Verifica normativa di blocchi in calcestruzzo (EN)

Il calcestruzzo sotto la piastra di base è simulato dal sottosuolo di Winkler con rigidezza uniforme, che fornisce le tensioni di contatto. La tensione media nell'area efficace determinata secondo EN 1993-1-8 è utilizzata per la verifica a compressione.

La resistenza del calcestruzzo in compressione triassiale è determinata in base a EN 1993-1-8 calcolando la resistenza di progetto a schiacciamento del calcestruzzo nel giunto, f_jd, sotto l'area efficace, A_eff, della piastra di base. La resistenza di progetto a schiacciamento del giunto, f_jd, è valutata secondo il Cl. 6.2.5 di EN 1993-1-8 e il Cl. 6.7 di EN 1992-1-1. La qualità e lo spessore della malta sono introdotti dal coefficiente di giunto, β_jd. Per una qualità della malta uguale o superiore a quella del blocco in calcestruzzo, si assume β_jd = 1.0; EN 1993-1-8 raccomanda il valore β_jd = 0.67. L'area efficace, A_eff,cm, sotto la piastra di base è stimata avere la forma della sezione trasversale del pilastro aumentata di una larghezza di appoggio aggiuntiva, c.

\[ c = t \sqrt{\frac{f_y}{3 f_{jd} \gamma_{M0}}} \]

dove t è lo spessore della piastra di base, f_y è la tensione di snervamento della piastra di base e γ_M0 è il coefficiente parziale di sicurezza per l'acciaio.

L'area efficace è calcolata per iterazione fino a quando la differenza tra le larghezze di appoggio aggiuntive dell'iterazione corrente e di quella precedente |c_i – c_i–1 | è inferiore a 1 mm. Per la prima iterazione, l'area della piastra di base è assunta come area di appoggio, A_c0.

L'area in cui il calcestruzzo è in compressione è ricavata dai risultati dell'analisi FEM. Questa area in compressione, A_eff,FEM, consente di determinare la posizione dell'asse neutro. L'utente può modificare questa area modificando "Area efficace – influenza della dimensione della rete" nelle impostazioni normative. Il valore predefinito è 0.1, per il quale sono stati condotti gli studi di verifica. Non è raccomandato diminuire questo valore. Aumentare questo valore rende la valutazione della resistenza a schiacciamento del calcestruzzo più cautelativa. Il valore nelle impostazioni normative determina il limite dell'area, A_eff,FEM; ad esempio, il valore 0.1 tiene conto solo delle aree in cui la tensione nel calcestruzzo è superiore a 0.1 volte la tensione massima nel calcestruzzo, σ_c,max. L'intersezione dell'area in compressione, A_eff,FEM, e dell'area efficace, A_eff,cm, consente di valutare la resistenza per una base di pilastro genericamente caricata, di qualsiasi forma e con qualsiasi irrigidimento, ed è denominata A_eff. La tensione media σ sull'area efficace, A_eff, è determinata come la forza di compressione divisa per l'area efficace. La verifica del componente è in termini di tensioni σ ≤ f_jd.

Resistenza del calcestruzzo a compressione concentrata:

\[ f_{jd}= \beta_j k_j \frac{f_{ck}}{\gamma_c} \]

Fattore di concentrazione che tiene conto dell'aumento della resistenza a compressione del calcestruzzo dovuto allo stato tensionale triassiale:

\[ k_j=\sqrt{\frac{A_{c1}}{A_{eff}}} \le 3.0 \]

dove A_c1 è l'area di appoggio determinata secondo EN 1992-1-1 – Cl. 6.7. L'area deve essere concentrica e geometricamente simile all'area di appoggio A_eff.

