Il presente articolo presenta l'analisi numerica della risposta meccanica di nodi trave-colonna interni con regione di pannello in calcestruzzo armato ordinario o fibrorinforzato, sottoposti ad azione sismica di tipo ciclico. Su tali nodi è stata condotta una analisi agli elementi finiti di tipo non lineare con modelli 3D. I nodi sono stati sottoposti ad una storia di carico ciclica combinata con un'azione assiale costante sulla colonna rappresentante i carichi gravitazionali presenti all’atto del sisma. Nella prima parte dell'articolo si descrive come i nodi siano stati inizialmente calibrati tramite l'uso di dati provenienti da sperimentazioni precedenti. Nella seconda parte, invece, si è proceduto con lo studio parametrico degli stessi, variandone parametri geometrici e meccanici quali il passo delle staffe, la resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo, la tipologia di armatura trasversale. Per ognuno dei casi analizzati si è costruito il diagramma taglio-spostamento relativo alla colonna, il diagramma momento-curvatura in specifiche sezioni di controllo della trave ed il quadro fessurativo della regione di pannello.
Gli esiti di tali indagini hanno dimostrato le migliori performance dei calcestruzzi fibrorinforzati in termini di resistenza, duttilità e capacità di dissipare energia rispetto al calcestruzzo ordinario. Oltretutto, l'uso di calcestruzzi fibrorinforzati in nodi trave-colonna consentirebbe una riduzione del quantitativo di armatura trasversale impiegato, mitigando l'effetto di congestione dovuto alle prescrizioni normative più recenti.
This paper presents the outcomes of a numerical campaign focused on the mechanical response of four-way beam-column joints with panel regions casted with either ordinary reinforced concrete or fiber-reinforced concrete. 3D nonlinear finite element analyses are performed. Beam-column joints were subjected to reversed-cyclic loading, combined with a constant axial force on the column representing the gravity loads. First, the numerical models of joints have been calibrated using exiting experimental data. Then, a parametric study was carried out varying geometrical and mechanical parameters such as stirrup spacing, compressive strength of concrete, number of stirrups, single or double. For each case, load-deflection diagram, moment-curvature diagram in control cross-sections and crack pattern in the panel region have been detected and analyzed.
The results of these investigations show the improved performance of fiber-reinforced concrete in terms of strength, ductility, damage tolerance and ability to dissipate energy. Moreover, the use of fiber-reinforced concrete in beam-column joints allows for higher stirrup spacing, thus avoiding possible congestion induced by design codes and guidelines.