Analisi critica dei modelli di aderenza per sistemi NSM (Near Surface Mounted) eseguita sulla base dei test disponibili in letteratura

In the last decades, several strengthening technologies for reinforced concrete structures using fiber reinforced polymer (FRP) composites have been gaining widespread interest and growing acceptance in the civil engineering industry. Among them, the use of Near Surface Mounted (NSM) FRP reinforcement is emerging as a promising technology for increasing flexural and shear strength of deficient concrete, masonry and timber members. In this method, grooves are first cut into the concrete cover of an RC element and the FRP reinforcement is bonded therein with an appropriate groove filler. In order for this technique to perform effectively, bond between the NSM reinforcement and the substrate material is a critical issue. Aim of this thesis was to investigate the mechanics of bond between NSM-FRP reinforcement and concrete and to assess the precision of analytical models for designing NSM strengthening of RC members found in the literature. To perform calculations, a Database comprised of 663 experimental pull out tests on RC elements strengthened using NSM reinforcement is collected from the scientific literature. Then, experimental and theoretical pull out load of any specimen reinforced with FRP strips were compared. Only considering geometric and material terms, the analytical model of Seracino et al. [35] obtains the best reliability, supported by re-markable simplification and rapid calculations. Applying the same models on tests with FRP square and circular bars, both for cohesive shear failure in the concrete and at concrete-filler interface, the same accuracy was not achieved. Finally, based on the Author’s considerations for existing models and using the data collected, new analytical expressions have been proposed for debonding load, for strengthened elements with a reinforcement of any section, and in cases where it occurs cohesive shear failure in the concrete and at concrete-filler interface.

Negli ultimi decenni, le tecniche di rinforzo per strutture in cemento armato basate sull’utilizzo di compositi fibrorinforzati (FRP) stanno guadagnando un interesse sempre più diffuso anche nel campo dell’Ingegneria Civile. Tra queste, l’uso della tecnica di consolidamento Near Surface Mounted (NSM) sta emergendo come pro-mettente sistema di rinforzo a flessione e a taglio, soprattutto per elementi ammalorati in calcestruzzo, ma anche per strutture in muratura e legno. Per far sì che questa tecnica sia efficace, l’aderenza tra il rinforzo FRP-NSM e il materiale di supporto rappresenta un aspetto centrale nella dinamica del sistema. Uno degli obiettivi di questa tesi è stato, pertanto, quello di indagare il meccanismo di aderenza di un elemento in calcestruzzo armato risanato con la tecnica NSM e valutare l’accuratezza dei modelli analitici presenti in letteratura, proposti da diversi Autori, finalizzati alla progettazione di tali interventi di riabilitazione strutturale. A questo proposito, è stato preventivamente compilato un ampio Database, scopo primario di questo studio, contenente i dati risultanti da 663 pull out test di laboratorio, raccolti dalla consultazione di numerosi articoli accademici. Quindi, sono stati inizialmente confrontati i carichi di distacco sperimentali e teorici dei soli provini rinforzati con strisce in FRP: l’espressione di Seracino et al. [35] si è dimostrata ottenere l’affidabilità migliore, formulazione privilegiata anche perché accompagnata da una maggiore semplificazione e rapidità di calcoli rispetto alle altre. Applicando invece gli stessi modelli ai casi di campioni rinforzati con barre di sezione quadrata e circolare, in cui la crisi è avvenuta sia all’interno del calcestruzzo che all’interfaccia tra questo e l’adesivo, non è stata raggiunta la stessa precisione. Sul-la base delle considerazioni tratte dagli stessi Autori per i modelli esistenti e avvalendosi dei dati raccolti, sono state infine proposte formulazioni matematiche che meglio stimano il carico di debonding reale, per ciascuno dei casi analizzati.