Rinforzo di strutture lignee con tecnica NSM: studio sperimentale di giunti legno-CFRP realizzati con una resina flessibile

The Near Surface Mounted (NSM) technique is an innovative solution for strengthening timber elements using fiber-reinforced polymer (FRP) composites. The performance of the system strongly depends on the behavior of the adhesive responsible for transferring stresses between wood and reinforcement. Until now, almost exclusively epoxy resins have been used, characterized by high stiffness but also by brittleness and limited compatibility with the hygroscopic movements of wood. This work experimentally investigates a hybrid epoxy–polyurethane adhesive, more ductile and flexible than traditional epoxies, with the aim of assessing its effectiveness in bonding CFRP laminates and bars applied through the NSM technique. A total of 21 direct shear tests were carried out on oak blocks, varying the bond length (60, 120 and 180 mm). For each specimen, force–displacement curves, failure modes and bond parameters were obtained. The results show that the polyurethane adhesive enables effective stress transfer, with failure consistently occurring in the adhesive and the CFRP reinforcement remaining in the elastic range in all tests. Laminates reached higher peak loads than bars, while the latter provided better repeatability thanks to the more uniform distribution of the adhesive. Increasing the anchorage length enhanced the maximum load without affecting the initial stiffness beyond 120 mm. The study highlights the potential of polyurethane adhesives as a more ductile and compatible alternative to epoxies for NSM applications on timber structures.

La tecnica Near Surface Mounted (NSM) rappresenta una soluzione innovativa per il rinforzo di elementi lignei mediante materiali compositi fibrorinforzati (FRP). La prestazione del sistema dipende fortemente dal comportamento dell’adesivo che trasferisce gli sforzi tra legno e rinforzo. Fino ad oggi sono state utilizzate quasi esclusivamente resine epossidiche, caratterizzate da elevata rigidezza ma anche da fragilità e scarsa compatibilità con i movimenti igroscopici del legno. Il presente lavoro analizza sperimentalmente un adesivo ibrido epossidico–poliuretanico, più duttile ed elastico rispetto agli epossidici tradizionali, con l’obiettivo di valutarne l’efficacia nell’incollaggio di lamine e barre in CFRP applicate con tecnica NSM. Sono state condotte 21 prove di direct shear su blocchi di rovere, variando la lunghezza di ancoraggio (60, 120 e 180 mm). Per ciascun provino sono state ricavate le curve forza–spostamento, le modalità di rottura e i parametri di aderenza. I risultati mostrano che l’adesivo poliuretanico consente un trasferimento degli sforzi efficace, con rottura sistematicamente lato adesivo e rinforzi sempre in campo elastico. Le lamine raggiungono carichi di picco superiori rispetto alle barre, mentre queste ultime garantiscono una migliore confrontabilità dei risultati grazie alla più agevole distribuzione dell’adesivo. L’aumento della lunghezza di ancoraggio incrementa il carico massimo, senza influenzare la rigidezza iniziale oltre i 120 mm. Lo studio evidenzia il potenziale degli adesivi poliuretanici come alternativa più duttile e compatibile agli epossidici nelle applicazioni NSM su legno.