CNR-DT 200/2004. Giorgio Monti RINFORZO A TAGLIO. Capitolo 4.3: Università di Roma La Sapienza

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Donata Giovannini
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1 CNR-DT 200/2004 Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l utilizzo di Compositi Fibrorinforzati Capitolo 4.3: RINFORZO A TAGLIO Giorgio Monti Università di Roma La Sapienza

2 Contenuti Generalità Configurazioni per il rinforzo a taglio Resistenza di progetto a taglio dell elemento rinforzato con FRP Resistenza di progetto a taglio Resistenza efficace di progetto del rinforzo Limitazioni e dettagli costruttivi 2/35

3 Generalità Il rinforzo a taglio è necessario quando il taglio di calcolo è superiore alla corrispondente resistenza di calcolo Il rinforzo a taglio va verificato per il solo SLU. 3/35

4 Il problema del rinforzo a taglio Travi con scarsa armatura a taglio Quando si formano le fessure, ogni striscia si trova in una situazione differente, sia per la geometria sia per la tensione applicata 4/35

5 Configurazioni per il rinforzo a taglio β = 90 β 0 < β < 180 β laterale ad U in avvolgimento 5/35

6 Configurazioni per il rinforzo a taglio Si possono adottare anche altre tipologie non contemplate nelle Istruzioni, purché ne sia dimostrata l efficacia e ne sia quantificato il contributo resistente a taglio. 6/35

7 Configurazioni per il rinforzo a taglio 7/35

8 Esempi di applicazione La concavità del rinforzo mai verso l esterno della sezione 8/35

9 Modi di collasso Rottura a compressione del puntone di calcestruzzo compresso F F Rottura a trazione dell FRP 9/35

10 Modi di collasso Rottura a trazione dell FRP 10/35

11 Modi di collasso Rottura a compressione del puntone di calcestruzzo compresso F F Rottura a trazione della fibra Delaminazione 11/35

12 Modi di collasso Delaminazione 12/35

13 Il contributo dell FRP alla resistenza a taglio Il contributo alla resistenza a taglio del foglio in FRP applicato esternamente, dipende: Dalla configurazione del rinforzo Dalla modalità di collasso. d θ β σ f, cr( x) h d c b w t f h w β p' f w f p f θ p f Notazione w f = larghezza p f = distanza 13/35

14 Il ruolo dell aderenza nella resistenza a taglio La resistenza della striscia dipende dalla capacità di aderenza 14/35

15 Il contributo dell FRP alla resistenza a taglio Si noti che ogni striscia contribuisce in modo diverso Diversa lunghezza di aderenza 15/35

16 Il ruolo dell aderenza nella resistenza a taglio 16/35

17 La tensione nel rinforzo in FRP Lungo la fessura di taglio, l FRP ha tensione variabile Profilo delle tensioni nel rinforzo in FRP u,σ o Tensioni di aderenza σ L x Fessura di taglio Lunghezza efficace di aderenza 17/35

18 La tensione nel rinforzo in FRP Ad esempio, per una data apertura della fessura di taglio σf,cr L A U x 18/35

19 Il contributo al taglio varia al crescere della fessura FRP laterale σ f,cr σ f,cr x1 Max contributo 1000 x xd xu S x xd xu x1 S σ f.eff ( α, "S" ) MPa 500 σ f,cr 0 x xd x1 xu α S 19/35

20 Il contributo al taglio varia al crescere della fessura FRP ad U σ f,cr σ f,cr x1=xu x1=xu 1500 Max contributo x xd U x xd U 1000 σ f,cr σ f.eff ( α, "U" ) MPa 500 x1=xu 0 U x α 20/35

21 Il contributo al taglio varia al crescere della fessura FRP in avvolgimento σ f,cr x1 Max contributo 2000 x W σ f,cr 1500 x1 σ f.eff ( α, "W" ) MPa 1000 xf x xd xu W α 21/35

22 La resistenza efficace del rinforzo in FRP E la tensione equivalente f fed nell FRP distribuita lungo la fessura, al max contributo σ f,cr x σ f,cr x σ f,cr L S x σ f,cr x U U x A W 22/35

23 La resistenza efficace del rinforzo in FRP f fed f FRP laterale: z rid, eq = ffdd min{ 0.9 dh, w} FRP ad U: fed 1 Le sinβ = ffdd 1 3min 0.9, { dh} FRP in avvolgimento: w z L eq rid, eq 2 z = z + L rid, eq { } rid eq zrid = min 0.9 d, hw Le sin β s f L eq = sinβ ε fdd Resistenza a delaminazione Si noti che le tre Fattore equazioni correttivo hanno che la dipende stessa dalla forma geometria 1 L sinβ 1 L sinβ f f f f ( ) e e fed = fdd 1 + φr fd fdd 1 6 min{ 0.9 dh, w} 2 min{ 0.9 dh, w} 23/35

24 Il contributo dell FRP alla resistenza a taglio Con FRP ad U o in avvolgimento, si attiva il meccanismo di Moersch ed il taglio portato dall FRP è: 1 V = 0.9 d f 2 t (cot θ+ cot β) Rd, f fed f γrd w p f f Con FRP laterale si ha la cucitura della fessura: 1 sinβ V = min{ 0.9 d, h } f 2t sin θ Rd, f w fed f γrd w p f f E la resistenza efficace 24/35

25 Il contributo dell FRP alla resistenza a taglio La resistenza a taglio totale è data da: { },,,,max V = min V + V + V ; V Rd Rd ct Rd s Rd f Rd VRd,ct = calcestruzzo VRd,s = acciaio VRd,f = FRP VRd,max = biella. 25/35

Validazione sperimentale delle equazioni predittive 40 test raccolti dalla letteratura Più 29 travi sperimentate Appositamente progettate con poche

26 Validazione sperimentale delle equazioni predittive 40 test raccolti dalla letteratura Più 29 travi sperimentate Appositamente progettate con poche staffe Provate al DISG di Architettura Valle Giulia luce 2.80 m, sezione: 250 x 450 mm 4φ20 inf e 2φ20 sup staffe φ8/400 mm R cm = 13.5 MPa f ym = 400 MPa 26/35

27 Prove sperimentali REF U S W 27/35

28 Prove sperimentali 28/35

29 Prove sperimentali 29/35

30 Validazione sperimentale delle equazioni predittive NI max EC max ACI max Teorico (kn) Sperimentale (kn) 30/35

31 Validazione sperimentale delle equazioni predittive Teorico (kn) NI max EC max ACI max Sperimentale (kn) 31/35

32 Vrd,ct V Rd, ct,max V Rd, ct,min ACI fc bw d fc bw d EC 200mm ( 100( 0.02) ) 13 ρs fc bw d d mm fc bw d d IT 0.60 f ctm b w d 0.25 f max 1.6 m d,1 ( ρ ) b d { } ctm s w 32/46

33 The fib Bulletin 14 Issued September 2001 Title: Externally bonded FRP reinforcement for RC structures TG 9.3 at work for next issue 33/35

34 The Eurocode 8 Part 3 Approved March 2005 Title: Assessment and retrofitting of buildings 34/35

35 The CNR Code for FRP-strengthening Issued May 2005 Title: Instructions for Design, Execution and Control of Strengthening Interventions by Means of Fibre-Reinforced Composites 35/35

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