Comportamento meccanico di barre post-installate : splitting e applicazioni progettuali

The technology of post-installed rebars has been increasingly growing in both new and existing reinforced concrete structures, due to its versatility in a wide range of applications. This gives rise to the need to identify the most suitable design approach. European technical standards do not provide any specific design rules for these special systems yet. Post-installed rebars are designed considering the theory of reinforced concrete, in some cases, or rather with the theory of bonded anchors in others. These two design methods are therefore compared, as treated with in the regulations. Among the different types of collapse that post-installed rebars can experience, the thesis focuses on the splitting failure that can occur in conditions of inadequate confinement. The lack of a thorough treatment of the phenomenon, within the normative formulations, determines the assumption underlying the campaign of experimental tests conducted in collaboration with the company Hilti AG. Pull-out tests are performed on bonded rebars installed in concrete using adhesive products of different chemical/mechanical properties. The study focuses on the evaluation of the bond strength deterioration as the embedment length and the cover vary. The high conservativity of the regulatory models found in the comparison with experimental results is reflected in the willingness to define a new formula, calibrated on the expression provided by the fib Model Code 2010, specific for post-installed rebar systems. Different design methods are compared in real case applications of connections between new and existing structural elements. Finally, a critical analysis of the results is presented, in terms of required anchorage lengths, highlighting the substantial differences between the existing standards and the potential of the anchorage systems.

Negli ultimi anni, la tecnologia delle barre d’armatura post-installate sta riscontrando un sempre più ampio utilizzo nell’ambito delle costruzioni in calcestruzzo armato, sia nuove che esistenti, grazie alla versatilità che dimostra nei molteplici campi di applicazione. Nasce così la necessità di individuare l’approccio più adatto alla loro progettazione. Nelle principali norme tecniche europee non sono presenti, ad oggi, indicazioni specifiche nei confronti della progettazione di questi sistemi. Il settore delle barre post-installate in alcuni casi viene progettato considerando la teoria del calcestruzzo armato in altri la teoria degli ancoranti chimici. Si confrontano pertanto questi due metodi di progettazione, come trattati in normativa. Tra le diverse tipologie di rottura che si possono osservare nelle barre post-installate vi è il collasso per splitting che può manifestarsi in situazioni di confinamento non adeguato. La mancanza di un’approfondita trattazione del fenomeno, all’interno delle formulazioni normative, determina il presupposto alla base della campagna di test sperimentali condotti in collaborazione con la società Hilti AG. Le prove di pull-out vengono eseguite su barre installate nel calcestruzzo mediante prodotti adesivi dalle diverse caratteristiche chimiche e meccaniche. Lo studio, per ciascun prodotto analizzato, si concentra sulla valutazione del deterioramento della tensione di aderenza a rottura al variare dell’affondamento, e dello spessore del copriferro. L’elevata conservatività dei modelli normativi, che si riscontra nel confronto con i risultati sperimentali, si riflette nella volontà di definire una nuova formula, calibrata sull’espressione fornita dal fib Model Code 2010, specifica per i sistemi di barre post-installate. Le diverse metodologie di progettazione vengono messe a confronto nell’applicazione a casi di studio reali di connessioni tra elementi esistenti e di nuova costruzione. Si presenta infine un’analisi critica dei risultati, in termini di lunghezze di ancoraggio richieste, evidenziando le notevoli differenze tra le normative esistenti e le potenzialità reali dei sistemi di ancoraggio.