sviluppi sul tema del rinforzo di travi lignee con inserti metallici od in composito

Near Surface Mounted (NSM) is an innovative technique that in the last years is studied to consolidate wooden beams. It consists in placing reinforced elements such as sheets or bars in a composite material (FRP-Fiber Reinforced Polymer) or steel, inside carvings previously made along the profile of the beam. The technique is used to increase the bending strength of the structural element that needs to be consolidate allowing to not disassemble the structural element during the processing phases and then if correctly realized, it maintains unchanged the aesthetic appearance of the product. The thesis has two goals: to investigate one of the factors that most restricts the application of the NSM on existing wooden buildings (the adhesion between reinforcement and wood) and to determine when it is possible to consolidate a structural element without applying a shear reinforcement. An experimental investigation and an analytical study were conducted to achieve this aim. The efficiency of this kind of intervention has been investigate using both experimental research and an analytical study. For the first one, the adhesion between reinforcement and wood substrate, has been investigated through pull-out tests with the direct shear approach. Wooden larch pieces reinforced with CFRP sheets and glued with different type of epoxy adhesive has been used to test the experimental program. Instead, the analytical approach has been done to verify the NSM technique's actual potential. It was analyzed the maximum bending load that a consolidated or not wooden beam can support; it was then compared with the load value that could lead to crisis by crushing the ends of the beam. To do that, the resistance of the wooden sections and the pressure applied in an orthogonal direction to the fibers as a function of the different types of brickworks have both been determined thanks to the use of analytical software. The analytical study considered four different wood species, three resistant sections and two distinct methods of reinforcement in terms of materials and quantities.

La Near Surface Mounted, anche abbreviata con l’acronimo NSM, è una tecnica innovativa studiata negli ultimi anni per interventi di consolidamento su travi lignee. Essa consiste nel posizionare all’interno di intagli, preventivamente realizzati lungo il profilo della trave, elementi di rinforzo, come lamine o barre in materiale composito (FRP-Fiber Reinforced Polymer) o in acciaio. La tecnica è volta ad incrementare la resistenza a flessione dell’elemento strutturale da consolidare, permettendo di non smontare lo stesso durante le fasi di lavorazione e, soprattutto, se correttamente realizzata, mantenere inalterato l’aspetto estetico del manufatto. La tesi ha un duplice scopo: indagare uno degli aspetti che maggiormente limita l’impiego della NSM su strutture lignee esistenti, ovvero l’aderenza rinforzo-legno, e verificare in quali condizioni è possibile consolidare a flessione un elemento strutturale senza ricorrere anche ad un rinforzo a taglio. Per fare ciò sono stati intrapresi uno studio sperimentale ed uno studio analitico. Per quanto riguarda il primo si è studiato attraverso prove di estrazione con metodo del taglio diretto, il tema dell’aderenza tra rinforzo e substrato realizzando provini lignei di larice rinforzati con lamine in CFRP, vincolate con adesivi epossidici differenti. Lo studio analitico, invece, è stato condotto per verificare l’effettivo potenziale della tecnica NSM. Si è analizzato il carico ultimo a flessione che una trave lignea, consolidata e non, è in grado di assorbire; esso è stato poi confrontato con il valore di carico che potrebbe portare a crisi per schiacciamento gli estremi della trave. Per fare ciò, sono stati utilizzati dei software analitici grazie ai quali sono state ricavate sia le resistenze delle sezioni lignee, sia la pressione agente in direzione ortogonale alle fibre in funzione di diverse tipologie di muratura. Lo studio analitico ha preso in considerazione quattro essenze lignee diverse, tre sezioni resistenti e due differenti tipologie di rinforzo in termini di materiali e quantità.