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UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII: VALUTAZIONE DELLA CAPACITA PORTANTE Francesco Betterle Relatore: Prof. Ing. Marco di Prisco Correlatore:

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1 UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII: VALUTAZIONE DELLA CAPACITA PORTANTE Francesco Betterle Relatore: Prof. Ing. Marco di Prisco Correlatore: Ing. Alessio Caverzan

2 Francesco Betterle Lopera 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)

3 Francesco Betterle 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)

4 Francesco Betterle Piastra e risultati sperimentali 4

5 Francesco Betterle Materiale HPFRC 5 C 52.5 ILoppaSabbia 0/2FibreAdditivoAcqua [kg/m 3 ] [l/m 3 ] 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.

6 Francesco Betterle Materiale HPFRC 6 TempoR c28, m f I f, m f eq(0-0.6), m f eq(0.6-3), m [giorni][Mpa][MPa] (Std.) [MPa] (Std.) [MPa] (Std.) (1.19) (2.55) (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, (*)(*)

7 Francesco Betterle Modellazione del materiale 7 CONCRETE DAMAGED PLASTICITY Comportamento elastico isotropo con danneggiamento Comportamento plastico a trazione e compressione Funzione di snervamento: Potenziale plastico:

8 Francesco Betterle 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.

9 Francesco Betterle 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.

10 Francesco Betterle Validazione del materiale 10 Prova di trazione monoassiale su provino intagliato f cm E cm nf ct, m f eq1, m f eq2, m [MPa] [-][MPa] (*)(*) ( ** ) D. Dozio. SFRC structures: identification of the uniaxial tension characteristic constitutive law. PhD thesis, Politecnico di Milano, Dept. of Structural Engineering 2008.

11 Francesco Betterle Validazione del materiale 11 Prova di flessione su 4 punti: provino intagliato

12 Francesco Betterle Modellazione ad elementi finiti: geometria 12 Piastra

13 Francesco Betterle 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)

14 Francesco Betterle 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)

15 Francesco Betterle 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)

16 Francesco Betterle Risultati numerici 16 CONFIGURAZIONE 1 P ult = kN P = kNP = kNP = kN Deformazioni plastiche max. princ.

17 Francesco Betterle Risultati numerici 17 Prova 2: introduzione elementi beam CONFIGURAZIONE 1 P ult = kN Soluzione meno rigida in uscita dal campo elastico rispetto al caso di riferimento Carico ultimo meno elevato e associato a un d maggiore

18 Francesco Betterle Risultati numerici 18 Prova 3: modello senza barre di armatura CONFIGURAZIONE 1 P ult = kN lenergia dissipata nel modello senza barre è notevolmente inferiore Elevata duttilità dovuta al contributo delle barre di armatura

19 Francesco Betterle Risultati numerici 19 Prova 4: contatto perfetto tra appoggi e piastra HPFRC CONFIGURAZIONE 1 P ult = kN Modello più rigido rispetto al modello di riferimento Carico massimo più elevato rispetto alla prova di riferimento

20 Francesco Betterle Risultati numerici 20 Prova 5: contatto perfetto tra corona circolare e piastra HPFRC CONFIGURAZIONE 1 P ult = kN Irrigidimento della fase prepicco Riduzione del valore di carico ultimo

21 Francesco Betterle Risultati numerici 21 CONFIGURAZIONE 2 P ult = kN P = kNP = kN P = kN Deformazioni plastiche max. princ.

22 Francesco Betterle Risultati numerici 22 CONFIGURAZIONE 3 P ult = kN P = kNP = kN P = kN Deformazioni plastiche max. princ.

23 Francesco Betterle 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 caricoCilindri idraulici Configurazione della prova

24 Francesco Betterle Sperimentazione 24 Fasi di carico: 1.Tesatura del tirante – P = 1050 kN; 2. Spinta dei cilindri idraulici Fase di tesaturaFase di spinta Problematiche: a.Non danneggiare il cilindro idraulico nella fase di tesatura; b. Non danneggiare la cella di carico

25 Francesco Betterle Conclusioni e sviluppi futuri 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.

26 Francesco Betterle 26 GRAZIE PER LATTENZIONE

27 Francesco Betterle 27

28 Francesco Betterle 28


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