Indagine sul comportamento d'interfaccia di travi in calcestruzzo armato placcate con materiali compositi fibrorinforzati

Il presente documento inizia introducendo i materiali compositi fibrorinforzati, sottolineandone le caratteristiche principali e le possibili applicazioni. In seguito entra più nello specifico, descrivendo le fasi di cui i materiali compositi sono costituiti, le loro caratteristiche fisico-meccaniche e le principali tecniche che vengono utilizzate per produrre le varie tipologie di materiali compositi fibrorinforzati disponibili in commercio. Successivamente vengono descritti i sistemi di rinforzo realizzati con i materiali compositi e le loro caratteristiche principali. La Tesi prosegue trattando esclusivamente dei rinforzi, con materiali compositi, di travi in calcestruzzo armato; più nello specifico si occupa della valutazione della resistenza nei confronti del fenomeno di delaminazione del rinforzo (distacco di quest’ultimo dal supporto), con particolare attenzione alla modellazione del legame di aderenza tra il calcestruzzo e il rinforzo esterno. In seguito si sofferma sui meccanismi di rottura per distacco che possono incorrere e sulle verifiche a esso inerenti, in esercizio e allo stato limite ultimo, che devono essere effettuate in fase di progettazione. A questo punto viene analizzato il solo rinforzo a flessione di travi in calcestruzzo armato e le relative analisi del comportamento agli stati limite. Dopodiché vengono illustrate le modalità di messa in opera dei sistemi di rinforzo, soffermandosi sul controllo e la preparazione preventiva del substrato e su alcune raccomandazioni per un’esecuzione a regola d’arte. Successivamente sono messi a confronto i materiali compositi fibrorinforzati e l’acciaio, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi dei primi rispetto al secondo. La seconda parte della Tesi descrive un nuovo modello di calcolo [1] per simulazioni numeriche, realizzato per prevedere il comportamento di travi in calcestruzzo armato rinforzate esternamente con lamine in composito fibrorinforzato e sollecitate da azioni statiche. Con questo programma di calcolo sono state eseguite 40 simulazioni numeriche di prove sperimentali tratte da pubblicazioni scientifiche e quindi sono stati messi a confronto i risultati sperimentali con quelli analitici. Il programma di calcolo è basato sull’ipotesi che l’aderenza tra il calcestruzzo e il rinforzo esterno non sia perfetta fino al raggiungimento della crisi della trave, ma vi siano degli scorrimenti tra le due parti, nonché delle deformazioni dell’interfaccia che riducono l’effetto irrigidente del rinforzo. Tutti gli approcci analitici esistenti, proposti per modellare travi rinforzate esternamente, prevedono abbastanza bene il comportamento sotto i carichi di esercizio, ma la maggior parte non riesce a prevedere il carico ultimo oppure mette in evidenza l’impossibilità di seguire i fenomeni di delaminazione che si verificano a livello dell’interfaccia fino al completo distacco della lamina di rinforzo. Il primo obiettivo di questo lavoro è verificare l’affidabilità del programma di calcolo automatico attraverso il confronto dei suoi risultati con quelli delle prove sperimentali. Qualificato il programma, il secondo obiettivo consiste nel cercare di comprendere quale sia l’influenza della deformabilità d’interfaccia sul valore della capacità resistente ultima dell’elemento risanato e dedurne suggerimenti a livello normativo.