Size effects of RC interfaces subjected to shear

The shear transfer mechanism along interfaces between concretes of different ages and/or different mechanical properties is a complex problem, that is influenced by many parameters. It is related to applications of repair and strengthening techniques of existing buildings, such as in case of new jacketing or slab overlay, and to constructions of new structures, for instance when precast elements are used. Many authors have studied this problem and its specific applications, proposing different design equations throughout the years. It was found that there are three main shear transfer mechanisms governing the problem: adhesion, friction and dowel action. The thesis focus on the influence of the size of the specimen and on the concrete strength of both concrete layers on the shear strength. The choice of the first topic is justified by the fact that many proposed existing design equations are based on tests conducted on small specimen, that are not necessarily representative of real structures, while recently a new bigger specimen has been proposed by the EOTA assessment. The choice of the later topic is due to the considerable influence of this parameter. Numerical analysis, using the commercial software Abaqus, were performed for the proposed studies. To take into consideration the non-linearity of the concrete, the numerical models were elaborated using the Concrete Damaged Plasticity option, in which plasticity parameters and compressive and tensile damage curves are introduced for the modelled concretes. Initially, a validation of the proposed numerical model was made using experimental results obtained from a research campaign that took place at Politecnico di Milano. After the validation of the model, the size effect analysis was conducted. Finally, a study was conducted on the influence of concrete strength. In the studies of both parameters, an evaluation was made on results concerning load versus slip curves, displacement distributions, crushing and cracking patterns and stresses distributions.

Il meccanismo di trasferimento del taglio lungo le interfacce tra calcestruzzi di diversa età e/o diverse proprietà meccaniche è un problema complesso, che è influenzato da molti parametri. Tale meccanismo è presente in applicazioni di diverse tecniche di riparazione e rinforzo di edifici esistenti, come nel caso di nuove incamiciature o getti di completamento di solette, e nel caso di costruzione di nuove strutture, ad esempio quando si utilizzano elementi prefabbricati. Molti autori hanno studiato questo problema e le sue applicazioni specifiche, proponendo nel corso degli anni diverse equazioni progettuali. Sono stati evidenziati tre principali meccanismi di trasferimento a taglio che governano il problema: adesione, attrito e effetto bietta. La tesi si concentra sull'influenza delle dimensioni del provino e della resistenza del calcestruzzo di entrambi gli strati di calcestruzzo sulla resistenza al taglio. La scelta del primo argomento è giustificata dal fatto che molte equazioni di progetto esistenti si basano su test condotti su piccoli campioni, che non sono necessariamente rappresentativi di strutture reali, mentre recentemente un nuovo campione più grande è stato proposto per la valutazione della resistenza a taglio in accordo con le linee-guida EOTA. Inoltre è stata considerata anche l’influenza della resistenza del calcestruzzo, in quanto nei casi pratici spesso si trova diverse condizioni esistenti. L'analisi numerica, utilizzando il software commerciale Abaqus, è stata eseguita per analizzare i parametri oggetto di studio. Per prendere in considerazione la non linearità del calcestruzzo, i modelli numerici sono stati elaborati utilizzando l'opzione Concrete Damaged Plasticity, in cui vengono introdotti i parametri di plasticità e le curve di danno a compressione e trazione per i calcestruzzi modellati. Inizialmente è stata effettuata una validazione del modello numerico proposto utilizzando i risultati sperimentali ottenuti da una campagna di ricerca svoltasi presso il Politecnico di Milano. Dopo la validazione del modello, è stata condotta l'analisi dell'effetto dimensionale. Infine, è stato condotto uno studio sull'influenza della resistenza del calcestruzzo. Nello studio di entrambi i parametri, è stata effettuata una valutazione sui risultati riguardanti le curve di carico rispetto allo scorrimento, le distribuzioni degli spostamenti, i modelli di schiacciamento e fessurazione e le distribuzioni delle sollecitazioni.