Solette miste acciaio-calcestruzzo con aggregati riciclati: modellazione ad elementi finiti e analisi sperimentale

The main objective of this work is to evaluate the deformability of steel-concrete composite slabs with recycled aggregate concrete (RAC), analyzing the differences compared to conventional concrete. The first part examines the results of experimental campaigns conducted at the University of Cagliari, where specimens of different lengths and various RAC mixtures were tested. The specimens have lengths of 2.4 m, 2.8 m, and 3.2 m, and the concretes used contain different percentages of recycled aggregates, ranging from 20% to 100%. Analyses were carried out in terms of load-bearing capacity and flexural stiffness. The second part of this work presents numerical modeling to evaluate the behavior of composite slabs. First, the academic program developed by Professor Marco Andrea Pisani was used to calculate the mid-span deflection as a function of the applied load, but only for conventional concrete. Then, a finite element model (FEM) was developed using the Abaqus software to simulate the behavior of composite slabs, including those with RAC. Finally, the software results were compared with experimental data and theoretical values, obtaining a good approximation of the structural elements' deformability, both in terms of delamination load and mid-span deflection.

Lo scopo principale di questo elaborato è la valutazione della deformabilità di solette composte acciaio calcestruzzo realizzate con aggregati riciclati (RAC), analizzando le differenze con quelle prodotte utilizzando calcestruzzo ordinario. Nella prima parte vengono analizzati i risultati delle campagne sperimentali svolte presso l’Università di Cagliari in cui sono stati testati provini di diverse lunghezze e con diversi calcestruzzi RAC. I provini hanno lunghezza pari a 2.4m, 2.8m e 3.2m e i calcestruzzi utilizzati hanno percentuali di aggregati riciclati differenti che partono dal 20% e arrivano al 100% del totale. Sono stati rielaborati i risultati sperimentali focalizzando l’attenzione sulla capacità portante e sulla rigidezza flessionale. Nella seconda parte dell’elaborato vengono proposte alcune modellazioni numeriche differenti con lo scopo di riprodurre il comportamento delle solette composte riscontrato sperimentalmente. In primo luogo si è utilizzato il programma accademico realizzato dal Professor Marco Andrea Pisani, che permette di calcolare l’abbassamento in mezzeria in funzione del carico applicato solo per calcestruzzi ordinari. Successivamente si è sviluppato un modello ad elementi finiti (FEM), tramite il software Abaqus, per simulare il comportamento delle solette composte anche con calcestruzzi RAC. I risultati del software vengono infine confrontati con i dati sperimentali e i valori teorici, ottenendo una buona approssimazione della deformabilità degli elementi strutturali, sia a livello di carico di delaminazione sia di abbassamento della sezione di mezzeria.