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Effetto del Bond-slip sulla capacità ultima di travi rinforzate con MF-FRP

Obiettivo del presente lavoro di tesi è lo studio della capacità flessionale ultima di travi rinforzate con il sistema MF-FRP, con particolare attenzione al fenomeno dello slip (scorrimento relativo) che nasce tra la lamina in FPR e il substrato di calcestruzzo. Questa tecnologia di rinforzo prevede l’utilizzo di una speciale lamina in FRP (avente una elevata resistenza al rifollamento) che viene connessa alle travi in calcestruzzo mediante ancoraggi meccanici. L’uso del sistema MF-FRP può risultare particolarmente efficace in situazioni d’emergenza, ovvero quando è necessario intervenire in tempi rapidi, e quindi, con procedure di installazione meno laboriose rispetto al sistema convenzionale, che richiede l’applicazione di resina epossidica per collegare le lamine in FRP al substrato in calcestruzzo (EB-FRP) e conseguentemente una disponibilità non immediata della struttura. Il metodo innovativo di rinforzo MF-FRP (Fig. 1) non prevede manodopera specializzata per l’installazione, e fornisce una risposta strutturale più duttile rispetto al metodo correntemente in uso EB-FRP (Fig.2).

Alcune problematiche connesse a questa nuova tecnica di rinforzo (MF-FRP) sono relative ad una rottura fragile degli elementi di calcestruzzo da rinforzare in assenza di una appropriata progettazione, ed ancora, danni all’elemento strutturale durante l’applicazione degli ancoraggi meccanici, in presenza di una elevata densità dell’armatura interna dell’elemento strutturale che ostacola l’installazione degli ancoraggi. Molti ricercatori hanno investigato sulla efficacia di questo metodo (MF-FRP) per il rinforzo di travi in calcestruzzo armato, confrontandolo col metodo attualmente in uso (EB–FRP). In particolare, Bank e altri ricercatori (Bank et al. 2003) hanno messo in evidenza che utilizzando questa tecnica di rinforzo, il momento resistente della trave aumenta del 60%. Sulla base dei risultati sperimentali ottenuti da Napoli et al. 2008, è stato messo in evidenza come la presenza dello scorrimento relativo (slip) tra la lamina e il substrato di calcestruzzo influenza il comportamento flessionale della trave. Nonostante la recente diffusione di questa nuova tecnica di rinforzo (MF-FRP), oggigiorno non sono disponibili linee guida a livello nazionale e internazionale per l’applicazione del sistema MF–FRP. Inoltre, i modelli analitici disponibili in letteratura per la verifica allo stato limite ultimo di elementi in calcestruzzo rinforzati a flessione mediante il sistema MF-FRP, assumono che non ci sia scorrimento relativo (slip) tra la lamina di FRP e il substrato di calcestruzzo, fornendo dei risultati molto conservativi in termini deformativi e di capacità ultima. Alcuni ricercatori (Bakis et al. 2007) per tenere conto dello slip, hanno introdotto un coefficiente riduttivo per il valore della deformazione efficace della lamina di FRP tarato sulla base dei risultati ottenuti da una campagna sperimentale da loro condotta su travi in cemento armato rinforzate a flessione con MF-FRP. Sulla base di un modello Bering stress – slip fornito da Elsayed e altri nel 2009, attraverso prove di pull-off e prove di flessione, il dipartimento di Ingegneria strutturale (Nardone et al. 2010) ha proposto un modello analitico che considera in maniera esplicita il fenomeno dello slip nel valutare la capacità flessionale di travi in calcestruzzo rinforzate con il sistema MF-FRP. Tale modello fornisce dei risultati teorici molto prossimi a quelli sperimentali sia in termini di capacità flessionale che in termini deformativi (calcestruzzo, acciaio, FRP).

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Capitolo I Introduzione 14 CAPITOLO I 1. INTRODUZIONE 1.1 Generale Negli ultimi decenni, la richiesta di rafforzare strutture esistenti in cemento armato (RC) è notevolmente aumentata. Recentemente, l’impiego di materiali polimerici fibrorinforzati, è emerso come una delle tecnologie più promettenti e si prevede un incremento significativo in futuro. Questi materiali compositi vengono notevolmente applicati nell’ingegneria civile per il rinforzo sia interno che esterno di elementi strutturali in calcestruzzo e in muratura (Bakis et al. 2002; Teng et al. 2002). La maggior parte delle applicazioni dei materiali FRP per il rinforzo a flessione di strutture in calcestruzzo armato prevede l’uso di lamine o tessuti applicati alla superficie in calcestruzzo mediante resine epossidiche EB-FRP (Externally Bonded (EB) FRP Laminates) (Triantafillou & Matthys 2001) o barre in FRP inserite nel copriferro dell’elemento strutturale trave (Near Surface Mounted (NSM) Rebars) (De lorenzis & Nanni 2001; De lorenzis & Teng 2007). Da qualche tempo è oggetto di studio una nuova tecnica di rinforzo che consiste nell’utilizzo di lamine collegate al substrato di calcestruzzo mediante ancoraggi meccanici (“Mechanically Fastened FRP Laminates” MF-FRP). L’uso di sistemi MF-FRP può risultare particolarmente efficace in situazioni d’emergenza, ovvero quando è necessario intervenire in tempi rapidi e, quindi, con procedure di posa in opera meno laboriose rispetto a quelle richieste dall’applicazione di lamine da incollare al substrato in calcestruzzo (EB- FRP) o all’inserimento di barre da alloggiare nel copriferro (NSM). Nel primo caso, infatti, prima di applicare le lamine o i tessuti al substrato è necessaria una meticolosa preparazione dello stesso, propedeutica ad una buona adesione della

Laurea liv.I

Facoltà: Ingegneria

Autore: Marco Sciarretta Contatta »

Composta da 121 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 331 click dal 20/12/2012.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.