Un nuovo sistema di prova per ancoraggi post-inseriti in condizione di apertura e chiusura ciclica di fessura

The present work deals with the behavior of post-installed metal anchors subjected to seismic crack movement conditions. During a seismic event anchors installed outside of plastic hinges simultaneously undergo changes in both axial and shear actions and in the cyclic opening of the crack. Experimentally, such two conditions are difficult to replicate simultaneously; consequently, literature on this subject consistently supports decoupling of the two conditions. The discussion of this work will then focus on the second approach. Motivations of the work are based on evaluations on results of seismic qualification tests on large size post – installed anchors carried out at the Material Testing Laboratory of Politecnico of Milano. From such evaluations the influence of the geometry of the concrete in which the anchor is installed is evident, such to questioning the validity of the test itself. Many of the variables that affect crack history are coupled have also an influence on the mechanical behavior of the anchor during the load application phase. As first assessment, the intrinsic limit of applicability of a basic concrete element unable to allow a full theoretical development of a concrete cone is put in evidence. Moreover, it is pointed out that during a pull-out test the base element is subjected to bending while applying a tensile force in the reinforcement is necessary to develop the kinematics of the crack. The result consists in a drift of the opening value of the crack that may affect a proper assessement during a qualification test. This could be misinterpreted as an event favorable to the qualification, namely “ the worst possible case”. However, questioning the definitions, it can be anticipated that the conditions of an experimental testing of cyclic crack should more properly be “the most feasible case, among the worst”.

Nel presente lavoro di tesi si affronterà la problematica degli ancoraggi strutturali post - inseriti soggetti a cicli di apertura e chiusura di fessura volti a simularne il comportamento sotto azione di tipo sismico. Durante un evento sismico, infatti, ancoranti installati in zone fuori da quelle di dissipazione subiscono contemporaneamente l’oscillazione della sollecitazione assiale e del taglio e l’apertura ciclica della fessura. Le due condizioni sono a livello sperimentale di difficile replica contemporanea, e quindi la letteratura a riguardo si dimostra concorde nel disaccoppiamento delle condizioni. La discussione verterà sulla seconda tipologia di condizione. La realizzazione a livello sperimentale di una prova ciclica di apertura e chiusura di fessura ha a sostrato delle ipotesi che si cercherà di ripercorrere non sottraendole alla riflessione, alla critica. Il lavoro nasce dalle valutazioni sui risultati di prove di qualifica sismica su ancoranti post – inseriti di grande diametro condotte presso il Laboratorio Prove Materiali, Strutture e Costruzioni del Politecnico di Milano. In queste emerge l’influenza della geometria dell’elemento di calcestruzzo in cui l’ancorante è installato al punto da mettere in discussione la validità del test. Molte delle variabili che vengono utilizzate per creare una storia di fessura sono condivise con il comportamento meccanico dell’ancorante durante la fase di tiro. La prima valutazione che si può addurre è il limite intrinseco di applicabilità di un elemento di base in calcestruzzo che abbia dimensioni in sezione inferiori allo sviluppo teorico del cono di estrazione. A fortiori si deve aggiungere che durante una prova di estrazione l’elemento di base non è esente da comportamento strutturale flessionale che si affianca allo stato di trazione necessario a realizzare la cinematica della fessura. Il risultato è una deriva del valore di apertura della fessura che può compromettere la qualifica. Questo potrebbe essere frainteso come un evento favorevole alla definizione percepita di qualifica, ovvero “il peggiore caso possibile”. Ma si vorrà riflettere anche sulle definizioni, e quindi anticipare che le condizioni di un test sperimentale di apertura e chiusura della fessura sono più propriamente inquadrabili come “il caso possibile, tra i peggiori”.