Costruzione del dominio di interazione

4.1 VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA NEI CONFRONTI DEL DISTACCO

DAL SUPPORTO.

Negli interventi di rinforzo di elementi di calcestruzzo mediante lamine o tessuti di

dell’aderenza tra calcestruzzo e composito assume grande

materiale FRP il ruolo

importanza in quanto il meccanismo di rottura per distacco dal supporto è di tipo

fragile. Nello spirito del criterio di gerarchia delle resistenze tale meccanismo di crisi

dell’elemento rinforzato.

non deve precedere il collasso per flessione o per taglio

La perdita di aderenza tra composito e calcestruzzo può riguardare sia il sistema di

rinforzo applicato all’intradosso di travi di c.a., nel caso dei rinforzo a flessione, che

quello applicato sulle facce laterali (usualmente tessuti), nel caso di rinforzo a taglio.

In linea di principio (Fig. 4.1.1) il distacco del composito dal supporto può prodursi

all’interno dell’adesivo, nel calcestruzzo o all’interno del

tra calcestruzzo ed adesivo,

rinforzo (ad esempio tra strati sovrapposti di composito). Nel caso di rinforzi posti

correttamente in opera, poiché la resistenza a taglio dell’adesivo è in genere molto

più elevata di quella del calcestruzzo, la rottura si produce all’interno di quest’ultimo

con asportazione di uno strato di materiale di spessore variabile da pochi millimetri

fino ad interessare l’intero copriferro. .

(Fig. 4.1.1) Perdita di aderenza tra rinforzo e calcestruzzo Pag. 10

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flessione applicato all’intradosso di

Il collasso per distacco dal supporto del rinforzo a

una trave può avvenire in uno dei seguenti quattro modi, rappresentati

schematicamente nella Figura (Fig. 4.1.2).

(Fig. 4.1.2) Trave rinforzata a flessione con lamine di FRP: modi di rottura per distacco dal

supporto.

o Modo 1 (Distacco di estremità) (Fig. 4.1.4);

o Modo 2 (Distacco intermedio, causato da fessure per flessione nella trave);

o Modo 3 (Distacco causato da fessure diagonali da taglio nella trave);

o Modo 4 (Distacco causato da irregolarità e rugosità della superficie di

calcestruzzo).

n quanto più frequenti, nel prosieguo si farà riferimento esclusivamente ai modi 1 e

I

2.

La verifica di sicurezza nei confronti della crisi per distacco dal supporto richiede la

valutazione della massima forza trasmissibile dal calcestruzzo al rinforzo, nonché la

stima delle tensioni, sia tangenziali che normali, mobilitate all’interfaccia

calcestruzzo-FRP. Con riferimento ad una tipica prova di aderenza, come quella

rappresentata schematicamente in Figura (Fig. 4.1.3), il valore ultimo della forza

sopportabile dal rinforzo di FRP, prima che subentri il distacco dal supporto, dipende,

a parità di tutte le altre condizioni, dalla lunghezza, , della zona incollata.

Tale valore cresce con, , fino ad attingere un massimo corrispondente ad una ben

definita lunghezza, , ulteriori allungamenti della zona di incollaggio non comportano

incrementi della forza trasmessa.

La lunghezza, , viene definita lunghezza ottimale di ancoraggio. Essa corrisponde

alla lunghezza minima di ancoraggio che assicura la trasmissione del massimo sforzo

di aderenza. Pag. 11

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Forza massima trasmissibile da un rinforzo di FRP.

(Fig. 4.1.3)

La lunghezza ottimale di ancoraggio di progetto, , può essere stimata mediante la

seguente formula: ∙

√

=

2

Dove:

e sono, rispettivamente, il modulo di elasticità normale nella direzione della

è

forza e lo spessore del composito fibrorinforzato e il valore medio della

resistenza a trazione del calcestruzzo costituente il supporto.

Resistenza allo stato limite ultimo per delaminazione di estremità (modalità 1)

(Fig. 4.1.4) peeling o delaminazione di estremità. Pag. 12

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Con riferimento ad una delaminazione che coinvolga i primi strati di calcestruzzo e

per lunghezze di ancoraggio maggiori o uguali a quella ottimale, la tensione di progetto

del rinforzo, , ovvero il valore della massima tensione alla quale il rinforzo può

lavorare nella sezione terminale di ancoraggio, una volta avvenuto il trasferimento

degli sforzi dal calcestruzzo al rinforzo di FRP, vale:

∙ ∙ ∙

0,24 √

∙√

=

∙ √

,

I simboli in essa introdotti hanno il significato di seguito specificato:

o è il valore della resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo;

o è il valore medio della resistenza a trazione;

o è un coefficiente correttivo di tipo geometrico il cui valore è funzione della

,

larghezza della trave rinforzata, e di quella del rinforzo, ;

o è il coefficiente parziale del calcestruzzo.

o è un coefficiente valutato nella seguente tabella (Tab.4.1.1).

