Coefficiente di distribuzione ζ nell'analisi degli spostamenti generalizzati di componenti in calcestruzzo armato

generale

I valori limite per la deformazione apparente dei componenti in cemento armato sono predefiniti dalle condizioni della sezione trasversale non fessurata e incrinata. RF-CONCRETE Deflect offre un'analisi degli spostamenti generalizzati tenendo conto dello stato fessurato nella sezione trasversale. Sono calcolate le rigidezze efficaci negli elementi finiti secondo la condizione della sezione trasversale esistente. Queste rigidezze efficaci saranno utilizzate per gli elementi di superficie in un successivo calcolo FEM. Le rigidezze efficaci sono controllate dal coefficiente di distribuzione ζ, che sarà spiegato ulteriormente nel testo seguente.

Applicazione del coefficiente di deformazione ζ nell'analisi degli spostamenti generalizzati

Il coefficiente di deformazione ζ è anche chiamato in letteratura coefficiente di fessurazione o di danno. L'uso del coefficiente di deformazione ζ nell'analisi degli spostamenti generalizzati è specificato nell'equazione 7.18 della EN 1992-1-1 [1].

La variabile a rappresenta il parametro di inflessione analizzato (ad esempio, curvatura). a_I e a_II sono i parametri di deformazione per gli stati non fessurati e fessurati. L'equazione mostra che ζ = 0 regolerà per lo stato della sezione trasversale non fessurata (stato I).

Se si utilizza la curvatura della sezione trasversale

per il parametro generale di inflessione a, si ottiene un approccio per la determinazione della rigidezza efficace della sezione trasversale.

Determinazione del coefficiente di distribuzione ζ

Il coefficiente di distribuzione ζ è un indicatore nell'analisi degli spostamenti generalizzati che mostra se una sezione trasversale non è fessurata o incrinata. Inoltre, il coefficiente ζ considera l'interazione del calcestruzzo tra le fessure (irrigidimento in trazione). L'applicazione dell'irrigidimento in trazione può essere controllata nelle impostazioni di RF-CONCRETE Deflect (Figura 01). Pertanto, queste due situazioni (tenendo conto e non tenendo conto dell'irrigidimento in trazione tra le fessure) saranno esaminate nel testo seguente.

Se l'interazione del calcestruzzo tra le fessure non viene applicata nell'analisi degli spostamenti generalizzati, il coefficiente di distribuzione ha solo due valori. ζ uguale a 0 è posto per la sezione trasversale non fessurata ed uguale a 1 per la sezione trasversale incrinata. Questo effetto è chiaramente visibile nel corrispondente diagramma momento-curvatura. La curvatura rimane nello stato I per un carico con forza interna della fessura M_cr. Quando la forza interna della fessura' è superata, prevarrà la curvatura per la sezione trasversale completamente incrinata.

Se nel calcolo degli spostamenti si utilizza l'approccio dell'irrigidimento in trazione, il coefficiente di distribuzione è in un intervallo tra 0 e 1. Per un carico superiore alle forze interne della fessura, il coefficiente di distribuzione è determinato secondo le specifiche della rispettiva norma di progetto. Quando si esegue l'analisi degli spostamenti generalizzati secondo EN 1992-1-1 [1] , il coefficiente è calcolato come segue in RF-CONCRETE Deflect:

dove
β = parametro per l'influenza della durata del carico o delle ripetizioni del carico
f_ctm = resistenza a trazione media del calcestruzzo
σ_max = tensione di trazione del calcestruzzo sotto il presupposto di un comportamento elastico-lineare

L'influenza dell'irrigidimento in trazione sulla deformazione media o sulla curvatura è chiaramente visibile nel diagramma momento-curvatura della Figura 03. Quando caricata, la curvatura efficace è sopra le forze interne della fessura' tra le aree non fessurate e quelle incrinate e si avvicina continuamente allo stato fessurato con carico maggiore.

Sommario

I diagrammi momento-curvatura mostrati in questo articolo indicano che l'approccio dell'irrigidimento in trazione ha un impatto significativo sulla determinazione del valore di distribuzione ζ e quindi sulla curvatura media e sulla deformazione. A seconda dell'attività in questione, spetta all'ingegnere decidere se applicare o meno le capacità di carico dal contributo del calcestruzzo tra le fessure durante l'analisi degli spostamenti generalizzati. Non considerare l'effetto di irrigidimento in trazione è un approccio sicuro, come mostrato nella Figura 02, perché uno stato di sezione trasversale completamente fessurata viene utilizzato per l'analisi degli spostamenti generalizzati quando le forze interne della fessura sono superate.