Indagini sul comportamento di barre d'armatura in vetroresina sotto carichi a lungo termine e sulla valutazione indiretta della loro resistenza a trazione

In recent years, the use of glass fiber-reinforced plastic (GFRP) bars has allowed to increase corrosion resistance of reinforced concrete structures by increasing their durability, thereby ensuring greater life of service. However, this technology represents a novelty in building materials and it is therefore necessary to carry out further investigations, particularly in terms of its long-term stresses behavior. The first part of this research work has analyzed the creep rupture phenomenon. Several findings of scientific literature have been reported, plus the result of a new long-term test performed at Laboratorio Prove Materiali of the Politecnico di Milano. This new test is part of a campaign in process. The behavior of the specimens confirms the improvement of the quality of these materials and production techniques over the last years from the first generation of GFRP rebars and it is clear that the reduction coefficients of the current codes are conservative. Furthermore, it has been demonstrated that the stress induced in GFRP rebars is significantly lower than that associated with creep rupture phenomenon. The study of long-term tests also has allowed to investigate creep behavior of GFRP from the experience gained by relaxation tests conducted by professor Marco Andrea Pisani. Possible trends can be assessed for creep and relaxation functions on the basis of the applied load percentage in long-term tests. The second part of this research work has analyzed the indirect evaluation of GFRP bars tensile strength. Results of bending and compression tests have been examinated for the design of a bending test setup and calculations to derive the tensile strength of GFRP bars. The research work has considered the preparation of software for the automatic calculation of complicated equations.

Negli ultimi anni, l’utilizzo di barre in vetroresina (GFRP) ha permesso di accrescere la resistenza alla corrosione di strutture in calcestruzzo armato, aumentandone la durabilità e garantendo così una maggiore vita di servizio. Tuttavia, questa tecnologia rappresenta una novità nell’ambito dei materiali da costruzione ed è quindi necessario svolgere ulteriori indagini, in particolare sul suo comportamento sotto carichi a lungo termine. La prima parte di questo lavoro di ricerca ha analizzato il fenomeno della fatica statica (creep rupture). Sono stati riportati i diversi risultati della letteratura scientifica, ai quali si aggiunge quello ottenuto da una nuova prova a lungo termine eseguita presso il Laboratorio Prove Materiali del Politecnico di Milano, parte di una campagna in divenire. Il comportamento dei provini studiati conferma il miglioramento della qualità dei materiali e delle tecniche produttive avvenuto negli ultimi anni rispetto alle prime generazioni di barre in GFRP ed è evidente che i coefficienti di riduzione dei codici attuali sono conservativi. Inoltre, è stato dimostrato che barre d’armatura in vetroresina vengono sollecitate con tensioni notevolmente inferiori a quelle associate al fenomeno della fatica statica. Lo studio di prove a lungo termine ha permesso anche un’indagine sul comportamento viscoso (creep) dei GFRP, a partire dall’esperienza acquisita da prove di rilassamento a cura del professore Marco Andrea Pisani. Attraverso il confronto con la nuova prova, si possono valutare eventuali tendenze della funzione di viscosità e di rilassamento in funzione della percentuale di carico applicato per le prove a lungo termine. La seconda parte di questo lavoro di ricerca ha analizzato la valutazione indiretta della resistenza a trazione di barre in vetroresina. Sono stati esaminati i risultati di prove a flessione e di compressione per la progettazione di un setup a flessione e il calcolo di flessione retta per ricavare la resistenza a trazione di barre in GFRP. Il lavoro di ricerca ha contemplato la redazione di programmi di calcolo automatico per la risoluzione di equazioni complesse.