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).