On the load induced thermal strain for plain and steel fiber reinforced concrete subjected to uniaxial loading

La tesi si propone di indagare lo scorrimento viscoso transitorio (ad alta temperatura) in strutture in calcestruzzo semplice e fibrorinforzato. Nella prima parte, i fondamenti teorici dello scorrimento viscoso transitorio vengono introdotti e discussi. Un nuovo modello semi-empirico in termini di LITS (Load Induced Thermal Strain), che puo essere adottato per calcestruzzo normale o rinforzato con fibre di acciaio, viene proposto. A valle di un confronto tra i diversi modelli empirici disponibili in letteratura, il modello semi-empirico proposto e confrontato con i risultati sperimentali e modelli empirici di altri autori, allo scopo di dimostrarne la sua affidabilita.L'indagine sperimentale relativa allo scorrimento viscoso transitorio e stata effettuata su provini in calcestruzzo rinforzato con fibre in acciaio, gettato nel 2005. Al fine di analizzare gli effetti di invecchiamento a lungo termine sul materiale, e stata condotta una caratterizzazione meccanica su travi in calcestruzzo fibrorinforzato. La caratterizzazione meccanica intende quantificare i cambiamenti nelle proprieta a trazione del calcestruzzo dovuta all'invecchiamento a lungo termine, con particolare riferimento alla resistenza a trazione residua post-fessurazione. A tal fine, prove di flessione insieme a prove di trazione indiretta mediante la procedura Double Edge Wedge Splitting (DEWS) sono state realizzate. I risultati dei campioni a dieci anni di invechiamento vengono confrontati con quelli ottenuti a un anno di maturazione.L'indagine numerica e stata sviluppata mediante un’ analisi mesoscopica 2D trifasica, utilizzando il programma agli elementi finiti Abaqus. Un’ analisi parametrica e stata effettuata al fine di validare il modello numerico e stimare la sua sensibilita nei riguardi delle diverse distribuzioni degli aggregati e delle variazioni delle proprieta meccaniche delle diversi fasi del calcestruzzo (matrice, aggregati ed interfacce). La dipendenza dello scorrimento viscoso dai diversi percorsi di carico viene analizzata su campioni precaricati e preriscaldati. La deformazioni LITS e disaccoppiata in tre componenti, a causa del riconoscimento: a) della l'influenza del deperimento delle proprieta geomeccaniche dell’ aggregato dovuto all'aumento della temperatura (LITSagg); b) dell’ evoluzione delle proprieta termomeccaniche della matrice in funzione della temperatura (LITSmat); c) dell’ effetto delle condizioni dal contorno (dilatazione termica ritenuta a causa della imposizione di un carico di compressione sostenuto) sul calcestruzzo (LITSbc). Un confronto tra i risultati numerici e quelli provenienti dal modello semi-empirico proposto viene eseguito per convalidare ulteriormente il modello. I test di scorrimento viscoso transitorio ad alta temperatura sono stati effettuati su campioni cilindrici precaricati e preriscaldati estratti dalle travi dopo la caratterizzazione meccanica. Un confronto tra i risultati sperimentali e il nuovo modello semi-empirico di LITS proposto viene effettuato. Una previsione dello scorrimento viscoso ad alta temperatura sui campioni preriscaldati (scorrimento base) viene eseguita, introducendo nel modello Kelvin-Voigt un parametro che tiene conto dell'effetto dell’alta temperatura sullo scorrimento viscoso. La dipendenza dello scorrimento viscoso dai diversi percorsi di carico viene analizzata confrontando i risultati sperimentali ottenuti dalla differenza tra campioni precaricati e preriscaldati con la funzione LITSbc derivata nell'indagine numerica. Una previsione dello scorrimento viscoso ad alta temperatura sui campioni precaricati (LITS durante il riscaldamento e scorrimento viscoso di base a temperatura costante) viene sviluppata sia attraverso dello modello LITS proposto, sia introducendo l'effetto delle condizioni di contorno (LITSbc) nel modello adattato di Kelvin-Voigt. Risultati significativi sulle proprieta meccaniche reversibili del calcestruzzo rinforzato con fibre d'acciaio soggetto ad elevate temperature e ad un carico di compressione sono evidenziati. I limiti di validita del modello semi-empirico di LITS proposto per prevedere il comportamento del calcestruzzo fibrorinforzato sono infine discussi.