, (Tab.4.1.1) coefficienti parziali del materiale.

2−

√ []

= ≥1

1 + 400

≥ 0,33 < 0,33 =

sempre che (per si adotta il valore di corrispondente a

0,33).

La relazione può essere utilizzata per le verifiche di delaminazione:

o nel caso di rinforzi a flessione;

o nel caso di rinforzi a taglio.

Nel caso di lunghezze di ancoraggio, , minori di quella ottimale, le, la tensione di

progetto deve essere opportunamente ridotta in accordo con la relazione: Pag. 13

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(2 )

= ∙ −

,

Quando si faccia ricorso a particolari dispositivi di ancoraggio (barre trasversali di

dell’estremità mediante tessuti, ecc.), la forza massima di

composito, fasciatura

ancoraggio deve essere valutata mediante apposite indagini sperimentali.

Resistenza allo stato limite ultimo per delaminazione intermedia (modalità 2)

Allo scopo di prevenire il meccanismo di delaminazione secondo la modalità 2, si può

verificare che la variazione di tensione nel rinforzo di FRP tra due fessure consecutive

valore limite. Quest’ultimo dipende, in generale, dalle

non superi un opportuno

caratteristiche del legame di aderenza, dalla distanza tra le fessure e dal livello di

tensione nel rinforzo.

In alternativa, è possibile ricorrere ad una procedura semplificata consistente nel

verificare che allo SLU la tensione nel composito fibrorinforzato non ecceda un valore

massimo, , fornito dalla seguente relazione:

,2 = ∙

,2

nella quale, in mancanza di dati specifici, il coefficiente può essere assunto pari a

3.0.

Il corrispondente valore della deformazione di progetto del composito

fibrorinforzato, , vale:

,2

=

Inoltre:

= { ; }

dove è la deformazione caratteristica a rottura del rinforzo, (Tab.4.1.1) e

(Tab.4.1.2), sono rispettivamente il coefficiente del materiale e il fattore di

conversione ambientale, è la deformazione massima per delaminazione

intermedia (generalmente il valore minimo nella relazione corrisponde ad ).

Pag. 14

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(Tab.4.1.2) fattore di conversione ambientale.

4.2 CONFINAMENTO DI SEZIONI RETTANGOLARI.

Un adeguato confinamento degli elementi di c.a. può determinare un miglioramento

dell’elemento strutturale. In particolare, esso consente di

delle prestazioni

incrementare:

o la resistenza ultima e la corrispondente deformazione ultima, per elementi

sollecitati da sforzo normale centrato o con piccola eccentricità;

la duttilità e, congiuntamente all’impiego di rinforzi

o longitudinali, la resistenza

ultima per membrature pressoinflesse.

Il confinamento di elementi di c.a. può essere realizzato con tessuti o lamine di FRP

disposti sul contorno in modo da costituire una fasciatura esterna continua

(ricoprimento) o discontinua (cerchiatura).

L’incremento della resistenza a compressione e della corrispondente deformazione

ultima del calcestruzzo confinato con FRP dipendono dalla pressione di confinamento

applicata. Quest’ultima è funzione della rigidezza del sistema e della forma della

sezione trasversale dell’elemento da confinare.

Per la ridistribuzione dei carichi verticali non è consentito fare affidamento sulla

duttilità di elementi soggetti a sforzo normale centrato o con piccola eccentricità.

Un sistema confinante a base di FRP (elastico fino a rottura), a differenza di un sistema

di acciaio (elasto-plastico), esercita una pressione laterale sempre crescente, in senso

stretto, all’aumentare della dilatazione trasversale dell’elemento confinato.

Il confinamento di un elemento di c.a. con FRP si rende necessario quando occorra

incrementare la sua resistenza in condizioni di compressione centrata o in presenza di

piccola eccentricità. Pag. 15

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Per ottenere un efficace confinamento è buona norma disporre le fibre in direzione

all’asse dell’elemento. Nel caso di disposizione ad elica, l’efficacia del

perpendicolare

confinamento va opportunamente ridotta.

In assenza di una pretensione iniziale, il rinforzo di FRP esercita un confinamento

membratura compressa. L’azione di confinamento diventa significativa

passivo sulla e quindi di fessurazione, dell’elemento rinforzato, a

nella fase di plasticizzazione, esibita da quest’ultimo. In maniera

seguito della più vistosa dilatazione trasversale

esplicita, si rileva che prima della fessurazione del calcestruzzo il sistema a base di

FRP è praticamente scarico.

La verifica dell’elemento confinato consiste nell’accertare che sia soddisfatta la

seguente limitazione: ≤

,

il valore di progetto dell’azione assiale agente (da valutarsi, per le diverse

essendo

combinazioni di carico previste, come prescritto dalla Normativa vigente), mentre

resi