecnica consente di visualizzare in tempo reale la propagazione delle fessure e di valutarne l’ampiezza.
Contestualmente sulla base della trave sono stati incollati 25 estensimetri elettrici che hanno consentito di cogliere con maggiore precisione le primissime fasi di formazione delle fessure. Nella fase di fessurazione avanzata, inoltre, è stato importante impiegare le letture di 20 trasduttori capacitivi.
Dall’elaborazione delle misure sperimentali sono stati ricavati, per tutte le travi, i diagrammi carico-freccia e momento-curvatura locale. Tali diagrammi denunciano chiaramente, con la loro forma a dente di sega, l’inizio e la progressiva formazione delle fessure. In particolare è possibile distinguere il momento di prima fessurazione dal momento di fessurazione efficace al quale corrisponde un brusco cambiamento di comportamento della trave ed una rapida propagazione delle fessure. L’ampiezza e l’altezza delle fessure sono invece forniti dagli estensimetri elettrici e dalle fotografie delle frange moirè. L’insieme dei diagrammi ottenuti conferma inequivocabilmente l’incremento che il momento di fessurazione efficace subisce impiegando barre d’armatura di minore diametro.
Le risultanze sperimentali, rappresentate dal diagramma momento-apertura di fessura, sono state poste a confronto con quelle ottenute con un semplice modello analitico. Tale modello è stato ottenuto pensando la trave costituita da un puntone compresso e da un tirante teso. Il comportamento del tirante teso è stato descritto considerando tanto l’aderenza acciaio-calcestruzzo quanto le tensioni coesive nella sezione fessurata.
Nonostante le semplificazioni introdotte il modello analitico proposto fornisce risultati in accordo con la realtà sperimentale confermando e soprattutto quantificando l’incremento che il momento di fessurazione efficace subisce impiegando barre di piccolo diametro.
A parità di area di armatura l’utilizzo di barre di piccolo diametro consente una minore ampiezza di fessura permettendo di mobilitare maggiori contributi resistenti forniti dalle tensioni di coesione. Al contrario, barre di diametro maggiore non contrastano efficacemente la propagazione delle fessure consentendo un rapido decadimento del contributo resistente delle tensioni coesive.
Tale comportamento è stato indagato sperimentalmente provando tre serie di travi lunghe 3.60 metri ed aventi sezione rettangolare di 20x50 cm. Le travi sono state armate utilizzando 1Ø16, 7Ø6 e 10Ø5 ed hanno pertanto una uguale area d’armatura ma un perimetro notevolmente diverso.
Per individuare la formazione delle fessure e seguire scrupolosamente la loro propagazione è stata impiegata la tecnica del moirè per sovrapposizione (o geometrico) incollato su un ampia facciata della trave. Tale tecnica consente di visualizzare in tempo reale la propagazione delle fessure e di valutarne l’ampiezza.
Contestualmente sulla base della trave sono stati incollati 25 estensimetri elettrici che hanno consentito di cogliere con maggiore precisione le primissime fasi di formazione delle fessure. Nella fase di fessurazione avanzata, inoltre, è stato importante impiegare le letture di 20 trasduttori capacitivi.
Dall’elaborazione delle misure sperimentali sono stati ricavati, per tutte le travi, i diagrammi carico-freccia e momento-curvatura locale. Tali diagrammi denunciano chiaramente, con la loro forma a dente di sega, l’inizio e la progressiva formazione delle fessure. In particolare è possibile distinguere il momento di prima fessurazione dal momento di fessurazione efficace al quale corrisponde un brusco cambiamento di comportamento della trave ed una rapida propagazione delle fessure. L’ampiezza e l’altezza delle fessure sono invece forniti dagli estensimetri elettrici e dalle fotografie delle frange moirè. L’insieme dei diagrammi ottenuti conferma inequivocabilmente l’incremento che il momento di fessurazione efficace subisce impiegando barre d’armatura di minore diametro.
Le risultanze sperimentali, rappresentate dal diagramma momento-apertura di fessura, sono state poste a confronto con quelle ottenute con un semplice modello analitico. Tale modello è stato ottenuto pensando la trave costituita da un puntone compresso e da un tirante teso. Il comportamento del tirante teso è stato descritto considerando tanto l’aderenza acciaio-calcestruzzo quanto le tensioni coesive nella sezione fessurata.
Nonostante le semplificazioni introdotte il modello analitico proposto fornisce risultati in accordo con la realtà sperimentale confermando e soprattutto quantificando l’incremento che il momento di fessurazione efficace subisce impiegando barre di piccolo diametro.
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