Simulazione numerica del comportamento di una trave presollecitata, soggetta a viscosità non lineare

This thesis seeks to identify and expermimentally validate a non-linear viscous constitutive law capable of providing a more accurate description of the time-dependent behavior of concrete in beams subjected to elevated stress levels. Traditional viscosity models adopted in technical standars, which rely on linear voscoelastic assumptions, are in fact applicable only to moderate stress regimes (tipically below of 40% of the mean compressive strength). As the stress-to-strength ratio increases, the initiation and progressive development of microcracking induce a non-linear escalation in time-dependent deformations, which linear models are unable to reproduce adeguately. Within this framowork, the research investigates the constitutive model proposed by Diàz Flores et al., which introduces a viscosity amplification coefficient, depend on both the stress state and internal damage of the material. This constitutive formulation was implementedd in the software “Builds Analisi Sezionale – Viscosità non lineare” developed by prof. M.A. Pisani for the simulation of the long-term response of reinforced concrete sections. The model was validated through comparison with an experimental test involving two prestressed beams subjected to different stress levels. The analysus focused on the evolution of stresses in the reinforcement, curvatures development, and the comparison between computed sand experimentally measured deflections. The results demonstrate that the proposed constitutive law is capable of accurately capturing the time-dependent bahavior of concrete under high stress conditions.

Il presente lavoro di tesi si propone di individuare e verificare sperimentalmente una legge costitutiva viscosa non lineare in grado di descrivere con maggiore accuratezza il comportamento differito del calcestruzzo in travi soggette a elevati livelli di sollecitazione. I modelli di viscosità tradizionalmente adottati nelle normative tecniche, basati sulle ipotesi di viscoelasticità lineare, risultano infatti adeguati solo per stati tensionali moderati (minori del 40% della resistenza media); al crescere del rapporto tensione/resistenza, la formazione e l’evoluzione della microfessurazione determinano un incremento non lineare delle deformazioni differite, non più correttamente rappresentabile da tali modelli. In questo contesto, la ricerca prende in esame il modello proposto da Diàz Flores e collaboratori, che introduce un coefficiente di amplificazione della viscosità dipendente dallo stato tensionale e dal danno interno. Tale legge costitutiva è stata implementata nel programma “Builds – Analisi sezionale – Viscosità non lineare” del prof. M.A. Pisani, sviluppato per la simulazione della risposta nel tempo di sezioni in calcestruzzo armato. La validazione del modello è stata condotta mediante un confronto con una prova sperimentale su due travi presollecitate a diversi livelli di sollecitazione, analizzando l’evoluzione delle tensioni nelle armature, delle curvature e comparando la freccia calcolata sperimentalmente con la freccia reale. I risultati mostrano che la legge costitutiva adottata è in grado di riprodurre con buona accuratezza il comportamento differito in condizioni di elevato impegno tensionale.