Sistemi di rinforzo in FRP per elementi strutturali in legno : studio sperimentale e validazione analitica

In Italy the presence of historic buildings, characterized by horizontal structural component made with wood, is relevant. If there are changes in loads expected during the design phase, such as change of destination of use, the slab may be not verified and requires consolidation. In some cases, is not possible to work with traditional techniques on the extrados, for example by a collaborating slab in lightweight concrete, thus there is the necessity to adopt alternative methods. The objective of this study is to provide a toorl for sizing structural reinforcement in FRP (Fiber Reinforced Polymers) on wooden supports, because they are less invasive, without significant weight overloads and with a good ease of installation. The questions that this research investigates are related to the actual behaviour of structural wood subjected to the action of external load, and the possibility of increasing its performance without affecting its qualities. To answer these questions, a literature research and standards analysis were carried out, in the first instance; subsequently, a calculation method was developed to express a verification domain of the wood system and the Wood-FRP system. Therefore, analysed the geometry and the characteristics of the wood, the method allows to evaluate the failure conditions of the section, defining a domain of acceptability of the stressing actions. If this condition is not verified, this method allow to design the reinforcement necessary generating a wider domain, based on the performance and size of the FRP system adopted. At the same time, an experimental campaign was carried out to verify the hypothesis of wood’s breakage, fundamental for writing the equations used in the analytical model. Studing the results obtained in the laboratory, the hypothesis is verified, thus the model is based on suitable hypotheses defined before the analytical process.

Nello scenario italiano, è rilevante la presenza di edifici storici, o semplicemente datati, in cui la componente strutturale orizzonale è in legno. Nel caso in cui ci fosse una variazione dei carichi di progetto, come per esempio quando si ha un cambio di destinazione d’uso, il solaio potrebbe non risultare verificato necessitando di un consolidamento. In alcuni casi, però, non è possibile intervenire mediante tecniche tradizionali all’estradosso, come, per esempio, mediante soletta collaborante in calcestruzzo allegerito; quindi, nasce il bisogno di sfruttare tecniche alternative. L’obiettivo di questo studio è quello di dare uno strumento per il dimensionamento di rinforzi struttuali in FRP, Fiber Reinforced Polymers, su supporti in legno poiché: meno invasivi, senza sovraccarichi di peso rilevanti e con una buona facilità di posa. A questo proposito, gli interrogativi che questo lavoro di ricerca indaga riguardano l’effettivo comportamento del legno strutturale sotto l’azione di carichi esterni e la possibilità di incrementarne le prestazioni senza intaccarne le qualità. Per risopondere a questo quesito si è, in prima instanza, svolta una campagna di ricerca in letteratura e in ambito normativo; successivamente, si è sviluppato un metodo di calcolo che esprimesse un dominio di verifica del sistema Legno e del sistema Legno-FRP. Quindi, data la geometria e classe del legno, il metodo permettere di valutere le varie condizioni di rottura dell’elemento descrivendone un dominio di ammissibilità delle azioni sollecitanti. Nel caso in cui questa non risultasse verificata, permette di dimensionare quello che è il rinforzo necessario generando un dominio più ampio in base alle prestazioni e dimensioni dell’ FRP richieste. Parallelamente, è stata effettuata una campagna sperimentale al fine di verificare l’ipotesi di rottura lato legno, ipotesi fondamentale per la scrittura delle equazioni utilizzate nel modello analitico. Sulla base dei risultati ottenuti in laboratorio l’ipotesi risulta verificata. Di conseguenza, si può affermare che il modello può basarsi sulle ipotesi definite a monte del processo analitico.