Calcolo dell’ampiezza fessurativa nei conglomerati UHPC-NC: il contributo della zona di momento negativo
L’impiego del calcestruzzo ad alte prestazioni (UHPC) nelle zone di momento negativo delle travi composte con pilastri integrati migliora sensibilmente la resistenza a fessurazione dei solai, con riflessi positivi anche sul piano economico. Un recente studio sperimentale ha analizzato il comportamento di travi miste acciaio-UHPC-calcestruzzo normale (NC) sottoposte a flessione, proponendo un metodo di calcolo dell’ampiezza fessurativa per il momento negativo.
La ricerca ha previsto una prova di carico su elemento in scala reale, finalizzata a valutare la resistenza a fessurazione e a sviluppare un modello di calcolo. I risultati hanno mostrato una progressione caratteristica delle lesioni: le prime fessure si sono manifestate sulla superficie del calcestruzzo normale al di sotto dello strato di UHPC, in corrispondenza della radice della mensola. Successivamente, le lesioni si sono sviluppate sulla superficie superiore dello strato di UHPC, all’interfaccia tra i due materiali e nel piano mediano del giunto trave-pilastro.
Distribuzione delle fessure e resistenza residua a trazione
Le fessure nel calcestruzzo ad alte prestazioni hanno presentato una distribuzione definita “numerosa e ravvicinata”, mentre quelle nel calcestruzzo normale sono risultate “poche e distanziate”. Questa differenza morfologica ha implicazioni dirette sulla scelta del modello di calcolo e sulla modalità di verifica delle sezioni.
La resistenza residua a trazione post-fessurazione dell’UHPC è stata determinata applicando il principio di equivalenza energetica. Sulla base di questo dato, è stato proposto un metodo per il calcolo della tensione nelle armature, che tiene conto del contributo a trazione dell’UHPC nella sezione fessurata. Con questo approccio, il rapporto medio tra tensione calcolata e misurata nelle armature è risultato pari a 1,07, con un coefficiente di variazione medio dello 0,10, valori che confermano l’affidabilità del modello per il successivo calcolo dell’ampiezza fessurativa.
Confronto tra codici normativi e raccomandazioni per il progettista
Lo studio ha valutato l’applicabilità di tre codici normativi per la previsione dell’ampiezza delle fessure nell’UHPC. Il rapporto medio tra valori previsti e misurati è risultato pari a 1,10 per il codice cinese, 0,98 per il codice francese e 1,13 per il codice europeo, con coefficienti di variazione rispettivamente dello 0,25, 0,33 e 0,28. Sulla base di questi dati, il codice cinese viene indicato come il più affidabile per la previsione dell’ampiezza fessurativa nell’UHPC, offrendo il miglior compromesso tra accuratezza e dispersione statistica.
Per il progettista, il messaggio operativo è chiaro: l’adozione di un metodo di calcolo che includa esplicitamente il contributo resistente a trazione dell’UHPC nella sezione fessurata consente di ottenere previsioni più accurate della tensione nelle armature e, di conseguenza, dell’ampiezza delle fessure. L’uso del codice cinese appare preferibile rispetto a quello francese o europeo, almeno per le geometrie e i materiali oggetto dello studio.
Calcolo dell’ampiezza fessurativa all’interfaccia UHPC-NC
Per l’interfaccia tra i due conglomerati, è stata derivata un’espressione per il calcolo dell’ampiezza fessurativa basata sulla teoria della deformazione complessiva. Il rapporto medio tra valori calcolati e misurati è risultato pari a 1,08, con un coefficiente di variazione dello 0,18. Questi valori indicano una buona capacità predittiva del modello proposto, utile per la verifica delle sezioni in cui il distacco all’interfaccia rappresenta un meccanismo di danno potenziale.
La ricerca conferma che l’impiego dell’UHPC nella zona di momento negativo non solo migliora la resistenza a fessurazione, ma consente anche di sviluppare metodi di calcolo affidabili, purché si tenga conto della specifica risposta post-fessurativa del materiale e della corretta interfaccia tra i due calcestruzzi. Per il tecnico chiamato a verificare travi composte con pilastri integrati, il riferimento al codice cinese per la previsione delle fessure nell’UHPC e al modello derivato per l’interfaccia rappresenta una soluzione validata sperimentalmente.
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