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

Recentemente è stata introdotta una nuova tecnica di rinforzo, per strutture in calcestruzzo, che prevede l’uso di fibre polimeriche rinforzate (FRP), collegate attraverso connessioni attentamente spaziate (MF–FRP). Tale tecnica è caratterizzata da molti vantaggi come: la rapidità di installazione con semplici attrezzi; mancanza di manodopera specializzata e ancora non richiede una preparazione della superficie di calcestruzzo. Con questo sistema, è anche possibile utilizzare le strutture rinforzate immediatamente dopo l’installazione delle lamine in FRP.

Le lamine in FRP connesse al substrato di calcestruzzo possiedono una elevata resistenza per bearing e anche una elevata resistenza longitudinale a trazione. La connessione avviene mediante un ancoraggio meccanico (bullone o chiodo) direttamente sparato nel calcestruzzo, oppure può essere installato all’interno di un piccolo preforo praticato nella superficie in calcestruzzo per limitare la fessurazione della superficie stessa. I risultati di prove eseguite su travi rinforzate con questa tecnica, confrontati con il metodo EB–FRP convenzionalmente in uso, hanno confermato un aumento della resistenza flessionale del 70% (Lamanna et al. 2001).

In altre indagini si è osservato che, con il metodo MF–FRP si ha una modalità di crisi flessionale simile a quello standard di travi in calcestruzzo armato (Lamanna et al. 2004). Utilizzando questa nuova tecnica di rinforzo si ha un incremento della capacità di carico del 60 % (Bank et al. 2003).
Quando è stata utilizza questa tecnica su travi a T, si è notato che la modalità di crisi più ricorrente della lamina in FRP per tutte le travi è caratterizzata dal distacco della lamina FRP dal calcestruzzo (Lamanna, A.J.; Bank, L.C.; Borowicz, D.T. 2004). Per il sistema di rinforzo MF-FRP, lo scorrimento o slip tra la lamina FRP e il substrato di calcestruzzo, ha una notevole influenza in termini di capacità ultima delle travi, e per tale motivo sono state eseguite delle prove di taglio diretto per valutare il comportamento di una speciale lamina ibrida GFRP/CFRP collegata meccanicamente al calcestruzzo.

Per l’installazione delle lamine ai blocchi di calcestruzzo necessari per le prove di taglio diretto, sono stati utilizzati due tipi di ancoraggi, i chiodi vengono sparati (shot) ed i bulloni che vengono avvitati (screwed). Sono stati messi a confronto entrambi i tipi di ancoraggi, e sviluppati dei modelli per studiare il comportamento tra l’interfaccia lamina in FRP e calcestruzzo, con delle implementazioni numeriche che meglio interpretano i risultati sperimentali.
Il modello utilizzato per la campagna sperimentale, illustrata di seguito, simula il legame load-slip e le differenti modalità di rotture con buona validità; infatti i risultati sperimentali sono molto concordi con quelli teorici in termini di capacità ultima, modalità di rottura, e relazioni carico-spostamento.