Physically-based interpretation of the m-k method for Recycled Aggregate Concrete-Steel Composite Slabs = Interpretazione fisica del metodo m-k per le solette composte acciaio-calcestruzzo con aggregati riciclati

The transition toward sustainable construction materials has intensified the interest in Recycled Aggregate Concrete (RAC), obtained from Construction and Demolition Waste (CDW), to reduce resource depletion and environmental impact. Although recycled aggregates tend to reduce mechanical properties due to the higher porosity, their incorporation in composite systems can improve the overall structural response. This study focuses on the longitudinal shear behavior of Recycled Aggregate Concrete Composite Slabs (RACCS), assessing the applicability of the m-k design approach defined in Eurocode 4. A dataset of 48 full- scale four-point bending tests, including six Recycled Concrete Aggregate (RCA) replacement ratio (0-100%) and different spans, were analyzed to determine the m (mechanical interlock) and k (frictional resistance) parameters. Results revealed a peak interlock efficiency around 30% RCA, while at higher replacement levels m decreased due to ITZ weakening and k increased owing to greater surface roughness. Two correction factors, α(rRCA) and β(rRCA), refined the model, achieving ±10% accuracy in predicting composite slab performance.

La crescente domanda di materiali da costruzione sostenibili ha incoraggiato l’impiego del calcestruzzo con aggregati riciclati, provenienti da rifiuti di costruzione e demolizione, per ridurre il consumo di risorse naturali e l’impatto ambientale. Sebbene l’utilizzo di aggregati riciclati tenda a ridurre le proprietà meccaniche a causa della maggiore porosità, la loro integrazione in sistemi composti può migliorare la risposta strutturale. Questo studio analizza il comportamento a taglio longitudinale delle solette composte in calcestruzzo con aggregati riciclati (RACCS), valutando l’applicabilità del modello di progetto m–k definito dall’Eurocodice 4. Sono state analizzate 48 prove di flessione su 4 appoggi in scala reale, con sei livelli di sostituzione (0–100%) e diverse luci, per determinare i parametri m (ingranamento meccanico) e k (resistenza d’attrito). I risultati hanno mostrato un’efficienza massima dell’interblocco intorno al 30% RCA, mentre a livelli di sostituzione più elevati m diminuisce per l’indebolimento dell’ITZ e k aumenta per la maggiore rugosità superficiale. Due coefficienti correttivi, α(rRCA) e β(rRCA), hanno consentito di affinare il modello, ottenendo una precisione di previsione entro ±10% e garantendo una progettazione sostenibile e coerente con le normative.