SFRC precast floor system. Optimization and development of an innovative composite solution

The precast companies are constantly looking for construction solutions that combine high performance, in terms of pure structural capacity, with slender and pleasant shapes. The current market of this types of structures gives an always more important role to the durability and aesthetic aspect; since it increasingly concerns itself with buildings related to the tertiary or housing sector. The use of high-performance materials, both in terms of strength and durability, such as fibre reinforced concrete, provides the opportunity to develop precast structural components and systems, that are always slenderer, lighter, more reliable and economically competitive. In particular, the sector of floor systems is strongly affected by these improvements, and indeed there has been continuous research to find valid alternatives to the traditional solutions. Starting from these considerations about the current state of the world of prefabrication and of the related research, the present work intends to, firstly, optimize and improve the performance of an innovative fibre reinforced composite floor, made by secondary beams, slabs and a cast in situ topping layer, and to create the abacuses of use. In the second part, the efficiency and competitiveness of the innovative composite deck are evaluated, comparing it to classical decks used in the precast buildings, and the improvements that the new developments brought to the starting solution are studied. In order to achieve this with accurate results, which consider the real construction and architectural constraints, three existing industrial floors are analysed and redesigned. Then, from the comparisons and the analyses of two load tests, the behaviour and the features of the innovative floor system are discussed. Finally, the work is completed by the design of a connection device, made of HPFRC and steel, between beams of different levels, which guarantees further improvements to the innovative floor system and, importantly, a more valuable final appearance.

Le aziende di prefabbricazione sono alla continua ricerca di soluzioni costruttive che abbinino alte prestazioni, in quanto a capacità prettamente strutturali, a forme snelle e gradevoli. Il mercato attuale per questa tipologia di strutture, infatti, attribuisce alla durabilità e all’aspetto estetico un ruolo sempre più rilevante; dal momento che riguarda sempre più edifici legati al settore terziario o abitativo. L’utilizzo di materiali sempre più performanti, sia in termini di resistenza che di durabilità, quali i cementi armati fibrorinforzati, fornisce l’opportunità di sviluppare componenti e sistemi strutturali prefabbricati più snelli, leggeri, affidabili ed economicamente competitivi. In particolare, un ambito fortemente interessato da queste evoluzioni riguarda i solai, per i quali si è in costante ricerca di valide alternative ai metodi di copertura tradizionali. A partire da queste considerazioni sul mondo attuale della prefabbricazione e sulla ricerca che lo coinvolge, il presente elaborato si propone, in primis, di ottimizzare e migliorare le prestazioni di un innovativo solaio fibrorinforzato composto, formato da travi secondarie, solette e un getto integrativo in opera e, infine, di creare degli abachi di utilizzo. Nella seconda parte, è stata studiata l’efficienza e la competitività, del nuovo sistema di copertura, rispetto ai tradizionali impalcati per edifici prefabbricati e i miglioramenti che, lo sviluppo, ha apportato alla soluzione di partenza. A tal fine, in modo da ottenere dei risultati accurati, che considerino i reali vincoli costruttivi ed architettonici, sono analizzati e riprogettati tre solai industriali esistenti. Dai confronti tra le varie soluzioni e dall’analisi di due prove di carico è stato studiato il comportamento e le caratteristiche del nuovo solaio composto. Il lavoro è completato dallo sviluppo e dalla progettazione di una connessione in HPFRC e acciaio, per travi di livello differente, che garantisce al sistema costruttivo ulteriori miglioramenti e, non ultimo, un aspetto finale più pregevole.