Bond-splitting failure of post-installed rebars : experimental evidence vs numerical analyses

Various anchorage systems including post-installed bars with adhesives have been developed for fastening both non-structural and structural components to concrete structures. Anyway, knowledge of the fastening technology is still poor. In particular, European and American standards are not specifically addressed to post-installed bars, for which two different design theories, i.e. reinforced concrete and bonded anchors theory, are available, leading to ambiguities in the design. The current European and American codes for the design of post-installed systems are collected and compared, focusing mainly on the splitting failure and providing an overview of the available regulatory framework. fib Model Code 2010 is also included in the discussion. Numerical simulations are then performed using ABAQUS software in order to simulate the splitting tests in agreement with AC308, trying to understand if they allow to test "strong" adhesives also in the case of reduced concrete cover and deep embedment depths, since the European approach, according to EAD provisions, is not able to do that. The focus is mainly on the proper modelling of the interaction properties at the interfaces between the different elements and on the right definition of the constitutive model for concrete. Finally, a parametric analysis is carried out, in order to study the influence of concrete cover, concrete compressive strength, bar diameter and different mechanical properties of the adhesive on the ultimate capacity of the bar.

Nel corso degli ultimi anni la tecnologia delle barre di armatura post-installate sta acquistando sempre maggiore importanza nell’ambito delle costruzioni in calcestruzzo armato, sia nuove sia esistenti. Tuttavia la conoscenza di questa nuova tecnologia è ancora limitata e le attuali normative Americane ed Europee non definiscono uno specifico approccio progettuale per questo tipo di armatura, ma utilizzano due diversi metodi, la teoria del calcestruzzo armato e la teoria degli ancoranti chimici. Si rischia quindi di andare incontro ad ambiguità in fase progettuale. Per questo motivo tutti i codici e i documenti tecnici per la qualificazione e progettazione delle barre post-installate sono raccolti e confrontati tra loro, includendo anche il fib Model Code 2010 nella trattazione, al fine di fornire una panoramica della normativa vigente, ponendo particolare attenzione sul fenomeno di rottura per splitting. Un modello numerico è poi sviluppato in ABAQUS al fine di simulare le prove Americane di splitting secondo AC308 e capire se possono essere effettivamente utilizzate per testare resine epossidiche molto rigide e resistenti anche nel caso di elevate lunghezze di ancoraggio e copriferri ridotti, a differenza delle prove Europee, in accordo con EAD. L’aspetto cruciale della modellazione è la corretta definizione delle proprietà delle interfacce tra i diversi elementi e del modello costitutivo del calcestruzzo Infine, uno studio parametrico è condotto al fine di valutare l’influenza di diversi parametri come il copriferro, il diametro della barra, la classe di resistenza del calcestruzzo e le diverse proprietà meccaniche della resina sulla capacità ultima del sistema.