Shear resistance between a r.c. thin-overlay and an existing r.c. layer

The aim of the present master thesis is to investigate the shear resistance between two concrete elements cast at subsequent times and connected through mechanical connectors. In particular, the second layer is characterized by a thickness equal to 5 cm. Nowadays, the various codes and technical reports for the design of the shear connectors do not specify the use of such small thickness in the concrete overlays. In particular, the problem is common in the retrofitting of reinforced concrete floors present in old buildings, which may present an inadequate stiffness or resistance. The choice of reducing the thickness is due to geometrical and architectural constraints nowadays in force. The advantage in the use of thin overlays consists into the fact that the weight added to the floors is lower than classical methodologies require. Hence, normal concrete and lightweight concrete’s behaviour are be compared in the following. The thesis, firstly, resume the mechanisms, that govern the considered problem, and the classical failures, that have been observed in the past. Then, the set-up, the preparation phases of the specimens and the choices are exposed. Subsequently, the results obtained through both experimental and numerical investigations are presented and compared with the design values evaluated through the European codes. The laboratory campaign consisted in monotonic and cyclic tests. The cyclic behaviour was also chosen to assess the seismic performances of connectors. A total number of ten specimens were brought to collapse, which five were prepared with the lightweight concrete and the others were made with normal concrete. A finite element model is presented based on ABAQUS 2022 version. The treatise concludes with the comparison between the laboratory results and the design rules provided by codes.

La presente tesi di Laurea Magistrale analizza la resistenza a taglio che si genera tra due elementi di calcestruzzo armato, gettati in due tempi successivi, connessi attraverso dei connettori meccanici e di diverso spessore. In particolare, lo spessore del secondo getto di calcestruzzo è pari a 5 cm. Le varie normative e documentazioni tecniche relative alla progettazione dei connettori a taglio in vigore in Europa prendono in considerazione spessori superiori ai 5 cm. La necessità di analizzare il comportamento di tale spessore è dovuta alla possibile utilità di tale soluzione nella progettazione di interventi di riabilitazione strutturale di solai in latero-cemento. L’utilizzo di un getto con un limitato spessore garantirebbe il rispetto dei vincoli geometrici ed architettonici attualmente in vigore. Inoltre, la struttura risulterebbe meno caricata rispetto ad un intervento che ha impiegato gli spessori prescritti dalle varie normative. In particolare, per soddisfare il principio di riduzione dei pesi, è stato preso in considerazione sia l’utilizzo di calcestruzzo ordinario sia l’impiego di calcestruzzo realizzato con aggregati alleggeriti. La tesi presenta i meccanismi, che concorrono alla resistenza a taglio, e le modalità tipiche di collasso. Quindi, vengono riportati i risultati ottenuti nella campagna sperimentale condotta in laboratorio. Le prove sono state condotte sui dieci provini, dei quali cinque realizzati con calcestruzzo ordinario e cinque con calcestruzzo alleggerito. Esse sono state di natura sia monotona sia ciclica. La scelta di condurre le prove cicliche è dovuta dalla necessità di replicare il comportamento di un ipotetico solaio sottoposto alle azioni sismiche. I vari risultati laboratoriali vengono poi esaminati e comparati con le previsioni ottenute applicando le normative. La trattazione si conclude con la proposta di un modello ad elementi finiti basato sul software ABAQUS.