un sistema innovativo per la stabilizzazione dei pendii: valutazione della capacita portante...
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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: Ing. Alessio Caverzan
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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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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”)
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Francesco Betterle
Piastra e risultati sperimentali 4
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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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Francesco Betterle
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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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:
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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.
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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.
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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
Validazione del materiale 11
Prova di flessione su 4 punti: provino intagliato
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Francesco Betterle
Modellazione ad elementi finiti: geometria 12
Piastra
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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)
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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)
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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)
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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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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 carico Cilindri idraulici
Configurazione della prova
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Francesco Betterle
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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Francesco Betterle
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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