Bonded fasteners : reliability and applications

In this thesis, the behaviour of bonded fasteners has been studied. The work faces with two main topics: the first one is a theoretical model of experimental tests on safety barriers, carried out in the laboratory of Politecnico di Milano, which has been validated by means of a numerical model; the second topic, instead, deals with the study of 4 different products to evaluate their reliability under the typical conditions that may be found on the job site. More in detail, after a brief introduction of chapter 1 on the general concepts of fastening systems, in chapter 2 a deepening on the theoretical models for the failure modes according to literature is performed for single anchors and anchor groups, and a parametric study of the models proposed by many authors is performed. In chapter 3, the case study of the safety barriers is analyzed by means of both the theoretical models of chapter 2, and the code procedures found in the current standards. In the same chapter, the problem is also analyzed by means of a strut-and-tie model, whose purpose is to define a simplified procedure of analysis for the designer, and with a finite element analysis that helped the understanding of the stress fields into the system. In chapter 4, instead, the results of the second part of the thesis are described. Experiments were performed to evaluate the reliability of different mixing and installation techniques of adhesive anchors. Four different products (one cartridge type, two two-components user-mixed types and a cement-based type), installed according to their MPII, were compared to assess their performance based on standard pull-out tests, aimed to evaluate the best performance of the adhesives, and robustness tests as prescribed by standards (considering mixing technique, installation direction, deep installation, reduced cleaning) aimed to evaluate the reliability of the products.

In questa tesi viene studiato il comportamento degli ancoraggi chimici. L'elaborato affronta due temi principali: il primo riguarda lo studio teorico e numerico di barriere stradali analizzate sperimentalmente al Politecnico di Milano; il secondo concerne lo studio di 4 diversi prodotti per ancoraggi chimici dal punto di vista dell'affidabilità in condizioni riscontrabili in cantiere. Più in dettaglio, dopo la breve introduzione del capitolo 1 sui concetti generali riguardanti i sistemi di ancoraggio, il capitolo 2 approfondisce i modelli teorici per le modalità di rottura degli ancoraggi chimici sia singoli che in gruppo, con uno studio parametrico per confrontare i vari modelli proposti in le tteratura. Il capitolo 3 affronta invece lo studio delle barriere di sicurezza utilizzando dapprima i modelli teorici introdotti nel capitolo 2, e successivamente eseguendo le verifiche secondo normativa. Lo stesso problema viene poi analizzato mediante un modello a puntoni e tiranti, il cui scopo è quello di fornire al progettista uno strumento semplificato di analisi e progettazione, la cui validazione viene effettuata mediante l'introduzione di modelli a elementi finiti. Nel capitolo 4 invece, vengono descritti i risultati sperimentali della seconda parte della tesi. Scopo di questi test in laboratorio è quello di valutare l'influenza dei metodi di installazione e miscelazione, dei prodotti per ancoraggi chimici, sulla loro affidabilità. A questo proposito, quattro diversi prodotti (uno di tipo a cartuccia, due bicomponenti, e uno a base cementizia) installati secondo quanto indicato dal loro MPII, sono stati confrontati sulla base di test di estrazione, per valutarne le massime prestazioni. Successivamente, test di robustezza in accordo con la vigente normativa (considerando tecnica di miscelazione, direzione di installazione, installazioni profonde, pulizia ridotta), sono stati effettuati per valutarne l'affidabilità.