Tensione media sotto la piastra di base:

\[ \sigma = \frac{N}{A_{eff}} \]

Sfruttamento a compressione [%]:

\[ Ut = \frac{\sigma}{f_{jd}} \]

dove:

• f_ck – resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo
• β_j = 0.67 – fattore di qualità della malta, modificabile nelle impostazioni normative
• γ_c – coefficiente di sicurezza per il calcestruzzo
• A_eff – area efficace su cui è distribuita la forza normale N del pilastro

L'area efficace, A_eff,cm, calcolata secondo l'EC per pura compressione, è indicata con una linea tratteggiata. La rappresentazione grafica mostra il metodo di verifica. L'area efficace calcolata, A_eff,fem, è indicata in verde. L'area efficace finale, A_eff, per la verifica della tensione di contatto è evidenziata con tratteggio.

In casi particolari, specialmente per basi di pilastro caricate solo da forza di trazione (la compressione nel calcestruzzo è causata da forze di leva) o da forza di trazione e momento flettente, l'intersezione delle aree A_eff,cm e A_eff,fem è estremamente piccola o nulla. In tali casi, le forze di compressione sono generalmente molto piccole, la verifica esula dall'ambito dell'Eurocodice e il calcestruzzo in compressione non viene verificato.

Sensibilità alla rete

Questa procedura di valutazione della resistenza del calcestruzzo a compressione è indipendente dalla rete della piastra di base, come si può osservare nelle figure seguenti. È illustrata nell'esempio della valutazione del calcestruzzo a compressione secondo l'EC. Sono stati analizzati due casi: carico di pura compressione di 1200 kN e carico combinato di forza di compressione 1200 kN e momento flettente 90 kN.

Influenza del numero di elementi sulla previsione della resistenza del calcestruzzo a compressione nel caso di pura compressione

Influenza del numero di elementi sulla previsione della resistenza del calcestruzzo a compressione nel caso di compressione e flessione

Taglio nel blocco in calcestruzzo

Il taglio nel blocco in calcestruzzo può essere trasferito tramite uno dei tre mezzi seguenti:

1. Attrito
   \( Ut = \frac{V}{V_{Rd}} \)
   V_rd = N C_f
   
2. Chiavetta a taglio
   \( Ut = \max \left ( \frac{V_y}{V_{Rd,y}}, \, \frac{V_z}{V_{Rd,z}}, \, \frac{V}{V_{c,Rd}} \right ) \) \(V_{Rd,y} = \frac{A_{Vy} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
   \( V_{Rd,z} = \frac{A_{Vz} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
   \( V_{c,Rd} = A \sigma_{Rd,max} \)
   Il profilo a taglio e le saldature sono verificati anche tramite FEM.
   
3. Ancoraggi
   La verifica è eseguita secondo ETAG 001 – Annex C

dove:

• A_V,y, A_V,z – aree a taglio della sezione trasversale del profilo a taglio nelle direzioni degli assi y e z
• f_y – tensione di snervamento
• γ_M0 – coefficiente di sicurezza
• V_y – componente della forza di taglio nel piano della piastra di base in direzione y
• V_z – componente della forza di taglio nel piano della piastra di base in direzione z
• V – forza di taglio (somma vettoriale di entrambe le componenti della forza di taglio)
• N – forza perpendicolare alla piastra di base
• C_f – coefficiente di attrito tra acciaio e calcestruzzo/malta; modificabile nelle impostazioni normative
• A = l b – area proiettata della chiavetta a taglio esclusa la porzione sopra la superficie del calcestruzzo
• l – lunghezza della chiavetta a taglio esclusa la porzione sopra la superficie del calcestruzzo
• b – larghezza proiettata della chiavetta a taglio nella direzione del carico di taglio
• σ_Rd,max = k₁ v' f_cd – tensione massima applicabile ai bordi del nodo
• k₁ = 1 – fattore (EN 1992-1-1 – Equazione (6.60))
• v' = 1 – f_ck / 250 – fattore (EN 1992-1-1 – Equazione (6.57N))
• \( f_{cd} = \alpha_{cc} \frac{f_{ck}} {\gamma_c} \) – resistenza di progetto a compressione del calcestruzzo
• α_cc – coefficiente per gli effetti a lungo termine sulla resistenza a compressione del calcestruzzo
• f_ck – resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo
• γ_c – coefficiente di sicurezza per il calcestruzzo