UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII: VALUTAZIONE DELLA CAPACITA PORTANTE...

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)

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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.

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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.

(*)

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Modellazione del materiale 7

CONCRETE DAMAGED PLASTICITY Comportamento elastico isotropo con danneggiamento Comportamento plastico a trazione e compressione

Funzione di snervamento:

Potenziale plastico:

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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.

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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.

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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.

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Validazione del materiale 11

Prova di flessione su 4 punti: provino intagliato

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Modellazione ad elementi finiti: geometria 12

Piastra

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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)

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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)

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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)

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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

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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.

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GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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